satНАУКА и ТЕХНИКАScience & Technique2227-10312414-0392Belarusian National Technical University10.21122/2227-1031-2018-17-2-146-156sat-1502Research ArticleСТРОИТЕЛЬСТВОCIVIL AND INDUSTRIAL ENGINEERINGЭФФЕКТИВНЫЕ ШПОНОЧНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ МНОГОПУСТОТНЫХ ПЛИТ ПЕРЕКРЫТИЙ СО СТЕНАМИ В СОВРЕМЕННОМ КРУПНОПАНЕЛЬНОМ ДОМОСТРОЕНИИEFFECTIVE KEYED CONNECTIONS OF HOLLOW-CORE FLOOR SLABS WITH WALLS IN MODERN LARGE-PANEL HOUSE BUILDINGДовженкоО. А.DovzhenkoO. A.

Кандидат технических наук, доцент 

Адрес для переписки: Довженко Оксана Александровна – Полтавский национальный технический университет имени Юрия Кондратюка, просп. Первомайский, 24, 36011, г. Полтава. Тел.: +38 050 982-58-54   O.O.Dovzhenko@gmail.com

Address for correspondence: Dovzhenko Oksana А. -  Poltava National Technical Yuri Kondratyuk University, 24 Pershotravnevyi Ave., 36011, Poltava, Ukraine. Tel.: +38 050 982-58-54    O.O.Dovzhenko@gmail.com

 

O.O.Dovzhenko@gmail.comПогребнойВ. В.PohribnyiV. V.

Кандидат технических наук

КарабашЛ. В.KarabashL. V.

Кандидат технических наук

Полтавский национальный технический университет имени Юрия КондратюкаУкраинаPoltava National Technical Yuri Kondratyuk UniversityUkraine201813042018172146156Copyright © Довженко О.А., Погребной В.В., Карабаш Л.В., 20182018Довженко О.А., Погребной В.В., Карабаш Л.В.Dovzhenko O.A., Pohribnyi V.V., Karabash L.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://sat.bntu.by/jour/article/view/1502

Рассмотрена крупнопанельная конструктивная система многоэтажных зданий, индустриальная основа которой создает условия для интенсивного роста объемов домостроения. В качестве плит перекрытий рекомендуется применение многопустотных панелей, что позволяет увеличить расстояние между несущими стенами, улучшить планировочные решения, а также существенно повысить теплои звукозащитные свойства дисков перекрытий (покрытий). Для обеспечения совместной работы плит со стеновыми панелями устраиваются шпоночные стыки, имеющие наибольшее сопротивление действию срезывающих сил. Прототипом рассматриваемого соединения является узел опирания элементов перекрытий сборно-монолитной конструктивной системы «АРКОС» посредством бетонных шпонок. С целью увеличения несущей способности и повышения надежности работы стыков предусматривается армирование шпонок пространственными каркасами. Совершенствование узлов соединений возможно на основе учета полного количества влияющих на прочность факторов. В Полтавском национальном техническом университете имени Юрия Кондратюка разработана общая методика оценивания несущей способности шпоночных соединений, которая базируется на вариационном методе в теории пластичности бетона и отображает специфику напряженно-деформированного состояния зоны разрушения. Для экспериментальной проверки указанной методики выполнено исследование работы шпонок при их армировании посередине высоты и с разнесенной арматурой в два яруса. Наблюдаемая в опытах картина разрушения образцов подтверждает принятые при расчетах кинематические схемы, а сравнительный анализ экспериментальных и теоретических значений предельной нагрузки указывает на их близость. Двухуровневое армирование существенно улучшает пластические свойства бетона шпонок и исключает хрупкое разрушение. Предложенная конструкция узла соединения плит перекрытий со стеновыми панелями отличается соотношением размеров шпонок и формой арматурных каркасов в виде полых цилиндров, которые обеспечивают повышенную прочность и сейсмостойкость стыка.

The paper considers large-panel constructive system of multi-storey buildings and its industrial basis creates conditions for intensive volume growth in house construction. Application of hollow-core panels are recommended as floor slabs that allows to increase a distance between bearing walls, to improve planning solutions, and also significantly to increase thermal and sound protection properties of floor discs (coatings). Keyed joints having the highest resistance to shearing forces are used to ensure joint action of the slabs with wall panels. A supporting unit of floor elements in the precast-monolithic constructive system ARKOS by means of concrete keys is considered as a prototype of the considered joint. In order to increase a bearing capacity and improve reliability of joints it is envisaged to reinforce keys with space frames. Improvement of joint units is possible to carry out with due account of total number of the factors influencing on strength. Poltava National Technical University named after Yuri Kondratyuk has developed a general methodology for assessment of bearing capacity in keyed joints which is based on the variational method in the theory of concrete plasticity and reflects specificity of stress-strain state of the failure zone. For experimental verification of this methodology investigations have been carried out with the purpose to test operation of keys when they are reinforced in mid-height and reinforcement is distributed in two tiers. The observed experimental fracture pattern in the specimens has confirmed kinematic schemes accepted for calculations and comparative analysis of experimental and theoretical values points to their closeness. Two-level reinforcement significantly improves plastic properties of concrete keys and excludes brittle failure. The proposed design of the joint unit for floor slabs with wall panels is characterized by the ratio of key dimensions and shape of reinforcing cages in the form of hollow cylinders which ensure higher strength and seismic resistance of a joint.

