Сейсмоустойчивые конструкции ytong

YTONG

Проектирование сейсмоустойчивых конструкций c помощью

НЕСУЩИХ КАМЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ YTONG Стр. 1 из 63

Предисловие Общепринятым архитектурным правилом является то, что несущие каменные конструкции должны быть как можно более однородными с использованием строительных материалов с похожими техническими и физическими свойствами. Это сокращает риск разрушения здания в результате разности деформации под воздействием конструкционных, динамических и температурных нагрузок. Поэтому основной целью этого исследования было как можно больше избежать изменения материалов в зданиях с несущими конструкциями YTONG также и при сейсмических нагрузках, то есть сокращение до минимума количества дополнительных стабилизирующих элементов армированного бетона. Основой этого «Руководства» является научное исследование специальных характеристик динамически нагруженных конструкций YTONG, проведенное в ходе этого проекта. Ввиду низкого веса YTONG и их надежной гибкой реакции на динамические нагрузки, что выражается в том, что значение коэффициента действия (значение q) на 25% выше по сравнению с обычными каменными конструкциями, сейсмическая нагрузка значительно снижена. Надежность конструкций YTONG делает возможной однородную кладку с низким риском разрушения и высокой экономической эффективностью даже в сейсмических районах.

Результаты исследования дают сильный толчок заявке YTONG. В качестве признания работы ответственной, высоко квалифицированной исследовательской группы, фирма YTONG хотела бы выразить особую благодарность ученым Национального Университета Афин, Строительного Исследовательского Института Болгарии NISI в Софии и Гражданского Инженерного Института Хорватии в Загребе.

Стр. 2 из 63

Исследовательская группа

A.

B.

Национальный Технический Университет Афин (Греция) Ц.A. Сирмакецис (3-ий слева) Др. Гражданский инженер Профессор НТУА

C.

Институт Гражданской Инженерии Хорватии в Загребе Д. Аничич (2-ой слева) Профессор Др. Гражданский инженер

A.A. Софоклеус (3-ий справа) Др. Гражданский инженер Научный сотрудник НТУА

D.

YTONG Холдинг АО В Мюнхене (Германия) В. Рейхель (см. стр. 2) Дипломированный инженер

NISI Строительный Исследовательский Институт Болгарии в Софии M. Дмитров (1-ый срава) Профессор Др. Гражданский инженер

A. Вест (2-ой срава) Дипломированный инженер (FH; BEng) Р. Блашке (1-ый слева) Дипломированный инженер (FH)

Стр. 3 из 63

Оглавление ПРЕДИСЛОВИЕ ........................................................................................................................ 2 ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ГРУППА .................................................................................................. 3 ОГЛАВЛЕНИЕ .......................................................................................................................... 4 КРАТКОЕ ВВЕДЕНИЕ ................................................................................................................. 5 ЧАСТЬ I: РЕАКЦИЯ КОНСТРУКЦИЙ YTONG НА ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЕ .......................................................... 8 1.1 РЕАКЦИЯ КАМЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ НА ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЕ ................................................... 9 1.2 ВИДЫ УПРУГОСТИ КОНСТРУКЦИЙ И СТРОЕНИЙ ................................................................ 11 1.3 СРАВНЕНИЕ ПРОСТОЙ И ОГРАНИЧЕННОЙ КАМЕННОЙ КОНСТРУКЦИИ..................................... 12 1.4 ХАРАКТЕРИСТИКИ КАМЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ YTONG ......................................................... 14 1.5 ПОСЛЕДСТВИЯ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ В АФИНАХ 7 СЕНТЯБРЯ 1999 ГОДА .................................... 16 ЧАСТЬ II: РЕКОМЕНДАЦИИ ПО СЕЙСМОСТОЙКОМУ ПРОЕКТИРОВАНИЮ КОНСТРУКЦИЙ YTONG ................ 18 11.1 ВВЕДЕНИЕ ................................................................................................................ 19 11.2 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ..................................................................................................... 19 11.3 МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТКИКИ КАМЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ YTONG ................................. 19 11.3.1 Механические характеристики каменных конструкций ................................................... 19 11.3.2 Коэффициенты материалов ..................................................................................... 22 11.4 МЕТОДЫ АНАЛИЗА ..................................................................................................... 23 11.5 КОНСТРУКТИВНАЯ СХЕМА............................................................................................ 24 11.5.1 Критерии зависимости в проекте ............................................................................... 24 11.5.2 Критерии зависимости в возвышении ......................................................................... 24 11.6 КРИТЕРИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ПРАВИЛА КОНСТРУКЦИИ КАМЕННЫХ ЗДАНИЙ........................ 25 11.6.1 Дополнительные тербования к простым и ограниченным каменным конструкциям ............... 26 11.6.2 Правила для "простых каменных зданий" ................................................................... 27 11.7 ВОЗДЕЙСТВИЕ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ ................................................................................... 29 11.7.1 Расчет воздействия землетрясения .......................................................................... 29 11.7.2 Общая процедура расчета ...................................................................................... 30 11.7.3 Расчет с использованием двух планарных моделей ...................................................... 30 11.8 МОДЕЛИРОВАНИЕ ВОЗДЕЙСТВИЙ ................................................................................. 32 11.9 ПРОВЕРКА ПРОЧНОСТИ ............................................................................................... 34 11.9.1 Проектирование против вертикальных нагрузок ............................................................ 34 11.9.2 Проектирование против изгиба ................................................................................. 36 11.9.3 Проектирование против сдвига ................................................................................. 36 11.10 ТРЕБОВАНИЯ К ДИЗАЙНУ КАМЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ – ПОДРОБНО .................................. 37 11.10.1 Общие сведения .................................................................................................... 34 11.10.2 Армированные бетонные элементы ........................................................................... 36 ЧАСТЬ III: КРАТКИЙ ОБЗОР АНАЛИТИЧЕСКИХ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ....................... 43 111.1 ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ПРОЕКТ В ИНСТИТУТЕ СТРУКТУРНОГО АНАЛИЗА И АНТИСЕЙСМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ, NTUA 44 111.2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ ПРОЕКТ В ИНСТИТУТЕ NISI ............................................................ 45 111.3 ТЕСТЫ В ИНСТИТУТЕ IGH НА ПРЕДЕЛ ПРОЧНОСТИ НА РАЗРЫВ ДЛЯ СТЕН, СДЕЛАННЫХ ИЗ БЛОКОВ YTONG .............................................................................................................................. 48 111.4 РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЯ МАТЕРИАЛОВ В ЦЕНТРЕ YTONG R&D ........................................ 53

Стр. 4 из 63

КРАТКОЕ ВВЕДЕНИЕ

Стр. 5 из 63

Целью проекта, проведенного в Институте Структурного Анализа и Антисейсмических Исследований Национального Технического Университета Афин и профинансированного АО Холдинг YTONG (Мюнхен), было исследование реакции несущих каменных конструкций YTONG на воздействие землетрясения. Окончательная версия рекомендательного текста включает также результаты экспериментальной работы, проведенной Строительным Исследовательским Институтом NISIСофия в Болгарии (научный руководитель профессор М. Димитров) и Институтом Гражданской Инжинерии Хорватии (научный руководитель профессор Д. Аничич). Заданием проекта было сформулировать инструкции и рекомендации по сейсмостойкому проектированию и по несущим каменным конструкциям YTONG. Основные цели были следующие: a) Изучить специфические характеристики конструкций YTONG, подверженных воздействию динмических нагрузок землетрясения. b) Предложить

минимум соответстующих мер (напр., использование армированных бетонных блоков) для того,чтобы улучшить реакции этих конструкций до приемлего уровня и

c) чтобы дать рекомендации для прямого практического использования инженерамконструкторам для конструирования сейсмостойких зданий YTONG. Общие характеристки и реакция конструкций YTONG, подверженных воздействию землетрясения, описаны в части 1. Таким образом, рассматриваются два вида конструкций, простая и ограниченная каменная кладка YTONG. Содержание в основном сфокусировано на различиях между упругостью конструкций, что было одной из основных целей проекта. Конструктивные практические рекомендации в полном объеме, касательно ограниченных и простых каменных конструкций YTONG, даны в части II. В этих рекомендациях анализируется структурное моделирование (структура, материал, воздействия), а также структурные (конструктивные) подробности. Документация по рекомендательным предложения представлена в части III. В этой части кратко описаны результаты исследований, включая аналитическую и экспериментальную работу.

Стр. 6 из 63

Весь исследовательский проект рассматривает рекомендации следующих кодексов и ссылок: 1.

[1 ] Еврокодекс 8 – Оборудование для антисейсмических конструкций: [1.1] Часть 1: Общие правила – Сейсмическое воздействие и общие требования к конструкциям (ENV1998-1-1:10/1994) - [1.2] Часть 2: Общие правила – Общие правила для зданий (ENV 1998-12:10/1994) [1.3] Часть 3: Общие правила – Специальные правила для различных материалов и элементов (ENV 1998-1-3:10/1994) 2.

[2] Еврокодекс 6 – Проектирование каменных конструкций; [2.1] Часть 1-1: Общие правила для зданий. Правила для армированных и неармированных каменных кладок. (ENV 1996-1-1: 02/1995) - [2.2] Проект prEN 1996-1-1:10/1999 - [2.3] Действующие немецкие комментарии по EС 6, Редакция от 5 мая 2000. Неопубликованный проект Шуберта П., Аахен и Йагера В., Дрезден 25.06.2000 - [2.4] Немецкий Национальный Документ по Применению (NAD) для части 1 (1997) [2.5] Часть 1-3: Упрощенные методы расчета и основные правила для каменных конструкций. (ENV 1996-3: 01/1999) 3.

[3] Еврокодекс 2-Проектирование бетонных конструкций (ENV 1992-1-1:1991) 4.

[4] Новый Греческий Сейсмический Кодекс, NEAK (1995) 5.

[5] Греческий Сейсмический Кодекс (EAK) (09/1999) 6.

[6] Новый Греческий Стандарт для Армированного Бетона, NEKOS (1995) 7.

[7] Болгарский Кодекс для Проектирования Зданий в сейсмических регионах(1987) 8.

[8] Результаты исследовательских проектов, проведенных Институтом Структурного Анализа и Антисейсмических Исследований Национального Технического Университета Афин, Греция.

[8.1] Реакция на сейсмическое воздействие несущих конструкций, построенных из блоков YTONG (04/1996) - [8.2] Антисейсмическое проектирование конструкций YTONG, 3 части (12/1996) 9.

[9] Результаты экспериментальных исследований по определению реакции и несущей способности несущих стен YTONG, проведенных Строительным Исследовательским Институтом NISI-София, Болгария.

[9.1] Часть I: Проведение экспериментальных исследований по определению реакции и несущей способности стен, сделанных из автоклавированного ячеистого бетона, с ограничивающими армированными бетонными элементами под реверсивной горизонтальной нагрузкой (09/1997) [9.2] Часть II: Экспериментальные исследования по определению реакции и несущей способности "Несущих стен Ytong в сейсмических регионах" (08/1999) 10.

[10] Результаты тестирования по определению предела прочности на разрыв стен YTONG, проведенных Гражданским Инжинерным Институтом Хорватии, Загреб, Хорватия.

- [10.1] Отчет о тестировании по определению предела прочности на разрыв стен YTONG (06/1999) - [10.2] Отчет об испытаниях тонкослойного строительного раствора для стен YTONG (11/1999)

Стр. 7 из 63

ЧАСТЬ 1: РЕАКЦИЯ КОНСТРУКЦИЙ YTONG НА ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЕ

Стр. 8 из 63

1.1

РЕАКЦИЯ БЛОЧНЫХ КОНСТРУКЦИЙ НА ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЕ

Для улучшенной реакции конструкции на землетрясения должны выполняться следующие требования: a) лучшие качества материала b) более высокая структурная упругость Основные материалы для постройки обычных каменных конструкций - это блоки (камни, кирпичи и т.д.) и соответствующий строительный раствор. Эти виды конструкций разрушаются под воздейтвием землетрясения главным образом из-за того, что обычная каменная кладка обладает высоким пределом прочности при сжатии , но низким пределом прочности на разрыв/сдвиг. Принимая во внимание тот факт, что в южно-европейских странах сейсмическая активность очень высокая, реакция обычных каменных конструкций, как это было описано выше, очень сомнительна при сейсмическом воздействии. Рабочие характеристики могут быть критичными в случае простых каменных конструкций.Такая конструкция состоит из натуральных или искусственных, твердых или пористых сборочных элементов, соединенных цементным или цементно-известняковым строительным раствором, с дополнительными элементами или без них.

