Предложение, разработка и экспериментальное обоснование эффективности облегчённой конструкции монолитного перекрытия со сферическими пустотообразователями
|
Введение 3
Глава 1 Анализ основных типов железобетонных плит перекрытия 7
1.1 Общие сведения о железобетонных плитах перекрытия 7
1.2 Преимущества и недостатки плит перекрытия 15
1.3 Требования, предъявляемые к плитам перекрытия 17
Глава 2 Подготовка к испытаниям 20
2.1 Основные виды испытаний 20
2.2 Подходящий под условия и техническую базу вид испытания ... 22
2.3 Установка для проведения испытаний 22
2.4 Описание образцов и требования к ним 26
2.5 Методика проведения испытаний 27
2.6 Техника безопасности при проведении испытаний 33
Глава 3 Проведение испытаний моделей монолитных плит 36
3.1 Изготовление образцов для испытания 36
3.2 Подготовка моделей монолитных плит к испытаниям 48
3.3 Проведение испытания модели плиты сплошного сечения 53
3.4 Проведение испытания модели плиты со сферическими
пустотообразователями 58
Глава 4 Оценка результатов испытаний моделей плит 64
4.1 Сравнение полученных характеристик моделей плит в результате
испытаний 66
4.2 Экспериментальное обоснование эффективности облегчённой
конструкции монолитной плиты со сферическими пустотообразователями 68
Заключение 73
Список используемой литературы и используемых источников 75
Приложение А Нормативные и расчётные нагрузки перекрытия 8
Глава 1 Анализ основных типов железобетонных плит перекрытия 7
1.1 Общие сведения о железобетонных плитах перекрытия 7
1.2 Преимущества и недостатки плит перекрытия 15
1.3 Требования, предъявляемые к плитам перекрытия 17
Глава 2 Подготовка к испытаниям 20
2.1 Основные виды испытаний 20
2.2 Подходящий под условия и техническую базу вид испытания ... 22
2.3 Установка для проведения испытаний 22
2.4 Описание образцов и требования к ним 26
2.5 Методика проведения испытаний 27
2.6 Техника безопасности при проведении испытаний 33
Глава 3 Проведение испытаний моделей монолитных плит 36
3.1 Изготовление образцов для испытания 36
3.2 Подготовка моделей монолитных плит к испытаниям 48
3.3 Проведение испытания модели плиты сплошного сечения 53
3.4 Проведение испытания модели плиты со сферическими
пустотообразователями 58
Глава 4 Оценка результатов испытаний моделей плит 64
4.1 Сравнение полученных характеристик моделей плит в результате
испытаний 66
4.2 Экспериментальное обоснование эффективности облегчённой
конструкции монолитной плиты со сферическими пустотообразователями 68
Заключение 73
Список используемой литературы и используемых источников 75
Приложение А Нормативные и расчётные нагрузки перекрытия 8
Актуальность работы. В современном строительстве, реконструкции общественных и жилых, промышленных зданий и сооружений широко применяются самые разные виды железобетонных плит перекрытий - сборные и монолитные, различной формы и размера. Плиты перекрытия отвечают определенным требованиям и строительным нормам, и таких требований с каждым годом становится все больше и больше. Это обусловлено развитием науки и техники, позволяющим проектировать и возводить технически сложные здания и сооружения.
Требования разнообразны от формы перекрытия до состава применяемого бетона. Мы остановимся на таком параметре, как вес конструкции и рассмотрим его подробнее.
Облегчение веса конструкции без ущерба для надежности - актуальный вопрос. Именно ему посвящена данная магистерская диссертация.
Степень разработанности темы. Данная тема мало изучена в силу устаревшего консервативного мышления проектировщиков и Заказчиков. Порой для выбора типа перекрытия пересекаются интересы производителей арматурной стали и бетонной смеси, сборных изделий из железобетона. Кроме этого, можно говорить и о слабой финансовой поддержке новаторов- проектировщиков.
Объектом исследования является монолитная плита со сферическими пустотообразователями.
Предметом исследования магистерской диссертации является несущая способность, жесткость, трещиностойкость монолитной железобетонной плиты со сферическими пустотообразователями.
Цель исследования заключается в разработке конструктивного решения и экспериментальная оценка образца модели монолитной плиты со сферическими пустотообразователями и его сравнение с образцом модели 3
монолитной плиты сплошного сечения по несущей способности, жесткости и трещиностойкости.
