ПРЕДЛОЖЕНИЕ ЗА ИЗГРАЖДАНЕ НА ПЛОСКА ПЛОЧА ОТ МОНОЛИТЕН СТОМАНОБЕТОН, Профилактика
Ягофаров Хабид - професор от катедрата по строителни конструкции и строително производство на Уралския държавен Железопътен университет, Екатеринбург, доктор на техническите науки
Ягофаров Анвар Хабидович - доцент от катедрата по строителни конструкции и строително производство на Уралския държавен Железопътен университет, Екатеринбург, кандидат на техническите науки
Монолитните стоманобетонни конструкции намират широко приложение както при новото строителство, така и при реконструкцията на сгради.
Плоска подова плоча без греди и капачки, изработена от монолитен стоманобетон, привлича с простотата си на кофраж. Въпреки това, липсата на научно обоснован метод за изчисляване и проектиране понякога води до грешки при проектирането, резултатът от които е или изграждането на ненадеждни тавани, или загубата на материали [1].
Най-натоварената и следователно най-критичната част от плочата на плочата на рамковата сграда е опорната зона. Тук както огъващият момент, така и силата на срязване достигат своята максимална стойност.
В практиката на вътрешното проектиране референтният момент на огъване се възприема от армировъчни пръти от две взаимно перпендикулярни посоки, монтирани със стъпка от 100-150 mm в горната зона на плочата. Напречната сила се възприема от напречната армировка - вертикални пръти, монтирани със стъпка от 50-70 mm в двете посоки.
За удобство на монтажа напречната армировка се комбинира в заварени мрежи с помощта на хоризонтални пръти, които се монтират вертикално в опорната зона на плочата.
В чуждестранната практика шпилките често се използват като напречна армировка,свързване на горната работна и долната конструктивна армировка.
Във всеки случай носещата зона на плочата е пренаситена с армировка, което затруднява бетонирането. Уплътняването на бетон в опорната зона на плочата е възможно само с иглени вибратори, което е неефективно и некачествено.
От друга страна, армировката на носещата зона на плочата е „твърда“, т.е. не отчита характера на разпределението на силите или, с други думи, диаграмите на огъващите моменти и срязващите сили. Последното свидетелства за нерационално поставяне на армировка в носещата зона на плочата.
Приетият в момента метод за изчисляване на плоска плоча за напречна сила се основава на пирамидата на щанцоване [2, 3]. Схемата за изчисляване на плоча с вертикална армировка за щанцоване е показана на фиг.1. Недостатъците на тази схема включват следното:
- оставя се неукрепена зона около колоната с ширина "с", където е възможно изрязване на плочата; - твърда армировка, чиито недостатъци са посочени по-горе.
По-долу са разгледани алтернативни варианти за подсилване на опорната зона на плоска плоча.
Фиг. 1. Схема за анализ на срязване на стоманобетонна плоча с равномерно разпределена напречна армировка
Скрита конзола
Скритата конзола (фиг. 2) се състои от няколко клона на твърда армировка 1, разклонени от оста на колоната. Твърдите армировъчни клонове се закрепват един към друг чрез срязване на тръба 2, разположена по оста на колоната.
От една страна, тръбата осигурява прищипване на клоните на твърдата армировка, а от друга страна не пречи на бетонирането на колоната и плочата.
Дизайнът е признат за изобретение [4].
Ориз. 2. Схема за изчисляване на якостта на удар на стоманобетонна плоча с радиална твърда напречна армировка
Могат да се отбележат следните предимствана предложеното укрепване спрямо традиционното:
- твърдата армировка е в състояние да поеме цялата напречна сила, оставяйки якостта на пробиване на бетона в границите на безопасност; - твърдата радиална армировка, заедно с пръстеновидната армировка, възприема част от огъващия момент на опората, намалявайки напречното сечение на традиционната работна армировка в горната зона на плочата; —радиалната армировка се отклонява като ветрило, а пръстеновидната армировка се монтира с променлива стъпка. От една страна, това премахва остротата на насищане на опорната зона на плочата с армировка, а от друга страна, съответства на силовите диаграми, т.е. поставени рационално; — твърда вложка в опорната зона на плочата води до преразпределение на огъващия момент на плочата, увеличавайки опората и намалявайки момента на огъване на обхвата. Поради това се увеличава твърдостта и устойчивостта на пукнатини на плочата; —Укрепването на монтажа на опорната зона е триизмерна сглобяема конструкция, която улеснява монтажа на армировка в опорната зона на плочата.
