Облегченные панели-оболочки КЖС для сельскохозяйственных зданий

В материалах ХХУ1 съезда КПСС указывается, что в одиннадцатой пятилетке развитие науки и техники должно быть еще в большей мере подчинено решению экономических и социальных задач советского общества, ускорению перевода экономики на путь интенсивного развития, повышения эффективности общественного производства. Поставлена задача усиления взаимных связей науки и производства, быстрейшего использования результатов законченных научных разработок и изобретений в производстве, своевременно заменять в производстве устаревшую продукцию.

Одобренная майским (1982г.) Пленумом ЦК КПСС Продовольственная программа включает в себя значительный объем капитальных работ на селе и во всех отраслях агропромышленного комплекса. В текущей пятилетке на развитие сельского хозяйства — основы агропромышленного комплекса — выделено 190 миллиардов рублей капитальных вложений.

Дальнейшее развитие получит производственная база сельского строительства на основе создания мощностей по выпуску комплектов легких конструкций повышенной заводской готовности. Намечаемое повышение степени заводской готовности конструкций и деталей, и уровня индустриализации означает превращение строительного производства в непрерывный комплексно-механизированный процесс сборки зданий и сооружений из про1рессивных деталей и конструкций заводского изготовления.

Намечено повысить производительность труда в строительстве на 15.17 $, чему в значительной мере способствует внедрение в производство новых эффективных конструкций.

Возведение производственных зданий в сельской местности за последние годы цретерпело ряд изменений: в большинстве случаев возводятся не отдельные сооружения, а комплексы, состоящие из десятков зданий, повысилась грузоподъемность монтажных вранов, улучшилась оснастка транспортных средств и мощность автомашин, все это диктует необходимость применения в сельскохозяйственных зданиях болыпецролетных конструкций.

Панели-оболочки КЖС отвечают требованиям повышенной заводской готовности и в качестве покрытий зданий промышленного, общественного и сельскохозяйственного назначения находят широкое применение в различных районах нашей страны, при этом они показывают высокие эксплуатационные качества и долговечность. В настоящее время намечается резкое увеличение выпуска панелей-оболочек ККС, как наиболее эффективных конструкций, на предприятиях стройиндустрии и создаются типовые решения зданий с их применением.

В лаборатории пространственных конструкций БИЙЖБ ведется постоянная работа по техническому совершенствованию системы КЖС, уточняются теоретические методы расчетов и оказывается практическая помощь при освоении их выпуска производственным и проектным организациям.

Так, по заданию Министерства сельского хозяйства СССР и Министерства сельского строительства СССР была запроектирована НИИЖБом совместно с ЭКБ ЦНИИСК экспериментальная конструкция облегченной панели-оболочки КЖС для сельскохозяйственных производственных зданий. Уменьшение массы панели достигается применением легкого бетона на пористых заполнителях, высокопрочной арматуры и созданием больших отверстий в ребрах-диафрагмах панелей. Новые душ панели-оболочки КЖС материалы обладают рядом принципиальных особенностей, по сравнению с находящими применение тяжелым бетоном и обычной арматурой Ашв /37/, что требует уточнения действительной работы конструкций и ее элементов /10/. Исследования облегченных панелей-оболочек КЖС до настоящего времени не црово-дились.

Целью представленной работы является разработка облегченной панели-оболочки КЖС, предназначенной для эксплуатации в покрытиях сельскохозяйственных цроизводственных зданий на основе экспериментально-теоретического изучения напряженно-деформированного состояния панелей и освоение производства этих панелей в заводских условиях.

