Наука и безопасность
www.pamag.ru

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"

Свидетельство о регистрации средства массовой информации: "Предотвращение аварий зданий и сооружений"

Обрушения

   

электронный журнал



09.01.2016 Лерикский район, Азербайджан
Обрушение более ста электрических столбов
07.01.2016 г.Полтава, Украина
Обрушение спортивного комплекса на улице Комарова
02.01.2016 г.Мадрид, Испания
Обрушение фасада здания в пригороде Мадрида

Все обрушения


На правах рекламы



Компания ВЕЛД
 








Блог Шаблон

Электронный журнал

Предотвращение аварий зданий и сооружений

ПРЕДЛАГАЕМАЯ КОНСТРУКЦИЯ ПЛОСКОЙ ПЛИТЫ ПЕРЕКРЫТИЯ ИЗ МОНОЛИТНОГО ЖЕЛЕЗОБЕТОНА
Автор: Х. Ягофаров, А.Х. Ягофаров
Предприятие: Уральский государственный университет путей сообщения, г. Екатеринбург
Дата публикации: 2009-09-21
Версия для печати <<Назад

Ягофаров Хабид
Ягофаров Хабид

Ягофаров Анвар Хабидович
Ягофаров Анвар Хабидович

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:

  • оставлена неармированная зона вокруг колонны шириной «с» где возможен срез плиты;
  • армирование сплошное, о недостатках которого сказано выше.

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:

  • жесткая арматура способна воспринять всю поперечную силу, оставляя прочность бетона на продавливание в запас прочности;
  • жесткая радиальная арматура совместно с кольцевой воспринимает часть опорного изгибающего момента, уменьшая сечение традиционной рабочей арматуры в верхней зоне плиты;
  • радиальная арматура расходится веером, а кольцевая арматура устанавливается с переменным шагом. Это с одной стороны снимает остроту насыщения арматурой опорной зоны плиты, а с другой стороны соответствует эпюрам усилий, т.е. размещается рационально;
  • жесткая вставка в опорной зоне плиты приводит к перераспределению изгибающего момента плиты, увеличивая опорный и уменьшая пролетный изгибающий момент. В силу этого увеличиваются жесткость и трещиностойкость плиты;
  • арматура опорной зоны в сборе представляет собой пространственную конструкцию заводского изготовления, что облегчает монтаж арматуры в опорной зоне плиты.

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:

  • поперечная сила плиты воспринимается вертикальной арматурой радиальных сеток совместно с бетоном;
  • стержневая радиальная арматура не приводит к перераспределению изгибающего момента плиты.

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
4 ветви*

34,5
22,0*

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
табл.1

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:

  • предложенные варианты армирования позволяют повысить качество плит в целом;
  • расход стали на жесткую арматуру (вариант 2) превышает этот показатель для стержневой арматуры (вариант 1) на 72,5% и 10% в случае неучета и учета прочности бетона на продавливание соответственно;
  • третий вариант армирования с радиально расположенными арматурными сетками обеспечивает минимальный расход стали и достаточную надежность и может быть рекомендован к применению в зданиях II – нормального уровня ответственности [6];
  • второй вариант армирования без учета прочности бетона на продавливание требует большого расхода стали, но обеспечивает повышенную надежность и применение его оправданно в зданиях I – повышенного уровня ответственности, а также при большой нагрузке (более 25-30 кН/м2) и большого пролета (более 6,5-7 м).
  • второй вариант армирования становится конкурентно способным по расходу стали первому варианту при учете прочности бетона на продавливание.

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

  • Карпенко С.Н., Чепизубов И.Г. Способ усиления и расчета усиленных монолитных железобетонных перекрытий. Промышленное и гражданское строительство. - М., 2005. № 8. С. 27-28.
  • СП 52-101-2003. Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры / ГУП «НИИЖБ», -? М.: ФГУП ЦПП, 2004. ?54 с.
  • Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона без предварительного напряжения арматуры (к СП-52-101-2003)/ ЦНИИПромзданий, НИИЖБ. ?- М.: ОАО «ЦНИИПромзданий», 2005. – 214 с.
  • Ягофаров Х., Ягофаров А.Х. Патент №2309228. Безбалочное перекрытие.
  • Ягофаров Х., Ягофаров А.Х. Железобетонные конструкции. Проектирование плоской плиты перекрытия. Методические указания к курсовому и дипломному проектированию / УрГУПС, – Екатеринбург, 2007. – 36 с.
  • СНиП 2.01.07 - 85*. Нагрузки и воздействия / Госстрой России. – М.: ГУП ЦПП, 2002. – 44 с.
<<Назад