Skip to content

Расстояние между арматурой в монолитной плите: Вязка арматуры монолитной плиты, фото, видео

Содержание

Расчет арматуры для монолитной плиты перекрытия


Расчет монолитной плиты перекрытия на примере квадратной и прямоугольной плит, опертых по контуру

При создании домов с индивидуальной планировкой дома, как правило, застройщики сталкиваются с большим неудобством использования заводских панелей. С одной стороны, их стандартные размеры и форма, с другой – внушительный вес, из-за которого не обойтись без привлечения подъемной строительной техники.

Для перекрытия домов с комнатами разного размера и конфигурации, включая овал и полукруг, идеальным решением являются монолитные ж/б плиты. Дело в том, что по сравнению с заводскими они требуют значительно меньших денежных вложений как на покупку необходимых материалов, так и на доставку и монтаж. К тому же у них значительно выше несущая способность, а бесшовная поверхность плит очень качественная.

Почему же при всех очевидных преимуществах не каждый прибегает к бетонированию перекрытия? Вряд ли людей отпугивают более длительные подготовительные работы, тем более что ни заказ арматуры, ни устройство опалубки сегодня не представляет никакой сложности. Проблема в другом – не каждый знает, как правильно выполнить расчет монолитной плиты перекрытия.

Дополнительная информация

Схема армирования монолитной плиты.

В процессе выбора следует обратить внимание, что подобные конструкции могут различаться не только собственной маркировкой и размерами, но они бывают и различными по структуре. В зависимости от поперечного сечения, железобетонные армированные плиты могут делиться на 3 разновидности: ребристые, сплошные и пустотные. Самыми популярными и продаваемыми на строительном рынке будут пустотные плиты, которые имеют большое количество достойных преимуществ.

Прежде всего, такие плиты перекрытия обладают сравнительно небольшим весом, что дает возможность упростить процедуру их установки и перевозки. Помимо того, подобные плиты способны лучше переносить испытания деформацией, имеют отличные звуко- и теплоизолирующие свойства. Необходимо знать, что пустоты в плитах арматуры бывают различных форм: вертикальной, овальной и круглой.

С помощью подобных различий арматуры есть возможность выбирать их для конкретных ситуаций в зависимости от климата местности и природных особенностей, в которых планируется возводить дом. При покупке железобетона полезной информацией будет и то, что в случае использования подобных плит в качестве исключительно пола либо потолка понадобится практиковать армирование ребристой плиты перекрытия. Ребра должны проходить только с одной стороны.

Преимущества устройства монолитного перекрытия ↑

Монолитные железобетонные перекрытия причисляют к категории самых надежных и универсальных стройматериалов.

    по данной технологии возможно перекрывать помещения практически любых габаритов, независимо от линейных размеров сооружения. Единственное при необходимости перекрыть больших пространств возникает необходимость в установке дополнительных опор; они обеспечивают высокую звукоизоляцию. Несмотря на относительно небольшую толщину (140 мм), они способны полностью подавлять сторонние шумы; с нижней стороны поверхность монолитного литья – гладкая, бесшовная, без перепадов, поэтому чаще всего подобные потолки отделывают только при помощи тонкого слоя шпаклевки и окрашивают; цельное литье позволяет возводить выносные конструкции, к примеру, создать балкон, который составит одну монолитную плиту с перекрытием. Кстати, подобный балкон значительно долговечнее.
    К недостаткам монолитного литья можно отнести необходимость использования при заливке бетона специализированного оборудования, к примеру, бетономешалок.

Расчет монолитной плиты, опертой по контуру ↑

Параметры монолитной плиты ↑

Понятно, что вес литой плиты напрямую зависит от ее высоты. Однако, помимо собственно веса она испытывает также определенную расчетную нагрузку, которая образуется в результате воздействия веса выравнивающей стяжки, финишного покрытия, мебели, находящихся в помещении людей и другое. Было бы наивно предположить, что кому-то удастся полностью предугадать возможные нагрузки или их комбинации, поэтому в расчетах прибегают к статистическим данным, основываясь на теории вероятностей. Таким путем получают величину распределенной нагрузки.


Здесь суммарная нагрузка составляет 775 кг на кв. м.

Одни из составляющих могут носить кратковременный характер, другие – более длительный. Чтобы не усложнять наши расчеты, условимся принимать распределительную нагрузку qв временной.

Как рассчитать наибольший изгибающий момент ↑

Это один из определяющих параметров при выборе сечения арматуры.

Напомним, что мы имеем дело с плитой, которая оперта по контуру, то есть, она будет выступать в роли балки не только относительно оси абсцисс, но и оси аппликат (z), и будет испытывать сжатие и растяжение в обеих плоскостях.

Как известно, изгибающий момент по отношению к оси абсцисс балки с опорой на две стены, имеющей пролет ln вычисляют по формуле mn = qnln 2 /8 (для удобства за ее ширину принят 1 м). Очевидно, что если пролеты равны, то равны и моменты.

Если учесть, что в случае квадратной плиты нагрузки q1 и q2 равны, возможно допустить, что они составляют половину расчетной нагрузки, обозначаемой q. Т. е.

Иначе говоря, можно допустить, что арматура, уложенная параллельно осям абсцисс и аппликат, рассчитывается на один и тот же изгибающий момент, который вдвое меньше, нежели тот же показатель для плиты, которая в качестве опоры имеет две стены. Получаем, что максимальное значение расчетного момента составляет:

Что же касается величины момента для бетона, то если учесть, что он испытывает сжимающее воздействие одновременно в перпендикулярных друг другу плоскостях, то ее значение будет больше, а именно,

Как известно, для расчетов требуется единая величина момента, поэтому в качестве его расчетного значения берут среднее арифметическое от Ма и Мб, которое в нашем случае равно 1472.6 кгс·м:

Как выбрать сечение арматуры ↑

В качестве примера произведем расчет сечения стержня по старой методике и сразу отметим, что конечный результат расчета по любой другой дает минимальную погрешность.

Какой бы способ расчеты вы ни выбрали, не надо забывать, высота арматуры в зависимости от ее расположения относительно осей x и z будет различаться.

В качестве значения высот предварительно примем: для первой оси h01 = 130 мм, для второй – h02 = 110 мм. Воспользуемся формулой Аn = M/bh 2 nRb. Соответственно получим:

Из представленной ниже вспомогательной таблицы найдем соответствующие значения η и ξ и посчитаем искомую площадь по формуле Fan= M/ηh0nRs.

    Fa1 = 3,275 кв. см. Fa2 = 3,6 кв. см.

Фактически, для армирования 1 пог. м необходимо по 5 арматурных стержня для укладки в продольном и поперечном направлении с шагом 20 см.

Для выбора сечения можно воспользоваться нижележащей таблицей. К примеру, для пяти стержней ⌀10 мм получаем площадь сечения, равной 3,93 кв. см, а для 1 пог. м она будет в два раза больше – 7,86 кв. см.

Сечение арматуры, проложенной в верхней части, было взято с достаточным запасом, поэтому число арматуры в нижнем слое можно уменьшить до четырех. Тогда для нижней части площадь, согласно таблице составит 3,14 кв. см.

Перевязка армированных плит

Изготовление монолита невозможно без использования арматуры. Она выступает материалом для связки в конструкциях из железобетона – лестничных ступенях, армированных плитах, арочных и армированных перемычках.

Перевязка перекрытия должна проводиться с использованием арматуры, имеющей сечение 8-14 мм, при условии, что плита будет отличаться толщиной до 150 мм. Однако стоит заметить, что толщина арматуры может варьироваться в зависимости от вида изделия. Для этого необходим расчет нагрузки.

Армированные плиты перекрытия дают возможность решить концепцию строительства теплых домов. Они могут применяться в коммерческом, жилищном и промышленном строительстве, для того чтобы организовать кровлю и межэтажные горизонтальные перекрытия.

Схема армирования плит цементобетонных покрытий.

Перевязка перекрытий и покрытий дает возможность в конечном результате получить теплые межэтажные перекрытия, помимо того, обеспечить хорошую защиту от холода чердачного помещения и эксплуатируемой мансарды и отсутствие мостиков холода.

Армированные бетонные плиты, как и обыкновенный бетон, имеют специальную маркировку, на которую рекомендуется обратить особое внимание при выборе плит. Железобетон маркируется пометками, которые состоят из цифр и букв. Смысловые нагрузки букв будут обозначать тип. Например, ПК – плита перекрытия, ПНО – плита настила облегченная, НВ – настил внутренний. Цифры, которые идут после букв (размещенные через дефис), дают возможность распознавать размер плиты: длину и ширину в дециметрах.

Самой коварной в расшифровке является последняя цифра, которая обозначает допустимые нагрузки на плиты перекрытия в килопаскалях. Следует помнить о том, что любая единица, которая будет содержаться в последней цифре, обозначает 100 кг на 1 м². Например, цифра 7 предупреждает о том, что максимально возможные нагрузки на изделия будут составлять 700 кг на 1 м².

Пример расчета монолитной плиты перекрытия в виде прямоугольника ↑

Очевидно, что в подобных конструкциях момент, действующий по отношению к оси абсцисс, не может равняться его значению, относительно оси аппликат. Причем чем больше разброс между ее линейными размерами, тем больше она будет похожа на балку с шарнирными опорами. Иначе говоря, начиная с какого-то момента, величина воздействия поперечной арматуры станет постоянной.

На практике неоднократно была показана зависимость поперечного и продольного моментов от значения λ = l2 / l1:

    при λ > 3, продольный больше поперечного в пять раз; при λ ≤ 3 эту зависимость определяют по графику.

Допустим, требуется рассчитать прямоугольную плиту 8х5 м. Учитывая, что расчетные пролеты это и есть линейные размеры помещения, получаем, что их отношение λ равно 1.6. Следуя кривой 1 на графике, найдем соотношение моментов. Оно будет равно 0.49, откуда получаем, что m2 = 0.49*m1.

Далее, для нахождения общего момента значения m1 и m2 необходимо сложить. В итоге получаем, что M = 1.49*m1. Продолжим: подсчитаем два изгибающих момента – для бетона и арматуры, затем с их помощью и расчетный момент.

Теперь вновь обратимся к вспомогательной таблице, откуда находим значения η1, η2 и ξ1, ξ2. Далее, подставив найденные значения в формулу, по которой вычисляют площадь сечения арматуры, получаем:

    Fa1 = 3.845 кв. см; Fa2 = 2 кв. см.

В итоге получаем, что для армирования 1 пог. м. плиты необходимо:

    продольная арматура:пять 10-миллиметровых стержней, длина 520 -540 см, Sсеч.– 3.93 кв. см; поперечная арматура: четыре 8-миллиметровых стержня, длина 820-840 см, Sсеч. – 2.01 кв.см.

Монолитный плитный фундамент.

Монолитная фундаментная плита представляет собой ни что иное как плиту из бетона, имеющую плоскую или же ребристую форму, содержащую внутри арматурное укрепление, которое называется армированием. Такой тип фундамента применим чаще всего на слабых размываемых грунтах под строительство не очень тяжелых строений или же при возведении тяжелых печей и каминов, а также под тяжелое стационарное оборудование.

Данный калькулятор позволяет рассчитать для монолитного сплошного фундамента:

  • Объем бетона для заливки плиты.
  • Необходимое количество материалов для приготовления бетона.
  • Количество доски, необходимое для устройства опалубки.
  • Ориентировочную стоимость всех стройматериалов.
  • Армирование фундаментной плиты зависит от геологических условий и проекта.

Калькулятор материалов для монолитной фундаментной плиты

Онлайн калькулятор для расчета приблизительной стоимости и необходимого количества материалов для монолитной фундаментной плиты.

Основные достоинства монолитного плитного фундамента:

  • высокая несущая способность;
  • способность противостоять смещению и вспучиванию грунта;
  • простота конструкции;
  • хорошая способность противостоять грунтовым и талым (поверхностным) водам;
  • возможность строительства цокольного этажа, защищённого от талых вод;

Основные достоинства монолитного плитного фундамента:

  • высокая несущая способность;
  • способность противостоять смещению и вспучиванию грунта;
  • простота конструкции;
  • хорошая способность противостоять грунтовым и талым (поверхностным) водам;
  • возможность строительства цокольного этажа, защищённого от талых вод;

Плитный фундамент хорош в том случае, когда строительство ведется на песчаных подушках или сильно сжимаемых, пучинистых грунтах. Благодаря тому, что монолитная плита покрывает всю площадь здания, для такого фундамента не опасны смещения грунта.

Плитный фундамент — разновидность мелкозаглубленного ленточного — представляет собой либо монолитную плиту либо железобетонную решетку под всю площадь здания. Такой фундамент используется для возведения коттеджа (особенно из ячеистых бетонных блоков), На тяжелых пучинистых, насыпных и слабонесущих грунтах возможно устройство так называемых плавающих фундаментов из сплошных или решетчатых монолитных железобетонных плит.

Недостаток плитного сплошного фундамента:

  • недостатков у монолитной плиты, за исключением её высокой затратности — нет.

Монолитный сплошной фундамент, особенно заглубленный может составить от 30 до 50% стоимости коробки дома. Если же плитный фундамент мелкозаглубленный, то затраты на бетон и арматуру компенсируются простотой сооружения, если-же плитный фундамент заглубленный, то помимо большой массы бетона придется завезти значительное количество песка и щебня для сооружения подушки и обратной засыпки, аренда техники для сооружения котлована и другие расходы зачастую превышают разумную пропорцию (20 % общей стоимости коробки).

Рекомендация: Это всего лишь обзорная статья о том как рассчитать арматуру для плитного фундамента. Для общего развития ее нужно прочитать. Но если вы не хотите получить массу проблем и потерять деньги, то лучше привлечь специалиста и проконтролировать его.

Делаем железобетонные перекрытия

По мнению участника форума ontwerper из Москвы, монолитные железобетонные перекрытия не так уж сложно сделать своими силами. Он приводит в качестве аргументов общеизвестные и малоизвестные соображения по их изготовлению. По его мнению, делать перекрытия своими руками выгодно по нескольким причинам:

  1. Доступность технологий и материалов;
  2. Удобство и практичность с архитектурной и инженерной точек зрения;
  3. Подобные перекрытия долговечны, пожаробезопасны и обладают шумоизолирующими качествами;
  4. Финансовая целесообразность.

Монолитные работы

Перед тем как заливать бетон ontwerper советует тщательно продумать весь процесс и прежде всего заказать бетон на заводе. Он лучше самодельного — там есть контроль качества и количества наполнителей, улучшающих бетон и долго не дающие ему расслаивается. Состав должен состоять из тяжелых заполнителей, иметь класс прочности В20-В30 (М250-М400), и морозостойкость от F50.

Не ленитесь и проконтролируйте по документам отпускные параметры, класс-марку и время до момента схватывания бетона.

Если вам нужно подать бетон на второй, третий этаж или на большое расстояние то сделать это без бетононасоса вам не удастся, а перекатывание бетона лопатами по бесконечным желобам очень тяжёлое и неудобное занятие.

В зимнее время бетон можно заказать с противоморозными добавками, учитывая, что добавки обычно повышают время набора прочности, некоторые из них провоцируют коррозию арматуры, но это допустимо, если добавка заводская.

ontwerper предпочитает зимой строительство не вести, и вам не рекомендует. В крайнем случае сами раствор не готовьте, воспользуйтесь заводским бетоном.

Монтаж опалубки

Главное назначение опалубки — выдержать массу свеженалитого бетона и не деформироваться. Для вычисления прочности нужно знать, что один 20 сантиметровый слой бетонной смеси давит на квадратный метр опалубки с силой 500 кг, к этому нужно добавить давление смеси при её падении из шланга, и вы поймете, что все элементы конструкции должны быть надёжными.

Для её изготовления ontwerper советует использовать фанеру 18-20мм ламинированную (с покрытием) или простую (но она сильнее прилипает). Для балок, ригелей и стоек опалубки следует использовать брус толщиной не менее 100х100 мм. После её сборки нужно обязательно проверить горизонтальность всех конструкций. В противном случае в дальнейшем вы потеряете много времени и средств для исправления ошибок.

Армирование

Для этого ontwerper рекомендует призвать на помощь арматуру периодического профиля A-III, А400, А500. В плите перекрытия всегда имеется четыре ряда арматуры.

Нижний — вдоль пролета, нижний — поперек пролета, верхний — поперек пролета, верхний — вдоль пролета.

Пролет – расстояние между опорными стенами (для прямоугольной плиты по короткой стороне). Самый нижний ряд укладывается на пластиковые сухарики, специально предназначенные для этого, их высота составляет 25-30мм. Верхний ряд – перекрывает его поперек и вяжется проволокой во всех пересечениях.

