Способ испытания трехслойных наружных стен (варианты)
METHOD FOR TESTING THREE-LAYER EXTERIOR WALLS (OPTIONS)

Сущность изобретения
Технической задачей изобретения является расширение области испытаний и расчета трехслойных наружных стен с гибкими связями при воздействии ветровых нагрузок.
Технические результат, который может быть получен при использовании заявленного способа, заключается в повышении точности оценки прочностных характеристик элементов трехслойной наружной стены при работе в составе одной конструкции при активном и пассивном действии ветра.
Поставленная задача решается путем испытания трехслойных стен с помощью системы балок и домкрата, установленного в отверстие во внутреннем слое стены. Опорой домкрата служит металлическая балка, жестко закрепленная к внутреннему слою стены. На первом этапе проводятся испытания на активное действие ветра путем приложения расчетной распределенной нагрузки на лицевой слой стены в направлении к внутреннему слою, на втором этапе определяется несущая способность трехслойной стены на пассивное действие ветра путем приложения нагрузки от внутреннего слоя стены. Следующим этапом является испытание опорной балки (кронштейна) на вертикальную нагрузку. В этом случае распределительная балка устанавливается на опорную балку (кронштейн), поверх которой устанавливается домкрат. Упором домкрата при подаче нагрузки служит горизонтальная составная балка, проходящая сквозь отверстие во внутреннем слое стены.
Данный способ реализовывается с применением специально разработанного стенда (Фиг. №7-9), включающего основание и вертикальную стенку, выполненные из железобетона. В стенке имеются отверстия для установки домкратов и балок. Форма основания выполняется аналогично торцу перекрытия, которое должно воспринимать нагрузку от лицевого слоя стены и может быть выполнено в форме параллелепипеда, либо с консольными выступами, между которыми устанавливают утеплитель, либо с проемами под термовкладыши. При необходимости под основание стенда подкладывается металлическая пластина для возможности фиксации величины прогиба опорной балки (кронштейна) после нагружения.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показан способ испытания лицевого слоя кладки с гибкими связями на активное действие ветра с применением испытательного стенда;
на фиг. 2 - узел шарнирной опорной пластины;
на фиг. 3 - способ испытания лицевого слоя кладки с гибкими связями на пассивное действие ветра с применением испытательного стенда;
на фиг. 4 - способ испытания опорной балки (кронштейна) на вертикальную нагрузку с применением испытательного стенда;
на фиг. 5 - вариант испытания трехслойной стены на активное действие ветра с опорными кронштейнами, установленными на внутренней стене в двух уровнях по высоте;
на фиг. 6 - вариант испытания трехслойной стены на активное действие ветра с опорным кронштейном, установленным на внутренней стене под лицевым слоем кладки.
Осуществление изобретение
Способ испытания на активное действие ветра (фиг. 1) включает в себя:
1 - испытательный стенд
2 - кладка лицевого слоя
3 - гибкие связи
4 - опорная балка (кронштейн)
5 - домкрат
6 - упорная балка-швеллер под домкрат
7 - рама, выполненная из балок коробчатого сечения, соединенных стальными стержнями в виде шпилек
8 - распределительные балки-швеллера
9 - шарнирные опорные пластины (фиг. 2), передающие нагрузку от домкрата 5 на кладку 2 и гибкие связи 3
10 - распределительная балка в виде двутавра
11 - горизонтальная упорная составная балка из швеллеров
Сущность данного способа заключается в следующем. Домкраты 5, установленные в отверстия, с одной стороны упираются в горизонтальные балки-швеллера 6, жестко закрепленные к бетонной стенке испытательного стенда 1. Распределительные балки-швеллера 8 с шарнирными опорными пластинами 9 устанавливаются с наружной стороны кладки. Рама 7 из балок коробчатого сечения и шпильками опоясывает всю конструкцию. При подаче давления на домкрат 5 нагрузка через раму передается на распределительные балки 8 и далее через опорные пластины 9 на слой кладки 2 и гибкие связи 3. Таким образом, происходит изгиб из плоскости кладки, а связи, в свою очередь, работают на сжатие. Нагружение осуществляют пошагово с фиксацией деформации элементов с помощью измерительных приборов.
Способ испытания на пассивное действие ветра (фиг. 3) отличается от вышеизложенного способа тем, что домкрат 5 передает нагрузку в противоположном направлении в сторону кладки, распределительные балки в виде двутавров 10 при этом расположены за кладкой лицевого слоя 2. В данном варианте отсутствует необходимость применения рамы. Изгиб кладки 2 происходит уже в другом направлении, а гибкие связи 3 работают на вырыв.
Способ испытания опорной балки (кронштейна) 6 под лицевым слоем кладки на вертикальную нагрузку (фиг. 4) заключается в том, что домкрат 5 упирается в горизонтальную упорную составную балку 11, проходящую сквозь отверстие во внутренней стене здания, либо стенде 1. Балка выполняется из швеллеров, соединенных шпильками и распираемых с помощью натяжения гаек, что обеспечивает их надежное крепление с железобетонной стеной. Нагрузка от домкрата 5 передается через распределительную балку-двутавр 10. В случае, если суммарной высоты домкрата 5 и распределительной балки-двутавра 10 не хватает, то недостающая часть высоты может добираться путем выполнения кладки 2 поверх опорной балки (кронштейна) 6. Нагружение осуществляют пошагово с фиксацией деформации элементов с помощью измерительных приборов.
Данными способами возможно проведение испытания большинства типов трехслойных наружных стен. На фиг. 5 показан пример применения способа испытания трехслойной стены на активное действие ветра при опирании лицевого слоя кладки 2 на металлические опорные кронштейны 4, расположенные в двух уровнях по высоте одного этажа. При этом крепление опорных кронштейнов осуществляется к железобетонной стене 1. В данном варианте распределительные балки-швеллера 8 разделены на две части отдельно для каждого участка лицевого слоя кладки 2 с опорным кронштейном 4.
На фиг. 6 показан пример применения способа испытания трехслойной стены на активное действие ветра при опирании лицевого слоя кладки 2 на металлический опорный кронштейн 4, закрепленного к железобетонной стене 1.
При проведении испытания стен вышеизложенными способами учитывается работа гибких связей как на вырыв при пассивном воздействии ветра, так и на сжатие при активном воздействии ветра, а также податливость опоры под кладкой лицевого слоя.
Результатами испытаний трехслойных стен данными способами являются предельные горизонтальные перемещения кладки лицевого слоя, предельные усилия в связях, предельные усилия и суммарные перемещения в узлах анкеровки связей в лицевой и внутренний слои стены с учетом обжатия вертикальной нагрузи и конструкции связи, предельные вертикальные перемещения опоры под кладкой лицевого слоя.
Результаты проведенных работ могут быть использованы при проектировании трехслойных наружных стен в многоэтажных зданиях и сооружениях.