(a)

(b)

Рисунок 1.1 Простая каменная кладка без горизонтальных элементов (a) или с горизонтальными элементами (b).

Стр. 9 из 63

Напротив, ограниченные каменные конструкции реагируют значительно лучше. Ограниченные каменные конструкции состоят из частей простой каменной кладки, ограниченной горизонтальными и вертикальными армированными бетонными элементами. Ограничивающими элементами, к примеру, могут быть: колонны перекладины (балки) нагели

Рисунок 1.2 Ограниченная каменная конструкция

Стр. 10 из 63

1.2 ВИДЫ УПРУГОСТИ КОНСТРУКЦИЙ И СТРУКТУР Тип конструкции сильно влияет на её реакцию на сейсмическое воздействие. Наиболее критичным параметром для типа конструкции является общая упругость конструкции. Обычно она принимается во внимание при введении коэффициента уменьшения при расчете сейсмического воздействия, что называется коэффициентом реакции. Величина этого коэффициента разнится от одной конструкции к другой. Более высокая величина коэффициента представляет лучшую реакцию конструкции, вследствие повышенной упругости. Коэффициент реакции q главным образом зависит от : • Качества материалов • Эффективности системы конструкции -упругости конструкции -прочности материала • Вида конструкции и вида соединения

Коэффициент реакции также напрямую влияет на общую сейсмическую силу для проектирования конструкции. Согласно всем современным антисейсмическим кодексам, общая горизантальная расчетная сейсмическая сила (основной сдвиг) Fb, дается выражением: Fb=Sd(T)·W (1.1) где: T: основной период вибрации конструкции в упругой зоне.

W:Общий вертикальный вес конструкции во время землетрясения (W = M·g, где M – это общая масса конструкции).

Sd(T):Ордината расчетного спектра ускорения. Кодексы определяют Sd(T) как функцию с несколькими параметрами (см. стр. 30) относительно сейсмичности области (a), коэффициента усиления спектрального ускорения (β0), условия грунта (S), основной естественный период вибрации (T) и коэффициент реакции q: (I.2)

Очевидно, что чем выше величина коэффициента реакции, тем меньше становится общая сейсмическая сила для проекта.

Стр. 11 из 63

1.3

В

СРАВНЕНИЕ ПРОСТОЙ И ОГРАНИЧЕННОЙ КАМЕННОЙ КОНСТРУКЦИИ общем,

конструкции

для

простой

могут

каменной

быть

упомянуты

следующие характеристики:

что

ограниченные

конструкции

лучше реагируют на землетрясения (по сравнению с простыми конструкциям) происходит

благодаря

достижению

более высокой величины коэффициента упругости µδ и коэффициента реакции q.

•

Простота конструирования

•

Отстутствие каких-то специальных технических требований

•

Не требуется каких-либо

Схема на рисунке 1.3 отображает это преимущество. Коэффициент упругости определяется как пропорция:

подготовительных мер •

То,

Ломкость при землетрясении

(1.3) где:

Ограниченные каменные конструкции можно

охарактеризовать

следующим

δu: предельное смещение, и

образом:

δ0 : смещение в точке деформации

•

Простота конструирования

Коэффициент реакции обычно

•

Не требуется каких-либо

определяется пропорцией:

подготовительных мер •

(1.4)

Наличие более высоких технических где:

требований •

Fu: предельная

При землетрясении ведет себя намного лучше (более упругая)

сейсмическая сила в упругой зоне реакции Fo: сейсмическая сила в точке деформации

Стр. 12 из 63

Сейсми ческая сила F Ограниченная конструкция(CM) Простая конструкция (PM)

Горизонтальное смещение δ

Рисунок 1.3 Сравнение реакции простых и ограниченных конструкций Ограниченная кладка позволяет конструкции переносить относительно большие деформации без разрушения. В результате, было доказано, что упругость ограниченной кладки намного выше, чем упругость простой кладки: µCM >>µPM (1.5) где: µCM: :коэффициент упругости ограниченной кладки µPM: :коэффициент упругости простой кладки

Согласно Ньюмарк-Холлу, коэффициент реакции выражается с помощью коэффициента упругости для различных типов конструкций в соответствии с их периодом: • Для конструкций длительного периода (T > 0,50 s) q= •

•

µδ

(1.6)

Для конструкций короткого периода (0,12s < T < 0,50s)

q = 2µδ − 1

(I.7)

Для периодов T< 0,03 s : q=1

(I.8)

Для периодов 0,03 s < T < 0,12 s линейная интерполяция

Для обычных каменных конструкций может использоваться выражение 1.6.

Стр. 13 из 63

1.4

ХАРАКТЕРИСТИКИ КАМЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ YTONG

Современные ограниченные каменные конструкции YTONG собраны из блоков автоклавированного ячеистого бетона (YTONG), для ограничения используются высококачественные армированные бетонные блоки и тонкослойный строительный раствор. Особенные качества материалов YTONG и постоянный контроль качества во время процесса промышленного производства, в сочетании с преимуществами ограниченных конструкций, гарантируют улучшенную реакцию упругости во время землетрясения. Следующие таблицы подытоживают качества материалов для различных классов и имеющихся размеров блоков YTONG: fb Класс по Объёмная (N/mm2) сопротивлемасса в нию на сжатие сухом состоянии 2,5 2 0,40 0,50 5,0 4 0,60 0,70 7,5 6 0,70 0,80 Таблица 1.1 Стандартное сопротивление на сжатие fb

Размер блока1) (mm) Толщина

175; 200; 240; 250; 300; 365 600;625 200;250

Ширина Высота 1)

Имеющиеся в наличии размеры можно получить в офисах продаж YTONG Таблица 1.2 Имеющиеся в наличии размеры блоков. Для сейсмоустойчивых конструкций, минимальная толщина связевых и несущих стен, согласно EC8, для простых конструкций - 300 мм в регионах высокой и средней сейсмической активности, и 175 мм в регионах низкой сейсмической активности (≤0,1·g). Минимальная толщина в ограниченных конструкциях - 240 мм. Блоки YTONG отвечают этим требованиям. Замечание к таблице 1.1: Стандартное сопротивление сжатию fb блоков YTONG

выведено

из

средней

величины

сопротивления блоков YTONG или испытательных кубов. Если тесты проводятся не в условиях сухого воздуха, то полученное сопротивление надо

преобразовывать

в

стандартное

сопротивление сжатию, путем преобразования величины влажности, или величины сухости печи, к

сопротивлению

в

сухом

воздухе.

После

тестирования, полученное сопротивление надо еще умножить на коэффициент зависимости

Класс сопротивления на сжатие блоков YTONG для стен несущих конструкций, предназначенных для использования в регионах высокой сейсмической активности, должен быть ≥ 4 (Таблица 1.1).

от

высоты

испытательного образца.

Стр. 14 из 63

и

δ

[2.1], в ширирны

Каменные конструкции, выполненные из блоков YTONG, по сравнению с конструкциями, выполненными из других материалов, таких как глиняные кирпичи, имеют следующие преимущества: a.

b.

Достигнута более низкая расчетная сейсмическая сила, благодаря уменьшению массы конструкции Более высокое сопротивление изгибу, сдвигу и растяжению, что касается их сопротивления сжатию и массы.

Этот факт отображен в предложенных величинах коэффициента реакции в таблице 1.3. Для этого предложения были учтены требования EC8, предложения текущего исследовательского проекта, а также результаты экспериментальной работы, проводившейся Строительным Исследовательским Институтом NISI. В таблице 1.3, для трех рассмотренных типов каменных конструкций (простая, ограниченная армированными бетонными блоками и ограниченная нагелями), величина q дана в двух колонках. В первой колонке даются допустимые величины, рекомендованные EC8, для простых и ограниченных конструкций соответственно. Во второй колонке даны величины для каменных конструкций YTONG.

Тип конструкции

EN V1998 (ECS)

Конструкции YTONG

Простая

1,50

2,00

Ограниченная а.б. блоками

2,00

2,50

Ограниченная нагелями

-

2,25

Таблица 1.3 Величины коэффициента реакции q. Величины коэффициента реакции q, указанные в кодексах, находятся ниже предположительно необходимых параметров. Для реальных конструкций, расчетное значение q проектировщиком должно выбираться ниже или равным значениям, указанным в кодексах, в зависимости от прогнозируемой эффективности такого уровня упругости в реальной конструкции, которую необходимо сделать. Для обычных каменных конструкций, простых или ограниченных, величины q, предлагаемые EС8, не могут быть просто достигнуты в конструкциях на практике, из-за погрешности относительно качества материалов и качества строительства. Что касается конструкций YTONG, то постоянный контроль качества во время промышленного производства и надежность процесса конструирования позволяют использовать более высокие значения q, которые выше значений, предложенных в EС8. Значения коэффициента q для простых и ограниченных конструкций YTONG, упомянутые выше, были проверены аналитическим и экспериментальным путем.

Стр. 15 из 63

1.5 ПОСЛЕДСТВИЯ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ В АФИНАХ 7 СЕНТЯБРЯ 1999 ГОДА Какатсос Димитрис, Гражд. Инж. Msc. MBA Спустя много лет в Греции снова произошло землетрясение силой 5,9 баллов по шкале Рихтера, это случилось 7 сентября 1999 года. *) Эпицентр землетрясения был недалеко от города Афины (Парнита) и его ускорение было очень обширным, 0,50·g. Хотя разрушения были громадными, они могли быть больше, принимая во внимание то обстоятельство, что оценочное ускорение было от 0,16·g до 0,24·g в районе Афин.

b) Трещины и разрывы в местах соединения глухих стен и несущих конструкций c) Перекрестные трещины (x-трещины) в стенах

Рис. 1: Трещины между оконными рамами с одновременным разрушением двухрядной кирпичной стены

Благодаря этому сильному землетрясению, у нас была возможность изучить реакцию каменных конструкций на динамические нагрузки, и в особенности каменных конструкций YTONG. 1. Реакция каменных каркасных стен с заполнением

d) трещины под подпорками перемычек окон/дверей.

e) раскол и обрушение внешней оболочки двухрядных изоляционных кирпичных стен

В местах, где каркасные стены столкнулись с землетрясением, мы наблюдали следующие проблемы: a) трещины в штукатурке

*) До этого землетрясение с подобными последствиями и разрушениями произошло

Рис. 2: Полное отделение внешней оболочки

в 1981.

двухрядной стены в одном из зданий в Ано Лиозиа

Стр. 16 из 63

2. Несущие каменные стены YTONG Реакция на землетрясение несущих

Кроме положительного воздействия на

каменных стен YTONG была очень

результирующие силы здания вместе со

неплохой. Исследования доказали , что

значительно

низкий

YTONG

вес

конструкций

YTONG

меньшими позволяет

разрушениями использовать

уменьшает результирующую силу на

однородные конструкции стен (dстен= dблоков),

зданиях, что было очень важно в

отвечая требованиям к теплоизоляции.

случае этого землетрясения и его

Такие конструкции под воздействием

высоких ускорений. Вообще трещины

сейсмических нагрузок показали себя

появились только в тех местах, где были

значительно лучше, в сравнении с

проигнорированы

обычными

строительные

стандарты и инструкции, или нарушены

двухрядными

изоляционными стенами.

правила эксплуатации, а именно: a) на углах, где были оставлены вертикальные ограничивающие элементы b) в случаях, где несущие стены были построены как двухрядные стены, например для размещения раздвижных дверей.