Затем на очереди – установка разделителя сеток – детали из арматуры с определенным шагом, её можно сделать по своему желанию. На разделители – верхняя поперек, — вязать, на нее верхняя вдоль, — вязать проволокой во всех пересечениях. Верхняя точка каркаса (верх верхнего стержня) должна быть ниже верхней грани стенки опалубки на 25-30 мм, или толщина бетона выше верхней арматуры на 25-30 мм.

После окончания армирования каркас должен представлять жёсткую конструкцию, которая не должны сдвигаться при заливке бетона из насоса. Перед заливкой проверьте соответствие шага и диаметра арматуры проекту.

Заливка бетона

После всей подготовки нужно принять и распределить по всей площади бетон, провибрировать его. Лучше всего плиту заливать целиком за 1 раз, если это невозможно, поставьте рассечки – промежуточные стенки внутри контура опалубки, ограничивающие бетонирования. Их делают из стальной сетки с ячейкой 8-10 мм, устанавливая ее вертикально и прикрепляя к арматуре каркаса. Ни в коем случае не делайте рассечек в середине пролета и не делайте их из доски, ППС.

Уход за бетоном

После заливки плиты её нужно укрыть, чтобы предотвратить попадание осадков, и постоянно поливать внешнюю поверхность, чтобы она была влажной. Приблизительно через месяц можно снять опалубку, а в случае крайней необходимости это можно сделать не раньше, чем через неделю и снимать только щиты. Для этого нужно осторожно снять щит, а плиту обратно подпереть стойкой. Стойки поддерживают плиту до её полной готовности, около месяца.

Прочность монолитного перекрытия: расчет

Он сводится к сравнению между собой двух факторов:

  1. Усилий, действующих в плите;
  2. Прочностью ее армированных сечений.

Порядок расчета арматуры.

Согласно нормативам СНиП, процент армирования бетона должен составлять 0,15 – 0,3% (М300 – М200, соответственно). Практика проектирования показывает, что пруток периодического сечения 12 мм обладает достаточным запасом прочности для любых малоэтажных зданий с кирпичными, бетонными стенами. Максимально возможный диаметр стержня, используемый индивидуальными застройщиками, составляет 16 мм. То есть, с увеличением сборных нагрузок необходимо увеличивать, как толщину плиты, так и диаметр арматуры.

Расчет арматуры начинается с определения толщины плиты:

  • длина пролета делится на 20 – 25
  • добавляется 1% погрешности
  • получается высота конструкции

Как рассчитать количество арматуры для монолитной плиты.
Например, для стандартных 6 м пролетов толщина конструкции составляет 30 см. Армируют плиту исключительно горячекатаной арматурой класса А2 и выше. Хомуты, вертикальные перемычки допускается изготавливать из прутков класса А1 диаметром 6 – 8 мм.

Определение сечений.

Расчет арматуры по сечению зависит от прочности бетона (класс В10 – В25), арматуры (класс А240 – А500, В500) на сжатие. Чаще используется бетон В25, арматура А500, имеющие расчетное сопротивление 11,5 МПа, 435 МПа, соответственно. Опирание по контуру в кирпичных коттеджах (четыре несущих стены по периметру) встречается редко. Поэтому используется расчет статической конструкции со средними опорами, план нижнего уровня. Конфигурация верхнего, мансардного этажа обычно совпадает с ним.

  • фундамент имеется под проемами
  • нагрузки распределяются равномерно
  • сопротивление грунта минимально возможное 1 кг/м2

Как рассчитать арматуру для монолитной плиты.
Последнее допущение позволяет перестраховаться при незначительном увеличении сметы строительства, не заказывать геологию, топографию, определять грунты на глаз. При сборе нагрузок достаточно производят расчет нагрузки от плиты – объемный вес ж/б (2500 кг/м 2 ) умножается на высоту плиты, коэффициент надежности (1,2). Аналогичным образом добавляются нагрузки от всех конструкций (полы, стропила, кровля, перекрытия, снеговая, ветровая).

Схема армирования.

При наличии внутренних стен нагрузки распределяются неравномерно, расчет арматуры производится по нескольким сечениям плиты. Вычисления могут производиться по нескольким методикам с примерно одинаковым результатом (новый СНиП, способ ж/б балки, по моменту сопротивления), изменится высота расположения сетки армопояса.

После чего корректируется принятая на начальном этапе толщина плиты для экономии бетона. После сверки с таблицами СНиП вычисляются необходимые площади сечения, количество прутков, диаметр арматуры. Затем этот параметр унифицируется с учетом коэффициента армирования в зонах опор. При значительных габаритах плиты реальная экономия металлопроката достигает 27% за счет отсутствия нижней сетки в ее центральной части

Расчет количества.

Арматура обычно продается весом, у каждого продавца имеется таблица перевода длины прутка в массу и наоборот. Если произвести вычисления заранее, можно проконтролировать эти цифры при покупке. Производится расчет количества арматуры по схеме:

  • вычисление количества продольных стержней – из длины короткой стены необходимо отнять два защитных слоя по 2 см, разделить цифру на шаг сетки, отнять еще единицу
  • подсчет количества поперечных стержней – аналогично предыдущему способу, только с размером длиной стены

Далее необходимо учесть наращивание прутков по длине:

  • стандартный размер арматуры 6 м либо 12 м
  • доставить на объект легче 6 м прутки
  • если длина стен больше этого размера, потребуется нарастить цельный стержень обрезком
  • минимальный нахлест по СНиП 60 диаметров (например, 60 см для 10 мм арматуры)

Как правильно рассчитать арматуру для монолитной плиты.
Останется сложить длину всех прутков, нахлестов, чтобы получить общий погонаж «рифленки». Для хомутов используется гладкая арматура, куски которой изгибаются в пространственные конструкции сложной формы. Подсчитать длину заготовки можно сложением всех сторон.

Для каждого стыка потребуется 30 см кусок вязальной проволоки. Их количество можно вычислить перемножением продольных прутков на поперечные. Если в проект заложена «шведская», чашеобразная плита, расход арматуры автоматически увеличится:

  • в каждом ребре жесткости проходят 4 продольных прутка (возможно с нахлестом)
  • они связываются квадратными хомутами через каждые 30 – 60 см
  • ребра обязательны по периметру
  • могут добавляться параллельно короткой стене через 3 м

На последнем этапе расчет арматуры заключается в переводе единиц измерения. Зная массу погонного метра, можно вычислить общий вес каждого сортимента металлопроката для плитного фундамента коттеджа.

Самостоятельный расчет плиты перекрытия: считаем нагрузку и побираем параметры будущей плиты

Монолитная плита перекрытия всегда была хороша тем, что изготавливается без применения подъемных кранов – все работы ведутся прямо на месте. Но при всех очевидных преимуществах сегодня многие отказываются от такого варианта из-за того, что без специальных навыков и онлайн-программ достаточно сложно точно определить важные параметры, как сечение арматуры и площадь нагрузки.

Поэтому в этой статье мы поможем вам изучить расчет плиты перекрытия и его нюансы, а также познакомим с основными данными и документами. Современные онлайн-калькуляторы – дело хорошее, но если речь идет о таком ответственном моменте, как перекрытие жилого дома, советуем вам перестраховаться и лично все пересчитать!

Зачем нужен каркас из арматуры

Бетон – искусственно созданный строительный материал, в состав которого входит вяжущее вещество и разнообразные наполнители (песок, гравий) и вода. Исключением служит асфальтобетон. В его состав вода не входит. Смесь всех компонентов через время отвердевает и становится монолитом, который очень стойкий к разрушению.

Имея столько положительных качеств бетон, при определенных нагрузках, становится хрупким материалом.

Монолитные блоки не переносят сгибания и растягивания. В уже построенном доме, при просадке грунта, в каком-либо месте на бетонный монолитный фундамент будет действовать продольная нагрузка, которая может привести к деформации блока или его разрушению.

Такие же проблемы могут возникать и на углах постройки. Просадка или вспучивание грунта даст нагрузку на изгиб и как следствие на растягивание.

Возникают трещины. Причина: неправильный определение свойств почвы, грунт по длине фундамента неоднородный и на разных участках по-разному воспринимает нагрузку. Для уменьшения такого влияния на бетон применяется армирование, которое поможет защититься от подобных воздействий.

Арматура для монолитной плиты: цена за тонну

Арматура для монолитной плиты: как усилить фундамент и перекрытие 

Бетонный монолит в основании дома и межэтажных сводах из-за особенностей материала очень слабо противостоит изгибающему напряжению. Проблему решает армирование опорных конструкций металлом.  

Принципы установки металлокаркаса в цельном основании здания и сплошных перекрытиях схожи между собой. При расчете арматуры монолитных плит в частном домостроении ориентируются на требования из строительных нормативных документов.

Армирование фундаментной плиты    

Усиливающим материалом обычно служат стальные стержни класса А400 (по прежней маркировке — АIII) с серповидным профилем.   

Если толщина основания не превышает 150 мм, то прутья укладываются одним слоем. При распространенных для коттеджного жилья показателях в 200-300 мм каркас делают двухуровневым, когда верхние и нижние стержни расположены перпендикулярно друг другу, ярусы скреплены между собой вертикальными штырями, а на торцах упрочены П-образной арматурой.   

Общая площадь сечения рабочих прутьев в одном направлении должна составлять не менее 0,3% от общего сечения плиты. Основные принципы подбора диаметра:

  • если одна из сторон фундамента меньше 3 м, то этот показатель равен минимальным 10 мм;
  • при стороне свыше 3 м — 12 мм и более; 
  • максимально допустимый размер поперечника — 40 мм; 
  • диаметр вертикальных перемычек должен быть не менее 6 мм.   

Для верхнего и нижнего ряда используют арматуру одинакового сечения либо более толстые прутья укладывают снизу. 

Расстояние между параллельными стержнями не должно превышать толщину плиты в 1,5 раза. Стандартный шаг ячеек в каркасе — 200-400 мм (чем тяжелее строительный материал, тем плотнее располагаются нити). Промежуток уменьшается в зонах продавливания — в местах опоры стен на плиту. Шаг вертикальных элементов такой же как у горизонтальных либо вдвое шире.  

Вязка и монтаж каркаса 

  • Прутья соединяют между собой стальной проволокой вручную специальным крючком и плоскогубцами либо с помощью вязального пистолета — такой метод считается более надежным, чем сварка. 
  • Если выбор все же сделан в пользу последней, то пересечения в зонах продавливания и углах должны фиксироваться только связыванием.
  • Горизонтали стыкуются с нахлестом, длина которого составляет до 40 диаметров рабочей арматуры (расчет выполняют умножением этого числа на диаметр стержня в миллиметрах, например, 40х10)
  • Со всех сторон конструкции — снизу, сверху, с торцов — оставляют место для бетонного слоя толщиной до 40 мм, который защитит металл от коррозии.
         
  • При строительстве подвала остов плиты связывают с каркасом подпольной монолитной стены. Для этого на этапе укладки фундамента оставляют наружные выпуски вертикальных стержней.      

Армирование плиты перекрытия 

Монолитные своды укрепляют с учетом их конструкции. Она бывает сплошной (балочной, безбалочной), ребристой (кессонной). Разновидность последней — перекрытие по профнастилу.   

Толщину сплошного основания определяют, деля длину пролета на 30. При толщине от 15 см применяются стержни диаметром 10-14 мм класса А400. Каркас, также как при армировании фундаментного монолита, делается двухъярусным с вертикальными фиксаторами из гладких прутов А240. Элементы соединяют проволокой, образуя ячейки стандартной величины 150х150 мм или 200х200 мм. Торцы необходимо усиливать П-образными штырями. Верхний и нижний слои получившейся коробки должны находиться на расстоянии не менее 20 см от поверхностей плиты. Концы стержней закрепляют в армопоясе перекрытия.

    

Дополнительная арматура в монолитной плите перекрытия необходима:  

  • внизу каркаса в середине пролета;
  • в верхнем ряду конструкции под опорами, несущими нагрузку — стенами и перегородками;
  • под колоннами в виде объемного усиления;
  • в местах возле отверстий для инженерных коммуникаций, проемов.        

При устройстве основания по профнастилу используют лист марки Н-60 или Н-75, монтируя его так, чтобы ребра смотрели вниз. Армирование предусматривает укладку в каждую впадину по одному-два рабочих стержня диаметром 10-14 мм. Сверху стелют сетку с размером ячеек 100х100 мм либо 150х150 мм. Ее крепят к продольным прутьям проволокой с шагом перевязки около 20 см, образуя объемный каркас. Оставшиеся по его краям концы приваривают к балкам и колоннам.

Армирование монолитной фундаментной плиты

Существует несколько видов фундаментов. Наиболее прочный и надежный из них – монолитная плита. Он может использоваться и для обычных зданий, но только он является незаменимым для пучинистых, песчаных и неустойчивых грунтов. Прочности и стойкости к трещинам ему придают пояса из арматуры.

Роль армирования

Один из самых надежных фундаментов – монолитный в виде бетонной плиты – заливается в предварительно выкопанный котлован. Его еще называют «плавающим» из-за способности повторять движения грунта без нанесения ущерба зданию. Под такую основу делают подушку из песка, гранита, укрывают ее гидроизоляцией. Следующим этапом является обязательный элемент, без которого плита попросту треснет – армирование двумя поясами (каркасами) в виде сеток из стальных прутьев в верхней и нижней ее части.

Нагрузка на монолитную цельную бетонную плиту направлена сверху вниз, она распределена равномерно по всей бетонной заливке. Без правильного армирования бетонная плита треснет, не выдержав движений грунта и веса здания.

Основное нагрузочное усилие приходится на слои арматуры. Она обеспечивает плите высокие показатели прочности на растяжения и сжатие. Правильно армированная плита будет иметь некоторый уровень эластичности и не треснет ни от движений грунта, ни от тяжести находящегося на ней строения.

Для фундамента в виде монолитной бетонной плиты рекомендуют два армированных пояса. Арматура выступает связующим звеном в любых железобетонных конструкциях. Она усиливает бетонную конструкцию, а также экономит раствор, которого требуется меньше при наличии арматурных поясов в плите.

Условия, материалы и оборудование для армирования

Для армирования нужны такие материалы и оборудование:

  • арматурные прутья. Они должны иметь ребристую поверхность. Такая поверхность надежно сцепляется с бетоном. Наиболее надежные стальные, используются также и полимерные, но они не рекомендуются для плавающего фундамента. Для армирования цельной плиты выбираются стальные штыри диаметром 10 мм и больше.
  • Важно учитывать нагрузки на почву: монолитное основание должно иметь некоторую степень эластичности. Для слабых, рыхлых грунтов с высокой степенью подвижности применяют арматурные штыри от 12 мм. Для фундамента на устойчивых грунтах подойдут стержни сечением 10 мм;
  • мягкая проволока для вязки;
  • подставки. Они приподнимают армированные пояса на необходимую высоту при заливке бетона. В плиту обычно закладывают каркас из двух поясов арматуры, но для сложных условий и толстых оснований используют усиленное армирование еще одной сеткой в верхней трети бетонной плиты.

Требования к прутьям: они должны быть цельные, ребристые, чистые не поврежденные ржавчиной, не смазанные солидолом и другими веществами. В противном случае, раствор будет отставать от них, в нем образуются трещины.

Правила армирования

Пояса создаются на равномерном расстоянии снизу и вверху внутри заливки. Используют прутки диаметром 8–14 мм при толщине основания в 150 мм. Соотношение размера сечения стержня к толщине фундамента составляет 5%. Если основание испытывает серьезные нагрузки, берут прутья диаметром в 12–16 мм.

Если плита имеет в толщину от 150 мм и больше – два армированных каркаса обязательны. Параметры ячеек не должны превышать 200х200 мм и не быть меньше 150х150 мм для обычного основания толщиной 150-200 м.

Применяются арматурные штыри одинакового сечения. Для усиления поясов иногда используют стержни длиной 400–15000 мм.

Арматурные сетки располагают строго без перекосов в середине бетонной плиты. Защитный слой раствора от опалубки до поверхности стержней должен составлять 1,5–2 см, некоторые строители рекомендуют 5 см.

В сетке прутья должны образовать цельную конструкцию без каких-либо разрывов.При недостаточности длины прутьев подвязывают дополнительные стержни с нахлестом и связывают их вязальной проволокой. Причем вязку делают в нескольких местах или сплошной по всей длине соединения. Рекомендованная длина для нахлеста — не меньше 40 диаметров самых стержней. Например, при армировании прутьями с сечением в 10 мм, соединение нахлестом делают протяжностью в 400 мм.

Стыки располагают в шахматными квадратами в разбежку. Границы верхнего и нижнего поясов соединяются П-образными усилительными прутьями, это необязательно, но рекомендовано, так как придаст цельности и прочности конструкции.

