» » Конструкция моделей фрагментов каркасно-каменных стен и их изготовление

Конструкция моделей фрагментов каркасно-каменных стен и их изготовление

16.04.2016

Поскольку описываемые исследования должны были осветить довольно широкий круг вопросов, естественно, возникла необходимость изготовить и испытать большое количество образцов стен с различным конструктивным решением. Помимо этого, в образцах, даже идентичных в конструктивном отношении, варьировались такие параметры, как прочность раствора, вид камня, прочность сцепления в кладке и др.
Большая часть образцов была выполнена с заполнением в виде трех-, шести- и двенадцатирядной кладки при геометрическом множителе подобия αп=0,5. По конструктивным признакам эти образцы классифицировались на шесть типов (рис. II—12). Их основные технологические данные приведены в табл. II—I. Толщина всех образцов соответствовала 20 см. Железобетонные рамы образцов всех типов армировались продольной арматурой 4Ø 10 А II и поперечной в виде замкнутых хомутов Ø3 В I с шагом а"х=10 см. Исключение составляли двухпанельные фрагменты стен Б—3 и Б—4, у которых стойки, воспринимавшие нагрузку от горизонтального домкрата, имели продольную арматуру 8Ø 10AII (рис. II—12,е,и) и панели ОС—1, ОС—2 с арматурой 4Ø 14 А II. В панелях ПЖ-1, ПЖ-2 нагружаемый узел рамы и узел, соединенный с ним диагональю, были усилены косыми стержнями (по 2Ø 10А II на каждый узел). В панелях ПЖ-3, ПЖ-4 эти же узлы рамы усиливались четырьмя косыми стержнями Ø10 А II (рис. II—12,в).
Конструкция моделей фрагментов каркасно-каменных стен и их изготовление

На рис. II—13 изображены панели с оконными и дверными проемами в заполнении, которое во всех случаях выполнялось толщиной 20 см в виде шестирядной кладки с высотой ряда 19 см. Железобетонные рамы этих панелей армировались так же, как и рамы образцов со сплошным заполнением. Высота сечения верхнего ригеля над проемами была увеличена на 6 см. Все эти панели имели геометрический множитель подобия αп=0,5. С проемами в заполнении были изготовлены также две группы образцов с αп =0,2.5 (рис. II—14).
Конструкция моделей фрагментов каркасно-каменных стен и их изготовление

В каждую из этих групп входили три образца: одно-, двух- и трехпанельный. Все панели в этих образцах в конструктивно-технологическом отношении выполнялись идентичными, толщиной 10 см. Элементы рам армировались продольными стержнями 4Ø 6 А I и замкнутыми хомутами Ø2 с шагом 5 см.
Помимо образцов стен с заполнением в виде кладки были выполнены две железобетонные рамы (Р—1, P—2) высотой 154 см, длиной 308 см и толщиной 20 см без заполнения и одна рама (К—2) таких же размеров, имевшая сплошное заполнение из монолитного легкого известнякового бетона (рис. II—15). Армирование этих рам было таким же, как в образцах типа I (рис. II—12,а).
Конструкция моделей фрагментов каркасно-каменных стен и их изготовление
Конструкция моделей фрагментов каркасно-каменных стен и их изготовление

В связи с тем, что известняковому бетону присуща повышенная усадка, при изготовлении панели К-2 вначале, в горизонтальном положении, бетонировалось заполнение, а через три недели — железобетонная рама.
Все остальные образцы изготовлялись в вертикальном положении в технологической последовательности, присущей каркасно-каменным стенам зданий II типа. Сначала армировались стойки и нижний ригель. Через сутки после бетонирования ригеля выполнялась кладка заполнения, а спустя еще сутки-двое бетонировались стойки и верхний ригель рамы. Технологический перерыв между двумя последними процессами предусматривался для того, чтобы предотвратить повреждение свежевыполненной кладки во время вибрирования бетона стоек и верхнего ригеля.
Конструкция моделей фрагментов каркасно-каменных стен и их изготовление

Образцы выполнялись в металлической опалубке, позволявшей с необходимой точностью выдержать заданные размеры железобетонных элементов.
Сравнительно высокая подвижность бетонной смеси и ее вибрирование обеспечивали во всех случаях настолько прочное сцепление между бетоном и камнем, что при попытке оторвать камни кладки от стоек либо от верхнего ригеля разрыв происходил, как правило, по камню. Контакт между нижним ригелем и кладкой характеризовался меньшей прочностью, поскольку он осуществлялся с помощью раствора.
Горизонтальные и вертикальные швы в 12-рядной кладке выполнялись толщиной 5 мм, а в кладке с меньшим числом рядов — 10 мм. В трехрядном заполнении растворная постель под каждый блок устраивалась по рамке, что обеспечивало полноценный контакт между раствором и блоком по всей его опорной площади.
Одной из задач описываемых опытов являлось выяснение влияния на несущую способность и жесткость панелей прочности сцепления в кладке. Для этого требовалось изготовить панели с нормальным сцеплением в кладке от 0 до 1,8 кг/см2. Верхний предел этой характеристики был принят равным нормированному уровню для кладок I категории сейсмостойкости.
Варьирование прочности сцепления в кладке достигалось путем изменения ее технологических параметров, существенно влияющих на формирование сцепления между раствором и камнем. В число таких факторов входили консистенция раствора, которая в различных случаях изменялась от s1 = 7 см до s1 = 12 см, степень загрязненности поверхности камня технологической пылью, влажность камня и условия вызревания кладки. В большинстве случаев панели после изготовления хранились в лабораторном помещении и не подвергались какому-либо уходу. Образцы, в кладке которых по условию эксперимента необходимо было получить высокую прочность сцепления, в течение первых 7—10 суток после изготовления периодически увлажнялись.
Конструкция моделей фрагментов каркасно-каменных стен и их изготовление

Нулевое сцепление в кладке обеспечивалось двумя путями. При изготовлении панелей ПВ-1 и ПВ-2 в горизонтальных швах между раствором и камнем прокладывалась газетная бумага. Для заполнения панелей CK-1 и СК-2 использовались блоки, контактные поверхности которых предварительно покрывались тонким слоем водной пасты из тонкомолотого известняка. Оба приема, судя по результатам испытаний на осевое растяжение контрольных кладок, дали желаемый результат, однако от применения бумаги в дальнейших опытах пришлось отказаться, поскольку при испытаниях на перекос панелей ПВ-1 и ПВ-2 возникло опасение, что наличие бумажных прослоек между раствором и камнем заметно снижает жесткость панелей.
При возведении каркасно-каменных стен II типа и в начальный период их эксплуатации наблюдаются усадка и ползучесть бетона рам и кладки заполнения. Эти процессы в известной мере влияют на напряженно-деформированное состояние каркасно-каменных стен. Для того чтобы учесть это явление в опытах, подавляющее большинство образцов подвергалось испытаниям в возрасте не менее 200 суток (табл. II—1).
Для обрамления панелей применялся бетон состава 1:1,4:3,8 (цемент: песок: щебень) с В/Ц = 0,5. Несмотря на постоянство состава, прочность бетона в различных образцах стен изменялась в довольно широких пределах (табл. II—1). В первую очередь причину этого следует искать в том, что проведение опытов заняло несколько лет, на протяжении которых пришлось для изготовления образцов использовать цемент различной активности, хотя его паспортная марка всегда соответствовала 400. Помимо этого, различные образцы хранились в разных температурно-влажностных условиях и неодинаковое время. Все эти моменты, как правило, отсутствовали при изготовлении и хранении образцов-«близнецов».