Рис. .3: Двухэтажное здание в Неа Кифизиа. Землетрясения никак не повлияло на конструкцию.

c) где деревянные крыши не были жестко соединены с горизантальным армированным бетонным блоком на уровне крыши, соответственно, горизантальный ограничивающий блок был пропущен.

Стр. 17 из 63

ЧАСТЬ II: РЕКОМЕНДАЦИИ ПО СЕЙСМОСТОЙКОМУ ПРОЕКТИРОВАНИЮ КОНСТРУКЦИЙ YTONG

Стр. 18 из 63

11.1

II.3

ВВЕДЕНИЕ

В следующих разделах даются рекомендации для того , чтобы помочь проектировщикам в принятии решения относительно сейсмостойкого проектирования из простых и ограниченных каменных конструкций YTONG.

II.2

МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТКИКИ КАМЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ YTONG

Качество материалов должно выбираться проектировщиком в соответствии с типом здания и местными требованиями. Необходимо принимать во внимание следующие значения качества материалов:

11.3.1 Механические характеристки каменных конструкций

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Для сейсмостойкого проектирования каменных зданий, простой кладки или ограниченной, с использованием продукции YTONG, должны выполняться следующие общие правила: • Здание должно состоять из полов и стен, взаимосоединяющихся во всех направлениях.

• Связевые (каркасные) стены должны располагаться в обеих ортоганальных направлениях конструкции.

• Любой тип горизонтального перекрытия может использоваться (например, армированные бетонные плиты или кровельные панели и панели перекрытия YTONG), обеспечивая тем самым целостность и эффективное закрепление перегородок.

• Соединение между перекрытиями и стенами необходимо и должно осуществляться армированными бетонными кольцевыми балками.

A. Характеристика сопротивления на сжатие Характеристика сопротивления на сжатие f k каменных конструкций YTONG, с использованием тонкослойного строительного раствора: f k1) fb Класс 2 (N/mm ) (N/mm2) прочности 2

2,50

1,71

4

5,00

3,14

6

7,50

4,28

1)

Значения взяты из Немецкого Национального Документа по Применению Таблица 11.1 Характеристическое сопротивления сжатию fk Данные значения fk для классов прочности отвечают значениям, данным в Немецком Национальном Документе по Применению (NAD) Еврокодекс 6, Часть 1-1. При необходимости, для определения соответствующих значений fk могут использоваться другие Национальные Документы по Применению, например, выражение fk = 0,80 • fb0,85, дано ЕК 6.

Стр. 19 из 63

B. Характерный предел прочности на разрыв

D. Характерное сопротивление на изгиб

Для каменных конструкций YTONG после

Характеристическое сопротивление на изгиб

экспериментальных исследований были

fxk каменных коснтрукций YTONG, при

адаптированы

использовании тонкослойного

следующие

значения

строительного раствора.:

предела прочности на разрыв: Класс проч-

fb

ft,k (N/mm2)

2

(N/mm )

ности

прочВертикаль- Вертикальные швы

ные швы

заполнены

не

строитель- заполнены

2 4 6

Вертикальные швы заполнены раствором

Класс

ности

fb

(N/mm2)

0,09

0,06

0,18

0,18

0,18

0,12

4

5,00

6

7,50

2,50

0,14

раствором 0,06

5,00 7,50

0,17 0,19

0,10 0,13

сопротивление на сдвиг, при нулевом сжимающем напряжении, fvk0, каменной конструкции AAC - 0,3 N/mm2, при использовании

тонкослойного

строительного раствора. Предельное значение fvk для AAC - 1,7 N/mm2, при использовании тонкослойного строительного раствора.

Стр. 20 из 63

fxk2

0,09

ным

исходное

fxk1

0,09

раствором

Характеристическое

fxk2

2,50

строитель-

C. Характеристическое исходное сопротивление на сдвиг

fxk1

2

ным

Таблица II.2 Характеристический предел прочности на разрыв ft,k

Вертикальные швы не заполнены раствором

0,25

0,25

0,25

0,17

1) Для ААС использовались следующие выражения: fxk1 = 0,035 ·fb (N/mm2) незаполненные и заполненные вертикальные швы fxk2 = 0,036 ·fb (N/mm2) заполненные вертикальные швы fxk2 = 0,024 ·fb (N/mm2) незаполненные вертикальные швы где: fxk1=характеристическое сопротивление изгибу у плоскости, недостаточно параллельной к горизонтальному шву кладки fxk2= характеристическое сопротивление изгибу у плоскости, недостаточно перпендикулярной к горизонтальному шву кладки Таблица II.3 Характеристическое сопротивление на изгиб fxk

E. Модуль упругости

G. Сопротивление на сжатие строительного раствора

Короткий момент сопротивления сечения

Используемый

упругости, E, в рабочих условиях и для

строительный раствор не должен быть

использования

меньше,

чем

раствор

с

в

строительном

проектировании:

тонкослойный M10

(строительный

характеристическим

сопротивлением на сжатие 10 N/mm2). Класс

E

2

1,71

(N/mm2) 1200

4

3,14

2200

6

4,28

3000

прочности

1)

fk

(N/mm2)

Для AAC использовалось следующее

выражение: E = 700 · f k (N/mm 2)

Замечание: Перечисленные материалов,

ссылаются

качества на

Проект

prEN1996-1-1, разработанный в октябре 1999 Еврокодексом 6: "Проектирование каменных

конструкций";

Вследствие

Таблица II.4 Модуль упругости E

выше

того,

что

Часть

1-1.

сооружения,

построенные из каменных конструкций ААС,

должны с

действующими,

Европейскими

или

национальными,

использованием значения.

Для расчета модуля сдвига может быть использовано следующее выражение:

(II.1) Коэффициент Пуассона v можно взять равным 0,25. Поэтому можно допустить, что модуль сдвига, G, равен 40% модуля упругости, E.

Стр. 21 из 63

в

соответствии стандартами,

F. Модуль сдвига / коэффициент Пуассона

проектироваться

проектировщик должен

перед

сверить

эти

11.3.2 Коэффициенты материалов Для определения расчетных значений механических характеристик, необходимо применить коэффициенты безопасности по материалу к соответствующим значениям характеристик раздела 11.3.1. В соответствии с EК6 эти коэффициенты зависят от качества каменной кладки и качества строительства. В соответствии с уровнями и классами в Европейских Директивах о Продуктах Строительства, эти продукты должны полностью соответствовать техническим требованиям, например, данным в EN 771-1 и -4 или в DIN 4165: 11/1996. Установлена и задокументирована система фабричного контроля качества всех материалов YTONG, чтобы гарантировать, что вся продукция, размещаемая на рынке, соответствует техническим требованиям и заявленные значения необходимо классифицировать в категорию I. Согласно ЕК 6, следующие значения могут быть использованы для конструкций YTONG: a. Строительная категория A (высокое качество): Каменные конструкции YTONG: γ М =1.7 b. Строительная категория B (среднее качество): Каменные конструкции YTONG: γ М =2.2 c. Строительная категория C (низкое качество): для YTONG не заявляется

γ

Категория выполнения M

A

B

C

I

1.7

2.2

2.7

II

2.0

2.5

3.0

Анкеровка и сопротивление 2.5 разрыву и сжатию проволочных обвязок и ремней

2.5

2.5

Анкерное соединение арматуры

1.7

2.2

Арматура ( γ s)

1.1

1.1

Категория контроля производства стеновых камней

Таблица II.5Ккоэффициенты безопасности по материалу (EС6) для постоянных и кратковременных нагрузок Для проектирования сейсмостойких конструкций, в соответствии с ЕС 8, коэффициенты надежности материалов для случайных нагрузок сокращены до следующих значений: a. Строительная категория A (высокое качество): Каменные конструкции YTONG: γ М =1.2 b. Строительная категория B (среднее качество ): Каменные конструкции YTONG: γ М =1.5 c. Строительная категория C (низкое качество): для YTONG не заявляется Категория γM выполнения A B C 1.2 1.5 1.8 I Категория II 1.4 1.7 2.0 контроля производства Таблица II.6 Коэффициенты безопасности по материалу (EC8) для случайных нагрузок (напр., землетрясений)

Стр. 22 из 63

11.4

МЕТОДЫ АНАЛИЗА

В соответствии с типом конструкции, сейсмическими параметрами и конструктивной схемой, применимы следующие схемы анализа:

С целью определения основных периодов вибрации Т1 в обеих плоскостных моделях здания, могут использоваться приблизительные выражения, исходя из методов динамики сооружений.

11.4.1 Упрощенный спектральный анализ модульной реакции Упрощенный спектральный анализ модульной реакции может быть применим к зданиям, которые могут быть проанализированы по двум плоскостным моделям и на чью реакцию не влияет в значительной мере вибрация высокого типа колебания. Эти требования считаются удовлетворительными для зданий, которые: • отвечают условиям, указанным в разделе II.5.1 и II.5.2 и • имеют основной период вибрации T1 в двух основных направлениях меньше, чем следующие значения: (II.2)

11.4.2 Спектральный анализ многомодальной реакции Здания, не соответствующие критериям, перечисленным в разделе II.4.1 (и разделе ll.4.3) должны анализироваться с использованием пространственной модели.

11.4.3 "простые каменные здания" Для "простых каменных зданий", отвечающим критериям раздела II.6.2, не является обязательным разрабатывать подробное подтверждение безопасности.

где Tc дано в таблице II.9

Стр. 23 из 63

II.5.2 Критерии зависимости в возвышенности

II.5 КОНСТРУКТИВНАЯ СХЕМА Конструктивная схема является наиболее критическим параметром, влияющим на реакцию строения. Ниже дан ряд инструкций для конструктивной схемы конструкций YTONG. Метод анализа должен выбираться в зависимости от ратификации этих критериев. Для применения упрощенного спектрального анализа модальной реакции (раздел II.4.1) здания должны удовлетворять условиям, данным в разделе II.5.1 and II.5.2. В противном случае, необходимо применять спектральный анализ пространственной модальной реакции. Проектировщик должен принимать во внимание эти правила, чтобы гарантировать лучшую реакцию здания во время землетрясения.

•

•

•

Все несущие стены следуют друг за другом непрерывно от фундамента до верха здания или, если уступы фасада имеют разную высоту, то до верха соответствующего участка здания. И поперечная жесткость, и масса отдельных ярусов остается постоянной или уменьшается постепенно, без резких изменений, от фундамента до кровли. Если есть уступы фасада, то применимы следующие дополнительные средства обеспечения:

II.5.1 Критерии зависимости в проекте •

• •

•

Строительная конструкция приблизительно симметрична в плане относительно двух ортоганальных направлений. Компактная конфигурация плана. Жесткость перекрытий в плане достаточно велика по сравнению с поперечной жесткостью вертикальных элементов конструкции. На любом ярусе максимальное смещение в направлении сейсмической силы не превысит смещения усредненного яруса более чем на 20 %.

Уступ фасада выше 0,15 H

Уступ фасада ниже 0,15 H

Рис. II.1 Средства обеспечения для уступов фасада Стр. 24 из 63

II.6 КРИТЕРИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ПРАВИЛА КОНСТРУКЦИИ КАМЕННЫХ ЗДАНИЙ •

Каменные здания должны состоять из перекрытий и стен. Любой тип перекрытий может использоваться, если выполняются общие требования к целостности и эффективности перегородок.

• Связевые (каркасные) стены должны размещаться по меньшей мере в двух ортогональных направлениях. Они должны отвечать следующим геометрическим требованиям: - Толщина стены должна быть, - для простых каменных конструкций: 300 мм в районах высокой/средней сейсмической активности, и 175мм в районах низкой сейсмической активности (≤0,1·g) - для ограниченных каменных конструкций: по меньшей мере равной 240 mm.

