Об особенностях работы бетона разного класса в железобетонных высотных зданиях

1. Материалы статьи взяты из диссертации Болгова А. Н. «Работа узлов сопряжения колонн из высокопрочного бетона с перекрытием в монолитных зданиях с рамно-связевой системой».

Количество высотных железобетонных зданий и небоскребов, во всем мире, увеличивается с каждым годом. Такие дома меняют внешний облик городов и приносят большую прибыль застройщикам. Они являются местом скопления большого количества людей и, в случае аварии, влекут за собой трагические последствия. С каждым годом высота подобных зданий становится все больше, но сведений, в нормативных документах, об особенностях их работы не так много. Этой статьей хочется обратить внимание к данной проблеме и привести те немногие материала, которые удалось найти по данному вопросу.

Высотные здания относятся к категории уникальных и к ним предъявляются повышенные требования безопасности. Колонны нижних этажей воспринимают большие нагрузки, поэтому их, часто, конструируют из высокопрочного бетона (тяжелого бетона класса В60…100), но плиты перекрытий, из-за экономии, конструируют из обычного бетона класса В25-В40. Как известно, проектирование жилых и общественных железобетонных зданий и сооружений следует вести в соответствии с СП 63.13330.2012 и СП 311.1325800.2017, однако, в этих нормативных документах нет указаний на особенности работы конструкций с отличающимися классами бетона.

В диссертации [1] автор указывает на следующее: «Последние экспериментальные данные о работе плит перекрытия из высокопрочных бетонов на продавливание показывают, что модель, принятая в отечественных нормах проектирования завышает фактическую несущую способность и требует корректировки. Применение узлов плит с колоннами из разной прочности приводит к появлению больших сжимающих усилий в нижних этажах, не учитываемых при расчете на продавливание». Он также обращает внимание на то, что, ни в каких нормах (в том числе зарубежных) не учитывается влияние на несущую способность верхней колонны.

Общие выводы диссертации:

«1. Проведенные исследования работы узлов перекрытия с колоннами разной прочности показали, что основными влияющими факторами на несущую способность узлов являются: отношение прочности бетона колонн и плиты (Rcol/Rpl); отношение размеров сечения колонн и плиты (h/с) и изгибающий момент со стороны плиты перекрытия.

2. Выполненные экспериментальные исследования работы моделей узлов показали, что наличие хомутов в узле, а также применение высокопрочной арматуры в колоннах повышает несущую способность узлов. При этом, наличие хомутов повышает пластичность узла при разрушении.

3. По результатам проведенных испытаний плит на продавливание установлено, что сжатие со стороны  верхней колонны оказывает положительное влияние на несущую способность и жесткость плиты. Данные выводы до проведения дальнейших исследований можно использовать только для отношений (Rcol/Rpl), исследованных в работе.

4. Анализ экспериментальных данных по продавливанию позволил уточнить расчетные формулы отечественных норм, для случая симметричного продавливания, для плит перекрытий из высокопрочного бетона, а также плит с различным процентом армирования.

5. Выполненный сравнительный анализ численной модели, основанный на МКЭ с применением физически нелинейных КЭ и критериями прочности, с имеющимися экспериментальными данными работы узлов из разного класса бетона, показал её хорошее соответствие опытным данным. Это позволило использовать данную модель в дальнейших исследованиях работы узлов в условиях, трудновоспроизводимых в натурных экспериментах.

6. Численное моделирование работы промежуточных, крайних и угловых узлов позволило проследить их работу на всех стадиях нагружения, включая разрушение, а также установить, что разрушение промежуточных и крайних узлов имеет пластичный характер, в то время как угловые узлы разрушаются хрупко.

7. Так же на основе численного моделирования работы узлов было выполнено исследование влияния концентрации хомутов колонны в зоне узла, а также влияние высокопрочной арматуры на несущую способность узлов при сжатии. Установлено, что применение высокопрочной арматуры приводит к значительному повышению несущей способности промежуточных и крайних узлов, при этом изменяется характер разрушения крайних узлов с пластичного при обычной арматуре в колоннах, до хрупкого — с высокопрочной арматурой. Применение высокопрочной арматуры в угловых колоннах незначительно повышает несущую способность угловых узлов при сжатии.

8. В результате проведенных исследований даны предложения по расчету узлов плит перекрытий с колоннами из разного класса бетона на сжатие, в зданиях с рамно-связевой системой».

В диссертации приводятся формулы для расчета несущей способности узлов соединения колонн с плитой перекрытия для средних, крайних и угловых колонн из высокопрочного и обычного бетона, а также приводятся конструктивные мероприятия по улучшению работы данных узлов.

Хочется надеяться, что в СП63, со временем, появятся требования, отражающие все особенности работы конструктивных элементов высотных зданий из высокопрочного и обычного бетона.

 

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.