Методика натурных испытаний на динамические и статистические воздействия сборных крупноразмерных панелей

Бюллетень науки и практики / Bulletin of Science and Practice

УДК 624.012.35                                     

Многие побочные продукты и твердые перерабатываемые материалы могут использоваться в бетонных смесях в качестве заполнителей или заменителей цемента, в зависимости от их химических и физических характеристик; таким образом, бетон может стать экологически устойчивым материалом [1].

В качестве рациональных конструктивно-технологических решений для наружных стен используются многослойные конструкции с применением в теплоизоляционном слое легких бетонов низкой теплопроводности, например, полистиролбетон, ячеистые бетоны, каркасные композиты на керамзитовом, шунгизитовом гравии и пеностекла [2].

Изнашивание полимерных композиционных материалов является многофакторным процессом, в связи с этим необходимо изучать влияние отдельных агрессивных факторов, и учитывать их синергетическое воздействие на изменение служебных характеристик материала к которым относятся: влагонасыщение, повышенные температуры, термоциклирование и механические нагрузки [3].

Прочность бетонных конструкций может определяться следующими методами: ультразвуковым методом, методом упругого отскока и ударного импульса, методом пластических деформаций, которые используются для ориентировочной оценки прочности бетона. Преимущества вышеуказанных методов испытания заключаются в оперативности, в малой трудоемкости испытаний, в получении большого количества измерений, необходимых для статистического анализа прочностных свойств бетона и его однородности [4]. Наиболее распространенным видом испытания бетона на прочность является метод разрушающего воздействия, характеризующийся наиболее точными показателями прочности бетона испытываемые на пневмоническом прессе, в результате которого с помощью специальной формулы рассчитывается фактическая прочность бетона [5].

В этой работе излагаются методы натурных испытаний на динамические и статические воздействия сборных крупноразмерных панелей перегородок и рамных заполнений из полистиролбетона. Правомерность проведения натурных испытаний были регламентированы Государственным квалификационным сертификатом ПС-3.1. №020723 выданным правительственным агентством по архитектуре и строительству при Киргизской Республике. Натурные испытания сборных, крупноразмерных панелей перегородок и рамных заполнений из полистиролбетона толщиной δ=100 мм, на динамические воздействия проводились в соответствии с требованиями нормативных документов, указанных в техническом задании.

Материалы и методы исследования

Методы определения прочности по контрольным образцам» и по ГОСТ 12004-81 «Сталь арматурная. Методы испытания на растяжение» и ТУ6727-80 «Проволока низкоуглеродистая, холоднотянутая для армирования железобетонных конструкций». Значения фактических физико-механических характеристик полистиролбетона и рабочей арматуры необходимы для проведения теоретических расчетов по несущей способности и пригодности к нормальной эксплуатации.

Отбор образцов проводился следующим образом: образцы для проведения натурных испытаний отобраны комиссией кафедры «СКЗС» КГУСТА им. Н. Исанова, институтом Сейсмостойкого строительства и представительством ОсОО «Центр строительных технологий». Количество отобранных образцов сборных, крупноразмерных панелей перегородок и рамных заполнений из полистиролбетона толщиной δ=100мм для проведения натурных статических и динамических испытаний согласно технического задания, равна шести из каждой партии. Критерий отбора изделий в количестве шести для каждой партии обоснован техническим заданием. Испытания на растяжение каждого наименования были выполнены согласно техническому заданию и контрольным испытаниям по определению фактических физико-механических характеристик полистиролбетона.

Результаты и обсуждения

Сборные крупноразмерные панели перегородки и рамные заполнения из полистиролбетона толщиной δ=100 мм для многоэтажного, каркасно-монолитного строительства, являются собственной разработкой компании ОсОО «Центр строительных технологий» и на данный момент не имеют аналогов на территории Киргизской Республики. Представленные образцы выполнены с более прочным и менее пористым слоем бетона по внешним граням изделия и более пористым внутри тела изделия. Указанные изделия имеют высоту от 2500 до 2900 мм, ширину 600 мм, толщину 100 мм.

В изделиях устанавливаются две плоские арматурные сетки из арматурной проволоки класса Вр-1 Ø4, с ячейкой 125×135мм на расстоянии 10 мм от внешних поверхностей, понизу панелей уложены уголки размерами 35×35.

