Несучі стіни будинків з дрібних блоків ніздрюватого бетону під впливом сейсмічних навантажень

Размещено на http://www.allbest.ru/

КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ БУДІВНИЦТВА І АРХІТЕКТУРИ

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

НЕСУЧІ СТІНИ БУДИНКІВ З ДРІБНИХ БЛОКІВ НІЗДРЮВАТОГО БЕТОНУ ПІД ВПЛИВОМ СЕЙСМІЧНИХ НАВАНТАЖЕНЬ

Спеціальність: Будівельні конструкції, будівлі та споруди

Сліпич Олександр Олександрович

Київ, 2010 рік

1. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. У сучасному будівництві вироби з ніздрюватого бетону використовують в житлових, громадських та промислових будівлях. Основна перевага ніздрюватого бетону - невелика власна вага, що дозволяє суттєво зменшити навантаження на несучі конструкції, особливо це важливе у сейсмостійкому будівництві. Крім того ніздрюватий бетон має невеликий коефіцієнт теплопровідності, що дозволяє його використовувати як теплоізоляційний матеріал.

Окремо стоїть питання щодо використання виробів ніздрюватого бетону в несучих конструкціях у сейсмостійкому будівництві. Як відомо, при дії сейсмічних навантажень міцність несучих кам'яних конструкцій залежить від монолітності кладки, яка в свою чергу залежить від міцності нормального зчеплення. Як виявили експериментальні дослідження, при використанні звичайного цементно-пісчаного розчину необхідна міцність зчеплення не досягається. Сучасні будівельні технології дозволяють виробляти спеціальні клеючі суміші для кладки з блоків ніздрюватого бетону, які забезпечують потрібну міцність нормального зчеплення. Таким чином, використання спеціальних клеючих сумішей для кладок з блоків ніздрюватого бетону дозволяє створити досить монолітну конструкцію, міцність якої залежить як від характеристик розчину, так і каменя.

Слід зауважити, що вироби з ніздрюватого бетону широко використовують при будівництві за кордоном, у таких країнах як Польща, Чехія, Греція, Німеччина та інших.

У зв'язку з більш жорсткими вимогами стосовно тепловтрат будівель та споруд та збільшенням вартості енергоносіїв актуальним стає питання про зведення житлових та громадських будівель з використанням ефективних матеріалів та конструкцій, що мають низький коефіцієнт теплопровідності, в тому числі у сейсмонебезпечних районах. До таких ефективних будівельних матеріалів можна віднести ніздрюваті бетони.

Ніздрюватий бетон - екологічно чистий будівельний матеріал. Термічний опір огороджувальних конструкцій з ніздрюватого бетону, за інших рівних умов, у три рази вищий, ніж у глиняної цегли та у вісім разів вищий, ніж у важкого бетону. У процесі експлуатації будинок з ніздрюватого бетону дозволяє знизити витрати на опалення на 25...30%. Дослідження звукоізоляції, проведені на будинках, побудованих з газобетоних блоків показали, що вони задовольняють вимогам нормативів.

Стіни з ніздрюватого бетону забезпечують комфортні умови завдяки своїм високим якостям пористої структури бетону. Сукупність таких властивостей, як висока відносна пористість силікатної матриці бетону, теплопровідність, теплозасвоєння, достатня повітропроникність і паро- проникність забезпечують мінімальну величину коливань температури усередині приміщення при зміні температури зовнішнього повітря. Однак вироби з ніздрюватого бетону не знайшли досить широкого використання при зведенні несучих конструкцій, в тому числі у сейсмічних районах України, хоча багато заводів випускають достатню кількість виробів. Як правило, їх використовують у коттеджному малоповерховому будівництві. Пов'язано це головним чином з відсутністю певної нормативної бази, сучасних наукових досліджень, наукових обґрунтувань, конструктивних рішень вузлів тощо. Виходячи із зазначеного вище, можливо дійти висновку про актуальність досліджень несучих стінових конструкцій з дрібних блоків ніздрюватого бетону у сейсмостійкому будівництві.