Гипотеза исследования состоит в том, что при строительстве зданий и сооружений, возможно облегчать вес конструкций без ущерба для их надежности, при помощи введения в их структуру сферических пустотообразователей.
Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи:
- анализ основных типов железобетонных плит перекрытия;
- разработка конструкции облегчённой монолитной плиты со сферическими пустотообразователями;
- получение партии образцов моделей железобетонных плит сплошного сечения и со сферическими пустотообразователями;
- определение экспериментальным путем несущей способности,
жесткости, трещиностойкости образцов моделей монолитных железобетонных плит сплошного сечения и со сферическими пустотообразователями;
- сравнение полученных в результате испытаний характеристик образцов моделей плит;
- разработка рекомендаций по применению облегченного монолитной железобетонной плиты со сферическими пустотообразователями в строительстве.
Методы исследования:
- поиск, подбор и изучение необходимой литературы, связанной с темой диссертации.
- экспериментальное обоснование эффективности использования облегченной железобетонной монолитной плиты со сферическими пустотообразователями.
Научная новизна исследования заключается в следующем:
- разработка нового типа облегчённой железобетонной монолитной плиты со сферическими пустотами;
- получение в результате эксперимента (испытание плиты, опирающейся по четырем сторонам) характеристик нового типа облегчённой железобетонной монолитной плиты со сферическими пустотами, не уступающих характеристикам железобетонной монолитной плиты сплошного сечения.
Практическая значимость исследования (по результатам магистерской диссертации) состоит в подтверждении экспериментальным методом эффективности использования при строительстве зданий и сооружений облегчённой железобетонной монолитной плиты со сферическими пустотообразователями.
Достоверность результатов исследований обеспечивается проведением стандартизированных испытаний железобетонных плит по определению показателей их прочности, жесткости и трещиностойкости. При этом предварительно была определена прочность бетона плит при помощи разрушающих испытаний образцов-кубов в соответствие с действующими нормативами.
Личное участие автора в исследовании. Автор изготовил образцы моделей железобетонных плит, в том числе кубы для определения класса бетона этих моделей плит, также осуществлял уход за образцами в процессе их затвердевания (а именно: контролировал и создавал для них нормальные условия твердения). После этого, осуществил доставку образцов к местам их испытаний.
На основе полученных результатов испытаний, обосновал эффективность облегченной конструкции монолитной железобетонной плиты со сферическими пустотообразователями.
В общем можно сказать, что в данной работе рассмотрены основные виды лабораторных испытаний железобетонных конструкций с целью выбрать наиболее подходящий для испытания образцов моделей плит, подобрать необходимое оборудование и вспомогательные устройства. Для этого проанализирована необходимая литература, выполнены мероприятия по ознакомлению с устройством, которое применено в испытаниях, представлена модель железобетонной монолитной плиты со сферическими пустотообразователями.
Апробация результатов исследования.
Были опубликованы 2 статьи в периодическом издании, где представлены основные результаты по проделанной работе.
На защиту выносятся:
- анализ и сопоставление результатов испытаний модели железобетонной плиты сплошного сечения и модели плиты со сферическими пустотообразователями по показателям прочности, жесткости и трещиностойкости;
- обоснование эффективности облегченной конструкции монолитной железобетонной плиты со сферическими пустотообразователями.
Структура магистерской диссертации.
Диссертационная работа состоит из введения, 4-х глав, заключения, содержит 39 рисунков, 6 таблиц, список использованной литературы (36 источников). Общий объем работы 80 страниц машинописного текста
Требования разнообразны от формы перекрытия до состава применяемого бетона. Мы остановимся на таком параметре, как вес конструкции и рассмотрим его подробнее.
Облегчение веса конструкции без ущерба для надежности - актуальный вопрос. Именно ему посвящена данная магистерская диссертация.
Степень разработанности темы. Данная тема мало изучена в силу устаревшего консервативного мышления проектировщиков и Заказчиков. Порой для выбора типа перекрытия пересекаются интересы производителей арматурной стали и бетонной смеси, сборных изделий из железобетона. Кроме этого, можно говорить и о слабой финансовой поддержке новаторов- проектировщиков.
Объектом исследования является монолитная плита со сферическими пустотообразователями.
Предметом исследования магистерской диссертации является несущая способность, жесткость, трещиностойкость монолитной железобетонной плиты со сферическими пустотообразователями.