- Толщина стены t, в сравнении с действующей высотой стены hef должна быть:

Длина d1, граничащая с отверстием (см. рисунок II.2) в сравнении с высотой отверстия должна быть, - в простых каменных конструкциях: в зонах низкой сейсмической активности d1 ≥

h 2,5

(ll.4a)

в зонах высокой/средней сейсмической активности

d1 ≥

h 2

(ll.4b)

- в ограниченных каменных конструкциях:

d1 ≥

h 3

(II.5)

hef (II,3a), 15 для ограниченных каменных конструкций и простых каменных конструкций в районах низкой сейсмической активности (≤ 0.1·g) t≥

Рисунок II.2 Пределы соотношения между наибольшей высотой отверстия h и длиной стены I.

hef (ll.3b), 12 для простых каменных конструкций в районах средней/высокой сейсмической активности. t≥

Стр. 25 из 63

II.6.1

Дополнительные требования к простым и ограниченным каменным конструкциям

a. Простые каменные конструкции • В зонах сейсмической активности с расчетным ускорением грунта ≥ 0,3·g (зона высокой сейсмической активности), простые каменные конструкции недопустимы для сейсмостойких элементов зданий, имеющеих более двух этажей.

• Горизонтальные бетонные перекладины или бетонные плиты должны размещаться в плоскости стнены на каждом уровне пола и в любом случае находиться на расстоянии не более 4 м.

• Горизонтальные бетонные перекладины должны иметь продольное укрепление с поперечным сечением не менее 200 мм2.

• Для одноэтажных зданий вертикальные ограничивающие элементы необходимы для стен длиннее 12 м (дистанцию между вертикальными элементами см. в пункте b. об ограниченных каменных конструкциях).

b. Ограниченные конструкции • Горизонтальные и вертикальные ограничивающие элементы должны быть соединены друг с другом и скреплены с элементами основной системы конструкции, если они не объединены в одно целое.

• Для того, чтобы соединить ограничивающие элементы и каменную кладку, бетон ограничивающих элементов должен быть забетонирован (отлит) после того, как была сделана каменная

•

•

• •

•

•

•

•

кладка. Поперечное сечение как горизонтальных, так и вертикальных ограничивающих элементов должно быть не меньше 0,02 м2, с минимальнмым боковым разрезом в 100 мм. После изучения нагелей, мы можем заключить, что вплоть до двухэтажных зданий в случаях расчетного ускорения грунта до 0,3·g, эта технология строительства может быть классифицирована как ограниченная каменная кладка. Выше этого значения она должна классифицироваться как простая каменная кладка (смотри раздел III.2). Минимальный диаметр отверстий круглого нагеля - 100 мм. Вертикальные ограничивающие элементы должны размещаться - На каждом пересечении стен Необходимы дополнительные вертикальные элементы внутри стены, если расстояние между последовательными вертикальными элементами более 6 м. Горизантальные ограничивающие элементы должны размещаться в плоскости стены на каждом уровне пола и в любом случае между ними не должно быть промежутка более 4м. В каждом вертикальном и горизантальном ограничивающем элементе поперечное сечение арматуры должно быть не меньше 240 мм2. Арматура должна удерживаться равномерно расположенными скобами. Минимальный диаметр отдельного арматурного стержня для отверстия круглого нагеля - 14 мм. Целостность арматуры достигается с помощью перекрытия, минимальный размер которого в 60 раз больше диаметра стержня.

Подробности о требованиях к ограничивающим армированным бетонным элементам см. в разделе II.10.2.

Стр. 26 из 63

II.6.2 Правила для "простых каменных зданий" Здания, соответствуюшие требованиям, указанным выше в разделах II.6.1 a. b., а также правилам, приведенным ниже, могут быть классифицированы как "простые каменные здания". Чтобы обозначить какое-то здание как "простое каменное здание ", коэффициент значимости γ 1 не должен быть выше 1,0. Для таких зданий не является обязательным разрабытывать подробное подтверждение безопасности.

•

•

Допустимое количество этажей, выше уровня земли, не должно превышать следующих значений, по отношению к расчетному ускорению грунта: Расчетное ускорение грунта < 0,20g ≥ 0,20g ≥ 0,30g Простая каменная кладка

3

2

1

Каменная кладка, ограниченная армированными бетонными элементами

41)

3

2

Каменная кладка, ограниченная нагелями

( - )2)

Форма горизонтального плана здания должна быть как можно ближе к квадрату. Отношение между длиной короткой стороны и длиной длинной стороны должно быть не меньше 0,25.

Рисунок II.3 План-схема здания • Проекция ниши здания не должна быть больше 15% от длины стороны, параллельной направлению проекции, как показано на рисунке ll.4.

Рисунок II.4 Оборудование проекции ниши.

2

1

1)

Если этажей больше 3, рекомендован точный

расчет безопасности 2) экспериментальные данные отсутствуют

Таблица II.7 Допустимое количество этажей над землей

Стр. 27 из 63

• Рекомендуется,

•

•

•

•

•

чтобы связевые (каркасные) стены здания были расставлены почти симметрично в плоскости в двух ортоганальных направлениях. Минимум из двух параллельных стен размещается в двух ортоганальных направлениях. Длина каждой стены должна быть больше 30 % длины здания в направлении рассматриваемой стены. Расстояние между этими стенами должно быть больше 75 % длины здания в другом направлении. По меньшей мере 75 % вертикальных нагрузок приходятся на связевые (каркасные) стены. Рекомендуется, чтобы разница между смежными этажами, в массе и в поперечном сечении горизонтальной несущей стены в двух ортоганальных направлениях, не превышала 20%. На каждом ярусе суммарное поперечное сечение всех связевых (каркасных) стен в двух ортогональных направлениях как процентное содержание от общей площади должно быть по меньшей мере следующим:

Расчетное ускорение грунта Поперечное сечение несущих стен для простой каменной кладки Поперечное сечение несущих стен для ограниченной каменной клаки

< 0,2·g

К каждой стене с отверстиями (дверями или окнами) должны применяться следующие ограничения. a) Сумма длин всех отверстий не должна превышать 50% от общей длины стены: •

∑l

i

< 0,5 ⋅ l

(II.6)

b) Должна выполняться следующая разница: (II.7)

(II.8) c) Значения d1 и d4 также ограничены до: (II.9) (II.10) Значения d1 and d4 могут быть меньше: - 1.50м, для районов высокой сейсмической активности (≥ 0,3·g) - 1.00м, для районов низкой и средней сейсмической активности (< 0,3·g)

≥ ≥ 0,2·g 0,3·g

3% 5%

6%

2% 4%

5% Рисунок II.5 Ограничения отверстий стен и общая схема.

Таблица II.8 Минимальное поперечное сечение несущих стен

Стр. 28 из 63

II.7

ВОЗДЕЙСТВИЕ

ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ 11.7.1 Расчет воздействия землетрясения Результирующая горизонтальная сейсмическая сила рассчитывается следующим образом:

Fb=Sd(T)·W

(II.11)

где: T: Основной период вибрации конструкции в упругой зоне W:Суммарный вертикальный вес конструкции во время землетрясения (W = M·g, где M – суммарная масса конструкции) Sd(T):Ордината расчетного спектра ускорения

ЕК8 Расчетный спектр:

Рисунок II.7 Вычисление спектрального расчетного ускорения Sd(T) где: α: отношение расчетного ускорения грунта a g к ускорению силы тяжести g ( α = a g /g) q: коэффициент реакции TB,Tc, TD: характеристические периоды расчетного спектра S: параметр почвы Po: коэффициент усиления спектра k dl , k d2 постоянные показатели, которые влияют на форму расчетного спектра для периода вибрации более Tc; TD соответственно

Рисунок II.6 Расчетный спектр

Стр. 29 из 63

В таблице II.9, даны значения для всех параметров, в соответствии с EС8. Класс подпочвы

S

β 0 kd1 kd2 TB

TС

TD

A

1.0 2.5 2/3 5/3 0.10 0.40 3.0

B

1.0 2.5 2/3 5/3 0.15 0.60 3.0

C

0.9 2.5 2/3 5/3 0.20 0.80 3.0

Таблица II.9 Значения для спектра EC8. Массы, W должны рассчитываться из гравитационых нагрузок, которые появляются в результате комбинации действий, указанных в разделе II.8 c.

спектром чувствительноти, описанным выше для горизантального сейсмического воздействия с ординатами, сокращенными следующим образом: -для периодов колебаний T, меньше 0.15s ординаты, умножаются на коэффициент 0,70.

-для периодов вибрацииT = 0.15s и < 0.50s, должно использоваться значение, полученное с помощью линейной интерполяции между 0.70s и 0.50s.

-для периодов вибрации T больше 0.50s ординаты умножаются на коэффициент 0,50.

II.7.3 Расчет с использованием двух планарных моделей

II.7.2 Общая процедура подсчета

Для зданий, соответствующих критериям в разделе II.4.1, анализ можно произвести с использованием двух планарных моделей, одной для каждого направления.

Горизонтальная составляющая сейсмического воздействия 1. Подпочвенные условия классифицируют, принимая в расчет исследование грунта и данные EC8 из раздела 3.2.

2. В соответствии с подпочвенным классом, все параметры, описывающие спектр, взяты из таблицы II.9.

3. Выбор значения фактора реакции (см. раздел I.4: таблицу I.3).

4. Значение спектрального расчетного ускорения Sd(T) рассчитывается. Вертикальная сосавляющая сейсмического воздействия

Основная поперечная сила Сейсмическая основная поперечная сила Fb для каждого основного направления определяется следующим образом: Fb=Sd(T1)·W (II.12) где: T1: основной период вибрации здания для поступательного движения в рассматриваемом направлении W: суммарный вертикальный вес конструкции (см. раздел II.7.1)

Если нет никаких специальных данных о вертикальной составляющей, она может быть рассчитана в соответствии со Стр. 30 из 63

Распределение горизонтальных сейсмических сил

Крутильный эффект

Основные формы колебаний обеих

В случае симметричного распределения

планарных моделей здания могут

поперечной жесткости и массы, если не

апроксимироваться горизонтальными

применим другой более точный метод,

смещениями, возрастая линейно по

при

высоте здания . Сейсмчическое

отдельных

воздействие рассчитывается

элементах

может

применением, к двум планарным

случайный

крутильный

моделям, горизонтальной силы Fi, к

помощью коэффициента δ:

усилении

силы

воздействия

в

противонагрузочных быть

рассчитан эффект

с

массе всех этажей mi,

(II.14) где:

(II.13)

x: расстояние от рассматриваемого элемента до центра здания,

где:

отмеренного перпендикулярно

Zi ;Zj: высота массы mi; mj над

направлению рассматриваемого сейсмического воздействия

уровнем применения

Le: расстояние между двумя крайними

сейсмического воздействия (отметки

боковыми противонагрузочными

фундамента)

элементами, отмеренное предыдущим способом

Wi; Wj: весовые коэффициенты масс mi; mj Горизантальные силы Fi, определенные указанным

выше

способом,

должны

распространиться на боковую систему противостояния

нагрузке,

достигая

жестких этажей.

Стр. 31 из 63

II.8

МОДЕЛИРОВАНИЕ ВОЗДЕЙСТВИЙ

При

анализе строения проектировщик

Qk,1:

характеристическая величина

должен принимать в расчет следующие

доминирующего изменяющегося

воздействия и сочетания:

воздействия AEd:

Воздействия •

γ ,:

Воздействия, которые необходимо

коэффициент безопасности для сейсмического воздействия

учитывать:

(категория важности III):

a) Постоянные воздействия, G

Qk,i:

(статические нагрузки)

γ

1=1.00

характеристическая величина недоминирующего

b) Изменяющиеся воздействия, Q

γ

(динамические нагрузки) и c) Сейсмические воздействия, AEd •

Сейсмическое воздействие (EE)

изменяющегося воздействия Q:

коэффициент безопасности для изменяющихся воздействий:

γ Q = 1.50 для основной комбинации γ = 1,35 для основной

Сочетания воздействий, согласно

1

EC6:

Qi

a.