Зв'язок теми дисертації з планами науково-дослідних робіт інституту. Тема дисертації знаходиться в межах існуючої та запланованої тематики науково-дослідних робіт НДВІ центра КивїЗНДІЕП. В рамках дисертаційного дослідження виконано науково-дослідну роботу «Дослідження роботи несучих стін з дрібних блоків ніздрюватого бетону в сейсмічних районах» (2006 р., № держреєстрації 0106U009975).

Окремі результати роботи впроваджені при проведені науково-дослідних роботах «Виконання досліджень і розробка висновків щодо можливості будівництва в сейсмічних районах будинків зі стінами із вібропресованих дрібноштучних каменів» та «Виконання розрахунків 4-х поверхового житлового будинку зі стінами з вібропресованих дрібноштучних каменів на сейсмічні навантаження 8 балів і надання рекомендацій по будівництву» у КиївЗНДІЕПі за договорами №21н/2007 (№ держреєстрації 0107U005838) та 39н/2007 відповідно.

Мета і задачі роботи. Метою дисертаційної роботи є визначення можливості використання дрібних блоків з ніздрюватого бетону та конструкцій з них у несучих стінах при дії навантажень типу сейсмічних, розробка рекомендацій з розрахунку та уточнення методики розрахунку житлових будинків з несучими стінами з дрібних блоків ніздрюватого бетону при сейсмічних навантаженнях.

В ході досліджень вирішені такі задачі:

- проаналізовано стан вивченості питання;

- уточнені нормативні та розрахункові опори ніздрюватого бетону шляхом випробування контрольних зразків бетону;

- уточнена міцність нормального зчеплення клеючих сумішей;

- проведено порівняння результатів натурних випробувань фрагментів стін при дії сейсмічних навантажень з результатами розрахунків у «Лира»;

- проаналізовані та визначені особливості напружено-деформованого стану несучих стін при одночасній дії вертикального та горизонтального навантажень;

- проведені розрахунки 3-х, 4-х та 5-ти поверхових житлових будинків на сейсмічні навантаження інтенсивністю 7 та 8 балів та визначена максимально можлива кількість поверхів;

- розроблені рекомендації з проектування та розрахунку у ПК «Лира 9.4» будинків з несучими стінами з дрібних блоків ніздрюватого бетону у сейсмічних районах.

Об'єкт дослідження - дрібні блоки та фрагменти несучих стін з блоків з ніздрюватого бетону.

Предмет дослідження - напружено-деформований стан несучих стін з блоків з ніздрюватого бетону під впливом сейсмічних навантажень.

Методи дослідження: дисертаційна робота має експериментально-теоретичний характер. У роботі виконані як теоретичні розрахунки, так і випробування контрольних зразків ніздрюватого бетону.

Наукова новизна отриманих результатів:

- на основі експериментальних досліджень уточнені значення нормативного та розрахункового опору ніздрюватого бетону а також міцність нормального зчеплення спеціальних клеючих сумішей;

- визначені особливості напружено-деформованого стану простінків, працюючих як за консольною схемою так і у складі стіни при одночасній дії вертикального та горизонтального навантажень;

- уточнені жорскісні характеристики простінків, працюючих у складі стіни при дії горизонтального навантаження;

- удосконалена методика розрахунку житлових будинків з несучими стінами за допомогою ПК «Лира 9.4» на сейсмічні навантаження.

Практичне значення отриманих результатів: за результатами проведення роботи визначена область використання дрібних блоків ніздрюватого бетону у несучих стінах будинків, а також розроблені рекомендації з проектування та розрахунку у ПК «Лира 9.4» будинків з несучими стінами з дрібних блоків ніздрюватого бетону з використанням клеючих сумішей у сейсмічних районах.