Плавающее основание держит весь спектр нагрузок на сжатие, скручивание и др. Нижняя его часть больше подвержена растягиванию, верхняя – сжатию, поэтому важнее нижняя арматурная сетка.

Расчет арматуры

Существует простая методика расчета требуемого количества прутьев арматуры. Рассмотрим ее на примере плиты 8х8. Наиболее часто используются стержни сечением в 10 мм. Обычно арматурная сетка выкладывается с шагом 200 мм. Имея указанные параметры, рассчитывают необходимое количество арматуры.

Показатель ширины будущей бетонной заливки делится на ширину шага в метрах. К получившейся цифре добавляют 1 прут: 8/0,2+1=41. Чтобы образовалась сетка штыри, укладывают также и перпендикулярно, следовательно, полученная цифра умножается на два: 41х2=82.

В плавающем фундаменте должно быть как минимум два армированных пояса, поэтому полученная цифра умножается на два и получается 164 стержня. Стандартный арматурный прут имеет длину в 6 м. Если перевести количество прутьев в метры, то получится: 164х6=984 м.

Подобным способом вычисляют количество соединительных прутьев между слоями арматуры. Такие соединяющие штыри располагаются вертикально в точках пересечения горизонтальных прутьев арматуры. Количество этих точек легко определить, если количество штырей умножить на тот же показатель: 41х41=1681.

Нижний арматурный пояс укладывают в 5 см от основания плиты. Толщина монолитной бетонной заливки составляет 200 мм. Зная эти цифры легко определить длину соединяющего стержня: она составляет 0,1 м. Исходя из указанных цифр, определяем количество материала в метрах для всех соединений: 0,1х1681=168,1 м.

Для проведения всех строительных работ по армированию плиты необходимо: 984+168,1=1152,1 м арматурных стержней.

Для расчета нагрузок иногда нужно знать и вес арматуры в фундаменте. Обычно при покупке прутьев указывается их вес. Один стержень имеет вес в среднем 0, 66 кг. Для нашего примера вес арматурных прутьев составит: 0,66х1152,1=760 кг.

Процесс армирования

Армирование монолитной плиты делается, когда уже готовый котлован, сделана подушка, уложена гидроизоляция и сооружена опалубка.

Этапы:

  1. Сначала рассчитываются параметры сетки арматуры, определяется размер ее ячеек. Далее, она собирается из прутьев уже на месте внутри подготовленного котлована. Чем массивнее здание, тем меньше размер ячеек. Наиболее часто используют ячейки с расстоянием прутьев в диапазоне 200–400 мм, но не меньше 150 мм.

Собирают сетку просто: прутья укладываются один на другой на подставки, чтобы образовался каркас с ровными ячейками.

  1. Далее, прутья связывают. Для вязки потребуются пассатижи, вязальные крючки, вязальная проволока.

Стержни в процессе вязания соединяют нахлестом друг к другу. Стык обвязывается в трех местах. Существует несколько способов вязки арматуры. Самый популярный следующий. Отрезок мягкой проволоки в 30 см складывается вдвое, так чтобы один конец образовал петлю. Проволока накладывается на перекресток из прутьев наискосок. Свободные концы протягиваются в петлю и закручиваются вязальным крючком. Узел должен быть достаточно тугим, чтобы прутья не ездили. Проволоку обматывают с трех сторон: в нижней части вертикального штыря, затем по краям (справа и слева) горизонтального стержня.

Для того чтобы узел лучше держался, используют пассатижи и крючки для вязки. Следует отметить, что слишком тугой узел также не рекомендуется: проволока может лопнуть. Существует также и автоматическое оборудование для вязки, но многие строители выбирают именно ручной способ.

Есть специальная вязальная проволока, но можно использовать также и обычную стальную проволоку диаметром 0,5—1,2 мм.

  1. После сборки первого пояса к нему прикручивают вязальной проволокой вертикальные соединители из арматурных штырей. Их готовят предварительно и они должны быть одинаковыми по высоте. Для них используют те же арматурные прутья или прутья меньше диаметром, например, сечением в 8 мм.
  1. К соединителям прикручивается проволокой вторая сетка арматуры. Делать это легче, так как не нужно выставлять размер ячеек: вторая сетка автоматически полностью повторяет параметры первой.

Армированная сетка не должна прикасаться к грунту или лежать на гидроизоляции. Ее обязательно укладывают на специальные подставки. Для этого пригодны как самодельные, так и уже готовые заводские. Одним из их видов являются специальные фиксаторы тарельчатой формы.

Слой раствора до сетки арматуры снизу делают не менее 50 мм, в некоторых случаях, 15–20 см – это зависит от толщины плиты. Собирают каркасы внутри готовой и установленной опалубки так, чтобы и по бокам от ее стенок к прутьям был зазор такой же толщины. Прутья должны полностью покрываться бетоном.

  1. Последний этап – заливка бетоном. Перед ней нужно проверить устойчивость каркаса: прутья не должны ездить и смещаться в стороны во время заливания бетона.

Монолитные плиты — ЗАО «СД Альфа Капитал»

Фундамент монолитная плита

Фундамент монолитная железобетонная плита относится к разновидности классических фундаментов. Монолитная плита считается мелкозаглубленным или незаглубленным фундаментом, глубина строительства которого составляет всего 40-50 см. Такой вид фундамента армируется по всей конструкции, что отличает его от ленты. Такая особенность конструкции позволяет монолитной плите без деформации выдерживать нагрузки, которые возникают при неравномерном движении грунта, что очень важно для фундамента на проблемных почвах. Поэтому его еще называют «плавающей плитой». Этот фундамент часто применяют на объектах, где фундамент должен стать полом первого этажа. Строительством монолитного фундамента компания «Домокомплект» занимается более 10 лет. На сегодняшний день у нас на счету более 1000 сданных объектов. За эти годы рынок малоэтажного строительства очень изменился, изменились технологии строительства домов и фундаментов. Но одно можно сказать точно – классика вечна. Монолитная фундаментная плита всегда пользуется спросом.

Основными характеристиками данного типа фундамента смело можно назвать надёжность, долговечность, универсальность. При грамотном проведение земляных работ, возведение монолитной плиты возможно практически на любых видах грунтов, и подходит она для любого типа домостроения. Плитный фундамент не имеет осадки и не поддаётся температурным изменениям грунта, поэтому может применяться на нестабильных грунтах с высоким уровнем грунтовых вод (торфяники, пучинистые, слабонесущие).

Плитный фундамент

В основе технологии монолитного фундамента лежит заливка бетона для «плиты». Для начала происходит устройство котлована и песчаной подушки. Затем требуется сделать дренажную систему для защиты от грунтовых вод. Монолитный фундамент требует прокладки гидроизоляции в 2 слоя. Затем происходит размещение арматуры и самое главное, заливка плитного фундамента. Когда бетон твердеет, технология монолитного фундамента требует связки каркаса с арматурой. При чем, расстояние между стержнями арматуры должно быть не более 30 см. Затем происходит установка опалубки и бетонирование монолитного фундамента, при устройстве которого бетон заливается слоями по 15 см каждый. Ждем когда бетон высохнет и снимаем опалубку. После этого фундамент считается полностью готовым, а технология монолитной плиты выполненной.

При грамотном проектировании и качественном выполнении работ фундамент способен прослужить долгие годы и стать надёжной опорой для вашего дома!

Армирование плит перекрытия | Статья завода БЗСК

Содержание:

  1. Что такое армирование монолитной плиты
  2. Для чего нужно армирование монолитных плит
  3. Преимущества армирования плит
  4. Конструктивные особенности армированных плит
  5. Принцип работы арматуры в перекрытии
  6. Схема армирования монолитной плиты перекрытия
  7. Основные правила армирования

Строительные конструкции из бетона пользуются неизменно высокой популярностью, благодаря высоким прочностным характеристикам, невысокой стоимости, универсальности, долговечности и еще ряду критериев, которые делают применение железобетона оправданным для жилого и промышленного строительства, а также для возведения специальных сооружений.

Здесь нужно отметить, что сам по себе бетон не обладает требуемыми эксплуатационными характеристиками, поэтому большинство строительных элементов на основе бетона армируют внутренней сеткой из металлических прутьев. Такая конструкция получила название “железобетон” и является стандартной для наиболее распространенных видов использования этого строительного материала.

Армирующая сетка обеспечивает необходимую прочность бетонному монолиту на растяжение и изгиб, благодаря эластичности металла и дополнительной прочности, которую он придает готовой конструкции. При этом сама арматура, как правило, хорошо работает на растяжение и изгиб, а бетонная основа обеспечивает прочность при сжатии.

Наш Березовский завод строительных конструкций выпускает различные виды готовых железобетонных изделий стандартного типа, где используется как свободно установленная армирующая сетка, так и заливаемая с предварительным натяжением в специальных формах и на стендах для высоконагруженных конструкций.

     

Тем не менее, не всегда возможно рационально использовать готовые сборные железобетонные изделия для строительства зданий и сооружений. Часто выгоднее и технически более оправданно использовать монолитные элементы, которые собираются и заливаются непосредственно на объекте строительства.

Такие монолиты изготавливают по общей технологии, которая предполагает использование опалубки, армирующей сетки и товарного бетона с требуемыми характеристиками. 

Одним из распространенных типов таких конструкций в частном и промышленном строительстве являются монолитные плиты, которые могут подразделяться на:

  • цокольные монолитные плиты, разделяющие подвальное помещение и помещение первого этажа;
  • межэтажные монолитные плиты, предназначенные для обеспечения разделения этажей и придания требуемой прочности зданию;
  • чердачные плиты монолитные, которые отделяют эксплуатируемые помещения от чердачного.

Все эти изделия используют единый принцип возведения, содержат приблизительно одинаковые элементы конструкции и изготавливаются в стандартном технологическом цикле.

Что такое армирование монолитной плиты

По определению армирование монолитной плиты перекрытия предполагает укладку в толщу бетона, который заливается в специально подготовленную опалубку  каркаса из металлических прутьев толщиной от 8 до 12 мм. Используется специальная арматурная проволока с характерными насечками, которые обеспечивают более прочное и надежное сцепление с бетонной частью конструкции.

В зависимости от решаемой задачи, монолитная плита может формироваться в нескольких типовых вариантах конструкции металлической сетки:

  • однослойное армирование, когда собирается один слой армирующей сетки. Используется такое решение для изготовления плит перекрытия небольшого размера. Причем под понятие небольшого размера может подходить один линейный размер, то есть, например, ширина плиты между точками ее опирания составляет небольшую величину при значительной длине перекрытия;
  • двухслойное армирование сеткой. Наиболее распространенный вариант, обеспечивающий максимальную прочность монолита. При этом нижняя сетка, которая испытывает значительно большие механические нагрузки, вяжется из более толстого прута, в то время как верхняя армирующая сетка может быть собрана из арматуры меньшего диаметра;
  • монолитные сборные плиты. С точки зрения конструкции более сложные и предполагают использованием готовых опорных балок с установленной на них заводской арматурой. В этом случае используется один слой арматуры, укладываемой поверх сборной конструкции, причем он крепится непосредственно к заводской арматуре опорных балок.

     

Какой бы ни была технология создания монолитной плиты, она должна выполняться на основе предварительного расчета армирования плиты перекрытия с учетом условий эксплуатации будущего объекта и его конструктивных особенностей. Однако в любом случае без армирования такой плиты сеткой, которая собирается непосредственно на объекте, не обойтись.

Для чего нужно армирование монолитных плит

Армирование плиты перекрытия – обязательное условие для получения прочной, долговечной конструкции. Главная задача армирующей сетки – создать определенную эластичность конструкции, а также обеспечить ее работу при поперечной нагрузке на прогиб, в том числе и динамического характера. Без использования арматурной сетки бетонная плита может просто обрушиться либо под собственным весом, либо подвесом нагрузки, установленной на эту плиту.

В случае, когда производится армирование плиты перекрытия, арматура принимает на себя нагрузку на прогиб и начинает работать на растяжение. Причем основную нагрузку этого типа принимает на себя нижняя армирующая сетка, поэтому как правило, на монолитных плитах значительного размера ее делают из более толстой арматуры, чем верхнюю сетку. Как правило, для перекрытий значительных размеров шириной более 6 м используют арматуру для нижней сетки каркаса сечением 10-12 мм, а для верхней решетки 8 мм.

Такое распределение связано с тем, что верхняя сетка принимает на себя меньшую нагрузку, работает, в основном, на сжатие, поэтому часто для удешевления конструкции на небольших пролетах от нее и вовсе отказываются.

Преимущества армирования плит

Использование технологии создания таких монолитных конструкций должно выполняться в соответствии с утвержденными правилами. Разработанная схема армирования плиты перекрытия при изготовлении монолитов позволяет получить целый ряд преимуществ по сравнению с использованием готовых железобетонных изделий. К таким преимуществам монолитных конструкций относят:

  • отсутствие ограничений на форму плиты. Монолитная плита перекрытия позволяет реализовать любые замыслы архитекторов, например, позволяет формировать не только прямоугольные формы, но также отливать в единой плите основания для балконов, лоджий или эркеров;
  • схема армирования монолитной плиты перекрытия предполагает опирание конструкции на несущую стену или фундамент по всему периметру, чем обеспечивается высокая прочность и равномерное распределение нагрузки на несущую систему. В случае значительных размеров монолита допускается установка дополнительных опор в виде несущих колонн, что позволяет максимально использовать полезную площадь на нижнем этаже;
  • цельная конструкция обладает большей надежностью, чем конструкция, составленная из нескольких готовых ЖБИ, более устойчива к динамической нагрузке, естественно, при соблюдении технологии изготовления и грамотном расчете;
  • поверхность монолитных плит получается ровной с обеих сторон, что минимизирует работы по отделке и упрощает их;
  • технология предполагает простые варианты оборудования технологических отверстий и проемов, например, под межэтажные лестницы, которые формуются определенным расположением опалубки в месте будущего проема в процессе подготовки к заливке монолита;
  • монолитная плита обладает лучшими теплоизоляционными и звукоизоляционными характеристиками;
  • во время строительных работ не требуется привлечение тяжелой спецтехники, в том числе кранового оборудования. Большинство технологических задач по подготовке и заливке монолита выполняется силами нескольких рабочих, что снижает себестоимость возведения объектов;
  • технология позволяет создать теплоизолирующий пояс при укладке плиты на кирпичную, газобетонную, монолитную несущую конструкцию, что благоприятно влияет не только на теплосберегающие свойства здания, но и на режим эксплуатации самой плиты, минимизируя ее тепловые изменения размеров;
  • высокая пожаробезопасность конструкции, исключающая обрушение ее отдельных элементов, а также образование щелей и растрескиваний, через которые между этажами могут проникать ядовитые продукты горения.

Конечно, есть у технологии и ряд недостатков, которые следует знать перед принятием решения о выборе такого конструктивного элемента, как монолитная плита перекрытия. К наиболее значимым из них относятся:

  • значительное время, которое должно пройти от момента заливки до полного набора прочности. Именно поэтому такие технологии редко применяются в серийном многоэтажном строительстве;
  • достаточно сложный процесс сборки опалубки и высокие требования к ее надежности;
  • необходимость тщательного соблюдения технологии обслуживания монолита в течение начального срока набора прочности. Предполагается накрытие залитой смеси пленкой или тканью для предотвращения быстрой потери влаги и, как следствие, растрескивания бетона;
  • значительный объем требуемой бетонной смеси, а также требования к ее однородности, поэтому для обустройства таких конструкций лучше использовать готовый товарный бетон с заданными характеристиками.

Поэтому решение о выборе такого элемента конструкции должно приниматься взвешенно, после анализа всех достоинств и недостатков, присутствующих как в процессе возведения, так и в ходе эксплуатации объекта.

Конструктивные особенности армированных плит

Когда разрабатывается проект на такой монолит, обязательно должен изготавливаться чертеж на армирование плиты перекрытия, где указываются все технические параметры будущего изделия. В том числе детально прорабатываются:

  • схема армирующей сетки;
  • размер ячейки;
  • вид и диаметр арматуры для каждого слоя;
  • способ соединения элементов арматуры;
  • элементы усиления арматуры по контуру;
  • элементы, задающее расстояние между слоями сетки.

Как правило, проект предусматривает заглубление арматуры в слой бетона не меньше, чем нам 20 мм, чтобы исключить возможность проникновения влаги и воздуха к закладным элементам.

В зависимости от расчетной нагрузки, которая обычно составляет в пределах 300-400 кг на квадратный метр перекрытия, выбирается толщина плиты,которая обычно не превышает 200 мм. Также от нагрузки зависит и размер ячейки, с которым перпендикулярно вяжутся элементы арматуры. Как правило, выбирается квадратная ячейка с размером стороны от 150 до 300 мм, хотя встречаются и решения, когда ячейку делают размером 10 на 10 см. 

