Свидетельство:
О регистрации средства массовой информации: "Предотвращение аварий зданий и сооружений".
Номер: №ФС77-35253
Выдано: Федеральная служба по надзору в сфере связи и массовых коммуникаций
Дата: от 16.02.2009 г.
Форма распространения: электронное периодическое издание
Язык: русский
Учредитель: ООО "ВЕЛД"
Конструкции из монолитного железобетона нашли широкое применение как при новом строительстве, так и при реконструкции зданий.
Конструкции из монолитного железобетона нашли широкое применение как при новом строительстве, так и при реконструкции зданий.
Плоская безбалочная бескапительная плита перекрытия из монолитного железобетона привлекает простотой опалубки. Однако отсутствие научно-обоснованной методики расчета и конструирования приводит иногда к ошибкам проектирования, результатом которых является или возведение ненадежных перекрытий, или перерасход материалов [1].
Наиболее нагруженным, а потому и наиболее ответственным участком плоской плиты перекрытия каркасного здания является опорная зона. Именно здесь достигают максимального значения и изгибающий момент, и поперечная сила.
В отечественной практике проектирования опорный изгибающий момент воспринимается арматурными стержнями двух взаимно перпендикулярных направлений, устанавливаемых с шагом 100-150 мм в верхней зоне плиты. Поперечная сила воспринимается поперечной арматурой – вертикальными стержнями, устанавливаемыми с шагом 50-70 мм в обоих направлениях.
Для удобства монтажа поперечная арматура посредством горизонтальных стержней объединяется в сварные сетки, устанавливаемые вертикально в опорной зоне плиты.
В зарубежной практике в качестве поперечной арматуры часто используются шпильки, соединяющие верхнюю рабочую и нижнюю конструктивную арматуру.
В любом случае опорная зона плиты перенасыщена арматурой, что затрудняет бетонирование. Уплотнение бетона в опорной зоне плиты возможно только игольчатыми вибраторами, что малопроизводительно и некачественно.
С другой стороны армирование опорной зоны плиты «сплошное», т.е. не учитывает характер распределения усилий или, иначе говоря, эпюр изгибающих моментов и поперечных сил. Последнее свидетельствует о нерациональном размещении арматуры в опорной зоне плиты.
Данная статья посвящена вопросу совершенствования армирования опорной зоны плоской плиты каркасного здания.
Принятая на сегодня методика расчета плоской плиты на поперечную силу основана на пирамиде продавливания [2, 3]. Схема для расчета плоской плиты с вертикальной арматурой на продавливание приведена на рис.1. К недостаткам этой схемы можно отнести следующее:
Ниже рассматриваются альтернативные варианты армирования опорной зоны плоской плиты.
Рис.1. Схема для расчета на продавливание железобетонной плиты
с равномерно распределенной поперечной арматурой
Скрытая консоль (рис. 2)
Она состоит из нескольких ветвей жесткой арматуры 1, веером расходящихся от оси колонны. Ветви жесткой арматуры скреплены друг с другом посредством обрезка трубы 2, размещенной по оси колонны.
Рис. 2. Схема для расчета на продавливание железобетонной
плиты с радиальной жесткой поперечной арматурой
Труба с одной стороны обеспечивает защемление ветвей жесткой арматуры, а с другой не затрудняет бетонирование колонны и плиты.
Конструкция признана изобретением [4].
Можно отметить следующие преимущества предложенного армирования над традиционной:
Стержневая радиальная арматура (рис. 3)
Здесь вместо жесткой радиальной арматуры использованы вертикальные сварные сетки 1 радиального размещения. Верхние стержни сеток скреплены друг с другом посредством обрезка трубы 2, которая равнопрочна соединяемым стержням.
Отличие узла со стержневой радиальной арматуры от узла с жесткой радиальной арматурой состоит в следующем:
С целью сравнительной оценки расхода стали на арматуру выполнены расчеты для конкретного случая со следующими исходными данными: сетка колонн 6?6 м, сечение колонн 300?300 мм, полная расчетная нагрузка равна 12,5 кН/м2, класс прочности бетона В25, толщина плиты 180 мм, среднее значение расчетной высоты плиты 150 мм.