Особистий внесок здобувача:

- проведені експериментальні випробування зразків ніздрюватого бетону та уточнені нормативні та розрахункові опори при стиску, розтягу, розтягу при згинанні а також міцність нормального зчеплення на клеях марки «Ceresit»;

- проведені чисельні розрахунки фрагментів несучих стін та визначені особливості напружено-деформованого стану (НДС) простінків при одночасній дії вертикального та горизонтального навантажень;

- проведені розрахунки 3-х, 4-х та 5-ти поверхових будинків з несучими стінами з блоків ніздрюватого бетону на дію сейсмічних навантажень інтенсивністю 7 та 8 балів.

Апробація результатів дисертації. Основні матеріали дисертації апробовані на науково-практичній конференції «Створення ефективних будівельних конструкцій і удосконалення методів їх розрахунку» (КНУБА, 14-17 квітня 2009 року, м. Киів), на науково-технічній конференціях КНУБА (2006), КиївЗНДІЕПу (2006, 2007, 2008 рр.), а також на міжнародних науково-технічній конференціях «Сталий розвиток гірничо-металургійної промисловості - 2008» (КТУ, 13-17 травня 2008 р.) та «Гірнича-металургійний комплекс: досягнення, проблеми та перспективи розвитку - 2009» (Україна, Кривий Ріг, КТУ, 12-16 травня 2009 р.).

Публікації. По темі дисертації опубліковано 6 робіт, з них 6 у фахових виданнях, рекомендованих ВАК України.

Структура та обсяг роботи. Дисертація складається з вступу, чотирьох розділів, висновків, переліку використаних джерел з 74 найменувань, викладених на 8 сторінках, у тому числі 143 сторінок основного тексту, 40 рисунків, 55 таблиць, додатки на 50 сторінках.

2. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі розкрито суть і стан наукової проблеми, обґрунтовано актуальність теми дисертації, викладена мета, основні завдання дослідження, наукова новизна та практична цінність.

У першому розділі викладено основні переваги ніздрюватого бетону, розглянуто питання використання виробів з ніздрюватого бетону у сейсмостійкому будівництві, проаналізовані результати досліджень фрагментів кам'яних кладок, наведені дані щодо сучасних методів розрахунку будинків та аналізу напружено-деформованого стану (НДС) конструкцій, сформульовані мета та задачі дослідження.

З виробів з ніздрюватого бетону будують житлові, промислові та громадські будівлі, а також різні споруди господарського призначення. Простота конструкції з ніздрюватого бетону та його високі теплоізоляційні властивості отримали позитивні оцінки при використанні, як у теплих, так і в холодних кліматичних умовах.

При використанні ніздрюватого бетону в житловому, промисловому, сільськогосподарському та іншому будівництві застосовують більш легкі несучі та огороджувальні конструкції стін.

При огляді експериментальних досліджень фрагментів кам'яних кладок розглядали роботу кладок при центральному стиску, дослідження міцності нормального зчеплення, а також роботу кам'яних кладок при перекосі.

У другому розділі наведені результати експериментальних випробувань, метою яких є визначення нормативних та розрахункових опорів ніздрюватого бетону при стиску, розтягу, розтягу при згинанні, а також міцності нормального зчеплення зразків-двійок, виконаних на клеючих сумішах марки «Ceresit», які були використані при перевірочних розрахунках будинків при дії сейсмічних навантажень. Також у другому розділі наведено порівняння результатів натурних випробувань фрагментів стін, проведених у ЦНИИСК им. В.А. Кучеренка Бабаевым З.М. з результатами розрахунку, виконаних у ПК «Лира 9.4».

Для виготовлення дослідних зразків використані дрібні блоки ніздрюватого бетону автоклавного твердіння «Обухівського заваду пористих виробів». Блоки мають розмір 590х290х200 мм. Для порівняння використані блоки з середньою густиною 500 (D500) та 600 (D600) кг/м. куб.

Для визначення величини нормального зчеплення використані клеючі суміші Ceresit CT21 та Ceresit CM11.

