Гибридная кладка - Википедия - Hybrid masonry

Трехмерный вид гибридной кладки I типа

Гибридная кладка это новый тип строительной системы, в которой используются инженерные, усиленные кирпичная кладка для скрепления каркасных конструкций. Обычно гибридная кладка выполняется с помощью бетонная кладка панели, используемые для крепления стальной каркас конструкции. Основная концепция состоит в том, чтобы прикрепить железобетонную кладочную панель к стальному каркасу таким образом, чтобы некоторая комбинация сил тяжести, сдвигов и опрокидывающих моментов могла передаваться на кладку. Инженер-строитель может выбирать из трех разных виды гибридной кладки (I, II или III) и два разных типа анкеровки арматуры (a и b). В обычных строительных системах со стальным каркасом система стального каркаса с сопротивлением вертикальной силе поддерживается в поперечном направлении стальными распорками или аналогичной системой. Когда архитектурные планы предусматривают размещение бетонных стен внутри каркаса, требуются дополнительные трудозатраты, чтобы обеспечить прилегание кладки вокруг стального каркаса. Обычно при таком размещении не используются структурные свойства панелей кладки. В гибридной кладке каменные панели заменяют обычные стальные связи, используя структурные свойства железобетонных стен.

Система была впервые представлена ​​Дэвидом Биггсом, ЧП в 2007 году на 10-й Североамериканской конференции по масонству и основывалась на историческом каменном строительстве.[1] и практика анкеровки кирпичных стен в стальных каркасах для обеспечения прочности вне плоскости.[2]

Типы

Существует пять различных конфигураций гибридной кладки. Они состоят из трех различных основных типов с двумя подмножествами; однако первый тип не позволяет использовать оба подмножества. Три типа состоят из различных условий ограничения в стальном каркасе, а два подмножества основаны на анкеровке вертикальной арматуры в кирпичной панели.

Тип I

Гибридная кладка типа I не имеет прямого контакта с окружающим стальным каркасом. По этой причине не существует двух подмножеств этой конфигурации. Боковые усилия передаются на кладочную панель через стальные пластины, которые соединяются с балками перекрытия и прикрепляются к стене с помощью стяжного болта. Отверстие в пластине для стяжного болта проделано так, чтобы гравитационные нагрузки не передавались на кладочную панель; вертикальные нагрузки перемещаются исключительно через стальную раму. Таким образом, кладочная панель принимает только сдвиг по этажу от вышеуказанных этажей и действует как одноэтажная стена для сдвига.

Стальные пластины могут быть выполнены двумя способами. Если инженер-конструктор хочет, чтобы стальная пластина была слабым местом, пластина может быть сконструирована как предохранитель. Предохранитель будет рассеивать энергию после податливания и легко заменяется после чрезвычайного происшествия. В качестве альтернативы плита может быть сконструирована так, чтобы она не поддавалась до тех пор, пока кладочная панель не получит значительных повреждений. Прочная плита локализует повреждение кладки.

Тип II

Гибридная кладка типа II ограничена по вертикали стальным каркасом; однако по бокам панели все еще есть зазор между сталью и кладкой. Вертикальный контакт передает гравитационную нагрузку от балки на кирпичную панель, увеличивая ее прочность на изгиб и сдвиг. Вместо пластин, передающих поперечное усилие от стали к кладке, к нижней стороне балки привариваются срезные шпильки. Затем используется раствор для заполнения пространства между кладкой и стальной балкой. При таком контакте стена подвергается механическим сдвигам, гравитационным нагрузкам, а также опрокидывающим моментам, подобно сплошной стене сдвига.

Два подмножества гибридной кладки Типа II - это Тип IIa и Тип IIb. Разница между двумя системами заключается в том, крепится ли вертикальная арматура к основанию или к стальной балке. В типе IIa вертикальная арматура закреплена и может создавать силы растяжения по всей своей длине. Вертикальная арматура не закреплена в гибридной кладке типа IIb, и, следовательно, арматурный стержень не может воспринимать силу со стороны растяжения стены. Вместо этого верхняя часть стены подвергается сжатию.[3]

Тип III

Подобная гибридная кладка Типа II, гибридная кладка Типа III имеет вертикальное удержание. Помимо вертикального контакта с балкой, контакт с колоннами также используется для горизонтального удержания. Срезные стойки приварены к внутренней стороне колонн для передачи вертикальных сил, возникающих в результате осевой нагрузки на колонны, а также сдвига в стене. Стеновая система напоминает заполненную кладку с точки зрения удержания в стали, но отличается тем, что она залита раствором и усилена, что обеспечивает более пластичный отклик.

Исследование

Профессор Ян Робертсон в Гавайский университет - Маноа (UHM) разработала и протестировала соединения стальных пластин между кладкой. В результате был разработан метод гибкой пластины предохранителя по всей ее длине с целью создания плавкого предохранителя, рассеивающего энергию. Испытания на вырыв болтов были также выполнены в UHM для проверки прочности кладки со сквозными болтами. Группа исследователей из Университета Райса разрабатывает вычислительные модели для изучения гибридных структурных систем каменной кладки. Проф. Ларри А. Фанесток и Дэниел П. Абрамс проводят полномасштабные экспериментальные испытания гибридной кладки в Сеть инженерного моделирования землетрясений (NEES) на сайте Иллинойсский университет в Урбана-Шампейн.[4]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Валкович, С. В. (2010). «Стальной каркас с каменными стенами - историческая перспектива». Структуры Конгресс 2010. С. 998–1012. Дои:10.1061/41130(369)91. ISBN  9780784411308.
  2. ^ Биггс, Дэвид Т. (июнь 2007 г.). «Гибридные кладочные конструкции» (PDF). Материалы 10-й Североамериканской конференции масонства. Сент-Луис, штат Миссури.
  3. ^ «Гибридные кладочные конструкции». Гибридные кладочные сейсмические структурные системы. NEES. Получено 2016-05-15.
  4. ^ Абрамс, Дэн П. (июнь 2011 г.). "Исследования NSF-NEESR по гибридным кладочным сейсмическим конструкционным системам". Труды 11-й Североамериканской конференции масонства. Миннеаполис, Миннесота.

внешняя ссылка