На конструкцию такого монолита и армирующей сетки также может повлиять характер материала, из которого изготовлены несущие стены постройки. Например, при необходимости укладки монолита на кирпичную или бетонную стену расстояние опирания может не превышать 150 мм, а при выборе основы с пониженной прочностью, например, газобетона или шлакоблока, такой зазор увеличивается до 250 мм.

При этом также обеспечивается укладка арматуры по краям таким образом, чтобы ее покрывало слоем раствора не меньше чем на 2 см. В некоторых случаях оборудуется специальная основа для заливки опирающиеся части плиты, которая отделяется от контура здания теплоизолирующим слоем.

Принцип работы арматуры в перекрытии

Армирующая арматура решает несколько задач при установке в монолитные конструкции из бетона. Сам по себе бетон обладает достаточно высокой прочностью на сжатие, при этом является достаточно хрупким материалом, который плохо реагирует на изгиб, изменение температуры, удары.

Установка армирующих сеток или прутьев арматуры в толщу бетонного монолита решает сразу несколько задач повышения повышение прочности, в то время как сам бетон защищает металл арматуры от воздействия влаги и кислорода воздуха. Поэтому железобетонные изделия имеют значительный срок службы при грамотном расчете и проектировании. В общем случае арматура в ЖБИ играет несколько ключевых ролей, среди которых:

  • компенсация и защита от резких перепадов температур;
  • повышение прочности при работе изделия на изгиб, сдавливание, скручивание, растяжение;
  • минимизация возможности появления трещин в монолите, благодаря надежному сцеплению с материалом за счет специальной ребристой формы арматуры.

Фактически комбинация этих двух материалов позволила получить совершенно новый материал — железобетон, эксплуатационные свойства которого по прочности и долговечности превышают аналогичные характеристики изделий, изготовленных из таких материалов по отдельности.

      

Схема армирования монолитной плиты перекрытия

Схема армировки монолита, в основном, используется стандартная и предполагает соблюдение нескольких общих правил, которые требуется соблюдать вне зависимости от особенностей конструкции.

Принципиальные различия в армировании есть только между такими схемами, как:

  • однослойное армирование, которое выполняется на слабонагруженных плитах или плитах небольшого размера;
  • двухслойная армировка. Является наиболее распространенным типом усиления конструкции и предполагает использование двух армирующих сеток, которые вяжутся на заданном расстоянии друг от друга;
  • армирование пустотной плиты перекрытия, которое часто применяют при необходимости облегчения конструкции без значительной потери несущей способности. В этом случае при армировке используют специальную форму прутьев, которые огибают формируемые пустотные области;
  • обустройство сборно-монолитных плит, предполагающее установку только одного слоя сетки. При этом армирование между плитами перекрытия выполняется за счет специальной арматуры в виде треугольника, собранной в заводских условиях на опорной балке и дополнительное армирование плит перекрытий вторым слоем сетки в этом случае не требуется.

В процессе сбора нижней сетки часто используются специальные подставки, как правило, пластиковые, обеспечивающие соблюдение заданного расстояния от нижнего слоя бетонной поверхности до арматуры. Для обеспечения равномерного расстояния между нижней и верхней сетками используются арматурные элементы, которые крепятся проволокой между сетками с заданным шагом.

Для усиления периметра и углов монолита используются дополнительные Г- и П-образные, а также прямые вставки арматурных элементов на углах и вдоль периметра монолитной конструкции. Если речь идет о сборке сетки для сборной монолитной плиты, то она крепится непосредственно к выступам арматуры треугольной формы, закрепленной на опорных балках в заводских условиях.

Основные правила армирования

Для того чтобы готовое железобетонное монолитное перекрытие отвечало прочностным характеристикам и было долговечным, требуется соблюдать достаточно простые правила закладки армирующих элементов. Среди них:

  • связывание арматуры выполняется только вязальной проволокой с использованием специального инструмента;
  • при необходимости соединения прутьев арматуры друг с другом также применяют вязальную проволоку, при этом нахлест двух прутков должен составлять не меньше, чем расстояние равное 40 диаметрам используемой арматуры;
  • для соблюдения требуемого расстояния до нижнего края железобетонной конструкции используются специальные пластиковые проставки, что исключает возможность попадания на арматуру влаги и доступа к ней воздуха;
  • при создании армирующего каркаса используется только неповрежденная арматура с соответствующим рифлением, не имеющая следов деформаций и коррозии.

Также при укладке арматурного каркаса не допускается использование сварки, как при формировании ячеек сетки, так и при соединении прутков между собой для их удлинения. Это связано с тем, что использование сварки приводит к локальным изменениям свойств армировки, а это впоследствии может привести к потере прочности такой конструкции и ее разрушению.

Наш Березовский ЗСК не только изготавливает готовые железобетонные конструкции, но и может обеспечить поставку компонентов для сбора монолитных перекрытий, в том числе и товарного бетона требуемого типа. Также у наших специалистов вы можете проконсультироваться об объемах необходимой продукции для сборки монолитов и получить рекомендации по подбору требуемых комплектующих.

Статьи:

Таблицы:

Ошибки армирования фундамента дома

В этой статье мы рассмотрим на примерах с фото стандартные ошибки армирования плитных, ленточных и других видов фундаментов, которые допускают самостройщики и строители-гастарбайтеры.

Ошибки армирования фундамента монолитная плавающая плита.

 

Подробную статью Андрея Дачника об ошибках армирования монолитных плитных и ленточных фундаментов можно прочитать в номере (№7) журнала «Дом» за 2015.

Читать (скачать) статью об ошибках армирования фундамента в формате PDF (3,2 Mb).

 
Стандартные ошибки опалубки для заливки монолитного плитного фундамента. 1— отсутсвует п/э пленка для предупреждения вытекания цементного молока через щели в опалубке. 2 — не утрамбована щебеночная подушка и отсутствует п/э пленка для предупреждения вытекания цементного молока. 3 — щели в опалубке монолитного плитного фундамента. 4. Отстутсвует гидроизоляция между грунтом и будущей плитой. Если здание будет неотапливаемым или не постоянно отапливаемым (режим дачи), то потребуется и сплошное утепление грунта.   Ошибки армирования монолитной плиты: 1 — камни нельзя использовать в качестве спейсеров. 2 — воткнутая в грунт арматура будет способствовать ускореннйо коррозии арматуры фундамента плиты. 3 — подушка под фундамент должна быть утрамбована и закрыта гидроизоляцией для предупреждения вытекания цементного молока при наборе прочности бетоном. Более целесообразно использование смеси песка и щебня в соотношении 40% к 60%. Такая смесь лучше утрамбовывается и лежит стабильнее, чем насыпь из крупного щебня.
 
Торцевые концы плиты армируются П-образными элементами, связывающими верхний и нижний уровень армирвания, длина которых не менее 2-х толщин плиты. СП 63.13330.2012 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 52-01-2003, пункт 10.4.9: На концевых участках плоских плит следует устанавливать поперечную арматуру в виде П-образных хомутов, расположенных по краю плиты, обеспечивающих восприятие крутящих моментов у края плиты и необходимую анкеровку концевых участков продольной арматуры.   Расстояние между стержнями арматуры в вязанной сетке монолитного плитного фундамента не должно превышать 40 см. В практике самостоятельного строительства рекомендуется устанавливать расстояние между стрежнями арматуры не более 20 см, чтобы избежать недостатчного армирования, выполянемого без расчетов.
 
Отсутствие защитного слоя бетона по торцам фундамента плиты приведет к ускоренной коррозии арматурного каркаса.   Под стенами и колоннами на монлитном плитном фундаменте требуется установка дополнительных арматурных стержней в верхнем слое армирвания фундамента плиты.
Читайте про стандартные ошибки армирования углов ленточных фундаментов.    

Монолитная фундаментная плита — устройство, как залить, бетонирование, армирование, гидроизоляция, цены

При планировании фундамента существуют условия, когда приходится пренебречь экономией, для того чтобы обеспечить наиболее надежное основание для здания. В этих случаях используется монолитная фундаментная плита, которая по конструкции может представлять собой:

  • Сплошное основание из железобетонной фундаментной плиты
  • Основание из сборных панелей, объединенных покрытием
  • Решетчатую плиту из перекрестных балок, выполненных из железобетона
  • Коробчатый фундамент

Монолитная фундаментная плита — общие сведения

Использование монолитной фундаментной плиты необходимо, когда грунт относится к неустойчивым, и существуют риски растрескивания или повреждения здания. Речь идет о грунтах:

  • Насыпных, размываемых, разрушенных
  • Испытывающих неравномерное сжатие, т.е. на границах различных геологических участков
  • В районах потенциальной сейсмической опасности
  • С большой глубиной промерзания
  • С высоко стоящими грунтовыми водами или затопляемых во время таяния снега

Также монолитный фундамент оправдан в случаях, когда здание не имеет подвальных этажей или строится из тяжелых материалов, оказывающий повышенное давление на почву.

Основные качества монолитной фундаментной плиты:

  • Простота монтажа
  • Способность сопротивляться максимальным нагрузкам
  • Устойчивость к вспучиванию грунта или его смещению
  • Минимальная усадка
  • Одновременно выполняет функции чернового пола для первого этажа
  • Универсальность для любых типов строений

Основной недостаток – высокая стоимость строительных материалов и большие трудозатраты на устройство песчаной подушки и подготовку основания.

Устройство монолитной фундаментной плиты

Основу конструкции составляет монолитная железобетонная плита, выполненная путем заливки бетона по всей площади строящегося здания. В процессе заливки монолитная фундаментная плита армируется металлической арматурой в виде прутов или балок различного диаметра. Благодаря сплошной конструкции она одновременно и равномерно поднимается при движении грунтов под ней, их вспучивании или усадке, обеспечивая целостность строения. Иногда такой фундамент называют плавающим.

Для различных видов зданий используются соответствующие виды монолитной фундаментной плиты, отличающихся по назначению и цене:

В жилых домах часто используются ребристые плиты или монолитную конструкцию составляют из перекрестных лент. При этом ребра, как и основная плита, выполняются из монолитного бетона или отдельных блоков и равняются по высоте размерам цоколя.

Если в здании предусматривается нижний этаж под уровнем земли и для высотных сооружений применяют коробчатые конструкции. Вертикальные части основания служат стенами подземных помещений. Вся конструкция, включая ребра, жестко соединяется для прочности. Несмотря на значительный общий вес благодаря большой площади опоры, такой фундамент оказывает минимальное давление на грунт.

В районах сейсмической опасности ребра жесткости заливаются монолитной конструкцией вместе с основной плитой, а каркас ребер сваривается намертво с металлическим каркасом плиты.

Устройство монолитной железобетонной фундаментной плиты состоит из нескольких стадий:

  • Подготовка котлована и песчаной подушки
  • Установка опалубки
  • Монтаж арматуры
  • Постепенная заливка бетонного основания послойно
  • Укладка гидроизоляционного слоя
  • При необходимости, утепление

Армирование монолитной фундаментной плиты

Процесс армирования монолитной фундаментной плиты представляет собой изготовление и размещение по всей площади основания двух арматурных сеток. Расстояние между отдельными деталями зависит от толщины прутьев и общего веса здания и может составлять от 200 до 400 мм. К первой сетке прикручиваются или привариваются в вертикальном положении металлические пруты одинаковой высоты, которые выполняют функцию соединения нижней и верхней арматурной сетки.

Армированный каркас выполняют на месте строительства. Для того чтобы он не соприкасался с грунтом, используют плоские специальные фиксаторы, толщиной не менее 50 мм. Каркас закрепляют внутри опалубки, чтобы он не смещался в процессе заливки.

Бетонирование монолитной фундаментной плиты, как залить?

Бетонирование монолитной фундаментной плиты начинают после того, как уложена и утрамбована песчаная подушка, уложены арматурные сетки. В ходе приготовления бетона в него можно добавлять вещества, улучшающие его морозостойкость, но немного повышающие стоимость монолитной фундаментной плиты.

Бетон заливают равномерно по всей поверхности, постепенно образуя слои толщиной не более 15 см. В процессе контролируют, чтобы металлическая арматура полностью была погружена в бетонную смесь во избежание ее дальнейшей коррозии. Во время бетонирования раствор постоянно разравнивают и дают полностью застыть. Не допускается быстрое застывание бетона, так как это сказывается на прочности всего фундамента.

Если конструкция предусматривает наличие ребер, то для них изготавливают отдельную опалубку и бетонируют в таком же порядке, как основную плиту.

Гидроизоляция монолитной фундаментной плиты

Гидроизоляция проводится под заливку или поверх нее. В первом случае гидроизоляция укладывается не предварительную бетонную стяжку, поверх которой монтируется каркас и производится окончательная заливка бетона. Также гидроизоляционные материалы используются поверх готового фундамента после застывания бетонной конструкции. Стоимость материалов для гидроизоляции монолитной фундаментной плиты невысока, а эффективность значительна.

Используются рулонные материалы, которые укладываются в один или два слоя по всей площади основания с небольшим захлестом (до 0,5 м) за его края. По стыкам все полосы скрепляются газовой горелкой или паяльной лампой, а выступающие края приклеиваются к торцам плиты. Также гидроизоляционный слой можно получить за счет заливки площади жидкой резиновой смесью.

Утепление монолитной фундаментной плиты

Морозостойкие фундаменты требуют обязательной дополнительной изоляции. Применение ее в других случаях также увеличивает теплозащитные качества здания.

Слой утепляющего материала укладывается поверх гидроизоляции. В качестве теплоизоляционного материала используется экструдированный пенополистирол. Поверх этого слоя укладывают еще один слой полиэтиленовой пленки для его фиксации и защиты.

Фундамент считается готовым после его полного высыхания и достижения необходимой прочности, т.е. через 3 недели после окончания строительных работ. Строительная компания «Проект» гарантирует профессиональный уровень устройства монолитной фундаментной плиты по доступным ценам в Москве и Подмосковье.

Анализ прогиба многослойных плит с пластиковыми вставками

Материалы (Базель). 2021 окт.; 14(20): 6050.

Цин-фэн Лю, академический редактор

Поступила в редакцию 13 сентября 2021 г .; Принято 11 октября 2021 г.

Реферат

В статье проведены экспериментальные и численные исследования многослойной железобетонной плиты с пластиковыми вставками. Исследуемая многослойная железобетонная плита выполнена из сборных и монолитных железобетонных слоев. В пластине со сферическими пластиковыми вставками образовались пустоты.Применительно к теории сборных стержней в статье предлагается аналитический метод расчета прогиба слоистых железобетонных конструкций на нелинейной стадии, когда связь между слоями частично жесткая. В статье также уделяется внимание численному моделированию слоистой плиты, сравниваются расчетные теоретические значения прогиба с экспериментальными значениями и оценивается сдвиговая жесткость связи сборных и монолитных бетонных слоев для расчета прогиба железобетонной плиты.В работе проведен параметрический анализ зависимости прогиба от сдвиговой жесткости и ширины зоны контакта слоев. Установлено, что предложенный аналитический метод и численный анализ правильно характеризуют поведение плиты. Результаты расчетов близки к экспериментальным данным. Кроме того, было установлено, что на характеристики этого типа плит сильно влияет сдвиговая жесткость связи между бетонными слоями. Анализ подтвердил, что плита разрушается при повреждении связи, а слои проскальзывают в опорной зоне.

Ключевые слова: аналитический расчет, слоистая плита, численная модель, пластиковая вставка, модуль жесткости на сдвиг, расчет жесткости

1. Введение этажные здания. Сборно-монолитная перекрытия представляет собой слоистую железобетонную конструкцию, состоящую из сборных элементов и слоя монолитного бетона. Сборно-монолитная перекрывающая плита Filigree/Omnia изготавливается из остатков железобетонной опалубки и слоя бетона, залитого на месте [1,2].Такие виды накладных плит позволяют создавать в накладке большие выемки. Они подходят для монолитных, сборных железобетонных, стальных каркасных и каменных структурных систем. Такие слоистые плиты также удобны и надежны для реализации различных архитектурных решений (например, соединения консольных балконов с накладкой) и не требуют дополнительной опалубки, что ускоряет процесс монтажа накладки. Плиты могут поддерживаться в одном и обоих направлениях.

Толщина остаточной опалубки (сборная часть плиты) от 40 до 100 мм.Плита армирована армирующей сеткой, которая выдерживает растягивающие нагрузки, и имеет закрепленную трехмерную стальную ферму, встроенную в конструкцию плиты. Ферма увеличивает жесткость остаточной железобетонной опалубки и улучшает сцепление между сборной железобетонной плитой и монолитным бетонным слоем. Стержни внизу действуют как растяжимая арматура [1,2].