За результатами випробувань були отримані руйнівні навантаження для кожного типу зразків та визначені нормативні та розрахункові опори ніздрюватого бетону при стиску, розтягу, розтягу при згинанні а також міцність нормального зчеплення клеючих сумішей марки «Ceresit».

Для порівняння результатів розрахунку у ПК «Лира 9.4» простінків при перекосі з результатами натурних випробувань використані результати роботи виконаної Бабаевым З.М.

Для виконання перевірочних розрахунків змодульовані розрахункові схеми простінків (РС 4-1, РС 4-2, РС 4-3, РС 4-4) відповідно до натурних розмірів зразків.

При розрахунку простінків при перекосі зосереджену силу, яка діє при натурних випробуваннях уздовж діагоналі простінка (Q) при моделюванні розкладено по осям X та Z. Переміщення протилежного кута, розташованого на діагоналі дії зосередженої сили, обмежували в'язями у вузлах.

Для оцінювання впливу міцнісних та жорсткістних характеристик матеріалу на несучу здатність та деформативність простінка при лінійному та нелінійному розрахунках, змодульовано декілька типів жорсткостей.

За результатами лінійного та нелінійного розрахунків окремих простінків при дій вертикального (РС 4-1) а також при дій зосередженої сили уздовж діагоналі простінка (РС 4-2, РС 4-3, РС 4-4) були визначені:

Для простінків, навантажених вертикальним навантаженням (РС 4-1):

- напруження уx, уy, фxy у верхньому горизонтальному перерізі простінка (СЕ №78);

- абсолютні значення вертикальних переміщень ?z верху простінка;

- відносна вертикальна деформація е.

Для простінків, працюючих на перекіс (РС 4-2, РС 4-3, РС 4-4);

- напруження уx, уy, фxy у куті простінку, де прикладене діагональна сила (СЕ №16) а також у центрі простінка (СЕ №73, 105, 121 відповідно для РС 4-2, РС 4-3, РС 4-4);

- головні розтягуючі у1 та стискаючі у2 напруження у центрі простінку;

- абсолютні значення вертикальних ?z та горизонтальних ?x переміщень кута простінку, до якого прикладене навантаження (вузол №145, 209, 257 відповідно для РС 4-2, РС 4-3, РС 4-4);

- відносна деформація стиснутої діагоналі еd;

- характер руйнування простінків при нелінійному розрахунку.

Аналіз даних, отриманих при лінійному та нелінійному розрахунках дозволяє зробити такі висновки:

- руйнівні навантаження, визначені при розрахунку задовільно співпадають з визначеними експериментально, окрім результатів, отриманих при розрахунку для жорсткості №6;

- при розрахунку встановлено, що фрагменти при перекосі руйнуються по 1-ій головній площині при розтягу (внаслідок дії головних розтягуючих напружень у1), а дослідні зразки з µ1 = 0,75-1 руйнуються внаслідок дії дотичного напруження фxy;

- графіки у - е визначені експериментально та при розрахунку майже співпадають. Графік у - Е, визначений при розрахунку для жорсткості №4 найбільш співпадає з експериментальним.

Третій розділ присвячений дослідженню жорсткісних характеристик та особливостей напружено-деформованого стану (НДС) простінків при одночасній дії вертикального та горизонтального навантажень.

Крім того визначали чинники руйнування простінків (внаслідок дії нормальних уy, дотичних фxy або голових у1, у2 напружень) в залежності від співвідношення геометричних розмірів фрагментів стін та величини вертикального навантаження на фрагмент.

Для теоретичного дослідження розглянуто 3 розрахункові схеми (РС), які відображають роботу як окремих простінків так і простінків у складі нашої стіни.

В результаті лінійного розрахунку простінків за РС І (консольна схема) визначені горизонтальні переміщення та максимальні напруження у СЕ (уx, уy, у1, у2, фxy) у простінках 1-7 при дії окремих навантажень, а також при одночасній дії вертикального і горизонтального навантажень.