бетонармированиесрезнесущая способностьвариационный методконструктивное решениесейсмостойкостьconcretereinforcementshearbearing capacityvariational methodconstructive solutionseismic resistanceReferencesУнифицированная система сборно-монолитного безригельного каркаса Серия КУБ-2,5: рабочий проект в 9-ти вып. / Научно-проектно-строительное объединение монолитного домостроения (НСПО «МОНОЛИТ»). М., 1990. Вып. 1-1: Основные положения по расчету, монтажу и компоновке зданий.Scientific and Design Construction Association for Cast-in-Place Construction “MONOLIT” (1990) Standardized system of prefabricated monolithic jointless ossature without girders. Fundamental principles for building calculation, installation and arrangement. Series ?UB-2.5: Working design. Issue 1-1. Moscow (in Russian).Каркасная несущая система SARET [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.kgasuclan.ru/down/ viewdownload/80/242.Framed bearing structure SARET. Available at: http://www.kgasuclan.ru/down/ viewdownload/80/242.Мустафин, И. И. Универсальная несущая сборно-монолитная каркасная система «КАЗАНЬ-XXI век» / И. И. Мустафин. Казань: ООО Проектно-конструкторская фирма «Каркас», 2005. 21 с.Mustafin I. I. (2005) Universal bearing prefabricated monolithic system “KAZAN – 21st Century”. Kazan, LLC Design and Research Firm “Karkas”. 21 (in Russian).Семченков, А. С. Обоснование регионально-адаптированной индустриальной универсальной строительной системы «Радиусс» / А. С. Семченков // Бетон и железобетон. 2008. № 4. С. 1–6.Semchenkov A. S. (2008) Substantiation of regionally-adapted industrial universal construction system “Radiuss”. Beton i Zhelezobeton [Concrete and Reinforced Concrete], (4), 1–6 (in Russian).Новая универсальная каркасная система многоэтажных зданий / А. И. Мордич [и др.] // Бетон и железобетон. 1999. № 1. С. 2–4.Mordich A. I., Vigdorchik R. I., Belevich V. N., Zalesov A. S. (1999) New universal frame system for multi-storey buildings. Beton i Zhelezobeton [Concrete and Reinforced Concrete], (1), 2–4 (in Russian).Відновлення та розвиток панельного домобудівництвва – шлях до масового спорудження доступного та соціального житла в Україні / О. М. Галінський [та iнш.] // Новітні технології в будівництві. 2012. № 1–2 (23–24). С. 58–60.Gal?ns'kii O. M., ?vanenko V. O., Fran?vs'kii A. A., Omel'chuk V. P. (2012) Renewal and development of panel housebuilding is the way to mass construction of affordable and social housing in the Ukraine. Novitny Tekhnologii v Budivnitstvi [New Technologies in Construction], 23-24 (1–2), 58–60 (in Ukrainian).Типовые строительные конструкции, изделия и узлы. Серия Б1.020.1-7. Сборно-монолитная каркасная система МВБ-01 с плоскими перекрытиями для зданий различного назначения: в 6-ти вып. / БелНИИС. Минск: Минсктиппроект, 1999.Belarusian Scientific-Research Institute of Construction (1999) Unified construction structures, items and units. Series ?1.020.1-7. Prefabricated monolithic ossature system ???-01 with flat slab for buildings of various application. Minsk, Minsktipproyekt Publ. (in Russian).Гуров, Е. П. Анализ и предложения по конструктивной надежности и безопасности сборно-монолитных перекрытий в каркасе серии Б1.020.1-7 (в системе «АРКОС») / Е. П. Гуров // Бетон и железобетон. 2012. № 2. С. 6–11.Gurov E. P. (2012) Analysis and proposals for structural reliability and safety of prefabricated monolithic floor slab panels in ossature of series ?1.020.1-7 (in the system “ARKOS”). Beton i Zhelezobeton [Concrete and Reinforced Concrete], (2), 6–11 (in Russian).Спосіб улаштування збірно-монолітного залізобетонного перекриття: пат. на корисну модель 23418: МПК-2011.01 E04G 23/00 / І. І. Куліченко, М. В. Савицький. Опубл. 25.05.2007.Kulichenko ?. ?., Savitsky M. V. (2007) Method for installing prefabricated monolithic reinforced concrete slab. Useful model patent 23418. (in Ukrainian).Спосіб улаштування збірно-монолітного залізобетонного перекриття: пат. на корисну модель 23425: МПК-2011.01 E04G 23/00 / В. С. Магала, М. В. Савицький. Опубл. 27.12.2010.Magala V. S., Savitsky M. V. (2010) Method for installing prefabricated monolithic reinforced concrete slab. Useful model patent 23425. (in Ukrainian).Вузол з’єднання плит з ригелем у збірно-монолітних перекриттях: пат. на корисну модель № 104986 : МПК (2006.01) E04В 1/38 / О. О. Довженко, В. В. Погрібний, Ю. В. Чурса. Опубл. 