Для уменьшения собственного веса конструкции накладки в монолитном слое накладки могут быть предусмотрены полости.Полости в этом случае предлагается формировать с помощью пластиковых вставок [3,4], как показано на рис. Устройство пустот в перекрывающей плите снижает расход бетона до 20–30 %. Снижение количества бетона, используемого для изготовления железобетонных перекрытий, также снижает расход цемента. Известно, что 1 тонна цемента выбрасывает в окружающую среду до 500 кг СО 2 [5], что свидетельствует о том, что рациональные решения железобетонных конструкций значительно снижают энерго-сырьевые затраты и загрязнение окружающей среды.Пластиковые вставки, используемые для создания пустот в плитах, могут быть изготовлены из бытовых пластиковых отходов, что обеспечивает экологически безопасное обращение с пластиковыми отходами [3,4].

Общий вид остаточной опалубки с пластиковыми вставками [6].

В ряде источников [1,4,7,8,9] указано, что на начальном этапе эксплуатации нагрузок, действующих на вышеприведенные конструкции, оба слоя работают и деформируются совместно до тех пор, пока нагрузки не достигнут 50% несущей способности. Обычный структурный расчет применим к ранее упомянутым плитам, поскольку плита имеет такую ​​же несущую способность, как и монолитная железобетонная плита сплошного сечения [3,4,10,11].Структурный анализ возможен с использованием стандартных программных пакетов МКЭ, относящихся к тем же стандартам проектирования, которые применяются для монолитных железобетонных плит сплошного поперечного сечения.

Структурные характеристики многих различных слоистых структур сильно зависят от состояния и свойств связи между слоями [9,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23]. Это вызвано сдвиговыми деформациями, которые могут возникнуть в соединении слоев в опорной зоне плиты Filigree/Omnia.Жесткость связи между двумя бетонными слоями необходимо учитывать при расчете плит на данном конкретном этапе нагружения. При высоких напряжениях сдвига жесткое соединение слоев может стать частично жестким, и поэтому слои плиты проскальзывают относительно друг друга [4, 24], это явление показано на рис. Такой вид отказа описан в исследованиях H. Ji and C. Liu, 2020 [25], K.M.A. Hossain et al., 2020 [26] и G. Marčiukaitis et al., 2007 [27]. При этом жесткость конструкции уменьшается, а прогиб плиты увеличивается.

Режим разрушения слоистой конструкции в опорной зоне.

A. M. Ibrahim et al., 2019 [4] и J. Valivonis и G. Marčiukaitis 2007 [28] исследовали многослойные железобетонные плиты и обнаружили, что было полезно оценить частичную жесткость связи между бетонными слоями. Это помогает получить более точные результаты структурного анализа и дает возможность оценить поведение конструкции на разных этапах службы, оценивая частичную жесткость связи.Кроме того, установка пластиковых пустот уменьшает момент инерции поперечного сечения, что в результате снижает изгибную жесткость конструкции. По этой причине бетонные плиты с пустотами обычно демонстрируют больший прогиб, чем сплошные плиты тех же внешних размеров [10,11,29,30,31].

Плита железобетонная с пластиковыми вставками — конструктивно, экономически и экологически прогрессивный элемент конструкции, который все чаще используется в современном строительстве. Исследования проводились на бетонных плитах с пластиковыми пустотообразователями.Однако в большинстве исследований не анализировалось поведение полусборных железобетонных плит, обладающих значительными преимуществами по сравнению с типичными бетонными плитами с пустотами. В данной статье представлены данные о структурных свойствах, поведении сцепления слоев бетона многослойной бетонной плиты с пластиковыми вставками. Кроме того, в данной статье предлагается аналитический метод расчета прогиба на стадии нелинейного нагружения, когда связь между слоями является частично жесткой.

2. Аналитический метод расчета прогиба

На прогиб многослойных конструкций большое влияние оказывает жесткость связи между слоями.Таким образом, для расчета прогиба изгибаемых слоистых железобетонных конструкций выделяют три стадии нагружения: на стадии 1 конструкция работает упруго, связь между слоями жесткая; 2 стадия – пластические деформации бетона, когда в элементе имеется трещина, но связь между слоями жесткая; этап 3 предполагает частично жесткую связь между слоями. Показаны все этапы.

На 1 и 2 этапах определяют прогиб слоистых железобетонных плит с применением известных методик расчета изгибаемых железобетонных конструкций (т.г., Еврокод 2 [32]). В этом случае рассматриваются два сечения железобетонных элементов:

  • Участок без трещин, где арматура и бетон деформируются вместе, и рассматривается площадь полного сечения бетона;

  • Участок с трещинами, где не учитывается зона растяжения участка бетонного сечения.

Прогиб рассчитывается по формуле:

где k — коэффициент, учитывающий распределение изгибающих моментов в элементе; leff — расчетная длина (длина от одной опоры до другой) изгибаемого элемента; (1r)m – средняя кривизна.

Средняя кривизна изгибаемой плиты рассчитывается следующим образом:

(1r)m=(1r)u·(1−ξ)+(1r)cr·ξ где ξ — коэффициент распределения; (1r)u – кривизна сечения без трещин; (1r)кр – кривизна поперечного сечения трещины.

Коэффициент распределения можно получить по следующей формуле:

где Мкр – момент разрушения; М — приложенный изгибающий момент; β — коэффициент, оценивающий влияние продолжительности и вида нагрузки.При кратковременной нагрузке β = 1,0; при длительной нагрузке β=0,5. Исследования показывают, что сдвиговые деформации в послойном соединении сборно-монолитной плиты возникают на этапе эксплуатации, когда общая нагрузка, действующая на конструкцию, составляет примерно 50 % от максимальной несущей. При более высоких напряжениях сдвига слои плиты проскальзывают относительно друг друга и, следовательно, изменяют жесткость связи между слоями. Это явление влияет на общую жесткость многослойной конструкции на изгиб и, следовательно, на прогиб плиты.Проскальзывание между слоями увеличивает прогиб плиты. Таким образом, для расчета сборно-монолитных плит на этапе 3 необходимо учитывать частичную жесткость между слоями. Это позволяет более точно определить изгибную жесткость и прогиб слоистой плиты. Теория составных стержней [33] может быть применена для оценки прогиба слоистой плиты. На основе этой теории предлагаемый метод оценивает изгибную жесткость отдельных слоев и сдвиговую жесткость связи между слоями.

Путем оценки частичной жесткости связи между слоями прогиб двухслойной сборно-монолитной железобетонной плиты рассчитывается следующим образом:

w=M·((leff28·Eeff·Ieff)+1D(ch( 0,5·λ·leff)−1λ2·ch(0,5·λ·leff)))

(4)

где М — изгибающий момент; leff – длина пролета; Eeff·Ieff – жесткость слоистой плиты; λ – коэффициент, оценивающий сдвиговую жесткость связи между слоями; 1D — коэффициент, характеризующий изгибную жесткость слоистой плиты.

Коэффициент, описывающий изгибную жесткость слоистой плиты, рассчитывается следующим образом:

где Ec,eff — эффективный модуль упругости бетона верхнего и нижнего слоев в зависимости от деформаций ползучести; Ieff,1,cr – эффективный момент инерции трещиноватого участка верхнего слоя; Ieff,2,cr – эффективный момент инерции трещиноватого участка нижнего слоя.

Коэффициент, оценивающий сдвиговую жесткость связи между слоями:

где α — коэффициент, определяющий сдвиговую жесткость; γ – коэффициент, характеризующий изгибную жесткость многослойной плиты на изгиб.

Общая жесткость двухслойной сборно-монолитной железобетонной плиты: cr·Aeff,2,cr·zeff2Ec,eff·Aeff,1,cr+Ec,eff·Aeff,2,cr

(7)

где Aeff,1,cr – эффективная площадь трещиноватого сечения верхнего слоя; Aeff,2,cr – эффективная площадь трещиноватого сечения нижнего слоя; zэфф — расстояние между центрами масс слоев.

Коэффициент, характеризующий жесткость слоистой плиты на изгиб:

γ=1Ec,eff·Aeff,1,cr+1Ec,eff·Areff,2,cr+zeff2Ec,eff·Ieff,1,cr+Ec,eff ·Ieff,2,cr

(8)

Коэффициент, оценивающий сдвиговую жесткость связи между слоями:

где b – ширина сечения; Geff – коэффициент сдвиговой жесткости.

Эффективная площадь поперечного сечения трещиноватого слоя:

где b – ширина сечения; xi,cr – высота зоны сжатия поперечного сечения трещиноватого слоя; i=1,2 — эти числа представляют собой отдельные слои слоистой плиты.

Момент инерции поперечного сечения трещиноватого слоя:

Ieff,i,cr=b·xi,cr3+EsEc,eff·As,i·(di−xi,cr)2

(11)

где Es — модуль упругости арматурной стали; As,i – площадь поперечного сечения слоя арматуры; di — эффективная глубина слоя.

Высота зоны сжатия поперечного сечения трещиноватого слоя рассчитывается по первому моменту уравнения равновесия площади. Первый момент площади рассчитывается относительно кровли поперечного сечения слоя:

Aeff,i,cr·xcr=Seff,i,cr→xcr

(12)

где Seff,i,cr — первый момент площади поперечного сечения трещиноватого слоя.

В данной статье аналитические расчеты проводились путем преобразования сечения со сферическими пустотами в сечение двутаврового типа.Оба сечения (фактическое сечение, показанное на а, и преобразованное сечение, показанное на б) имеют одинаковые значения момента инерции.

Поперечное сечение плиты: ( a ) фактическое поперечное сечение; ( b ) преобразованное сечение.

Обычно эффективное сечение многослойной плиты получают путем расчета отношения модулей упругости отдельных слоев. В данном исследовании в этом нет необходимости, поскольку модули упругости обоих слоев равны.

3. Моделирование слоистой плиты

Для анализа слоистой сборно-монолитной железобетонной плиты была создана численная модель с использованием пакета программ конечно-элементного анализа DIANA FEA. Численную модель можно увидеть в формате . Геометрия (которая показана на а и ) и свойства плиты были выбраны со ссылкой на статью, написанную А. М. Ибрагимом и др., 2019 [4]. Эта экспериментальная плита не содержит трехмерной стальной фермы. Пластиковые пустотообразователи частично заделывались в нижний железобетонный слой при его изготовлении.

Общий вид численной модели: ( a ) вся 3D модель плиты; ( b ) слой сборного железобетона; ( c ) 3D модель с сеткой.

Схема моделируемой плиты.

Для приложения нагрузок и опор были смоделированы стальные пластины. Бетон в модели рассматривается как упругопластический материал. Модуль упругости бетона Ec=32,575 ГПа; коэффициент Пуассона ν=0,2; плотность бетона — 2400 кг/м3; Кривая зависимости напряжения от деформации сжатого бетона — Торенфельдт.Кривая показана в; прочность бетона на сжатие fcm=37 МПа; Кривая зависимости напряжения от деформации растянутого бетона – хрупкий. Кривая видна на b; предел прочности бетона при растяжении ft=2,832 МПа; арматура рассматривается как эластичный материал. Модуль упругости стальной арматуры Es=199 ГПа; модель поведения стали — пластичность по фон Мизесу, упругое напряжение fy=470 МПа; подкрепление не имеет усиления.

Кривые напряжения-деформации бетона: ( a ) Зависимость напряжения-деформации сжимающего бетона (Торенфельдт) [34]; ( b ) зависимость напряжения от деформации растянутого бетона (хрупкого) [35].

Интерфейс для оценки сцепления между слоями бетона. Тип интерфейса — интерфейс трехмерной поверхности, как показано на рис. Предусмотрены два типа модуля жесткости интерфейса. Нормальный модуль жесткости равен модулю упругости бетона E=33 ГПа. Модуль сдвиговой жесткости равен G=13 ГПа на этапе 1. В начале этапа 3, когда связь между слоями становится частично жесткой и слои начинают проскальзывать, модуль сдвиговой жесткости равен G=2 ГПа.

Поверхность раздела (связь) между слоями бетона.

Конечные элементы плиты размером 0,02×0,02 м. Структура была рассчитана путем проведения нелинейного анализа и использования метода контроля длины дуги [36].

4. Анализ распределения напряжений в численной модели

Для оценки поведения зоны сопряжения (связи) в многослойной железобетонной плите был проведен анализ распределения напряжений в характерных точках поперечного сечения. выполнено. Анализ проводился на шести уровнях нагрузки, которые представлены на рис.Оценивалось распределение напряжения в нормальном сечении и распределение касательного напряжения в связи между слоями бетона.

Уровни загрузки плиты.

Нормальное распределение напряжений предлагалось на уровнях B, C, D, E, F, а касательное напряжение — на уровнях A, C, D, E, F действующей нагрузки. Уровни нагрузки можно увидеть в . До уровня А плита ведет себя упруго; уровень B и уровень C находятся на стадии 2, когда плита ведет себя пластично; на уровне D происходит проскальзывание между слоями — это начало стадии 3; на уровне E слои продолжают сползать; на уровне F происходит разрушение плиты.

Нормальное напряжение определяется в трех сечениях (SYY1, SYY2, SYY3 и по длине плиты в верхней части сечения SYY3), а касательное напряжение — в связи между слоями τSY. Положения секций показаны на .

Секции для анализа распределения напряжений.

При действующей нагрузке А (когда связь между слоями бетона не нарушена) касательное напряжение на торце плиты равно τ=0,095 МПа. На расстоянии 300 мм от торца плиты касательное напряжение возрастает и достигает значения, равного τ=0.202 МПа, как показано на рис. При нагрузке С связь между слоями бетона еще не нарушена. Тенденция распределения касательного напряжения аналогична полученной при нагрузке А. На краю плиты τ=0,206 МПа, а на расстоянии 300 мм касательное напряжение равно τ=0,324 МПа. Под нагрузкой D происходит проскальзывание между слоями и резкий скачок напряжения на расстоянии 0,225 м от края плиты. τ=0,270 МПа наблюдается на краю плиты, тогда как τ=0,346 МПа определяется на расстоянии 300 мм от конца плиты, как показано на рис.При нагрузке Е касательное напряжение распределяется более равномерно, и поэтому всплеск напряжения уменьшается. На конце плиты τ=0,314 МПа, тогда как на расстоянии 300 мм напряжение сдвига τ=0,360 МПа. При возрастающей нагрузке (F) слои продолжают проскальзывать между собой, что видно на рис. Распределение касательного напряжения аналогично таковому при нагрузке Е. На торце плиты касательное напряжение τ=0,420 МПа, а на расстоянии 300 мм оно равно τ=0,461 МПа. Анализ распределения сдвига показывает, что при действующей нагрузке D (25 кН) связь между бетонными слоями плиты становится частично жесткой, как показано на рис.

Напряжение сдвига τSY в связи между слоями.

Анализ распределения нормального напряжения в сечении SYY1, которое можно увидеть на , показывает, что под нагрузкой B напряжение пропорционально глубине поперечного сечения, и в этом сечении слоистая плита ведет себя аналогично сплошной. Под нагрузкой С на диаграмме нормальных напряжений наблюдается всплеск в месте соединения слоев. Под нагрузкой D всплеск увеличивается. Под нагрузкой Е нижний слой плиты начинает трескаться. Под нагрузкой F трещина в нижнем слое еще больше расширяется, а напряжение сжатия в верхнем слое плиты увеличивается.

Распределение напряжения в нормальном сечении опорной зоны (отрицательные значения напряжения = сжатие).

Анализ напряжения в сечении SYY2, который можно увидеть на , показывает, что нормальное напряжение распределяется пропорционально по глубине поперечного сечения в середине пролета плиты. Однако под нагрузкой В нижний слой и часть верхнего слоя плиты трескаются. Возрастающая нагрузка вызывает развитие трещины по направлению к верхней части поперечного сечения.

Нормальное распределение напряжения в сечении SYY2 (отрицательные значения напряжения = сжатие).

В нормальном сечении SYY3 нагрузка B вызывает трещины в нижнем слое бетона. Верхний слой принимает на себя все напряжения сжатия. Растягивающие напряжения распределяются линейно, а сжимающие напряжения имеют форму параболы. Распределение напряжения предусмотрено в .

Нормальное распределение напряжения в сечении SYY3 (отрицательные значения напряжения = сжатие).

Численный анализ показал, что нормальные трещины в плите появляются вблизи пустот в сечениях. Расчеты показали, что более высокие напряжения концентрируются вблизи пустот и значительно ниже в бетонных стенках.Максимальное сжимающее напряжение наблюдалось в местах расположения пластиковых вставок рядом с точками приложения нагрузки. Распределение напряжения по длине плиты показано на .