Результати лінійного розрахунку підтвердили, що для визначення горизонтального переміщення (?) окремого простінка, працюючого за консольною схемою, при дії горизонтального навантаження можна використати формулу (1), а також формули (2) та (3):

У формулах (1)…(3):

h1 - висота простінка;

А - площа горизонтального перерізу простінка;

G - модуль зсуву матеріалу простінка;

Е0 - початковий модуль пружності матеріалу простінка;

Jy - момент інерції відносно поперечної вісі простінка, яка проходить через геометричний центр простінка;

Ci - жорсткість простінку;

b - товщина простінку;

км2 - коефіцієнт, який враховує повні деформації зсуву та згину.

Аналіз результатів дотичних напружень виявив, що при дії на простінок лише горизонтального навантаження максимальне значення дотичного напруження фmax можна визначати за формулою:

Де:

Р - сумарна горизонтальна перерізуюча сила;

А - площа горизонтального перерізу простінка.

При одночасній дії вертикального та горизонтального навантажень величина вертикального навантаження суттєво впливає на характер розподілу а також на максимальне значення дотичного напруження фmax. Розрахунки виявили, що можливо вдвічі збільшення дотичного напруження при одночасній дії вертикального та горизонтального навантажень для вузьких простінків. Для широких простінків вплив вертикального напруження не такий значний.

Аналіз головних напружень виявив, що при однакових значення вертикального та горизонтального навантажень максимальні значення головних розтягуючих у1 та стискаючих у2 напружень виникають у більш широких простінках. При цьому, при збільшенні величини вертикального навантаження головні розтягуючі напруження у1 суттєво зменшуються, а головні стискаючі напруження у2 збільшуються.

Для дослідження роботи окремих простінків у складі стіни при дії навантажень типа сейсмічних прийнята розрахункова схема ІІ (РС ІІ), яка уявляє собою низку простінків, з'єднаних між собою за допомогою жорсткого ригеля. Уданому випадку жорсткий ригель імітує роботу перекриття як горизонтального диску.

Геометричні розміри простінків та значення навантажень прийняті такими як і для РС І.

В результаті лінійного розрахунку РС ІІ виявлені особливості роботи простінків у складі стіни при одночасній дії вертикального та горизонтального навантажень. На основі результатів розрахунку, а саме аналізу горизонтальних переміщень при дії як горизонтального навантаження окремо, так і одночасній дії вертикального та горизонтального навантажень визначено, що жорсткість простінків Сі, працюючих у складі стіни більша, ніж при роботі за консольною схемою.

Причина в тому, що формули (1) - (3) при роботі простінка за консольною схемою враховують повні деформації зсуву та згинання, а при роботі простінка у складі стіни (на перекіс), необхідно враховувати повні деформації внаслідок зсуву і частково - внаслідок згинання. При аналізі головних напружень, що виникають у простінках працюючих у складі стіни при одночасній дії вертикального та горизонтального навантажень визначали вплив коефіцієнту µ1 та величини вертикального напруження уy на максимальні значення головних розтягуючих у1 та стискаючих у2 напружень. За результатами розрахунку встановлено, що при однакових значеннях навантажень, максимальні значення головних розтягуючих напружень у1 виникають у простінках, з коефіцієнтом µ1 = 1-1,4.

При цьому головні стискаючі напруження у2 набувають максимальних значень у більш широких простінках. При збільшенні величини вертикального напруження уy значення головних розтягуючих напружень у1 зменшуються, а головних стискаючих у2 збільшуються. Такі закономірності справедливі для простінків з коефіцієнтом µ1 = 0,4-1,6.

Для дослідження роботи, а також аналізу НДС 3-х поверхової несучої стіни при дії сейсмічного навантаження окремо, а також для одночасної дії вертикального та горизонтального (сейсмічного) навантажень прийнята розрахункова схема ІІІ.