комбинации,

Основное сочетание:

yG =1.35 для основной комбинации

n

E d = ∑ γ G , j "±" γ Q1 ⋅ Q k ,1 j =1

Если постоянные значения благоприянтые,

"±" ∑ γ Qi ⋅ψ 0,i ⋅ Q k,i

коэффициент безопасности

γ G будет

1,00. Должно быть выбрано значение Ed,

(II.15) n

E d = ∑ γ G , j ⋅ G k, j

(II.16)

j= l

которое дает худший результат из уравнений (II.15) or (II.16), соответственно (II.17) или (II.18). \|/0:

коэффициенты сочетания изменяющихся воздействий для

b. Сочетание для сейсмического воздействия :

основных сочетаний: = 0.70 для изменяющихся

n

n

j =l

j +l

воздействий, категории A - D.

E d = ∑ Gk , j "±" γ I ⋅ AEd "±" ∑ψ 2,i ⋅ Qk ,i

= 1.00 для изменяющихся

(II.17)

воздействий, категория E.

n

E d = ∑ Gk , j j =l

(II.18)

\|/2:

где: "±":

означает "сочетаться с"

Ed:

расчетная величина воздействия

Gkj:

характеристическая величина постоянного воздействия j

γ G:

коэффициент безопасности для постоянных воздействий: Стр. 32 из 63

= 0.60 для воздействия снега и ветра коэффициенты сочетания сейсмических воздействий: = 0.30 для изменяющихся воздействий, категория A и B. = 0.60 для изменяющихся воздействий, категория C и D. = 0.80 для различных воздействий, категория E. = 0.00 для воздействия снега и дождя

c. гравитационные нагрузки W При оценке сейсмического воздействия в расчет берутся гравитационные нагрузки, выступающие в следующем сочетании воздействий:

∑G

k, j

"±" ∑ψ Ei ⋅ Qki

(II.19)

где: ψEi: коэффициент сочетания изменяющегося воздействия i Этот коэффициент сочетания ψEi должен высчитываться из следующего выражения: ψ Ei = ρ ⋅ψ 2i (II.20) Где значения ρ должны браться из следующей таблицы: Этаж Катего- Размещерия ние этажа измеρ няющегося воздейст вия A-C A-C

D-F

Независи- Верхний мое Другие

0,5

Верхний

1,0

У некоторых есть соотнесенное размещение

С соотнесенным размещением Другое

1,0

0,8 0,5 1,0

Таблица II.10 Значения ρ d. Сочетание компонентов сейсмического воздействия Эффект воздействия, вследствие сочетания горизонтальных и вертикальных компонентов сейсмического воздействия, должен рассчитываться с помощью следующих комбинаций:

"±"Ex"±"0.3Ey"±"0.3Ez "±"Ey"±"0.3Ex"±"0.3Ez

(II.21)

"±"Ez"±"0.3Ex"±"0.3Ey "±"

означает "сочетаться с"

где: Ex: эффект воздействия вследствие применения сейсмического воздействия вдоль оси х конструкции.

Ey: эффект воздействия вследствие применения сейсмического воздействия вдоль оси у конструкции.

Ez: эффект воздействия вследствие применения сейсмического воздействия вдоль оси z конструкции (вертикальная составляющая). Вертикальную составляющую сейсмического воздействия Ez необходимо принимать в расчет в районах высокой сейсмической активности, для всей конструкции. Вертикальная составляющая сейсмического воздействия Ez также должна приниматься в расчет в следующих случаях: • Горизонтальные или почти горизонтальные элементы конструкции имеют промежутки 20 м или больше • Консольные компоненты длиной более1,0 м.

• Колонны, поддерживающие балки Значения воздействий G и Q выбраны, в соответствии с кодексами о нагрузках, тем же образом, как для других типов конструкций. Рекомендации по выбору значений E даны в следующем разделе.

Стр. 33 из 63

II.9

ПРОВЕРКА ПРОЧНОСТИ

Расчетное значение прочности конструкции должно расчитываться проектировщиком, с помощью характеристического значения, поделенного на коэффициент безопасности по материалу. А точнее, необходимо использовать следующие формулы:

fvk : характеристическое значение сопротивления сдвигу конструкции fxk : характеристическое значение сопротивления изгибу конструкции

γ M : коэффициент безопасности по материалу (таблицы II.5, II.6)

• Расчетное значение сопротивления сжатию:

fd =

fk

γM

II.9.1 Проектирование против вертикальных нагрузок

(II.22) Расчет значения вертикальной нагрузки:

• Расчетное значение сопротивления разрыву, если необходимо: (II.23) (II.26) где: Расчетное значение сопротивления сдвигу:

f vd =

f vk

γM

(II.24)

Расчетное значение сопротивления изгибу:

Φi,m: коэффициент редуцирования, с учетом податливости (продольному изгибу) стены и эксцентриситета нагрузки в месте изгиба стены вне плоскости.

(II.25) где: fk: характеристическое значение сопротивления сжатию конструкции ftk характеристическое значение сопротивления разрыву конструкции

Значене коэффициента редуцирования Φ можно посчитать, в соответствии с требованиями EC6, следующим образом: (1) Вверху или внизу стены: (II.27)

Стр. 34 из 63

где: emk : эксцентриситет в середине пятой части высоты стены, рассчитывается по следующим уравнениям:

где: e i : эксцентриситет вверху или внизу стены, рассчитываемый с помощью следующего уравнения:

emk=em+ek≥0.05t

(II.29)

(II.28) где: Mi: расчетный изгибающий момент вне плоскости вверху или внизу стены.

Ni: вертикальная расчетная нагрузка вверху или внизу стены. ehi: эксцентриситет вверху или внизу стены, как результат горизонтальных нагрузок. es: случайный эксцентриситет, с учетом всех дефектов конструкции. Он может быть взят равным hef/450. t: толщина стены.

(2) В середине одной пятой высоты стены:

Φm рассчитывается по следующей диаграмме:

(II.30) em: эксцентриситет как результат нагрузки M m : максимальное значение изгибающего момента внутри середины одной пятой части высоты стены Nm: осевая расчетная нагрузка, приложенная к середине пятой части высоты стены. ehm: эксцентриситет в середине высоты стены, как результат горизонтальных нагрузок (например, ветра). hef: действующая высота (длина зоны продольного изгиба). tef: расчётная толщина стены, равняется действующей толщине стены, t : толщина стены ek: эксцентриситет как результат сползания, рассчитывается по следующему уравнению:

(II.31)

Рисунок II.8 Коэффициент редуцирования Φm, в соответствии с податливостью (продольному изгибу) стены, для различных значений эксцентриситета.

Стр. 35 из 63

Φ ос : конечный коэффициент сползания для AAC, Φ ос брать = 1,5.

II.9.2 Проектирование против изгиба Расчетное значение моментов сопротивления изгибу в плоскости и вне плоскости, можно рассчитать следующим образом: • В плоскости изгиба:

В соответствии с EC6, сопротивление каменных конструкций YTONG fvk можно получить из следующих уравнений: • Если вертикальные швы незаполнены: fvk=0.5fvk0+0.4σd (II.35) или fvk = 0.045 fb , но не меньше чем

(II.32) fvk0 • Вне плоскости изгиба:

или (II.33)

где: t: ширина стены ℓ : длина стены σd:расчетное значение для сжимающего напряжения под прямым углом к стене fd: расчетное сопротивление сжатию Характеристикческое сопротивление сжатию fk каменных конструкций YTONG можно взять из таблицы II.1.

fvk=0,7· fvk,ult

где: fvk0 :сопротивление сдвигу при нулевом сжимающем напряжении, см. раздел II.3.1.c fvk,ult: предельное значение для fvk, см. раздел II.3.1.c

• В случае вертикальных швов с заполнением строительным раствором:

fvk=fvk0+0.4σd

(II.34) где: lc: длина области сжатия (сдавливания) стены. Характеристическое исходное сопротивление сдвигу fvk0 каменных конструкций YTONG можно взять из раздела II.3.1.c.

(II.38)

или fvk = 0.065· fb но не меньше, чем

fvk0

II.9.3 Проектирование против сдвига Расчетное сопротивление сдвигу задается так:

(II.36) (II.37)

или

fvk=fvk,ult

(II.39) (II.40)

где: fvk0 : сопротивление сдвигу при нулевом сжимающем напряжении, см. раздел II.3.1 .c

Стр. 36 из 63

fvk,ult: предельное значение для fvk, см. раздел II.3.1.c

II.10 ТРЕБОВАНИЯ К ДИЗАЙНУ КАМЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ – ПОДРОБНО

В дополнение к требованиям из разделов II.5 и II.6, необходимо рассмотреть следующие подробности относительно каменных конструкций, а также армирующих элементов для проектирования сейсмоустойчивых конструкций:

• Армированные элементы YTONG над отверстиями должны размещаться на стене с минимальной длиной ls: ls =0,12·l ≥ 0,25m (II.42)

II.10.1 Общие сведения • Минимальное перекрытие sb блоков по меньшей мере должно составлять: (II.41) Sb ≥ 0.40hb Рисунок II.11 Минимальная длина опоры для армированных элементов над отверстиями

Рисунок II.10 Необходимое блочное перекрытие

Стр. 37 из 63

II.10.2 Армированные бетонные элементы •

Минимальное укрепление армированных бетонных ограничивающих элементов (см. также раздел II.6.1.b.) должно рассчитываться с помощью следующего выражения:

(II.43) где: As,min fyk fctm

минимальная площадь продольного укрепления Характеристический предел текучести стали среднее значение сопротивления растяжению бетона

В зависимости от качества бетона необходимо использовать следующие значения fctm: C12 C16 C20 C25 C30 Бетон fctm (MПА)

1.6

1.9

2.2

2.5

2.8

Таблица II.11 Cреднее значение сопротивления растяжению бетона В зависимости от качества стали необходимо использовать следующие значения fyk:

fyk (MПА)

S400

S500

220

400

500

Для армированных бетонных ограничивающих элементов необходимое расстояние скоб s, рассчитывается так:

(II.44) или не больше, чем минимальная сторона армированного бетонного сечения. где: Asw площадь поперечного сечения одной скобы [мм]. b w максимальная ширина армированного бетонного элемента [mm]. ρ w процентное соотношение сдвига арматурных стержней (хомутов) в соответствии с качеством используемых бетона и стали. Минимальные значения ρ w в [%], даны в следующей таблице: Тип стали Тип армированно- S220 го бетона 0,16 C12/15C20/25

S400

S500

0,09

0,07

0,24

0,13

0,11

C25/30

Сталь

S220

•

Таблица II.12 Харктеристический предел текучести стальной арматуры В любом случае продольная арматура As,min должна быть не меньше 240 мм2. Для нагелей минимальное укрепление – один стержень с φ 14 мм (154 мм2).

Таблица II.13 Минимальное процентное соотношение сдвига арматурных стержней • Диаметр скоб должен тщательно выбираться, и должен быть не меньше 6 мм, и не больше 10 мм.

• Для целостности продольной арматуры, необходимо предусмотреть, чтобы длина перекрытия была в 60 раз больше диаметра стержня.

Стр. 38 из 63

• Расстояние между стальными

стержнями продольной арматуры на той же стороне не должно превышать 20 cм.

• Минимальный диаметр продольной арматуры - 10 мм.

• Минимальное бетонное покрытие арматурных стержней c должно быть: -2.5 cм в условиях влажной среды без воздействия соли -4,0 cм в условиях влажной среды с воздействием соли -4,0 cм в условиях влажной среды недалеко от побережья.

Минимальный диаметр стальных стяжек - 8 мм. Длина укрепления стальных стяжек, соединяющих ограничивающие элементы с несущими стенами, рассчитывается с помощью следующего выражения:

(II.45) где:

γM γs fyk

ϕ fb0k

1.7 коэффициент безопасности по каменной конструкции 1.15 коэффициент безопасности по стали характеристический предел текучести арматурной стали диаметр арматуры характеристическое значение силы сцепления между сталью и строительным раствором (таблица II.14).