Нормальное распределение напряжения по длине поперечного сечения (отрицательные значения напряжения = сжатие).

5. Сравнение результатов аналитического расчета прогиба и численного моделирования

Результаты аналитических расчетов и численного моделирования сравниваются с результатами экспериментальных испытаний, опубликованными Ibrahim et al.[4].

Исследование Ibrahim et al. установлено, что плита разрушилась под нагрузкой 35 кН. При усилии 25 кН наблюдаются сдвиговые деформации в стыке слоев. Экспериментальная диаграмма нагрузки-прогиба показана на рис.

Для проверки правильности выбранного метода аналитического расчета и результатов численного моделирования было проведено сравнение рассчитанных прогибов с экспериментальными значениями прогиба. Схемы прогиба можно увидеть на . На 1 и 2 стадиях нагруженной конструкции применялась методика расчета, приведенная в Еврокоде 2 [32], а на 3 стадии применялась методика, предложенная Валивонисом и Марчюкайтисом [28].На этапах 1 и 2 нагруженной конструкции значения прогиба, определенные аналитически и численно, оказались очень близкими к экспериментальным. На этапе 1, в , можно было наблюдать линейную зависимость между значениями нагрузки и прогиба. Бетон ведет себя упруго и несет всю нагрузку. Этот тип отношения нагрузка-прогиб преобладает среди всех кривых в . На стадии 2 бетон начинает трескаться и на кривых становится очевидной нелинейность. По результатам анализа распределения напряжений первым растрескивается нижний (сборный) железобетонный слой.Всю нагрузку несут арматура и бетон без трещин в нижнем слое. На этапе проскальзывания слоя (этап 3) значения прогиба начинают отклоняться от экспериментальных. Когда нагрузка достигает значения 25 кН, касательные напряжения в опорах повреждают связь между слоями. Бетонные слои начинают проскальзывать относительно друг друга. Аналитические расчеты определили большой прирост прогиба при нагрузке 25 кН. Это связано с тем, что для этой точки загрузки используется другой аналитический метод [28].На этом этапе аналитическое значение прогиба больше на 33 % по сравнению с экспериментальным. При нагрузке от 25 кН до максимальной нагрузки в 35 кН происходит дальнейшее проскальзывание слоев бетона. Однако по мере увеличения прогиба увеличивается и нагрузка. Это явление может быть вызвано трением между разделенными слоями в опорных зонах. При максимальной нагрузке 35 кН плита разрушается. Аналитически полученное значение прогиба больше экспериментального значения на 8%. Результаты представлены в формате . Полученные численным анализом значения прогиба близки к экспериментальным в начале скольжения слоев.Это показывает, что численная модель адекватно оценивает свойства сцепления слоев бетона. При 25 кН значение больше на 8 %, а при максимальной нагрузке 35 кН — на 12 %. Результаты представлены в .

Сравнение экспериментального и теоретического прогиба сборно-монолитной плиты.

Прогиб также рассчитывался по методологии Еврокода 2. При этом предполагается, что связь между слоями абсолютно жесткая на всех стадиях нагружения. Кривая нагрузка-прогиб является линейной на протяжении всей стадии 1.Здесь бетон не трескается и ведет себя упруго. На втором этапе бетон трескается. Поскольку данная методика не учитывает частичную жесткость связи, на этапе 3 конструкция ведет себя так же, как и на этапе 2. При максимальной нагрузке 35 кН значение прогиба по сравнению с экспериментальным ниже на 42 %, что может быть видел в .

6. Параметрический анализ прогиба плиты

Параметрический анализ проводился путем изменения модуля жесткости на сдвиг Geff. Прогиб оценивался с применением программы DIANA FEA и аналитических методов.Прогибы рассчитывались при нагрузке P=30 кН. Когда слои слоистой структуры идеально связаны, жесткость на сдвиг составляет Geff=0,4·Ec=0,4·32,575=13 ГПа. Было установлено, что примерно от 13 ГПа до 4 ГПа изменения модуля жесткости не оказали существенного влияния на прогиб, тогда как при 4 ГПа и ниже прогиб начал значительно возрастать, как показано на рис.

Зависимость между прогибом сборно-монолитной плиты и жесткостью соединения слоев.

Также было проанализировано влияние ширины зоны контакта на прогиб. Прогиб был рассчитан с использованием аналитического метода. Полученные результаты показали, что с учетом общей ширины плиты (примерно 0,46 м) колебания ширины контактной зоны в 0,15 м не оказали существенного влияния на прогиб. Однако, начиная с 0,15 м, прогиб начал быстро увеличиваться, что видно на рис.

Влияние ширины зоны контакта между слоями на прогиб сборно-монолитной плиты.

7. Обсуждение

В статье анализируется жесткость слоистой бетонной плиты с пластиковыми вставками. Этот тип бетонной плиты имеет ряд конструкционных, экономических и экологических преимуществ. Несмотря на все свои плюсы, многослойная бетонная плита с пластиковыми вставками имеет и недостатки. При использовании пластиковых вставок уменьшается момент инерции поперечного сечения железобетонной плиты и, следовательно, уменьшается изгибная жесткость плиты. Более того, при анализе этого типа многослойной бетонной плиты необходимо учитывать сцепление двух бетонных слоев.Связи между слоями бетона могут быть повреждены, когда возникают высокие напряжения сдвига вблизи опор.

Для правильной оценки поведения многослойной бетонной плиты с пластиковыми вставками было предложено 3 этапа нагружения. На этапе 1 плита упруго деформируется. Здесь могут быть использованы обычные методы расчета изгибаемых железобетонных элементов. На стадии 2 бетон начинает трескаться и плита начинает вести себя пластично. На этом этапе также можно проанализировать структурный элемент, используя обычные методы для изгибаемых железобетонных элементов.На этапе 3 из-за высокого напряжения сдвига в опорной зоне возникают значительные деформации между слоями, слои проскальзывают относительно друг друга и поэтому необходима оценка частичной жесткости связи.

Анализ жесткости слоистой железобетонной плиты был проведен с использованием аналитических методов и численного моделирования. Полученные результаты сравнивали с экспериментальными данными другого исследования.

Теоретический метод, основанный на теории составных стержней, применялся для анализа слоистых структур.На стадиях 1 и 2 нагруженной конструкции значения прогиба, определенные аналитически, оказались очень близкими к экспериментальным. На этапе проскальзывания слоя (стадия 3) значения прогиба начинают незначительно отличаться от экспериментальных. Теоретический метод, основанный на теории составных стержней, можно считать пригодным для расчета жесткости плиты.

Построена численная модель многослойной бетонной плиты с пластиковыми вставками в программе МКЭ DIANA. На этапах 1 и 2 результаты численного моделирования прогиба были особенно близки к экспериментальным значениям прогиба.На этапе 3 численные значения начинают незначительно отличаться от определенных в экспериментальном исследовании. Сравнивая результаты, можно констатировать, что численное моделирование является приемлемым методом расчета жесткости слоистых железобетонных плит с пластиковыми вставками.

Численный анализ распределения напряжений показывает, что когда величина напряжения сдвига превышает прочность соединения слоев в опорной зоне, слои проскальзывают относительно друг друга. При анализе нормального распределения напряжений становится очевидным, что первым растрескивается нижний железобетонный слой.Расчеты показали, что более высокие напряжения концентрируются вблизи пустот и мест нагружения и более низкие в стенках бетона.

Параметрический анализ плиты показал, что модуль сдвиговой жесткости и ширина зоны контакта между слоями оказывают нелинейное влияние на прогиб слоистых изгибных элементов.

Относительно небольшое количество доступных экспериментальных данных может быть ограничением этого исследования. Для полной проверки предложенного аналитического метода необходимо провести дополнительные экспериментальные испытания многослойных бетонных плит с пластиковыми вставками и испытания на жесткость соединения слоев.

Номенклатура

w Прогиб плиты Ieff,1,cr Эффективный момент инерции трещиноватого участка верхнего слоя
k Коэффициент, предполагающий распределение изгибающих моментов Ieff,2,cr Действующий момент инерции трещиноватого участка нижнего слоя
leff Эффективная длина α Фактор, определяющий жесткость на сдвиг
(1r)m Средняя кривизна γ Коэффициент, характеризующий жесткость на изгиб
ξ Коэффициент распределения Aeff,1,cr Эффективная площадь участка с трещинами верхнего слоя
(1r)u Кривизна поперечного сечения без трещин Aeff,2,cr Эффективная площадь участка с трещинами нижнего слоя
(1r)cr Кривизна поперечного сечения с трещиной zeff Расстояние между центрами масс слоев
Mcr Крещающий момент b Ширина секции
M Приложенный изгибающий момент Geff Коэффициент жесткости на сдвиг
β Коэффициент, оценивающий влияние продолжительности и типа нагрузки xi,cr Высота зоны сжатия поперечного сечения трещиноватого слоя
Eeff·Ieff Жесткость слоистой плиты Es Модуль упругости арматурной стали
λ Коэффициент, оценивающий сдвиговую жесткость связи As,i Площадь поперечного сечения арматурного слоя
1D Отношение, описывающее изгибную жесткость многослойной плиты di Эффективная глубина слоя
Ec,eff Эффективный модуль упругости бетона Seff,i,cr Первый момент площади поперечного сечения слоя с трещинами

Вклад авторов

Концептуализация, Дж.В.; методология, J.M. и. СП; валидация, J.M., R.Š. LJ и JV; формальный анализ, Дж. М. и Р. Ш.; ресурсы, Р.Ш. и Л.Дж.; курирование данных, JM и LJ; написание — подготовка первоначального проекта, Дж. М.; написание — рецензирование и редактирование, J.V., J.M., R.Š. и Л.Дж.; визуализация, JM; надзор, СП, Р.Ш. и Л.Дж.; администрация проекта, Р.Ш. и Л.Дж.; приобретение финансирования, Р.Ш. Все авторы прочитали и согласились с опубликованной версией рукописи.

Финансирование

Данное исследование финансировалось Вильнюсским техническим университетом имени Гедиминаса.

Заявление Институционального контрольного совета

Неприменимо.

Заявление об информированном согласии

Неприменимо.

Заявление о доступности данных

Обмен данными не применим к этой статье.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Сноски

Примечание издателя: MDPI остается нейтральным в отношении юрисдикционных претензий в опубликованных картах и ​​институциональной принадлежности.

Список литературы

1. Ньюэлл С., Гоггинс Дж. Экспериментальное исследование гибридного железобетонного решетчатого балочного перекрытия на стадии строительства. Структуры. 2019;20:866–885. doi: 10.1016/j.istruc.2019.06.022. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]2. Stehle J., Karihallo B.L., Kenellopoulos A. Характеристики соединений в железобетонных плитах для двустороннего пролетного действия. ICE Proc. Структура Строить. 2011; 164:197–209. doi: 10.1680/stbu.9.00038. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]3. Сагадеван Р., Рао Б.Н. Влияние формы пустот на одностороннее изгибное поведение двухосных пустотелых плит.Междунар. Дж. Адв. Структура англ. ИЖАСЭ. 2019;11:297–307. doi: 10.1007/s40091-019-0231-7. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]4. Ибрагим А.М., Исмаэль М.А., Хусейн Х.А.А. Влияние типа конструкции на конструктивное поведение железобетонной пузырчатой ​​односторонней плиты. Дж. Инж. науч. 2019;12:73–79. doi: 10.24237/djes.2019.12109. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]5. Эндрю Р.М. Глобальные выбросы CO 2 при производстве цемента. Земля Сист. науч. Данные. 2018;10:195–217. doi: 10.5194/essd-10-195-2018. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 7. Мохамед М.И.С., Тамбу Дж.А., Джеякаран Т. Экспериментальная и численная оценка поведения на изгиб полусборных железобетонных плит. Доп. Структура англ. 2020; 23: 1865–1879. doi: 10.1177/13694332201. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]8. Хеггер Дж., Уилл Н., Булте С. Предварительно напряженные филигранные полы для бытового строительства. Ахенский университет; Ахен, Германия: 2003. [Google Scholar]9. Jurkiewez B., Meaud C., Michel L. Нелинейное поведение сталебетонных композитных балок, связанных эпоксидной смолой. Дж. Констр. Сталь рез.2011;67:389–397. doi: 10.1016/j.jcsr.2010.10.002. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 10. Чанг Дж.Х., Юнг Х.С., Бэ Б., Чой К.С., Чой Х.К. Двустороннее изгибное поведение пустотелых плит кольцевого типа. Междунар. Дж. Конкр. Структура Матер. 2018;12:26. doi: 10.1186/s40069-018-0247-6. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 11. Ибрагим А. М., Оукаили Н. З. А., Салман В. Д. Поведение при изгибе и устойчивый анализ железобетонных плит с пузырьками из полимера; Материалы Четвертой Азиатско-Тихоокеанской конференции по FRP в конструкциях (APFIS) 2013; Мельбурн, Австралия.11–13 декабря 2013 г.; Кингстон, Онтарио, Канада: Международный институт FRP в строительстве; 2013. [Google Академия]12. Нареш К., Кантуэлл В.Дж., Хан К.А., Умер Р. Конструкции однослойных и многослойных заполнителей для псевдовязкого разрушения в многослойных сотовых конструкциях. Композиции Структура 2021;256:113059. doi: 10.1016/j.compstruct.2020.113059. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 13. Марчукайтис Г., Йонайтис Б., Валивонис Ю. Анализ прогибов композитных плит с профнастилом до предельного момента. Дж.Констр. Сталь рез. 2006; 62: 820–830. doi: 10.1016/j.jcsr.2005.11.022. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 14. Цалкатидис Т., Авделас А. Односторонняя контактная задача в составных плитах: экспериментальное исследование и численная обработка. Дж. Констр. Сталь рез. 2010;66:480–486. doi: 10.1016/j.jcsr.2009.10.012. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 15. Кан У.Х., Ким Дж.Х. Расчетные модели на изгиб, основанные на надежности, для бетонных многослойных стеновых панелей с непрерывными соединителями на сдвиг из стеклопластика. Композиции Часть Б англ. 2016; 89: 340–351. дои: 10.1016/j.compositesb.2015.11.040. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 16. Видодо С. Прочность сцепления между гибридным армированным волокном легким бетонным основанием и самоуплотняющимся бетоном в качестве верхнего слоя. Доп. Гражданский англ. 2017;2017:7015254. doi: 10.1155/2017/7015254. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 17. Мансур Ф.Р., Бакар С.А., Вафаеи М., Алих С.С. Влияние шероховатости поверхности основания на характеристики изгиба бетонных плит, усиленных слоем железобетона, армированного стальными волокнами. PCI J. 2017; 62: 78–89.doi: 10.15554/pcij62.1-02. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 18. Ли С., Ян Ю., Су Дж., Мэн Х., Пан Л., Чжао С. Экспериментальные исследования межфазной прочности сцепления вертикальной поверхности раздела между монолитным стыком и сборными железобетонными стенами. Кристаллы. 2021;11:494. doi: 10.3390/cryst11050494. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 19. Лундгрен К. Соединение внахлест по залитому раствором шву в системе решетчатых балок. Маг. Конкр. Рез. 2007; 59: 713–727. doi: 10.1680/macr.2007.59.10.713. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 20. Молкенс Т., Ван Гизель А. Структурное поведение систем перекрытий, образованных плитами перекрытий — механическая модель, основанная на результатах испытаний. заявл. науч. 2021;11:730. doi: 10.3390/app11020730. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 21. Ким Ю., Трехо Д., Хьюсте М. Бонд Характеристики самоуплотняющихся железобетонных предварительно напряженных мостовых балок. Структура АКИ. Дж. 2012; 109: 755–766. doi: 10.14359/51684119. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 22. Шлайтас Й., Валивонис Й., Римкус Л. Оценка напряженно-деформированного состояния железобетонных элементов, усиленных стеклопластиком, при изгибе.Подход механики разрушения. Композиции Структура 2020;233:111712. doi: 10.1016/j.compstruct.2019.111712. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 23. Мартинес-Перес И., Валивонис Дж., Шална Р., Кобо-Эскамилья А. Экспериментальное исследование поведения на изгиб слоистых сталефибробетонных балок. Дж. Гражданский. англ. Управление 2017; 23:806–813. doi: 10.3846/13923730.2017.1319413. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 24. Бюллетень Fib No. 43. Конструктивные соединения сборных железобетонных конструкций. Фибоначчи; Лозанна, Швейцария: 2008. с.224. [CrossRef] [Google Scholar] 25. Цзи Х., Лю С. Предельное сопротивление сдвигу бетонной балки из сверхвысококачественного фибробетона и нормальной прочности. англ. Структура 2019;203:109825. doi: 10.1016/j.engstruct.2019.109825. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 26. Хоссейн К.М.А., Хасиб С., Манзур Т. Поведение на сдвиг новых гибридных композитных балок, изготовленных из самоуплотняющегося бетона и инженерных цементных композитов. англ. Структура 2020;202:109856. doi: 10.1016/j.engstruct.2019.109856. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 27.Марчукайтис Г., Валивонис Я., Барейшис Я. Анализ совместной работы углепластикового бетона в изгибаемых элементах. мех. Композиции Матер. 2007; 43: 467–478. doi: 10.1007/s11029-007-0044-9. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 28. Валивонис Ю., Марчюкайтис Г. Анализ прогиба сталежелезобетонных балок с неполным сдвиговым соединением; Материалы 3-й Международной конференции по стальным и композитным конструкциям (ICSCS’07) 2007 г.; Манчестер, Великобритания. 30 июля – 1 августа 2007 г. [Google Scholar]29. Аль-Гашам Т.С., Хило А.Н., Алауси М.А. Структурное поведение железобетонных односторонних плит, заполненных полистироловыми шариками. Кейс Стад. Констр. Матер. 2019;11:e00292. doi: 10.1016/j.cscm.2019.e00292. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 30. Marais C.C., Robberts J.M., Rensburg B.W.J. Сферические пустотообразователи в бетонных плитах. Дж. С. Афр. Инст. Гражданский англ. 2010;52:2–11. [Google Академия] 31. Валивонис Ю., Йонайтис Б., Завалис Р., Скутурна Т., Шнейдерис А. Прочность на изгиб и жесткость монолитных двухосных пустотелых плит. Дж.Гражданский англ. Управление 2014;20:693–701. doi: 10.3846/13923730.2014.917122. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 32. ЕН 1992-1-1 . Еврокод 2: Проектирование бетонных конструкций — Часть 1-1: Общие правила и правила для зданий. НПВП; Дублин, Ирландия: 2004. [Google Scholar]33. Рзаницын А. Сборные стержни и плиты. Строжииздат; Москва, Россия: 1986. [Google Scholar]

Монолитная плита I Определение монолита I Монолитное основание I Монолитная плита Фундамент Монолитная плита Проект фундамента L Что такое монолитная плита L Как сформировать монолитную плиту

Монолитная плита

Монолитный означает «вся одинарная заливка», поэтому фундамент выполнен из одного слоя бетонной горки с толстыми поверхностями под несущими стенами и всеми ребрами периметра для замены цоколя.Поскольку эта плита применяется одновременно, она выполняется очень быстро и снижает трудозатраты.