Для моделювання сейсмічного навантаження в ПК «Лира 9.4» із статичних коефіцієнт перетворення прийнято 1. Для аналізу НДС простінків при одночасній дії вертикального і горизонтального (сейсмічного) навантажень формують розрахункові сполучення навантажень (РСН 1-8) з коефіцієнтами для навантажень 1-14.

В результаті лінійного розрахунку РС ІІІ визначені горизонтальні переміщення (в рівні ригелів) верхів простінків 1, 2, 3, та сумарна перерізуюча горизонтальна сила (?Р) при дії окремого горизонтального навантаження, і одночасній дії вертикального та горизонтального навантажень (РСН 1-8). Розрахунки РС ІІІ підтвердили, що перерізуюча горизонтальна сила розподіляється між спільно працюючими простінками пропорційно їх жорсткостей Сі незалежно від поверху при дії горизонтального навантаження окремо, і одночасній дії вертикального та горизонтального навантажень. При цьому жорсткість простінків Сі, працюючих у складі стіни необхідно визначати за формулою (3), а значення коефіцієнту км2 необхідно визначати за графіком №2.

Аналіз значень та характеру розподілу дотичних напружень фmax у простінках триповерхової несучої стіни виявив, що при дії на простінок лише горизонтального навантаження максимальні дотичні напруження фmax виникають у центрі простінка (перерізи 1-1, 3-3, 5-5). У нижньому перерізі простінків (перерізи 2-2, 4-4, 6-6) при дії горизонтального навантаження епюра фmax має більш рівномірний характер. При одночасній дії горизонтального та вертикального навантажень фmax виникають уздовж стиснутої діагоналі. Відмічено, що в горизонтальному перерізі, який проходить через центр простінка, дотичні напруження фmax, які виникають при дії лише горизонтального навантаження майже не відрізняються від дотичних напружень фmax, які виникають при одночасній дії вертикального та горизонтального навантажень.

Але, у нижніх перерізах простінків при одночасній дії горизонтального та вертикального навантажень спостерігається значне збільшення дотичного напруження фmax, у порівнянні із середніми значеннями фср.

При сейсмічному навантаженні інтенсивністю 7 балів для простінків 3-ого поверху збільшення складає 1,9 разів, для простінків 2-ого поверху - 3 рази та для простінків 3-ого поверху - у 2,5 рази. При сейсмічному навантаженні інтенсивністю 8 балів для простінків трьох поверхів це збільшення складає близько 1,7 разів.

Аналіз головних напружень дозволив встановити, що при одночасній дії вертикального та горизонтального навантажень максимальні головні стискаючі напруження у2 діють уздовж стиснутої діагоналі. Причому максимальні значення головних стискаючих напружень у2 в межах поверху виникають у простінку, з коефіцієнтом µ1 = 1. Ця залежність справедлива для простінків усіх поверхів. При сейсмічному навантаженні, інтенсивністю 8 балів значення головних стискаючих напружень у2 більші ніж при навантаженні 7 балів приблизно на 30%.

У четвертому розділі наведено результати лінійного та нелінійного розрахунків 3-х, 4-х та 5-ти поверхових житлових будинків двох типів з несучими поздовжніми та поперечними стінами з дрібних блоків ніздрюватого бетону на сейсмічні навантаження інтенсивністю 7 та 8 балів. Метою цих розрахунків є визначення максимально можливої кількості поверхів у будинках з несучими стінами з дрібних блоків при сейсмічних навантаженнях. Конструктивна схема І типу житлового будинку уявляє собою будинок з несучими поздовжніми та поперечними стінами з симетричним розташуванням стін. Кількість стін в поздовжньому напрямку становить 3 шт., відстань між стінами - 6 м. Кількість поперечних стін становить 4 шт., крок - 8 м. Виліт балконів 1,5 метра. Конструктивна схема ІІ типу житлового будинку являє собою будинок з несучими поздовжніми та поперечними стінами. Кількість стін в поздовжньому напрямку становить 4 шт., відстань між стінами відповідно - 6, 3, 6 м. Кількість поперечних стін становить 5 шт., крок - 6 м. Виліт балконів 1 м. В результаті лінійного розрахунку 3, 4 та 5-ти поверхових житлових будинків двох типів з несучими поздовжніми та поперечними стінами на сейсмічні навантаження 7 та 8 балів:

1. Горизонтальна складова сейсмічного навантаження ?Sn, яка діє в рівні n-ого поверху будинку;

2. Сумарні значення горизонтальних перерізуючих сил ?Si, які діють на поздовжні та поперечні стіни кожного поверху 3, 4 та 5-ти поверхових будинків типу І та ІІ в рівні перекриття при сейсмічному навантаженні 7 та 8 балів;

3. Для 3, 4 та 5-ти поверхових житлових будинків типу ІІ окрім горизонтального сейсмічного навантаження на поздовжні та поперечні несучі стіни було визначено сумарне значення вертикального навантаження для стін кожного поверху;

4. Дотичні напруження фxy, головні розтягуючі у1 та стискаючі у2 напруження у поздовжніх та поперечних стінах;

5. Ізополя дотичних фxy, головних розтягуючих у1 та стискаючих у2 напружень при розрахунку житлових будинків І та ІІ типу на сейсмічне навантаження 7 балів та 8 балів.

Для оцінки міцності простінків при дії дотичних та головних напружень за перев'язаним (по тілу каменя та розчину) та неперев'язаним (по розчинним швам) перерізами використовували розрахункові опори, визначені у розділі 2. Враховували також передбачені чинними нормами обмеження співвідношення розрахункового сумарного статичного навантаження до розрахункової несучої здатності конструктивних елементів (п. п 2.5.5 ДБН В.1.1-2006), шляхом урахування коефіцієнту г.

Лінійні розрахунки виявили, що міцність на зріз несучих стін триповерхового будинку І типу при сейсмічних навантаженнях інтенсивністю 7 та 8 балів за перев'язаним перерізом забезпечена, але за неперев'язаним перерізом - ні.

Міцність несучих стін триповерхового будинку І типу головним розтягуючим напруженням забезпечена лише при навантаженні інтенсивністю 7 балів. Для триповерхового будинку ІІ типу при дії сейсмічного навантаження інтенсивністю 8 балів міцність стін на дію головних розтягуючих напружень забезпечена лише за перев'язаним перерізом. При сейсмічному навантаженні інтенсивністю 8 балів можливе будівництво триповерхового будинку, але за умови, що кількість поздовжніх стін буде не менше 4. У такому разі міцність несучих стін головним розтягуючим та дотичним напруженням за перев'язаним перерізом буде забезпечена. Міцність несучих стін при дії головних стискаючих напружень забезпечена, і тому руйнування внаслідок дії головних стискаючих напружень у будинках І та ІІ типів при сейсмічних навантаженнях інтенсивністю 7 та 8 балів не відбувається.

Таким чином, використання дрібних блоків ніздрюватого бетону в несучих стінах триповерхового будинку можливе за умови, що міцність нормального зчеплення відповідає вимогам чинних норм. Як виявили розрахунки, руйнування кладки можливе як внаслідок дії дотичних напружень, так і внаслідок дії головних розтягуючих напружень. Руйнування внаслідок дії дотичного напруження відбувається за неперев'язаним перерізом. Для порівняння результатів лінійного та нелінійного розрахунків провели розрахунок триповерхового будинку І типу на сейсмічні навантаження інтенсивністю 8 балів з урахуванням нелінійної роботи матеріалу кладки. При цьому значення горизонтальної складової сейсмічного навантаження визначали за результатами лінійного розрахунку та прикладали як статичне навантаження в рівні перекриття.

За результатами нелінійного розрахунку встановлено, що у триповерховому будинку типу І при сейсмічному навантаженні інтенсивністю 8 балів міцність несучих конструкцій не забезпечена та починається руйнування матеріалу кладки внаслідок дії головних розтягуючи напружень. В даному випадку результати нелінійного розрахунку підтверджують результати лінійного розрахунку.

