Исследование усиления фибробетоном узлов монолитных железобетонных рамно-стержневых систем многоэтажных зданий при аварийных воздействиях

В последнее время участились такие происшествия, как террористически акты, взрывы бытового газа и просто удаления опор при наезде автотранспорта, которые не были предусмотрены на стадии проектирования, но вызывали обрушение отдельных конструкций, а в некоторых случаях и всего здания. Появляется задача обеспечения конструктивной безопасности и живучести зданий.

Исследования, проведенные по данной тематике рядом отечественных ученых (РААСН, МГСУ, ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко, ЮЗГУ, ОГУ) [1-6] и основанные на фундаментальных положениях метода предельных состояний, стали основой для формулировки и постановки задач о прогрессирующих разрушениях конструктивных систем вследствие внезапных структурных изменений в их элементах, и ввели термин «живучесть» строительных систем.

Исследования по рассматриваемой проблематике в этой постановке позволяют решить лишь некоторые аспекты живучести конструктивных систем. Поставленная задача может быть достигнута путём использования новых конструкционных материалов или усовершенствования традиционных.

Улучшить свойства такого материала как бетон, можно при помощи модификации его структуры.

Исследовательская часть

Рамная система здания обладает большой жесткостью, устойчивостью и создаёт максимальную свободу планировки, за счёт этого она так распространена на строительном рынке. Но под влиянием аварийных воздействий в жестких узлах сопряжений возникает опасность образования наклонных трещин. Так при типовом расчете железобетонных конструкций в предельном состоянии работу растянутой зоны бетона не учитывают, однако у фиброжелезобетонных элементов в предельной стадии фибры активно участвуют в работе, воспринимая часть внешних усилий. Графики работы сталефибробетона приведены на рисунке 1 [7, с. 11 ].

Рисунок 1 Диаграммы деформирования сталефибробетона при сжатии и

\ К/Мз. л Г\ К/Ыз. л

растяжении: а) при ---- <1; б) при ---- > 1.

Я/ЬС2 Rfbt 2

При учете аварийное воздействия в расчете каркасного здания, появляется необходимость в усилении центральных узлов в 1/3 пролета ригеля. В данный момент проектировщики прибегают к использованию усиления в виде дополнительных сеток косвенного армирования, во избежание образования наклонных трещин и хрупкого разрушения при аварийном воздействии.

Это решение имеет ряд проблем:

1. зачастую центральная зона имеет плотное рабочее армирование, что вызывает затруднение при установке арматурных сеток;

2. после установки арматурных сеток, возникает сложность при укладки бетона в опалубку и его дальнейшее уплотнение;

3. высокая стоимость арматурных сеток (в стоимость входят такие параметры, как: изготовление арматурных сеток, их транспортировка на строительную площадку, установка).

В данной работе предлагается заменить косвенное армирование фибробетонными включениями в ригелях. Расчеты проведены на основе уменьшенной модели поперечной рамы здания (сетка 6х6м, высота 3м) габариты и зоны усиления рамы, а также схема нагружения, представлены на рисунке 2.

За основу матрицы для фибробетона был принят класс бетона В25, в работе использовалась стальная фибра Hendix prime 60/32, процентное содержание которой было вычислено экспериментальным путём в строительной лаборатории, и варьировалось согласно [8, с.45]:

0, 005 < p._fv < 0,018

где дf_V - коэффициент фибрового армирования по объёму.

В пересчете на 1м3 бетонной смеси расход фибры менялся в пределах 18-163 кг.

Согласно рисунку 2, планируется создание и испытание физической модели в лабораторных условиях, на рисунке 3 представлена фотография выставленной опалубки с расчетным армированием для испытываемой модели.

Рисунок 3 Фотография процесса создания физической модели для эксперимента

Заключение

В результате анализа научных данных и существующих решений по усилению узлов рамно-стержневых систем многоэтажных зданий при аварийных воздействиях и работ, связанных с применение стальной фибры, был подобран оптимальный состав матрицы бетона, а также выявлен оптимальный расход фибры для данного состава. Данная информация позволит использовать оптимальный материал при создании физической модели для эксперимента в натуре, а также применить его результаты на реальных объектах, упрощая строительно-монтажные работы и их время исполнения.

Использованные источники

1. Гениев Г.А., Колчунов В.И., Клюева Н.В., Никулин А.И., Пятикрестовский К.П. Прочность и деформативность железобетонных конструкций при запроектных воздействиях. М.: АСВ, 2004. 216 с.

2. Клюева Н.В., Шувалов К.А. Экспериментальные исследования живучести предварительно напряженных железобетонных балочных систем // Строительство и реконструкция. 2012. № 5. С. 13-22.

3. Колчунов В.И., Прасолов Н.О., Кожаринова Л.В. Экспериментально-теоретические исследования живучести железобетонных рам при потере устойчивости отдельного элемента // Вестник МГСУ. 2011. №

4. С. 109-115.

5. Колчунов В.И., Клюева Н.В., Андросова Н.Б., Бухтиярова А.С. Живучесть зданий и сооружений при запроектных воздействиях. М.: АСВ, 2014. 208 с.

6. Кодыш Э.Н., Трекин Н.Н., Чесноков Д.А. Защита многоэтажных зданий от прогрессирующего обрушения / Промышленное и гражданское строительство. 2016. № 6. С. 8-13.

7. Краковский М. Б., Шапиро Г. И. Расчет железобетонных зданий на устойчивость против прогрессирующего обрушения с использованием ЭВМ-программы "ОМ СНиП Железобетон" // Бетон и железобетон. 2007. № 6, стр. 12 - 14.

8. СП 360.1325800.2017. Конструкции сталефибробетонные. Правила проектирования. Введен 18.06.18 г. Москва, 2018. 74 с.

9. СП 52-104-2006*. Сталефибробетонные конструкции. Введен 03.10.2006г. с изменениями - Москва, 2010. 67с.

Размещено на Allbest.ru