Основными результатами настоящей работы являются: данные экспериментально-теоретических исследований натурных конструкций облегченных панелей-оболочек КЖС из конструкционного керамзито-бетона М-300 повышенной плотности («П»), армированных высокоцроч-ной свариваемой арматурой классов А-1У и А-У, определенные влияния больших отверстий в ребрах-диафрагмах на работу конструкций при нагружении. Изучен характер работы конструкции при кратковременном и длительном действии нагрузок. Проведен теоретический анализ существующей методики расчета /69/. Разработаны совместно с ЭКБ ЦНИИСК рабочие чертежи «Панели-оболочки КЖСО размером 3×18м из легкого бетона». Выпущена опытная партия панелей-оболочек КЖСО на Колъчутинском ССК Минсельстроя РСФСР. Выполнен анализ экономической эффективности от внедрения панелей КЖСО на реальных объектах.

Автор защищает: конструктивные решения облегченных панелей-оболочек КЖС из легкого бетона на пористых заполнителях, армированные предварительно-напряженной высокопрочной арматурной сталью, с большими проемами в ребрах-диафрагмах, предназначенные для шкрытйй сельскохозяйственных производственных зданий, созданные на основе экспериментально-теоретических исследований.

Научную новизну работы составляют: полученные экспериментальные и теоретические данные о напряженно-деформированном состоянии панелей-оболочек КЖСО из бетона на пористых заполнителях, армированных высокопрочной арматурой при кратковременном действии нагрузок на различных стадиях работы до разрушения. Результаты изучения длительного нагружения на прогибы конструкций, а при отсутствии внешней нагрузки развитие выгибов. Детальное исследование напряжений в бетоне и арматуры в зонах возле отверстий и нижней зоны ребер-диафрагм. Полученные технико-экономические показатели при замене типового решения покрытия сельскохозяйственных производственных зданий на панели-оболочки КЖСО. Внесены цредложения по уточнению расчетной величины прогиба вначале текучести арматуры диафрагм (СОНт) при армировании панелей-оболочек КЖС высокопрочными сталями, а это дало соответственно уточнение значений прогибов (t00) на всех этапах нагружения.

Практическое значение работы заключается в том, что на основе полученных экспериментальных данных разработаны рабочие чертежи облегченных панелей-оболочек КЖС, применение которых для покрытий сельскохозяйственных производственных зданий позволяет повысить эффективность капитальных вложений, снизить трудозатраты цри изготовлении конструкций и на монтаже по сравнению с существующими типовыми решениями. Эксплуатационная надежность конструкций подтверждена результатами экспериментов и обеспечена соответствующим подбором исходных материалов и отработкой технологии заводского изготовления панелей КЖСО.

Уточненные значения величины прогиба вначале текучести арматуры диафрагм (00нт) вошли в задание на типовое проектирование панелей-оболочек КЖС.

Научное руководство работой осуществлял доктор технических наук Р. Н. Мацелинский.

При подборе состава конструкционного керамзитобетона и отработке технологии формования опытных образцов облегченных панелей-оболочек КЖС методологическая и практическая помощь была оказана канд.техн.наук Р. К. Житкевич,.

— 9.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.

Экспериментально-теоретические исследования облегченных панелей-оболочек КЖСО из конструкционного керамзитобетона и высокопрочной арматуры с большими отверстиями в ребрах-диафрагмах были проведены впервые. Исследования осуществлялись на натурных конструкциях, поэтому полученные результаты напряженно-деформированного состояния панелей-оболочек и их элементов отражают фактическую работу на различных стадиях нагружения.

Экспериментальная часть работы включала детальные исследования шести опытных конструкций. Изменялись при изготовлении панелей-оболочек КЖСО классы рабочей напрягаемой арматуры из высокоцрочных сталей, а при испытаниях менялись варианты загру-жения.

В результате ггроведенных исследований могут быть сделаны следующие выводы и предложения:

1. Конструкционный керамзитобетон М 300, примененный в панелях-оболочках КЖСО, несмотря на повышенные, по сравнению с тяжелым бетоном, деформативные свойства и более низкий модуль упругости, обеспечил требуемые нормами несущую способность, де-формативность и трещиностойкость конструкции, что позволяет рекомендовать его для широкого применения в изделиях этого типа.