За результатами проведення розрахунків були розроблені рекомендації з проектування та розрахунку у ПК «Лира 9.4» будинків з несучими стінами з дрібних блоків ніздрюватого бетону для будівництва у сейсмічних районах.

ВИСНОВКИ

Отримані результати дослідження дозволяють зробити такі висновки:

1. Ніздрюватий бетон має достатню міцність для використання у несучих стінах будинків, які проектуються у сейсмічних районах;

2. В результаті експериментальних досліджень були уточнені нормативні та розрахункові опори ніздрюватого бетону стиску, розтягу та розтягу при згинанні, а також міцність нормального зчеплення спеціальних клеючих сумішей марки «Ceresit»;

3. При проектуванні та розрахунку будинків з несучими стінами з дрібних блоків ніздрюватого бетону на сейсмічні навантаження для оцінки міцності простінків рекомендовано користуватися експериментальними характеристиками, наведеними у паспортах матеріалів;

4. За результатами порівняння експериментальних та розрахункових даних встановлено, що ПК «Лира 9.4» надає можливість з достатньою точністю визначити та проаналізувати НДС простінків при перекосі;

5. Досліджено особливості напружено-деформованого стану (НДС) простінків при перекосі. За результатами розрахунків визначено, що при одночасній дії горизонтальних та вертикальних навантажень максимальні значення дотичних напружень перевищують середні значення майже у 3 рази; бетон будівництво споруда

6. Уточнена залежність жорсткості простінків Сі від співвідношення геометричних розмірів (µ2) при їх роботі у складі стіни;

7. Результати дослідження виявили можливість використання дрібних блоків ніздрюватого бетону та конструкцій з них у несучих стінах триповерхових будинків при навантаженнях інтенсивністю 7 та 8 балів;

8. За результатами дослідження розроблені рекомендації з проектування та розрахунку у ПК «Лира 9.4» будинків з несучими стінами з дрібних блоків ніздрюватого бетону для будівництва у сейсмічних районах.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Сліпич О.О. Використання дрібних блоків ніздрюватого бетону у сейсмостійкому будівництві // Комплексний розвиток житлового середовища. Збірник наукових праць. - Київ: ЗНДІЕП, 2006. - с. 207-208.

2. Сліпич О.О. Визначення фізико-механічних властивостей ніздрюватого бетону та міцності нормального зчеплення // Регіональні особливості будівництва цивільних будівель та споруд. Збірник наукових праць. - Київ: КиївЗНДІЕП, 2007. - с. 121-125.

3. Сліпич О.О. Дослідження напружено-деформованого стану простінків при дії сейсмічних навантажень за результатами розрахунку на ПК «Лира 9.4» // Будівельні конструкції. Вип. 69. Будівництво в сейсмічних районах України. Збірник наукових праць. - Київ: НДІБК, 2008. - с. 625-636.

4. Сліпич О.О. Порівняння результатів натурних випробувань фрагментів стін з дрібних блоків ніздрюватого бетону з результатами розрахунку в ПК «Лира 9.4» // Організація комфортного середовища життєдіяльності міських поселень. Збірник наукових праць. - Київ: КиївЗНДІЕП, 2008. - с. 223-235.

5. Сліпич О.О., Хохлін Д. В. Моделювання та дослідження жорсткості стін із кам'яної кладки, підсилених залізобетонними елементами при дії горизонтального навантаження // Будівництво України, 2008, №9. - с. 41-44.

6. Барашиков А.Я., Сліпич О.О. Дослідження сейсмостійкості будинків з несучими стінами з дрібних блоків ніздрюватого бетону // Архітектурно-будівельна галузь в умовах економічної кризи. Збірник наукових праць. - Київ: КиївЗНДІЕП, 2009. - с. 151-155.

Размещено на Allbest.ru