Прочность стыка на цементном растворе при раннем нагружении
Рекомендации по расчету стыков с пониженной прочностью раствора в шве относятся в основном к сооружениям из крупноразмерных элементов в виде массивных блоков мостовых опор и составных пролетных строений (ВСН 98-64), стеновых блоков крупнопанельных зданий. Опубликованы опыты с элементами небольших размеров.
Случаи стыкования на цементном растворе пониженной прочности (при раннем нагружении) элементов с небольшими размерами в поперечном сечении (при длине грани до 40 см) вызвали затруднения в расчете, так как результаты опытов не совпадали с рекомендациями расчета стыков крупноразмерных элементов. Призмы с поперечным сечением 20X20 и 30X30 см, состыкованные на цементном растворе, при немедленном нагружении после устройства стыка имели более низкую прочность при сжатии (примерно в 1,5 раза). Измерение распределения плотности раствора в шве толщиной 1,5 ем (рис. 1) показало, что уплотняющийся в центре раствор, действуя подобно клину, разрушает состыкованные элементы.
Рекомендуемый способ расчета стыков элементов с небольшими размерами в поперечном сечении при раннем нагружении основан на том, что давление от элемента к элементу в стыке передается в виде равномерно распределенной нагрузки по площади, определяемой расчетом. Далее используют обычные формулы расчета на местное сжатие. Прч исследовании устанавливали эмпирическую зависимость между прочностью стыка на сжатие Ncт и задаваемыми в опытах независимыми переменными величинами:
В качестве расчетного параметра принято расстояние С от грани поперечного сечения образца до границы условной площади смятия FCM, по которой передается условное равномерно распределенное давление. Выбор такого параметра позволяет одновременно учитывать все факторы, влияющие на прочность стыка, и рассматривать их как независимые переменные, исключив при этом величину а
Образцы представляли собой призмы, составленные по высоте из трех кубов, или элементарных призм, уложенных на цементный раствор. Кубы имели размеры ребра 7, 10, 15, 20 и 30 см, элементарные призмы—высоту 20 см, сечение 7X20, 10X20 и 15X20 см. Кубы и призмы изготовляли из цементно-песчаного раствора состава 1 : 3, марки 300 с погружением конуса СтройЦНИЛ на 5 см В/Ц = 0,59. Между кубами и призмам! укладывали цементно-песчаный раствор состава 1 : 2 при таком же погружении конуса. Для получения определенной толщины шва раствор укладывали в деревянную раму и разравнивали металлической линейкой. За расчетную толщину принимали среднюю величину между двумя швами образца, измеренную штангенциркулем перед его нагружением. В опытах использовали портландцемент Белгородского завода активностью 460 кгс/см2 и горно-речной песок с Мкр =2,3.
Прочность образцов на сжатие определяли по полному разрушающему усилию на прессе, прикладываемому с непрерывным возрастанием нагрузки. Нормативную призменную прочность вычисляли по формуле /?р = 0,785 RKye.
Обработкой полученных в результате испытания образцов данных установлены следующие эмпирические зависимости :
В нормах ВСН 98-64 конфигурация поперечного сечения стыкуемых элементов учитывается лишь толщиной элемента. Это приводит к неточной оценке фактора конфигурации для элементов с малыми размерами в поперечном сечении и резкому скачку при раннем нагружении.
Расчет по предлагаемому способу показывает достаточно удовлетворительную сходимость с экспериментальными данными (отклонение не более 15%).
Уменьшение толщины шва для малоразмерных элементов с /г< 1,5 см почти не влияет на прочность стыка, так как одновременно с увеличением центральной зоны уплотненного раствора появляется и снижающая прочность различная уплотненность раствора из-за неровности поверхностей стыкуемых элементов и неравномерного распределения его при укладке. В связи с этим необходимо назначать толщину шва в горизонтальных стыках малоразмерных элементов в 1,5 —2 ом.
Выводы
Проведенное последование позволяет уточнить проектирование сжатых стыков на цементном растворе небольших в поперечном сечении бетонных и железобетонных элементов до 40X40 см при пониженной прочности раствора.
Прочность стыка рекомендуется рассчитывать по известным формулам расчета на местное сжатие, определяя площадь смятия по параметру С с учетом размера конфигурации площади сечения элемента, прочности раствора и толщины шва.