Классификация

Рисунок II.12 Расстановка укреплений для армированных бетонных ограничивающих элементов.

Пересечение стен и армированных ограничивающих элементов • Для улучшения соединения между горизонтальными и вертикальными ограничивающими элементами и каменной кладкой основной системы конструкции (несущими каменными стенами), можно использовать стальные стяжки. Они анкеруются в стенах, в зависимости от сейсмичности района (см. рисунки II.13 - II.16)

Строительный раствор M5-M9 M10-M14

fb0k (N/mm2) для обычной нелегированной стали

0.7

1.2

fb0k (N/mm2) Для стали высокого напряжения сцепления

1.0

1.5

Таблица II.14 Характеристическое значение силы сцепления между сталью и строительным раствором

Стр. 39 из 63

Рисунок II.14 Подробный чертеж стальной соединительной стяжки между несущими стенами YTONG и армированными бетонными элементами.

Рисунок II.15 Подробный чертеж анкеровки. Стальной стержень должен быть повернут минимум на длину, равную пятикратному диаметру стержня. Она всегда должна быть больше 5 см.

Рисунок II.13 Пересечение стен и вертикального армированного бетонного элемента: в середине (верхний рис.) и на углу (нижний рис.) здания: общая схема стальной арматуры и длины зоны анкеровки стальных стяжек, расположенных друг за другом.

• Минимальная толщина строительного раствора YTONG вокруг стального анкерного стержня - 1cм. Отверстие в растворе должно размещаться на минимальной дистанции 5 cм от каждого угла каменной конструкции (рис. II.16).

Рисунок II.16 Размещение отверстия в растворе для анкеровки. Стр. 40 из 63

•

Продольная арматура и скобы ограничивающих элементов должны быть установлены правильно (должным образом) в местах соединения с армированной бетонной плитой (см. рисунок II.17)

Рисунок II.17 Пересечение внутренних и внешних стен с армированными бетонными горизонтальными элементами: общая схема стальной арматуры.

• И вертикальные, и горизонтальные армированные бетонные ограничивающие элементы должны быть жестко соединены. По критическим сечениям пересечения должно даваться подробное руководство, как показано на рисунке II.18.

Рисунок

Стр. 41 из 63

II.18 Персечение двух горизонтвльных и одного вертикального армированного бетонного элемента на угловом и промежуточном соединении.

Деревянные крыши • Если присутствует деревянная крыша, она должна быть жестко соединена с горизонтальными армированными бетонными элементами на высоте покрытия. На рис. II.19 показан способ такого соединения.

Рисунок II.19 Присоединение крыши к горизонтальному армированному бетонному элементу.

Стр. 42 из 63

ЧАСТЬ III: КРАТКИЙ ОБЗОР АНАЛИТИЧЕСКИХ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Стр. 43 из 63

III.1 ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ПРОЕКТ В ИНСТИТУТЕ СТРУКТУРНОГО АНАЛИЗА И АНТИСЕЙСМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ, NTUA Задача проекта: Формулирование

инструкций

и

рекомендаций по сейсмоустойчивому проектированию и конструированию несущих

каменных

конструкций

YTONG.

проекта,

проведенного

Институтом Структурного Анализа и Антисейсмических

Исследований

Национального

Технического

Университета

Афин

и

профинансированного АО Холдингом YTONG, Мюнхен, было исследование реакции несущих конструкций YTONG на воздействие землетрясения.

исследовать

характеристики

специфические YTONG,

динамической нагрузки землетрясения,

прямого

практического применения инженерамиконструкторами. усовершенствованы

общие

характеристики и реакция конструкций YTONG,

подверженных

воздействию

землетрясения. Таким образом в проекте были

исследованы

ограниченные

каменные конструкции YTONG и простые каменные конструкции YTONG. Для проектировщиков были детально и всесторонне разработаны практические относительно и

простых

каменных

касаются структурного моделирования для анализа (конструкций, материалов, воздействий), а также строительных (конструкторских)

использование

отправной

реакцию

деталей.

Эти

точки

для

разработки

конечного текста, представленного здесь.

армированных бетонных элементов), улучшить

их

рекомендации использовались в качестве

b) предложить минимум приемлемых

чтобы

для

конструкций YTONG. Эти рекомендации

воздействию

(напр.,

YTONG

ограниченных

конструкций

подверженных

средств

зданий

проектированию

рекомендации

Основные цели проекта: a)

сейсмостойкому

Были

Резюме Целью

c) дать практические рекомендации по

этих

конструкций до приемлемого уровня, и

Стр. 44 из 63

III.2 Экспериментальный проект в институте NISI

•

Цель исследования: Определение реакции и несущей способности несущих стен YTONG при землетрясении.

•

Резюме Задачей экспериментального проекта, профинансированного АО Холдингом YTONG, Мюнхен, было определение несущей способности и деформативности каменных стен, сконструированных из автоклавированного ячеистого бетона (YTONG).

•

Проект развивался в два этапа. Первый этап проходил в 1997, а второй – в 1999. Во время первого этапа были исследованы и испытаны три различные группы стен YTONG: • Стены без отверстий • Стены с одним отверстием, симметрично расположенные • Стены с одним отверстием, расположенные несимметрично. Во всех случаях были добавлены как горизонтальные, так и вертикальные армированные бетонные ограничивающие элементы. Во время второго этапа были исследованы и испытаны четыре различные группы стен YTONG:: • стены без отверстий, только с горизонтальными армированными бетонными ограничивающими элементами

Стены без отверстий, с горизонтальными армированными бетонными ограничивающими элементами, в сочетании с вертикальными армированными бетонными нагелями Стены с одним, расположенным симметрично отверстием,только с горизантальными армированными бетонными ограничивающими элементами Стены с одним симметрично расположенным отверстием, с горизонтальными армированными бетонными ограничивающими элементами и вертикальными армированными бетонными нагелями.

Все пробные экземпляры проекта были ипытаны под постоянной вертикальной нагрузкой и реверсивными (обратимыми) горизонтальными нагрузками. Основные результаты были тщательным образом включены в текст ркомендаций. Ниже они подытожены следующим образом: • Простые каменные стены YTONG толщиной 25 см или больше, могут быть использованы в качестве вертикальных перегородок в конструкциях одноэтажных зданий в районах высокой сейсмической активности (≥ 0,3·g), если на каждом уровне пола размещены горизонтальные бетонные перекладины или бетонные плиты.

• Ограниченные каменные стены YTONG толщиной 25 cм (24 cм) и более, могут использовться в качестве вертикальных перегородок для конструкций зданий до двух этажей, в районах высокой сейсмической активности (≥ 0,3·g), только если они ограничиваются горизонтально

Стр. 45 из 63

•

•

•

армированными бетонными перекладинами и вертикально укреплены круглыми бетонными нагелями в их плоскости. Приемлем коэффициент реакции q=2.0 для простых и q=2.5 для ограниченных каменных конструкций YTONG. Усиление стен вертикальными круглыми бетонными нагелями положительно влияет на их реацию на сейсмическое воздействие (ограниченная каменная кладка). Рекомендуется использовать вертикальные нагели на расстоянии 1.5-2.0 м. В исследованиях использовались качества материалов B5 (fb ≥ 5 N/mm2) для блоков YTONG, M10 (M 5 на втором этапе) для тонкослойного строительного раствора

Рисунок III.2.1

•

•

и C15 для бетона. Отверстия должны размещаться по меньшей мере на расстоянии 1.0 м от угла стены, если отсутствуют вертикальные ограничивающие элементы или усилительные элементы. При наличии отверстий шире 2 м, длина площадки опирания перемычки окна/двери должна быть не меньше 30 cм

Результаты подробных исследований и качества соответствующих материалов можно найти в двух отчетах об исследованиях о двух этапах программы.

Схема испытания стены (первый этап с ограниченной каменной кладкой)

Стр. 46 из 63

Рисунок III.2.2 Испытательная стена простой каменной кладки

Рисунок III.2.3 Испытательная стена простой каменной кладки с одним отверстием

Стр. 47 из 63

III.3 ТЕСТЫ В ИНСТИТУТЕ IGH НА ПРЕДЕЛ ПРОЧНОСТИ НА РАЗРЫВ ДЛЯ СТЕН, СДЕЛАННЫХ ИЗ БЛОКОВ YTONG 1

Общие сведения

Клиент производит блоки YTONG на своем предприятии YTONG Хорватия, в Пуле, и хочет продать эту продукцию как стеновые блоки, предназначенные для производства несущих стен. В сущности, территория Хорватии подвержена землетрясениям, и там есть необходимость проверять здания на противосейсмическую устойчивость, и очень важно проверять предел прочности на разрыв стен.

вертикальных швов, так как постоянное применение тонкослойного строительного раствора вдоль профильной поверхности было бы затруднительным. Поэтому было бы интересно определить с помощью сравнительного тестирования разницу предела прочности на разрыв у стен с вертикальными швами, заполненными строительным раствором и стенами с "сухими" (незаполненными) швами.

Так как в литературе нет иформации об этом качестве стен YTONG, стандартов и требований, то необходимо определять его экспериментальным путем.

Так как клиент производит блоки с сопротвлением сжатию классов прочности 2, 4 и 6, также было бы необходимо определить влияние сопротивления сжатию, т.е. результирующего предела прочности на разрыв, блоков на предел прочности на разрыв стены.

Кроме того, клиент хочет использовать результаты тестов этого отчета для конструирования с использованием продукции YTONG в других частях света, и особенно в Средиземноморье, поэтому результаты этих исследований имеют и более широкое значение. Несущие стены, сконструированные из блоков YTONG, произведены путем "склеивания", с использованием тонкослойного строительного раствора, произведенного промышленным способом, таким образом толщина соединений составляет примерно 1 мм. Стены постоянно изготавливаются из блоков, у которых профилируются вертикальные стороны, что упрощает обращение с блоками во время инсталяции. Два соседних блока могут быть соединены с помощью шпунтового соединения. Такая технология строительства требует "сухих"

Блоки несущих стен также производятся разной толщины, в диапазоне от 17,5 cм до 36,5 cм, это обстоятельство не рассматривалось как важное для предела прочности на разрыв стен, и потому все использовавшеся в тестировании образцы были одинаковой толщины (25 cм).

Стр. 48 из 63

2

Программа тестирования

Программа тестирования включает в себя произодство 20 образцов стен, 10 из которых относятся к YTONG класса прочности 2, а 10 других - YTONG класса прочности 6, и тестирование всех основных механических качеств материалов. Вся программа тестирования для материалов и стен состоит из следующих действий: 2.1 Тестирование материалов блоков YTONG и тонкослойного раствора 2.2 Тестирование стен Образцы стен были подготовлены 12 и 13 апреля, 1999. По сути, были подготовлены в лаборатории IGH специалистами клиента – квалифицированные каменщики, которые давно работают с YTONG. Так как строительный раствор достиг своего окончательного объема несколькими днями позже после этих приготовлений, было принято решение начать тестирование на четырнадцатый день после их приготовления. Тестирование началось 26 апреля, 1999 и закончилось 7 мая, 1999. Номинальные размеры образцов стен были: 150 x 150 x 25 cм. Высота блоков 25 cм, таким образом, образец состоял из шести рядов. Каждый ряд был сделан из 2 блоков, 60 cм в длину, и половины блока. Ряды были с прекрытием (нахлесткой). Связующее вещество – тонкослойный строительный раствор, произведенный промышленным способом, поставлявшийся в мешках по 25 кг, к раствору до строительства добавляется вода, после чего он должен достигнуть нужной консистенции.