Рис. 3. Схема для расчета на продавливание железобетонной плиты
с радиальной стержневой поперечной арматурой
Полный объем статических и конструктивных расчетов изложен в [5]. Они достаточно громоздки и здесь не приводятся, а анализируются только их результаты.
Характеристика поперечной арматуры по результатом расчетов приведена в табл.1.
Таблица 1
Общая характеристика поперечной арматуры рассмотренных вариантов
Варианты |
Описание поперечной арматуры |
Количество |
Масса, кг |
1 |
Шпильки из ?8А240, шаг 50?50 мм |
207 шт. |
20,0 |
2 |
Жесткая радиальная арматура ·12, С235, труба 168?8, l = 160 мм |
7 ветвей |
34,5 |
3 |
Радиальные арматурные сетки: поперечная и верхняя арматура ?8А400, нижняя ?4В-I, труба 168?8, l = 40 мм |
16 ветвей |
19,0 |
* – При учете несущей способности бетона на продавливание |
Технические достоинства вариантов армирования опорной зоны плиты приведены в табл.2.
Таблица 2
Технические достоинства вариантов армирования опорной зоны плиты
№ п/п |
Описание |
Вариант по |
||
1 |
2 |
3 |
||
1 |
Поперечная арматура введена в состав конструкции заводского изготовления |
- |
+ |
+ |
2 |
Повышенная прочность, жесткость и трещиностойкость (надежность) |
- |
+ |
- |
3 |
Рациональное размещение арматуры, а именно в соответствии с эпюрами усилий |
- |
+ |
+ |
4 |
Разряженное расположение арматуры |
- |
+ |
+ |
5 |
Восприятие части опорного изгибающего момента плиты элементами поперечной арматуры |
- |
+ |
+ |
6 |
Наличие кольцевой арматуры, воспринимающей часть опорного изгибающего момента |
- |
+ |
+ |
7 |
Масса поперечной арматуры |
- |
- |
+ |
Анализ технических и экономических характеристик вариантов поперечного армирования опорной зоны плоской плиты показал следующее:
Скрытая капитель с жесткой радиальной арматурой (рис. 4)
При увеличении длины ветвей жесткой радиальной арматуры до полной ширины опорной зоны (0,45-0,5 пролета плиты).
Это конструкция заводского изготовления, объединяющая кроме поперечной арматуры арматуру, воспринимающую опорный изгибающий момент плиты.
Здесь поперечная сила полностью или совместно с бетоном воспринимается жесткой арматурой, а опорный изгибающий момент воспринимается кольцевой арматурой совместно с радиальной жесткой арматурой.
Дополнительно предусмотрены радиальные стержни для силовой связи кольцевой арматуры с традиционной продольной арматурой. Радиальные стержни поддерживают кольцевую и продольную арматуру в проектном положении на период бетонирования плиты. Для этого радиальные стержни выполнены в виде скоб с опиранием на опалубку и скреплены друг с другом одними концами, образуя неизменяемую систему.
Скрытая капитель со стержневой арматурой (рис. 5)
Здесь жесткая радиальная арматура заменена сварными арматурными сетками, установленными радиально. Поперечная сила воспринимается поперечной арматурой сеток совместно с бетоном, а опорный изгибающий момент – кольцевой арматурой совместно с верхними стержнями радиальных сеток.
Для этого последние скреплены друг с другом по оси колонны посредством обрезка трубы.
Рекомендуемые области применения конструкций скрытой капители те же, что и аналогичные конструкции скрытой консоли.
Сечения арматуры на рис.4 и 5 рассчитаны для тех же исходных данных, что и сечения элементов скрытой консоли (см. рис.2 и 3).
Рис. 4. Фрагмент скрытой капители с кольцевой жесткой радиальной
арматурой и фрагмент традиционной арматуры в верхней зоне плиты
Рис. 5. Фрагмент скрытой капители со стержневой радиальной
и кольцевой арматурой и фрагмент традиционной арматуры
в верхней зоне плиты
Вывод
Конструкция плоской плиты перекрытия из монолитного железобетона еще далека от совершенства.
Предложенные варианты армирования опорной зоны плиты позволяют улучшить конструкцию плиты как в техническом плане, так и в отношении экономии материалов.
Библиографический список