Цель исследования заключается в разработке конструктивного решения и экспериментальная оценка образца модели монолитной плиты со сферическими пустотообразователями и его сравнение с образцом модели 3
монолитной плиты сплошного сечения по несущей способности, жесткости и трещиностойкости.
Гипотеза исследования состоит в том, что при строительстве зданий и сооружений, возможно облегчать вес конструкций без ущерба для их надежности, при помощи введения в их структуру сферических пустотообразователей.
Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи:
- анализ основных типов железобетонных плит перекрытия;
- разработка конструкции облегчённой монолитной плиты со сферическими пустотообразователями;
- получение партии образцов моделей железобетонных плит сплошного сечения и со сферическими пустотообразователями;
- определение экспериментальным путем несущей способности,
жесткости, трещиностойкости образцов моделей монолитных железобетонных плит сплошного сечения и со сферическими пустотообразователями;
- сравнение полученных в результате испытаний характеристик образцов моделей плит;
- разработка рекомендаций по применению облегченного монолитной железобетонной плиты со сферическими пустотообразователями в строительстве.
Методы исследования:
- поиск, подбор и изучение необходимой литературы, связанной с темой диссертации.
- экспериментальное обоснование эффективности использования облегченной железобетонной монолитной плиты со сферическими пустотообразователями.
Научная новизна исследования заключается в следующем:
- разработка нового типа облегчённой железобетонной монолитной плиты со сферическими пустотами;
- получение в результате эксперимента (испытание плиты, опирающейся по четырем сторонам) характеристик нового типа облегчённой железобетонной монолитной плиты со сферическими пустотами, не уступающих характеристикам железобетонной монолитной плиты сплошного сечения.
Практическая значимость исследования (по результатам магистерской диссертации) состоит в подтверждении экспериментальным методом эффективности использования при строительстве зданий и сооружений облегчённой железобетонной монолитной плиты со сферическими пустотообразователями.
Достоверность результатов исследований обеспечивается проведением стандартизированных испытаний железобетонных плит по определению показателей их прочности, жесткости и трещиностойкости. При этом предварительно была определена прочность бетона плит при помощи разрушающих испытаний образцов-кубов в соответствие с действующими нормативами.
Личное участие автора в исследовании. Автор изготовил образцы моделей железобетонных плит, в том числе кубы для определения класса бетона этих моделей плит, также осуществлял уход за образцами в процессе их затвердевания (а именно: контролировал и создавал для них нормальные условия твердения). После этого, осуществил доставку образцов к местам их испытаний.
На основе полученных результатов испытаний, обосновал эффективность облегченной конструкции монолитной железобетонной плиты со сферическими пустотообразователями.
В общем можно сказать, что в данной работе рассмотрены основные виды лабораторных испытаний железобетонных конструкций с целью выбрать наиболее подходящий для испытания образцов моделей плит, подобрать необходимое оборудование и вспомогательные устройства. Для этого проанализирована необходимая литература, выполнены мероприятия по ознакомлению с устройством, которое применено в испытаниях, представлена модель железобетонной монолитной плиты со сферическими пустотообразователями.
Апробация результатов исследования.
Были опубликованы 2 статьи в периодическом издании, где представлены основные результаты по проделанной работе.
На защиту выносятся:
- анализ и сопоставление результатов испытаний модели железобетонной плиты сплошного сечения и модели плиты со сферическими пустотообразователями по показателям прочности, жесткости и трещиностойкости;
- обоснование эффективности облегченной конструкции монолитной железобетонной плиты со сферическими пустотообразователями.
Структура магистерской диссертации.
Диссертационная работа состоит из введения, 4-х глав, заключения, содержит 39 рисунков, 6 таблиц, список использованной литературы (36 источников). Общий объем работы 80 страниц машинописного текста
1. В результате анализа основных типов железобетонных плит предметом исследования стала монолитная железобетонная плита со сферическими пустотами.
2. Исходя из условий и возможности технической базы, разработаны модели монолитных железобетонных плит - полнотелой и со сферическими пустотообразователями (шарами из пенополистирола).
3. С заменой объема бетона шарами из пенополистирола масса модели плиты со сферическими пустотообразователями составила 117 кг, что на 27 кг (19 %) меньше модели полнотелой плиты массой 144 кг.
4. Модель плиты со сферическими пустотообразователями была разрушена при изгибающем моменте 0,190 (тхм)/м, что на 25 % меньше, чем модели полнотелой плиты - 0,255 (тхм)/м.