Монолитное определение   

Проще говоря, термин «монолитный» означает, что плита и балка работают как единое тело. Это монолитное действие балки достигается за счет плиты и балки одновременно.

В строительстве бетонных горок термин «монолитная плита» используется для описания бетонных конструкций, таких как фундаменты, плиты, фундаменты, балки уклона, опоры и колонны, применяемые одновременно.

Читайте также: Типы марок цемента | Разница между цементом марок 33, 43 и 53

Монолитный фундамент

  • В дополнение к одноступенчатой ​​заливке, монолитный фундамент также намного меньше, чем традиционный фундамент. Они всего около двух дюймов (4 см) в диаметре и могут достигать 12 дюймов [12 см] в высоту. Это означает, что вам нужно будет копать только около шести дюймов, и вся работа будет выполняться вашими руками.
  • Плита обычно опирается на каменную подушку для отвода воды и армируется проволокой или арматурной проволокой для увеличения прочности и снижения вероятности растрескивания.В более холодном климате, подобном тому, с которым мы столкнулись здесь, в Колорадо, вы можете комбинировать внутреннее отопление с дополнительным покрытием вокруг нижней границы, которое выталкивает линию льда наружу и вниз, сохраняя ее в безопасности в циклы холода и таяния.
  • Столько существенных проблем возникает, если многие условия не противоречат Монолитной плите. Их нельзя использовать, когда требуется больше заполнения, потому что у бетона больше шансов, если почва недостаточно уплотнена.
  • Основная проблема заключается в том, чтобы построить дома над поймой, которые предоставляет ваш инженер (как и должно делать большинство строителей во Флориде).В этом случае моноплиты, как правило, окружают стены по периметру и другие большие несущие области. Это растрескивание может вызвать структурные проблемы, затрагивающие другие предметы домашнего обихода, такие как гипсокартон и пол, если каркасные стены неустойчивы.

Фундамент монолитный плитный

  • Фундамент изготавливается путем заливки одного слоя бетона с образованием плиты и основания. Подрядчики предпочитают монолитную концепцию, потому что она снижает трудозатраты, а процесс строительства происходит быстрее, чем при использовании других фундаментов.
  • Основание типичной монолитной плиты имеет толщину 12-18 дюймов в основании и от 4 до 6 дюймов. Для возведения монолитного фундамента требуется правильная подготовка площадки и армирование бетона арматурой и проволокой.
  • Строительство быстрое и простое: после того, как круговой ров уложен и гравий уложен, можно приступать к заливке бетона.
  • Эта основа высыхает быстрее, чем любая другая основа.
  • Прочный фундамент: этот фундамент прочный, если правильно установлены анкерные болты и болты.
  • Low Storage: Монолитный фундамент необходимо проверять только через регулярные промежутки времени, чтобы гарантировать отсутствие трещин в фундаменте.
  • Энергосбережение: меньше энергии тратится впустую, потому что между домом и землей нет пространства. Воздух не движется под цокольным этажом.
  • Это хороший способ для климата, где почва не холодная, а температура не слишком жаркая, и это не похоже на пустыню. Если нет необходимости в подвале или подвале, можно использовать монолитную плиту для повышения энергоэффективности.
  • Средняя базовая стоимость может варьироваться от 4600 до 20 000 долларов США в зависимости от определенных факторов. Некоторые факторы, которые в основном определяют цену фундамента, включают место вашего проживания, размер вашего дома, арматуру, используемую в бетоне, размер и почву, на которой вы строите.

Читайте также: Что такое оценка? | Типы оценки | Преимущество оценки | Недостаток оценки

Проект фундамента из монолитной плиты

  • Основными элементами конструкции фундамента из монолитной плиты являются само перекрытие и могут быть распорные балки или стены фундамента с опорами на краях плиты.В некоторых случаях требуются дополнительные опоры (обычно толстая плита) под стены или колонны посередине плиты. Формованные бетонные полы, как правило, проектируются достаточно прочными, чтобы выдерживать нагрузки на грунт без армирования при заливке в сплошной или уплотненный грунт. Надлежащее использование горячекатаной стальной ткани и окалины из низкосортного бетона/цемента может уменьшить усадочное растрескивание, что очень важно для внешнего вида, а также может помочь в методах контроля проникновения радона.
  • Стены фундамента обычно выполняются из камня или бетона для бетонного строительства.Стены фундамента должны выдерживать вертикальные нагрузки от верхней конструкции и передавать эти углы на подошвы. Насыпные фундаменты из бетона должны обеспечивать опору под стены и столбы. Точно так же дистанционные балки по краям фундамента поддерживают верхнюю конструкцию выше. Фундаменты должны быть рассчитаны на размер, достаточный для распределения нагрузки на землю. Под ногами может подниматься холодная вода, вызывая трещины и другие структурные проблемы. По этой причине фундаменты следует размещать под высоким снегом, если только они не установлены на камне или земле, которые, как было доказано, не промерзли или не промерзли для предотвращения замерзания.
  • При наличии обширного грунта или в районах с высокой сейсмической активностью могут потребоваться специальные фундаменты. В этом случае требуется консультация местного строительного чиновника, и рекомендуется инженер-строитель.

Что такое монолитная плита?

Термин «монолитный» означает «все за один снос», поэтому в строительстве, где используется монолитная плита, фундамент выполнен из одного слоя бетонной горки с толстыми участками под несущими стенами и всеми ребрами вокруг опора для ног.

Строительство монолитной плиты происходит очень быстро, а трудозатраты низкие, так как в этой плите бетон заливается одновременно. Бетон используется не только с одним слоем бетона для бетонного пола, но и в сочетании с неподвижной плитой.

Применение дорогих материалов делает заливку бетонных камней монолитной с бетонными столбами и столбами, при этом закрепленный бетонный шифер находится выше уровня земли. Монолитные плиты представляют собой базовые конструкции из однослойного бетона, обычно состоящие из бетонной трубы толщиной 4 дюйма с толстыми внутренними слоями под несущими стенами и обычно упрочняемые по периметру периметра.

Преимущества монолитных плит:

  1. Быстрое строительство.
  2. Очень прочный, особенно с добавлением армирующей стали и волокнистой сетки.
  3. Его также можно улучшить, добавив давление на слабый грунт.

Читайте также: Что такое древесина? | Что такое пиломатериалы? | Для чего используются пиломатериалы? | Пиломатериалы против дерева | Разница между пиломатериалами и древесиной | Стандартный размер древесины | Для чего используется древесина?

Как сформировать монолитную плиту?

Монолитный означает «вся одинарная заливка», поэтому фундамент выполнен из одного слоя бетонной горки с толстыми поверхностями под несущими стенами и всеми ребрами периметра для замены цоколя.Поскольку эта плита применяется одновременно, она выполняется очень быстро и снижает трудозатраты.

При использовании в идеальных условиях моноплиты могут звучать как плиты Stem-Wall. В большинстве сообществ подкатегории он накапливается, почва равномерно распределяется по территории и очень уплотняется с минимальной необходимой фильтрацией. В этом случае, если вся высота пола одинакова от много до много и много меньше, моноплиты могут быть лучшим вариантом.

Правильная планировка площадки и армирование бетона являются важными методами возведения монолитной плиты.

1. Почва:

Необходимо засыпать почву ниже уровня серы и не содержать никакой живности. Если верхний слой почвы подвергается эрозии, он имеет тенденцию создавать почву, которая недостаточно нарушена под поверхностью.

Важно хорошо удалить почву. Важно реагировать потоком воды, и следует подготовить правильное перенаправление, чтобы не перегружать лабораторию.

Траншеи по периметру: Толстый край монолитной горки образован траншеей, соответствующей повороту склона.В теплых условиях траншее может понадобиться только глубина стопы и ширина стопы.

Глубина траншеи составляет не менее 2 метров, что требуется в местах, где проникает иней, и его можно предотвратить, чтобы предотвратить перемещение снега под лабораторию.

2. Гравий:

Комбинированный гравий

рассыпают под горки и траншеи на глубину от 3-1/2 до 4 дюймов и более. Гравий, который хорошо выделяет заполнители от 3/8 до 3/4 дюйма, является популярным методом.

3. Усиление:

Проволочная сетка

размером 6 дюймов на 6 дюймов (6 ″ x 6 ″) используется в стандартной установке, которая размещается на посадочных местах для арматурных стержней, расположенных рядом с центром готовой направляющей.

Для затягивания толстой кромки часто определяют арматурный стержень № 4. В нижней части канала можно расположить 2 последовательных стержня рядом друг с другом, начиная с одного стержня вверху. Арматура должна быть помещена в траншею и держать связанной.

4. Бетон:

Как правило, бетон определяется как 3000 фунтов на квадратный дюйм и не менее 4 дюймов в диаметре. В конце горки должна быть высота не менее шести дюймов над землей. Почва, которую вы покрываете, должна находиться вдали от лаборатории.

5.Анкерные болты:

С помощью 1/2-дюймовых анкерных болтов нижние пластины стен конструкции крепятся к ушам. По краям, вставленным в бетон, когда он уже влажный, эти болты имеют форму J или L.

Другие стороны анкерных болтов устанавливаются так, чтобы верхняя сторона стеновой пластины крепилась к гайкам. Обычно анкерные болты располагаются на расстоянии шести футов от центра.

Читайте также: Что такое летучий кирпич? | Стоимость кирпичей из летучей золы | Свойства зольных кирпичей | Процесс производства кирпичей из летучей золы | Прочность на сжатие кирпича летучей золы | Размер кирпича летучей золы | Преимущества и недостатки кирпичей из летучей золы

[примечание note_color=”#F2F2F2” text_color=”#333333″ radius=”3″ class=”” id=””]

Нравится этот пост? Поделитесь этим с вашими друзьями!

Предлагаемое чтение —

[/Примечание]

Огнестойкость сплошных монолитных полых ребристых плит

Для дальнейшего понимания огнестойкости перекрытия из сборных монолитных полых ребристых (AMH) плит было проведено испытание на огнестойкость шести небольших сплошных плит AMH (две на три).В этой статье кратко представлены печь специальной конструкции и соответствующие экспериментальные явления. Представлены подробные экспериментальные результаты в виде температур печи, распределения температур, вертикальных отклонений и критериев отказа. Данные испытаний показывают, что почти все плиты AMH продемонстрировали смещение вверх во время огневых испытаний, что очень заметно для изолированной плиты AMH под огнем. По мере того, как краевые балки постепенно превращались в рамные балки, краевые балки будут показывать плато смещения.Целостность плиты AMH при повышенной температуре должна играть более важную роль, чтобы служить критерием ее разрушения по сравнению с несущей функцией. Помимо пожарной обстановки значительное влияние на высокотемпературные деформации элементов конструкции оказывают граничные стесненные условия. Наконец, дано несколько рациональных предложений по повышению огнестойкости плит АМН.

1. Введение

Перекрытие из плит AMH образуется из традиционного ребристого перекрытия и монолитного бетонного полого перекрытия [1].Как новый тип плиты перекрытия, плита AMH отличается не только малым весом и гибкостью конструкции, но также способностью уменьшать высоту пола, экономить энергию и изолировать звук. Поэтому плита AMH подходит для большепролетных зданий с относительно большими нагрузками. На рис. 1 представлен один тип плит АМН, состоящий из сборных конгруэнтных коробов и монолитных железобетонных ребристых и рамных ферм [2]. Сборные конгруэнтные короба участвуют в несущей нагрузке ребристых и рамных ферм, а также могут использоваться в качестве их боковых шаблонов при заливке бетоном.Каркасные балки можно разделить на скрытые рамные балки и краевые балки, как показано на рис. 2.

В настоящее время плиты AMH широко используются в Китае и имеют впечатляющую социальную и экономическую ценность. Это побудило некоторых ученых исследовать их механическое поведение и методы проектирования [3–5]. Ибрагим и др. [3] выполнили девяносто моделей линейного и нелинейного анализа для оценки реакции различных вафельных плит и обнаружили, что для вафельных плит необходимы модифицированные коэффициенты момента. Ченг и др.[4] выдвинули аналитические решения для прогиба и изгибающего момента ячеистых полых пластин и использовали упругий анализ методом конечных элементов для проверки аналитических решений. Результаты показали, что описанным выше методом можно точно рассчитать прогиб и изгибающий момент ячеистых пустотелых плит. Лю и др. [5] предложили метод проектирования, который позволяет вычислять полые полы как сплошные полы в программном обеспечении PKPM, а соответствующие таблицы также были представлены в качестве справочных материалов для проектировщиков. Ян и др. [6] создали трехмерную конечно-элементную модель железобетонных композитных малогабаритных перекрытий со стальной балкой, заключенной в бетонные плиты перекрытий, и обнаружили, что монолитные композитные малогабаритные перекрытия обладают высокой несущей способностью для обычных зданий.Между тем, другие механические свойства, такие как сейсмические характеристики, сопротивление сдвигу и деформационная способность, также изучались и получили некоторые замечательные результаты [7-9]. Вышеупомянутые литературные источники показали, что плиты AMH имеют более высокую жесткость и более сильные сейсмические характеристики по сравнению с обычными плитами перекрытий. Однако реальное поведение плит AMH при пожаре до сих пор неясно и еще предстоит определить.