Необходимые составляющие при армировании изделия толщиной δ=100 мм приведены в Таблице 1. Фактическая схема армирования панелей изделия между собой стыкуются шпоночным соединением по типу «папа-мама» приведены на Рисунке 1, 2.

Таблица 1

НЕОБХОДИМЫЕ СОСТАВЛЯЮЩИЕ ПРИ АРМИРОВАНИИ ИЗДЕЛИЯ ТОЛЩИНОЙ Δ=100 ММ

Толщина изделия	Марка и колич. сеток	№	Эскиз	Ø, мм	Длина мм	Количество шт.		Общая длина м
						В одном каркасе или сетке	В одной панели
100 мм	СП-1 (шт.1)	1	580	4Вр-1	580	21	42	24,36
		2	2880	4Вр-1	2880	4	8	23,0
		3	3355	—	580	1	2	1160

При выполнении методики натурных испытаний на динамические воздействия, натурные испытания сборных, крупноразмерных панелей перегородок и рамных заполнений из полистиролбетона толщиной δ=100 мм, на динамические воздействия проводились в соответствии с требованиями нормативных документов, указанных в техническом задании.

Были определены фактических значений разрушающих нагрузок для панелей и их стыковых соединений, фактических значений максимальных амплитудных отклонений, образования и раскрытия трещин при динамических воздействиях близких к 9 бальным сейсмическим воздействиям. Испытания на динамическую нагрузку осуществлялись при помощи сейсмоплатформы в лаборатории испытания строительных конструкций.

Рисунок 1. Схема армирования изделия толщиной δ=100 мм

Рисунок 2. Соединение типа «папа-мама»

Перед испытанием каждое изделие и их соединения подвергались тщательному визуальному осмотру, с помощью стальной рулетки устанавливались его фактические геометрические размеры, посредством динамометра устанавливался фактический вес (для определения фактического объемного веса). Для регистрации амплитудно-частотных колебаний тела панели, шпоночного соединения типа «папа-мама», узлов креплений сверху и снизу панели был использован аппаратурный комплекс, обеспечивающий действительное

(неискаженное) воспроизведение исследуемых динамических процессов. Для обеспечения надежности получаемых данных достаточно однократного проведения экспериментальных записей виброколебаний при максимальных амплитудах вибраций сейсмоплатформы. Сейсмометрическая регистрация амплитудно-частотных характеристик осуществлялась зарубежными компьютеризированными комплексами трехосевых акселерографов (перпендикулярно, параллельно и вертикально к оси испытуемого образца GeoSIGGMS-18. Технические характеристики акселерометра: стандартный выходной диапазон ускорения DC – 100 Hz; выходная чувствительность 2 g, 1 g, 0,5 g и 0,1 g; дополнительный нижний проходной угол 50, 100 или 200 Hz.

Статические испытания нагружением осуществлялись с помощью гидравлического домкрата и системы тяг и траверс, установленных на испытательном стенде. Прогибы определялись при помощи прогибомеров Аистова, их показания заносились в журнал по испытаниям. В результате проведения испытаний на статические воздействия было установлено, что стадия образования трещин наступила при статической, сосредоточенной нагрузке 200 кгс (без учета собственного веса), а стадия разрушения наступила при сосредоточенной нагрузке величиной около 828 кгс без учета собственного веса.

Характер трещинообразования и разрушения испытуемой панели на статические воздействия показан на Рисунке 3.

Рисунок 3. Испытание на разрушение испытуемого изделия

Из Рисунка видно, что нормальные трещины с шириной раскрытия до 1 мм. располагались в средней части панели, расстояние между нормальными трещинами составило в среднем около 125 мм. Наклонные трещины образовались в точках приложения силы, ширина их раскрытия не превысила 1 мм.

Выводы

Анализ результатов проведенных статических испытаний сборных крупноразмерных панелей перегородок и рамных заполнений из полистиролбетона для многоэтажных зданий и сооружений показал, что при испытаниях на динамические воздействия панелей δ= 100мм на поверхности панелей видимых трещин и разрушений не обнаружено. В местах шпоночного соединения типа «папа-мама» разрушений не выявлено. Разрушения узлов крепления панелей к несущим конструкциям по верху и низу не наблюдается.