5. При разрушающей нагрузке прогиб модели полнотелой плиты и модели плиты со сферическими пустотообразователями был одинаковым и составил примерно 3,88 мм.
6. При появлении первой трещины в модели полнотелой плиты величина деформации арматуры составила 63,33х(10-5), в модели плиты со сферическими пустотообразователями меньше на 10,5 % и составила 56,72х(10-5).
7. При появлении первой трещины в модели плиты сплошного сечения (0,1842 (тхм)/м) величина прогиба составила 0,76 мм. В модели плиты со сферическими пустотообразователями при моменте 0,1316 (тхм)/м была меньше на 10,5 % и составила 0,68 мм.
8. В модели плиты со сферическими пустотообразователями под нагрузкой сначала образуются трещины диагональные ее сторонам, затем продольные попеременно с диагональными, что соответствует общепринятой картине трещинообразования. В модели полнотелой плиты сначала появилась продольная трещина, затем диагональные попеременно с продольными.
9. В конечной точке нагружения при изгибающем моменте в 0,2237 (т*м)/м количество трещин у модели плиты со сферическими пустотообразователями больше, максимальная ширина раскрытия трещин в области приложения нагрузки 0,5 мм, у модели полнотелой плиты количество трещин меньше, максимальная ширина раскрытия трещин в области приложения нагрузки 0,3158 (т*м)/м составила 0,7 мм.
10. Конструкция облегченной монолитной железобетонной плиты со сферическими пустотообразователями должна быть подвергнута дальнейшему тщательному изучению, особенно следует уделить внимание высоте сжатой зоны плиты.
11. Можно говорить о рациональности применения при возведении зданий и сооружений облегченной монолитной железобетонной плиты со сферическими пустотообразователями, так как это не только уменьшает нагрузку на фундаменты, осадку здания, увеличивает экономию средств на строительство, но улучшает на звукоизоляцию.
2. Исходя из условий и возможности технической базы, разработаны модели монолитных железобетонных плит - полнотелой и со сферическими пустотообразователями (шарами из пенополистирола).
3. С заменой объема бетона шарами из пенополистирола масса модели плиты со сферическими пустотообразователями составила 117 кг, что на 27 кг (19 %) меньше модели полнотелой плиты массой 144 кг.
4. Модель плиты со сферическими пустотообразователями была разрушена при изгибающем моменте 0,190 (тхм)/м, что на 25 % меньше, чем модели полнотелой плиты - 0,255 (тхм)/м.
5. При разрушающей нагрузке прогиб модели полнотелой плиты и модели плиты со сферическими пустотообразователями был одинаковым и составил примерно 3,88 мм.
6. При появлении первой трещины в модели полнотелой плиты величина деформации арматуры составила 63,33х(10-5), в модели плиты со сферическими пустотообразователями меньше на 10,5 % и составила 56,72х(10-5).
7. При появлении первой трещины в модели плиты сплошного сечения (0,1842 (тхм)/м) величина прогиба составила 0,76 мм. В модели плиты со сферическими пустотообразователями при моменте 0,1316 (тхм)/м была меньше на 10,5 % и составила 0,68 мм.
8. В модели плиты со сферическими пустотообразователями под нагрузкой сначала образуются трещины диагональные ее сторонам, затем продольные попеременно с диагональными, что соответствует общепринятой картине трещинообразования. В модели полнотелой плиты сначала появилась продольная трещина, затем диагональные попеременно с продольными.
9. В конечной точке нагружения при изгибающем моменте в 0,2237 (т*м)/м количество трещин у модели плиты со сферическими пустотообразователями больше, максимальная ширина раскрытия трещин в области приложения нагрузки 0,5 мм, у модели полнотелой плиты количество трещин меньше, максимальная ширина раскрытия трещин в области приложения нагрузки 0,3158 (т*м)/м составила 0,7 мм.
10. Конструкция облегченной монолитной железобетонной плиты со сферическими пустотообразователями должна быть подвергнута дальнейшему тщательному изучению, особенно следует уделить внимание высоте сжатой зоны плиты.
11. Можно говорить о рациональности применения при возведении зданий и сооружений облегченной монолитной железобетонной плиты со сферическими пустотообразователями, так как это не только уменьшает нагрузку на фундаменты, осадку здания, увеличивает экономию средств на строительство, но улучшает на звукоизоляцию.