2. Состав керамзитобетона подобран на местных исходных материалах в заводских условиях. Получен керамзитобетон повышенной плотности, обеспечивающий необходимые защитные свойства по отношению к арматуре при эксплуатации панелей-оболочек КЖСО в средие-агрессивной воздушной среде. Дополнительная защита от агрессивного воздействия среды не требуется.

— 151.

3. Наличие больших отверстий в ребрах-диафрагмах может использоваться для прохода технологических коммуникаций и улучшает эксплуатационные качества ребристых панелей, так как создается возможность конвекции возлуха в верхней зоне внутреннего объема здания. Неармированный керамзитобетон возле отверстий не уменьшал величин контрольных нагрузок, определяющих предельные состояния конструкций, что позволило исключить в рабочих чертежах облегченных панелей-оболочек расход стали, предусмотренный в опытных конструкциях в количестве 53,5 кг на каждое изделие.

4. Применение в качестве напрягаемой арматуры высокопрочной стали снижает требуемый расход стали для изготовления панелей КЖСО на 30. .35% по сравнению с широко применяемой в строительной индустрии арматурной сталью, А Шв, а показатели несущей способности и трещиностойкости панелей-оболочек КЖС, армированных сталями классов А1У и, А У имеют несколько большую величину по сравнению с контрольными значениями, вследствии работы арматуры при значительных пластических деформациях.

5. Уменьшение собственной массы облегченной конструкции на 25.28% по сравнению с панелями-оболочками из тяжелого бетона, позволяет увеличить полезную на1рузку на покрытие здания, а уменьшение на1рузки на нижележащие конструкции и основания создает условия для экономии материалов.

6. Потери предварительного напряжения, в значительной мере зависящие от свойств конструкционного керамзитобетона, полученные из эксперимента, близко совпали с расчетными по эмпирическим формулам, полученным в лаборатории леших бетонов ШИЖБ /28/ и могут быть рекомендованы при теоретических расчетах облегченных панелей-оболочек КЖС.

— 152.

7. Из экспериментов получено, что напряжения в рабочей арматуре и керамзитобетоне распределялись почти равномерно по пролету (это подтверждалось и равномерно распределенным по пролету образованием трещин и их равномерным развитием при нагруже-нии), что говорит о правильно выбранной геометрической форме панелей-оболочек КЖСО и рациональном размещении материалов в конструкции, Прочностные свойства конструкционного керамзитобетона и высокопрочной стали полностью используются при нагружении конструкций до разрушения.

8. Длительные наблюдения за панелями-оболочками КЖСО показали, что у конструкции, загруженной эксплуатационной нагрузкой, длительно нараставшие прогибы не превысили допустимых. Выгибы незагруженной панели-оболочки были незначительны. Развитие прогибов (выгибов) носило затухающий характер без образования трещин и на качественную характеристику панелей-оболочек КЖСО не влияет.

9. Величина прогиба в начале текучести рабочей арматуры диафрагм (бОнт), уточненная опытным путем, откорректирована дополнительным членом 0,002Еа и подтверждена результатами экспериментов. Это дает возможность рекомендовать уточненную формулу прогиба вначале текучести арматуры диафрагм (а) ыт) для практического использования при расчетах панелей-оболочек КЖС.

10. Выполненный анализ результатов экспериментальных данных и теоретических расчетов позволяет сделать вывод о приемлемости существующего общего метода расчета панелей-оболочек КЖС /69/ и для исследованной конструкции.

II. Расчет экономической эффективности от применения панелей-оболочек КЖСО по сравнению с конструктивным решением по типовому проекту 805−2-3 показал возможность значительного сокращения расхода материальных ресурсов и трудозатрат из расчета на I и? горизонтальной проекции: уменьшение стоимости на 6 руб. 54 коп., уменьшение расхода арматурной стали и проката на 5,75 кг, уменьшение расхода цемента на 10,1 кг, со1фащение трудоемкости монтажных работ на 0,18 чел/час.