Выбранное тестирование стен – известное как "тестирование простого сдвига" – состоит из вращения стены на 45 градусов от ее начальной позиции, после чего стена подвергается сжатию (компрессии) по диагонали в испытательном устройстве. Эти результаты под нагрузкой простого сдвига похожи с полученными во время тестирования на предел прочности на разрыв бетона по Бразильскому методу, т.е. путем раскалывания. Предел прочности на разрыв стены рассчитывается затем по следующей формуле: ft = 0,45 P / A где: P

сжимающее усилие в момент разрушения (потери несущей способности) A площадь поперечного сечения стены вдоль горизонтального шва строительного раствора "Голова" образца, т.е. его верхняя и нижняя части укреплены с помощью изготовленных заранее деталей, произведенных из неармированного бетона класса C20/16. Цель этого укрепления – перенести концентрированное сжимающее усилие на образец, не разрушив блок YTONG в точке приложения усилия. Если применить усилие к образцу таким образом, то наибольшая нагрузка придется на его центр, разрушение как правило мгновенно начинается с его центра и продвигается дальше к краям. В ходе тестирования деформация образца измерялась с каждой стороны стены по вериткальной и горизонтальной диагоналям, т.е. деформация сжатия и деформация растяжения измерялись, на расстоянии измерения 1000 мм.

Стр. 49 из 63

3

Результаты тестирования

Класс показатель прочности 2

Результат Единицы измерения

влажность на вес объёмная масса в сухом состоянии сопротивление сжатию fc препендикулярно направлению набухания

22,49 0,474 4,4

N/mm2 кг/дм3 N/mm2

сопротивление сжатию fc 3,8 N/mm2 в направлении набухания предел прочности на разрыв путем раскалывания 0,35 N/mm2 (Бразильский метод) прочность на растяжение при изгибе 0,18 N/mm2 прочность на растяжение при изгибе цельного блока 0,7 N/mm2 E-модуль 1408 N/mm2 15,65 N/mm2 6 влажность на вес объёмная масса в сухом состоянии 0,661 кг/дм3 сопротивление сжатию fc препендикулярно 7,5 N/mm2 направлению набухания сопротивление сжатию fc 7,0 N/mm2 в направлении набухания предел прочности на разрыв путем раскалывания 1,00 N/mm2 прочность на растяжение при изгибе 0,35 N/mm2 прочность на растяжение при изгибе цельного блока 1,60 N/mm2 E-модуль 2690 N/mm2 Таблица III.3.1 Результаты тестирования:блоков YTONG (средние значения) Возраст в день взятия проб

сопротивление изгибу в МПА

сопротивление сжатию в МПА

объёмная масса в сухом состоянии кг/дм3

влагосодержание на массу в %

14

2,98

8,89

1,307

18,4

14

2,52

9,02

1,306

18,4

30

3,24

9,32

1,264

16,2

60

3,40

10,89

1,275

12,1

90

4,11

10,87

1,286

15,6

120

2,70

10,13

-

-

150

3,64

11,79

1,289

14,5

180

4,22

12,81

1,305

14,0

Таблица III.3.2

Результаты тестирования: Тонкослойный строительный раствор

Стр. 50 из 63

Результаты тестирования стен YTONG

Таблица III.3.3 содержит индивидуальные данные о пределе прочности на разрыв для стен, а также среднее значение (ftm) для отдельных групп стен и значения, рассчитанные по следующей формуле: ftm = ∑ ( ft,i) / n где: ft,i – это предел прочности на разрыв отдельных образцов стен ftm – это среднее значение предела прочности на разрыв для групп из пяти образцов одного типа n - это количество образцов в серии(n = 5)

Обозна- Предел прочности чение на разрыв стены ft в MПА

2-1 2-2 2-3 2-4 2-5 2-6 2-7 2-8 2-9 2-10

0,213

Характери тическое значение предела прочности на разрыв F t , k в MПА

0,217

0,163

0,121

0,091

0,263

0,197

0,180

0,135

0,215 0,264 0,184 0,208 0,112 0,132 0,121 0,124 0,117

6-1 6-2 6-3 6-4 6-5 6-6 6-7 6-8 6-9

0,252

6-10

0,182

Замечание:

Среднее значение предела прочности на разрыв f t , m в MПА

0,225 0,284 0,298 0,254 0,179 0,195 0,171 0,172 Образцы от 2-1 до 2-5 и от 6-1 до 6-

5 все были со швами, заполненными строительным раствором. У образцов от 2-6 до 2-10 и от 6-6 до 6-10 были заполнены строительным раствором только горизонтальные швы. Характеристический предел прочности на разрыв ft,k принимается равным 75% от среднего значения ft,m

Таблица III.3.3 Результаты тестирования: стены YTONG

Стр. 51 из 63

4

Заключение

Из результатов тестирования материалов можно увидеть, что классы прочности YTONG (2 и 6) не были испытаны на нижний предел прочности, потому что сопротивление сжатию блоков, предназначенных для испытаний (см.

Класс прочности блоков YTONG 2 4 6 Таблица III.3.4.

таблицу II.3.3) было выше, чем требуемое значение fb (см. таблицу I.1). Значения характеристического предела прочности на разрыв каменной кладки ft,k после линейной интерполяции и экстраполяции, сответствующие классу прочности блоков YTONG, даны в таблице III.3.4.

(N/mm2) Характеристический предел прочности на разрыв f t,k в MПА Все швы заполнены Только горизонтальные швы строительным раствором заполнены строительным раствором 0,14 0,06 2,44 0,17 0,10 5,00 0,19 0,13 7,21 Предел прочности стен, соотнесенный к классу блоков YTONG

Рисунок III.3.1 Испытание предела прочности на разрыв, до и после испытания

Стр. 52 из 63

III.4 РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЯ МАТЕРИАЛОВ В ЦЕНТРЕ YTONG R&D Цель исследований: Определние свойств испытуемых материалов 1. Серия испытаний I (1997) 1.1 Результаты Результаты испытаний материалов прецизионных Результаты испытаний материалов прецизионных блоков YTONG блоков YTONG Тест No. 137/3: объёмная масса в сухом Тест No. 137/2: сопротивление сжатию состоянии Тип теста: сопротивление сжатию Форма тестируемого предмета:

куб 100*100*100

Влажность постоянная в течение тестирования: 10 M-% Тест соответствует:

Тип теста: объемная масса в сухом состоянии Форма тестируемого предмета:

куб 100*100*100

Влажность постоянная в течение тестирования:

DIN 4165

Тест соответствует:

Тест No. 137/2: сопротивление сжатию Тип теста:

сопротивление сжатию

Форма тестируемого предмета:

куб 100*100*100

DIN 4165

Результаты испытаний материалов прецизионных блоков YTONG Тест No. 137/4: модуль Юнга

Влажность постоянная в течение тестирования: 0 M-%

Тип теста:

модуль Юнга

Тест соответствует:

Форма тестируемого предмета:

призма 225*100*100

DIN 4165

Влажность постоянная в течение тестирования: 10 M-% Тест соответствует:

Стр. 53 из 63

YTONG-Standard

Результаты испытаний материалов прецизионных блоков YTONG Тест No. 137/5: прочность на разрыв при изгибе Тип теста:

прочность на разрыв при изгибе

Форма тестируемого предмета:

призма 500*100*249

Влажность постоянная в течение тестирования: 10 M-% Тест соответствует:

прочность на разрыв при раскалывании

Форма тестируемого

Тип теста:

усадочная деформация

Форма тестируемого предмета:

призма 160*40*40

Влажность постоянная в течение тестирования: Тест соответствует:

DIN 52450

DIN 4166

Результаты испытаний материалов прецизионных блоков YTONG Тест No. 137/6: прочность на разрыв при раскалывании Тип теста:

Результаты испытаний материалов прецизионных блоков YTONG Тест No. 137/7: усадочная деформация

Результаты испытаний материалов прецизионных блоков YTONG Тест No. 137/8: усадочная деформация

куб 100*100*100

предмета:

Тип теста:

усадочная деформация

Форма тестируемого предмета: призма 160*40*40

Влажность постоянная в

10 M-%

Влажность постоянная в течение тестирования:

течение тестирования:

DIN 1048

Тест соответствует:

Тест соответствует:

Стр. 54 из 63

SB 22

1.2

Испытания на пригодность тонкослойного строительного раствора YTONG, тип A (10 N/mm2)

Результаты по материалам тестов тонкослойного строительного раствора YTONG Тест No. 137/9 Стандарт на проведение испытаний DIN 18555

Испытания, проведенные Центром YTONG R&D в Шробенгаузене, Германия

Тип теста

Режим хранения

Предел прочности на сдвиг свзяующего вещества прочность на разрыв при изгибе

влажное

Возраст в днях № теста 7 14 0,38 1,01 1 0,45 0,98 2

28 0,76 0,78

Единицы измерения d N/mm2 N/mm2

1 2

3,30 3,07

N/mm2 N/mm2 N/mm2 N/mm2 N/mm2 N/mm2 N/mm2 N/mm2 N/mm2 N/mm2 N/mm2 N/mm2 N/mm2 N/mm2

3 4 5 6 1 2 стандарт- 3 ное 4 в помеще- 5 нии 6 1 2

0,61 0,51

1,06 0,92

3,92 3,87 2,85 3,12 17,30 16,22 22,39 20,01 15,83 14,74 0,94 1,06

предел прочности на разрыв свзяующего вещества

1 2

0,28 0,26

0,32 0,34

0,41 0,35

N/mm2 N/mm2

объёмная масса в сухом состоянии

1

1,46

кг/дм3

2

1,41

сопротивление сжатию

прочность на разрыв при изгибе свзяующего вещества

стандартное в помещении влажное

Стр. 55 из 63

кг/дм3

1.3

Испытания на пригодность прецизионных блоков YTONG

Испытания проводились YTONG СОФИЯ, Болгария Результаты испытания материалов прецизионных блоков YTONG Тест No. P1 - P10: сопротивление сжатию Тип теста: Форма испытуемого тела:

сопротивление сжатию куб 100*100*100

Результаты испытания материалов прецизионных блоков YTONG Тест No. P1 - P10: объёмная масса в сухом состоянии Тип теста: объёмная масса в сухом состоянии Форма испытуемого тела:

куб 100*100*100

Влажность постоянная в течение тестирования: 10 M-%

Влажность постоянная в течение тестирования:

Тест соответствует:

Тест соответсвует:

DIN 4165

Стр. 56 из 63

DIN 4165

Тесты, проведенные: Строительным Исследовательским Институтом NISI в Софии, Болгария Государственные стандарты Болгарии: 7416-87 и 50584, DIN EN 1352-1996 и другие

Результаты испытаний материалов прецизионных блоков YTONG (результаты взяты из отчета за сентябрь 1997) Стандарты на проведение испытаний:

Испытательные образцы сделаны из автоклавированных ячеистых бетонных блоков из палета No. 1

N°заказа

Индекс

Режим сушки

Влажность испытуемого обрзца на объем %

1

сопротивление сжатию MПА

24 ч. при 60°C после чего при 0,0 105°C до постоянной массы при 60°C до постоянной массы 0,0

4,87

Результат

5,78

2

осевой предел прочности на разрыв путем раскалывания MПА

при 60 °C до соответствующей 5,65 влажности 9,55

0,633 0,631

3

прочность на разрыв при при 60°C до постоянной массы 0,0 изгибе при 60°C до соответствующей 4,5 МПА влажности

0,862 0,903

Испытано при естественной влажности

14,5

0,767

объёмная масса в сухом 24 ч. при 60°C и после этого состоянии 105°C до постоянной массы кг/дм3 естественная влажность

0,0

0,544

20,87

0,752

5

влажность %

естественная влажность

20,87

20,87

6

Модуль Юнга под компрессией MПА

при 60°C до соответствующей влажности

7,94

2260

4

Стр. 57 из 63

1.4

Стандартные испытания тонкослойного строительного раствора YTONG типа A (10 N/mm2)

Тесты проведены Строительным Исследовательским Институтом NISI в Софии, Болгария

Стандарты на проведение испытаний: Болгарские Государственные стандарты 5771-85 и другие Испытательные образцы сделаны из строительного раствора, взятого во время монтажа стен. Консистенция строительного раствора - 11,7 cм, определена в соответствии с Болгарским Государственным Стандартом 5771 - 85. Испытания проводились на растворе с возрастом 28 дней. До проведения испытаний испытательные образцы были законсервированы во влажной среде (w = 95 %).