Арматурна радиална армировка (фиг. 3)
Тук вместо твърда радиална армировка се използват вертикални заварени мрежи 1 с радиално разположение. Горните пръти на решетките се закрепват един към друг чрез срязване на тръбата 2, която е равна по здравина на свързаните пръти.
Разликата между възел с радиална армировка и възел с твърда радиална армировка е следната:
- напречната сила на плочата се възприема от вертикалната армировка на радиалните мрежи заедно с бетона; — прътовата радиална армировка не води до преразпределение на огъващия момент на плочата.
За целите на сравнителната оценка на потреблението на стомана за армировка са направени изчисления за конкретен случай със следните първоначални данни: мрежа на колоната 6 × 6 m, сечение на колоната 300 × 300 mm, пълно проектно натоварванеравно на 12,5 kN / m 2, клас на якост на бетона B25, дебелина на плочата 180 mm, средна изчислена височина на плочата 150 mm.
Ориз. 3. Схема за изчисляване на якостта на удар на стоманобетонна плоча с радиална напречна армировка
Пълният обхват на статичните и структурните изчисления е описан в [5]. Те са доста тромави и не са представени тук, а се анализират само техните резултати.
Характеристиките на напречната армировка според резултатите от изчисленията са дадени в таблица 1.
Техническите предимства на вариантите за укрепване на опорната зона на плочата са дадени в таблица 2.
Анализът на техническите и икономическите характеристики на вариантите за напречно укрепване на опорната зона на плоска плоча показа следното:
- предложените опции за укрепване позволяват подобряване на качеството на плочите като цяло; - потреблението на стомана за твърда армировка (вариант 2) надвишава този показател за армировка на пръти (вариант 1) със 72,5% и 10% в случай на пренебрегване и съответно като се вземе предвид якостта на бетона при пробиване; — третият вариант на армировка с радиално разположени армировъчни мрежи осигурява минимален разход на стомана и достатъчна надеждност и може да се препоръча за използване в сгради от II - нормално ниво на отговорност [6]; - вторият вариант на армировка, без да се отчита якостта на бетона при пробиване, изисква голяма консумация на стомана, но осигурява повишена надеждност и използването му е оправдано в сгради I - повишено ниво на отговорност, както и при голямо натоварване (повече от 25-30 kN / m 2) и голям обхват (повече от 6,5-7,0 m); - вторият вариант на армировка става конкурентен по отношение на потреблението на стомана на първия вариант, като се вземе предвид якостта на разрушаване на бетона.
Скрит капител с твърда радиална армировка (фиг.4)
С увеличаване на дължината на клоните на твърдата радиална армировка до пълната ширина на опорната зона (0,45-0,5 от обхвата на плочата).
Това е сглобяема конструкция, която в допълнение към напречната армировка съчетава армировка, която възприема опорния огъващ момент на плочата.
Тук напречната сила се възприема напълно или заедно с бетона от твърда армировка, а основният момент на огъване се възприема от пръстеновидна армировка заедно с радиална твърда армировка.
Допълнително са предвидени радиални пръти за силово свързване на пръстеновидната армировка с традиционната надлъжна армировка. Радиалните пръти поддържат пръстеновидната и надлъжната армировка в проектното положение за периода на бетониране на плочата. За да направите това, радиалните пръти са направени под формата на скоби, поддържани върху кофража и закрепени един към друг в единия край, образувайки непроменена система.
Ориз. 4. Фрагмент от скрит капител с пръстеновидна твърда радиална армировка и фрагмент от традиционна армировка в горната зона на плочата
Скрит капител с прътов обков (фиг. 5)
Тук твърдата радиална армировка се заменя със заварени армировъчни мрежи, монтирани радиално. Напречната сила се възприема от напречната армировка на мрежите заедно с бетона, а основният огъващ момент се възприема от пръстеновидната армировка заедно с горните пръти на радиалните мрежи. За да направите това, последните се закрепват един към друг по оста на колоната чрез нарязване на тръбата.
Препоръчителните приложения за скрити капитални конструкции са същите като за подобни проекти на скрити конзоли.
Сеченията на армировката на фигури 4 и 5 са изчислени за същите начални данни, както сеченията на елементите на скритата конзола (вижте фигури 2 и 3).
Ориз. 5. Фрагмент от скрит капител с пръчка радиална ипръстеновидна армировка и фрагмент от традиционна армировка в горната зона на плочата
Изход
Дизайнът на плоска подова плоча от монолитен стоманобетон все още е далеч от перфектен.
Предложените варианти за укрепване на носещата зона на плочата позволяват да се подобри конструкцията на плочата както в техническо отношение, така и по отношение на спестяването на материали.