25.02.2016.Dovzhenko O. O., Pogribniy V. V., Tchursa Yu. V. (2016) Connection joint of plates with girder in prefabricated monolithic slabs. Useful model patent No. 104986. (in Ukrainian).Варламов, А. А. Анализ экспериментальных данных исследования работы сборно-монолитного перекрытия с новым вариантом шпоночного стыка / А. А. Варламов, О. В. Никитина // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия «Строительство и архитектура». 2015. Т. 15, № 3. С. 20–25.Varlamov A. A., Nikitina O. V. (2015) Analysis of experimental data pertaining to investigations on operation of prefabricated monolithic slab with new variant of splined joint. Vestnik Yuzhno-Ural'skogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya «Stroitel'stvo i arkhitektura» = Bulletin of South Ural State University. Series Construction Engineering and Architecture, 15 (3), 20–25 (in Russian).Блажко, В. П. О применении многопустотных плит безопалубочного формования в панельных и каркасных зданиях / В. П. Блажко // Жилищное строительство. 2015. № 10. С. 7–10.Blazhko V. P. (2015) On application of hollow core slabs while using off-shuttering remoulding in panel and framed buildings. Zhilishchnoe Stroitel'stvo [Building Construction], (10), 7–10 (in Russian).Довженко, О. О. Методика розрахунку шпонкових з’єднань залізобетонних елементів / О. О. Довженко, В. В. Погрібний, Ю. В. Чурса // Вісник Національного університету «Львівська політехніка». Теорія і практика будівництва. 2013. № 755. С. 111–117.Dovzhenko O. O., Pogribniy V. V., Tchursa Yu. V. (2013) Methodology for calculation of keyed joints for reinforced concrete elements. V?snik Nats?onal'nogo un?versitetu «L'v?vs'ka pol?tekhn?ka». Teor?ya ? praktika bud?vnitstva [Bulletin of Lviv Polytechnic National University. Theory and Practics of Construction], (755), 111–117 (in Ukrainian).Митрофанов, В. П. Теория идеальной пластичности как элементарная механика псевдопластического предельного состояния бетона: основы, ограничения, практические Аспирантекты, совершенствование / В. П. Митрофанов // Коммунальное хозяйство городов: научн.-техн. сб. Киев: Техника, 2006. Вып. 72. С. 6–26.Mitrofanov V. P. (2006) Theory of perfect plasticity as elementary mechanics for pseudoplastic limit state of concrete: fundamentals, limitations, practical aspects, improvement. Municipal economy of cities. Scientific and Technical Collected Book. Kiev, Tekhnika Publ., (72), 6–26.Довженко, О. О. Міцність шпонкових з′єднань бетонних і залізобетонних елементів: експериментальні дослідження / О. О. Довженко. Полтава: ПолтНТУ імя Ю. Кондратюка, 2015. 181 с.Dovzhenko O. O. (2015) Strength of keyed joints in concrete and reinforced concrete elements: experimental investigations. Poltava, Poltava National Technical Yuri Kondratyuk University. 181 (in Ukrainian).Довженко, О. О. Про можливість застосування теорії пластичності до розрахунку міцності елементів із високоміцного бетону / О. О. Довженко, В. В. Погрібний, О. О. Куриленко // Коммунальное хозяйство городов: научн.-техн. сб. Киев: Техника, 2012. Вып. 105. С. 74–82.Dovzhenko O. O., Pogribniy V. V., Kurilenko O. O. (2012) On possibility to apply plasticity theory for calculation of strength for elements made of high-strength concrete. Municipal economy of cities. Scientific and Technical Collected Book. Kiev, Tekhnika Publ., (105), 74–82 (in Ukrainian).Довженко, О. А. Расчет прочности шпоночных соединений элементов перекрытия конструктивной системы «АРКОС» / О. А. Довженко, В. В. Погребной, Ю. В. Чурса // Промышленное и гражданское строительство. 2017. № 2. С. 70–74.Dovzhenko O. O., Pogribniy V. V., Tchursa Yu. V. (2017) Calculation of strength for keyed joints in slab elements of structural system “ARKOS”. Promyshlennoye i Grazhdanskoye Stroitelstvo = Industrial and Civil Engineering, (2), 70–74 (in Russian).Eurocode 2: Design of Concrete Structures. Part 1–1: General Rules and Rules for Buildings: EN 1992-1-1:2004 (E). Brussels: European Committee for Standardization, 2004. 225 p.Eurocode 2: Design of Concrete Structures. Part 1–1: General Rules and Rules for Buildings: EN 1992-1-1:2004 (E). Brussels: European Committee for Standardization, 2004. 225 p.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.