Результаты испытаний материалов строительного раствора прецизионных блоков YTONG (результаты взяты из отчета за сентябрь 1997)

№ заказа

Индекс

1

сопротивление сжатию MПА

результат кубы 7,07/7,07/7,07 cм плотное дно пористое дно

13,345

призмы 4 / 4 / 16 cм плотное дно

10,8

пористое дно

13,8

12,687

прочность на разрыв при изгибе MПА призмы 4 / 4 / 1 6 cм плотное дно пористое дно

3,667

3

сцепление при растяжении МПА

> 0,804

4

сцепление при разрыв при изгибе MПА

2

5 6

7

сцепление при сдвиге MПА объёмная масса в сухом состоянии кг/дм3

законсервировано при влажности 95 % законсервировано в лаборатории при влажности 0,00 %

3,983

1,02 1,12 1,46 1,363

при влажности 22,4 % on mass 1,669 Содержание влажности в испытуемых образцах 6,83 Призмы 4 / 4 /16 cм консервировались до 28 дней при температуре и влажности воздуха - t= (20 ± 3)°C and w = (65 ± 10) %

Стр. 58 из 63

1.5 Результаты по данным тестирования материалов прецизионных блоков YTONG и тонкослойного строительного раствора YTONG типа А (10 N/mm 2 )

№ индексы

Тесты проводились Строительным Исследовательским Институтом NISI в Софии, Болгария (результаты взяты из отчета за сентябрь 1997)

единицы Значения измереСтена № (1) (2) (3) (1) (2) (3) (1) (2) (3) ния WT1 WT1 WT1 WT2 WT2 WT2 WT3 WT3 WT3

Блок YTONG возраст в днях

1

2

объёмная масса в сухом состоянии

111 4,6 8,5 0,585

125 5,49 2,73 0,596

140 4,92 3,01 0,585

146 4,78 2,76 0,580

148 5,14 2,68 0,602

143 5,16 2,18 0,582

147 5,2 2,71 0,589

155 5,01 2,46 0,575

159 5,17 2,68 0,588

d N/mm2 % кг/дм3

прочность на разрыв при

0,62

0,77

0,69

0,73

0,8

0,75

0,81

0,74

0,82

N/mm2

сопротивление сжатию влажность на объем

раскалывании влажность на объем

3

11,08 3,80 0,592 0,579

5,08 4,08 0,569 0,582

3,64 0,584

3,32 0,570

3,72 3,32 3,47 0,576 0,552 0,584

%

объёмная масса в сухом состоянии прочность на разрыв при

0,87

0,88

1,05

0,85

1,06

N/mm2

изгибе влажность на объем объёмная масса в сухом состоянии

4

5 6

E-модуль влажность на объем объёмная масса в сухом состоянии объёмная масса в сухом состоянии

0,96

0,99

1,02

0,83

кг/дм3

14,0 6,49 0,572 0,583

6,47 6,74 0,576 0,578

8,34 0,594

5,37 0,572

4,65 5,01 6,7 0,574 0,559 0,589

% кг/дм3

1730 2670 14,8 4,48 0,584 0,592

2570 2380 5,86 7,85 0,574 0,574

2330 7,2 0,592

2130 10,2 0,572

2070 11,5 0,561

2730 2470 3,92 6,62 0,565 0,581

N/mm2

0,584 0,593

0,601

0,581

0,582

0,592

0,587 0,548 0,580

кг/дм3

8,9 15,2 24

2,91 4,9 24

2,47 4,1 24

2,55 4,38 23

2,66 4,58 25

2,29 3,87 25

3,3 5,61 24

2,87 5,24 23

3,08 5,32 25

%

55

63

74

68

65

67

68

65

67

%

50 11,9 3,9

63 10,8 3,18

79 10,3 2,48

85 11,1 2,68

86 11,0 2,5

87 10,7 2,88

90 12,1 3,27

91 10,3 2,6

96 8,9 2,73

d N/mm2 N/mm2

%

кг/дм3

Содержание влажности на объем На массу

7

Температура в лаборатории во время теста

8

относительная влажность в лаборатории во время теста

% °c

раствор YTONG возраст в днях

1 2 3 4 5 6

сопротивление сжатию прочность на разрыв при изгибе сцепление при сдвиге сцепление при растяжении объёмная масса в сухом состоянии

1,54 1,37 1,43 1,27 1,45 1,81 1,5 1,53 >0,59 >0,62 >0,64 >0,42 >0,51 >0,55 >0,35 >0,5 1.426 1,383 1,393 1,379 1,377 1,393 1,390 1,384

1,44 N/mm2 >0,68 N/mm2 1,400 кг/дм3

6,51 4,64

6,58 4,87

содержание влажности на объем на массу

6,33 4,65

5,78 4,27

5,67 4,3

6,47 4,96

Стр. 59 из 63

6,38 4,57

6,53 4,83

6,87 5,16

% %

2.

Вторая фаза испытаний (1999)

2.1

Подготовительные испытания прецизионных блоков YTONG Тесты проводились Строительным Исследовательским Институтом NISI в Софии, Болгария Результаты из испытаний материалов прецизионных блоков YTONG

№.

1 2 3 4 5 6 7 8

(Результаты взяты из отчета за август 1999) Стандарты на проведение испытаний: Болгарские Государственные стандарты 7416-87 и 505-84 DIN EN 1352-1996 и другие

Индексы возраст в днях сопротивление сжатию влажность на объем объёмная масса в сухом состоянии осевой предел прочности на разрыв при раскалывании влажность на объем объёмная масса в сухом состоянии прочность на разрыв при изгибе влажность на объем объёмная масса в сухом состоянии E-модуль влажность на объем объёмная масса в сухом состоянии объёмная масса в сухом состоянии влагосодержание, на объем на массу температура в лаборатории во время проведения испытания Относительная влажность в лаборатории во время проведения испытания

Стр. 60 из 63

Результат 134 4,7 9,1 0,524 0,61 17,0 0,549 0,88 9,4 0,543 1940 13,1 0,530 0,524

Единицы измерения d N/mm2 % кг/дм3 N/mm2 % кг/дм3 N/mm2 % кг/дм3 N/mm2 % кг/дм3 кг/дм3

9,1 17,3 20

% % °c

64

%

2.2

Предварительные испытания тонкослойного строительного раствора YTONG типа B (5 N/mm2)

Тесты проводилсь Строительным Исследовательским Институтом NISI в Софии, Болгария Результаты испытаний материалов строительного раствора прецизионных блоков YTONG (результаты взяты из отчета за август 1999) Стандарты на проведение испытаний: Болгарские Государственные стандарты 5771-85 и другие

№

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Индексы

Результат

Единицы измерения

Возраст в днях Сопротивление сжатию Прочность на разрыв при изгибе Сцепление при сдвиге Сцепление при растяжении Сцепление при сгибании Объёмная масса в сухом состоянии Влагосодержание на объем на массу Температура в лаборатории во время испытания

55 5,5

d N/mm2 N/mm2 N/mm2 N/mm2 N/mm2 кг/дм3

18

% % °c

Относительная влажность в лаборатории во время испытания

62

%

Стр. 61 из 63

2,85 >0,51 >0,7 >1,13 1,056 4,57 4,33

2.3 Результаты испытаний материалов прецизионных блоков YTONG и тонкослойного строительного раствора YTONG Тесты проводились Строительным Исследовательским Институтом NISI в Софии, Болгария (результаты взяты из отчета за август 1999) значения № индексы

единицы измерения

стена № (1)

WT4

1

2

3

4

5 6 7

8

блок YTONG возраст в днях сопротвление сжатию влажность на объем объёмная масса в сухом состоянии прочность на разрыв при раскалывании

(2)

WT4

(3)

(1)

(2)

(3)

(1)

(2)

(3)

(1)

(2)

(3)

WT4

WT5

WT5

150 171 5,0 5,05 5,1

4,92

177 189 5,11 4,8 5,05

191 193 168 199 4,8 4,6 4,85 4,94 4,97

d N/mm2

5,19

7,59

7,68

4,92

%

5,25

6,15

WT5

4,91

WT6

4,95

WT6

WT6

5,54

WT7

4,47

WT7

5,9

WT7

5,8

0,526 0,543 0,531 0,538 0,531 0,546 0,551 0,541 0,540 0,531 0,549 0,550 кг/дм3 0,67

0,56

0,65

0,62

0,62

0,67

0,67

0,66

0,74

0,58

0,68

0,67

N/mm2

влажность на 14,85 13,1 13,8 11,5 11,0 12,4 15,15 15,1 10,3 14,97 3,1 9,1 % объем объёмная масса в 0,550 0,544 0,547 0,557 0,550 0,547 0,543 0,542 0,572 0,533 0,543 0,549 кг/дм3 прочность на 0,96 0,94 0,95 0,85 0,86 0,88 0,97 0,97 1,0 0,89 0,86 0,86 N/mm2 изгиб при растяжении влажность на объем объёмная масса в Е-модуль влажность на объем объёмная масса в сухом состоянии объёмная масса в сухом состоянии влагосодержание на объем на массу температура в лаборатории во время проведения испытания

7,6

9,3

7,5

12,4

12,5

11,6

9,2

9,25

8,1

8,9

7,4

7,4

%

0,537 0,545 0,539 0,543 0,544 0,540 0,549 0,545 0,549 0,545 0,546 0,548 кг/дм3 1710 1780 1590 1650 1650 1750 1650 1660 2400 1530 2280 2280 N/mm2 9,0 8,9 8,85 8,61 8,6 8,87 6,01 6,04 6,02 6,94 5,65 5,65 % 0,556 0,540 0,548 0,544 0,543 0,544 0,547 0,545 0,544 0,542 0,548 0,548 кг/дм3 0,526 0,543 0,535 0,530 0,531 0,546 0,539 0,541 0,540 0,531 0,549 0,549 кг/дм3

5,2 9,9 20

относительная 63 влажность в лаборатории во время испытания

6,3 11,5 20

6,1 10,2 20

7,66 7,68 14,32 14,4 19 20

4,91 9,03 20

4,91 9,0 20

4,92 9,1 19

5,54 10,3 19

4,5 8,5 19

5,9 10,8 18

5,9 10,8 18

% % °c

70

68

66

65

65

65

68

65

63

63

%

Стр. 62 из 63

65

Строительный раствор YTONG 1 2 3 4 5 6 7 8

9

возраст в днях сопротивление сжатию прочность на разрыв при изгибе сцепление при сдвиге сцепление при растяжении сцепление при изгибе объёмная масса в сухом состоянии влагосодержание на объем на массу температура в лаборатории во время проведения испытания

112 133 -5,92 6,33 5,94

-5,69

139 151 -5,7 5,4 5,51

153 155 130 161 -5,6 6,0 6,3 5,7 5,71

d N/mm2

2,38

2,31

2,33

1,93

N/mm2

2,03

2,28

2,38

1,9

1,93

2,07

2,08

2,07

>0,55 >0,52 >0,53 >0,35 >0,36 >0,34 >0,41 >0,4 >0,35 >0,5 >0,49 >0,49 N/mm2 >0,75 >0,75 >0,75 >0,83 >0,82 >0,75 >0,89 >0,91 >0,7 >0,54 >0,73 >0,74 N/mm2 >0.93 >1,16 >1,15 >1,16 >1,15 >1,15 >0,9 >0,9 >1,05 >1,05 >1,2 >1,22 N/mm2 1,047 1,100 1,095 1,059 1,060 1,037 1,059 1,064 1,053 1,080 1,050 1,050 кг/дм3

4,13 3,95 19

относительная 65 влажность в лаборатории во время испытания

2,69 2,45 20

3,39 3,1 19

4,11 3,88 19

4,12 3,89 19

2,87 2,76 20

3,05 2,84 19

3,04 2,86 18

2,87 2,72 19

4,1 3,8 18

3,11 2,94 20

3,09 2,93 20

% % °c

66

65

66

65

65

63

63

64

68

65

66

%

Стр. 63 из 63