Пожары как случайные события не могут быть предотвращены, и в ограниченных опубликованных документах указано, что плиты AMH чувствительны к огню [10].Таким образом, исследование плит AMH, подвергнутых воздействию огня, является актуальным для разработки подходящих методов расчета огнестойкости, а также для использования в качестве базы данных для проверки численных моделей. Прежде чем приступить к изучению огнестойкости плит AMH, стоит ознакомиться с хорошо задокументированными огневыми испытаниями обычных железобетонных плит. Ван и Донг [11] сообщили о двух огневых испытаниях полномасштабных железобетонных плит и обнаружили, что характер разрушения отличается от такового при нормальной температуре. Чен и др.[12] предложил конечную численную модель для анализа поведения армированных плит, подверженных воздействию огня. Результаты показали, что предсказания хорошо согласуются с экспериментальными результатами. Мосс и др. В работе [13] было проведено численное моделирование огневого поведения двусторонних железобетонных плит, а последствия пожаров были обсуждены в связи с перераспределением изгибающих моментов и развитием действия напряженного поля в плитах. Ли и др. [14–16] провели три огневых испытания двусторонних бетонных плит и показали, что сложные взаимодействия между элементами имеют большое влияние на их огнестойкость.дель Коз-Диас и др. [17] провели стандартные огневые испытания композитных плит LWC и NC со стальным профилем настила и обнаружили, что композитные плиты LWC очень эффективны с точки зрения энергосбережения и устойчивости. Когда дело доходит до плит AMH под огнем, Li et al. [2] испытали под огнем две изолированные плиты AMH, состоящие из открытых и закрытых коробок соответственно. Однако в приведенных выше двух упрощенных испытаниях на огнестойкость не учитывалось сложное взаимодействие между элементами в реальных конструкциях, поэтому результаты испытаний необходимо дополнительно проверить.В связи с этим проводятся испытания в печи непрерывных панелей AMH при комбинированном воздействии постоянной нагрузки и огня. Тем временем будут обсуждаться огневые характеристики непрерывных плит AMH и выдвигаться возможные меры по улучшению характеристик огнестойкости. Настоящее исследование призвано внести вклад в дальнейшее понимание плит AMH под огнем.

2. Описание плиты AMH и печи для испытаний на огнестойкость

Как показано на рисунке 2, испытательные плиты, расположенные между линиями сетки от A до C и от 1 до 4, имеют площадь 3 × 2660 мм в длину и 2 × 2040 мм в ширину. .Только с трех сторон испытательной плиты были установлены струйные плиты (глубиной 150  мм), которые были предназначены для герметизации печи без приложения нагрузки, а на последней стороне были установлены только краевые фермы. Очевидно, что сама тестовая плита является частью закрытой печи.

Испытание на огнестойкость проводилось в специально разработанной печи для испытаний на огнестойкость в Шаньдунском университете Цзянчжу, Китай, как показано на рис. 3. Испытательная печь была разработана в соответствии с требованиями, предъявляемыми к промышленным печам, и состоит из системы выпуска газов, дымоход, система сбора данных в режиме реального времени, а также система наблюдения и удерживающие или опорные стальные рамы.Он предназначен для следования либо специально разработанному профилю развития пожара, либо кривой время-температура, указанной в стандартах огнестойкости, таких как ISO-834 и ASTM-E119. Печь может тестировать вертикальные и горизонтальные элементы, такие как элементы пола, балки, стены и плиты, и подвергать их определенным условиям нагрева и нагрузки. Вид печи в плане вместе с двумя видами в разрезе (сечения 1-1 и 2-2) показан на рис. 2. Нижняя сторона испытательной плиты нагревалась 14 форсунками жидкотопливных горелок, которые располагались в стенки печи симметричны, а каждое сопло управлялось независимо друг от друга.Стены печи по периметру печи были построены из шамотного кирпича и слоя минеральной ваты с низкой теплопроводностью при температуре окружающей среды. Пластины из нержавеющей стали также были установлены на четырех внешних сторонах для обеспечения общей устойчивости и противопожарной изоляции печи. Зазор между верхней частью стенок печи и тестовой плитой был заполнен минеральной ватой, чтобы обеспечить свободную деформацию тестовых компонентов и уменьшить потери тепла. Были установлены четыре термопары типа N N1–N4 (по две с каждой стороны, как показано на рис. 3) для измерения температуры газа внутри печи.Конструкция печи аналогична [12].


Как показано на рисунке 4, каждая конгруэнтная коробка имеет размер в плоскости 500 мм × 500 мм и состоит из подошвы, верхней пластины и прямоугольной рамочной пластины. Подошва и верхние пластины имеют толщину 40 мм и армированы проволокой из низкоуглеродистой стали (диаметром 4 мм), расположенной на расстоянии 150 мм в обоих направлениях. Прямоугольная плита каркаса толщиной 40 мм без армирования может использоваться в качестве боковых шаблонов при заливке бетона.При этом каждая конгруэнтная коробка имеет высоту сечения 240 мм, а высота сечения тестовой плиты 300 мм, так как на ее верхнюю поверхность был установлен дополнительный монолитный слой толщиной 60 мм. Кроме того, все железобетонные колонны имеют сечение 300 мм × 300 мм.

На рис. 5 показаны детали конструкции ребристых балок, скрытых рамных балок и краевых балок в плитах AMH. Их прямоугольные сечения составляют 120 мм × 300 мм, 300 мм × 300 мм и 300 мм × 400 мм соответственно.Все они армированы горячекатаной арматурой третьего сорта с характерным пределом текучести 400 МПа. Фактический предел текучести и предел прочности при растяжении составляют 426 и 573 МПа соответственно. Детали расположения армирования также показаны на рис. 5. Кроме того, монолитный слой на верхней поверхности плит AMH армируется горячекатаными арматурными стержнями первого класса (диаметром 8 мм) на расстоянии 200 мм в обе стороны. Все конгруэнтные коробки изготавливаются из бетона нормальной массы С40 на заводе, в то время как другие монолитные конструктивные элементы состоят из бетона нормальной массы С30.Среднее содержание влаги в плитах AMH составляет 2,3% по весу, измеренное за десять дней до испытания на огнестойкость.

3. Тестовая программа
3.1. Нагрузочное оборудование

Как показано на рис. 6, мешки с песком были размещены на верхней поверхности плит AMH для имитации равномерно распределенной нагрузки 3,0  кН/м 2 в дополнение к собственному весу во время испытания на огнестойкость [18]. Испытательная плита была нагружена не менее чем за два часа до огневого испытания. Эти мешки с песком были изолированы от испытательной плиты деревянными опорами, чтобы избежать повреждения при высоких температурах.


3.2. Измерение температуры и смещения

Как показано на рисунке 7, вокруг стен печи были установлены четыре термопары N-типа N1–N4 для измерения температуры газа; Для регистрации градиентов температуры вдоль поперечных сечений ребристых ферм использовались двенадцать термопарных деревьев Л1–Л12. В каждом термопарном дереве были расположены термопары 1–5 для измерения температуры бетона ребристых ферм, расстояние между которыми составляло примерно 65 мм; аналогичным образом термопары 6-7 использовались для регистрации температуры арматурной стали, как показано на рисунке 8.Четыре дерева термопар с именами K1–K4 были расположены равномерно для измерения температуры скрытых балок рамы, а деревья термопар B1 и B2 использовались для регистрации температур краевых ферм. Они получили аналогичные схемы термопар, что и термопарные деревья L1–L12. Для измерения температуры конгруэнтных ящиков использовались двенадцать типов K-деревьев термопар M1–M10. И в каждом дереве термопар были установлены две термопары 8 и 10 для регистрации температур подошв и верхних пластин соответственно.В то же время шесть термопар типа K, обозначенных G1–G6, соответствующих термопаре 9, как показано на рисунке 8, были встроены для измерения температуры воздуха в конгруэнтных коробках. Деревья термопар Z1 и Z2 использовались для записи температуры соединений балки-колонны, и в каждом дереве термопар было установлено четыре термопары для измерения температуры бетона, а расстояние между ними составляло примерно 130 мм.



Как показано на рис. 9, 26 линейных преобразователей смещения напряжения (LVDT) были установлены на верхней поверхности испытательной плиты для измерения ее вертикальных перемещений.Вертикальные смещения измерялись поперек центра плиты в длинном и коротком направлениях. В этой статье вертикальные смещения вверх являются положительными, а смещения вниз отрицательными. К сожалению, его горизонтальные перемещения не были задействованы. Чтобы было проще представить результаты эксперимента, шесть непрерывных плит по порядку обозначены панелями A-F.


4. Результаты испытаний и их обсуждение
4.1. Явление тестирования

Некоторые явления тестирования, наблюдавшиеся во время огневого испытания, были записаны, как показано на рисунке 10.Через 13 мин после воспламенения испытательная плита начала хлопать из-за распространения трещины на подошве. На 24 мин огонь прожег некоторые подошвы и проник внутрь конгруэнтных коробок; между тем, тестовая плита явно колебалась. На 36 мин на верхней поверхности испытательной пластины образовались водяные пятна из-за испарения влаги и миграции воды. Через 44 минуты большинство подошв прогорело и серьезно отвалилось. На 69 мин на верхней поверхности испытательной плиты начали появляться различные микротрещины; соответственно, из трещин вышло много водяного пара.На 119 мин появилось все большее количество продольных трещин, параллельных скрытым фермам рамы. На 268 мин печь была отключена из соображений безопасности испытаний, хотя тестовая плита не прогорела значительно. К сожалению, распространение трещины на этапе охлаждения не контролировалось. Поэтому некоторая информация о трещинах отсутствовала.

После огневого испытания частичные крошечные трещины неизбежно закрылись, но основные отслоения бетона на нижней поверхности испытательных плит сохранились, как показано на рисунке 11.

Очевидно, что большинство подошв конгруэнтных коробов побелели и сильно отвалились, и лишь некоторые подошвы не прогорели, но пластины рамы почти не имели повреждений, что предохраняло ребристые фермы с двух сторон и скрытые фермы рамы от эффективно вести огонь. Таким образом, казалось, что они подвергались обстрелу только непосредственно по нижним поверхностям. Кроме того, крайние прогоны получили более серьезные повреждения из-за меньшей защиты по сравнению с ребристыми прогонами и каркасными скрытыми прогонами.Но вышеуказанные балки по-прежнему показали лучшую огнестойкость по сравнению с обычными балками, армированными бетоном [19]. Чтобы сохранить устойчивость испытательных плит, все колонны, а также их соединения между балками и колоннами были защищены алюминиево-силикатными огнеупорными волокнистыми покрытиями; таким образом, только на концах колонн произошло незначительное выкрашивание бетона.

4.2. Температура газа

Для контроля температуры в печи использовались четыре типа K-термопар N1–N4. Как показано на рисунке 12, кривые температуры печи были аналогичны стандартной кривой ISO834.Во время огневого испытания кривые инициировали резкий подъем, а затем продолжали медленно увеличиваться до тех пор, пока печь не была отключена. Пиковые температуры на 268 мин после воспламенения составили 1122, 1007, 1029 и 1050°С при среднем значении 1052°С. После выключения печи температура газа быстро падала вплоть до прекращения испытания на 520 мин после розжига. По-видимому, температура печи равномерно распределялась внутри печи во время огневого испытания.


4.3. Температура ребристых балок

Во время огневого испытания термопары типа К использовались для измерения температуры бетона и арматурной стали.Два дерева термопар L2 и L7, как показано на рисунке 7, были выбраны для анализа распределения температуры ребристых балок, потому что все точки измерения получили аналогичные температурные кривые во время испытания на огнестойкость. На рис. 8 показаны детали компоновки деревьев термопар L2 и L7. На рис. 13 показаны температуры термопарных деревьев L2 и L7 в ребристых балках. Пиковые температуры в нижней части ребристых балок составили 730°C и 874°C соответственно из-за разного уровня отслаивания бетона.Температуры в верхних частях были намного ниже, чем на нижних поверхностях по сравнению с обычными железобетонными балками, подверженными огню, потому что рамные плиты конгруэнтных коробок могут эффективно защищать ребристые фермы; иными словами, казалось, что огню подвергались только нижние поверхности. Таким образом, ребристые фермы в испытательной плите могли образовывать надежный каркас, который сохранял несущую функцию во время огневого испытания. Температурные кривые термопар 2–4 в центральной части оребренных ферм инициировали медленный подъем, а затем продолжали резко расти по мере развития пожара вплоть до отключения топки.Это было связано с тем, что ребристые фермы постепенно менялись от одноповерхностного воздействия огня на трехповерхностное воздействие огня [2]. На рис. 13 также показаны температуры верхних и нижних арматурных стержней во время огневых испытаний. Максимальные температуры верхних арматурных стержней в точках измерения L2 и L7 составили 175°C и 161°C соответственно. Таким образом, верхние арматурные стержни сохраняли низкие температуры без существенной потери прочности. Однако максимальные температуры нижней арматуры достигали 643°С и 693°С соответственно.Так, их предел текучести заметно снизился из-за повышенной температуры [20]. На рис. 13(а) также показано, что температура нижних арматурных стержней продолжала резко возрастать по истечении времени отключения из-за передачи тепла от нагретого воздуха внутри конгруэнтной коробки к ребристым балкам, в то время как на рис. 13(б) никогда не происходило над явлением, потому что подошвы вокруг испытательной ребристой балки прогорели и отвалились; соответственно температуры, зарегистрированные L7, были относительно выше.

Температуры в верхних частях ребристых ферм показали четкое плато во время фазы подъема температуры на уровне около 100°C из-за испарения воды. Кроме того, после отключения печи температуры в верхних частях продолжали повышаться, поскольку теплопередача от нагретой стороны к ненагретой стороне сохранялась в результате перепада температур. Вышеупомянутое явление имело место и при нагреве обычных железобетонных балок [21].

4.4. Температуры скрытых балок рамы и краевых балок

Как показано на рисунке 14, деревья термопар K2 и B2 были выбраны для обсуждения температурных распределений скрытых балок рамы и краевых балок соответственно, поскольку в соответствующих точках измерения температуры были зарегистрированы аналогичные температуры. Пять термопар были встроены через каждые 75  мм по глубине скрытых балок рамы, чтобы регистрировать температуры только в конкретных точках измерения; максимальная температура на нижней поверхности составила 743°С в момент отключения.Очевидно, каркасные скрытые прогоны получили аналогичные распределения температуры по сравнению с ребристыми прогонами, вокруг которых не прогорели подошвы. В то время как в краевых балках через каждые 100  мм по высоте сечения крепились пять термопар для регистрации температуры в точках измерения бетона, а максимальная температура на нижней поверхности составляла 797 ° C, что было относительно высоким по сравнению с тем, что в рамных скрытых балках, потому что и нижняя поверхность, и частичная боковая поверхность подвергались непосредственному огню.Из-за выкрашивания бетона по низам скрытых и крайних ферм рамы максимальные температуры нижней арматуры достигали 613°С и 692°С соответственно. Но верхние стержни остались низкими без существенной потери прочности.

4.5. Температуры конгруэнтных коробок

Как упоминалось выше, большинство подошв конгруэнтных коробок начали давать бетонные отколы и быстро прогорали на ранней стадии огневого испытания. Во время огневого испытания большинство подошв прогорели и серьезно отвалились.На рис. 15(а) показаны температуры, зарегистрированные термопарами M2 и G1 внутри конгруэнтных коробок, подошва которых прогорела во время огневого испытания. По-видимому, температура воздуха внутри конгруэнтных ящиков и подошвы была в основном одинаковой и, очевидно, намного выше, чем температура верхних плит. Максимальная температура воздуха достигала 888°С, что приводило к серьезному выкрашиванию бетона верхних плит. На рис. 15(б) показаны зависимости температур термопар M9 и G5 от времени при условии, что подошвы не прогорели.Было обнаружено, что градиенты температуры медленно увеличивались на начальном этапе, а затем быстро после 100 мин огневого испытания. Температуры подошв показали четкое плато во время фазы повышения температуры на уровне около 100°C из-за испарения воды. После выключения печи температура верхних плит конгруэнтных коробов продолжала повышаться, поскольку сохранялась теплопроводность от нагретого воздуха внутри конгруэнтных коробов к верхним плитам. Таким образом, предотвращение преждевременного взрыва подошв конгруэнтных коробок имело решающее значение для повышения огнестойкости плиты AMH.

4.6. Температуры соединений плиты с колонной

Для поддержания устойчивости испытательного здания все соединения плиты с колонной были защищены от нагрева в печи алюминиево-силикатными огнеупорными волокнистыми покрытиями. На рис. 16 показаны температуры дерева термопар (Z2). Внутри Z2 четыре термопары с номерами от Z2-1 до Z2-4 были размещены с интервалами 20, 150, 280 и 430 мм от верхней поверхности испытательных плит для измерения температуры соединения плита-колонна. Зарегистрированные температуры продолжали расти до 438 мин после воспламенения из-за теплопроводности от нагретых участков к соединениям.К сожалению, температуры между 438 мин и 520 мин (время выключения) не были зарегистрированы из-за неисправности оборудования. Зафиксированные конечные температуры не превышали 240°C, поэтому влияние температур на железобетонные колонны не было заметным.


4.7. Анализ прогиба

Как обсуждалось ранее, смещения были измерены набором LVDT, как показано на рис. 9. На рис. 17(a) показано изменение вертикальных смещений панели А в зависимости от времени во время нагрева и охлаждения. фазы.Очевидно, прогибы в центральной точке панели А были направлены вверх, потому что термическая деформация (направленная против огня) больше, чем прогиб под действием нагрузки [22]. Максимальное зафиксированное смещение в центральной точке составило 6,2 мм, что соответствовало максимальной температуре печи 1050°С в момент отключения. Это также указывало на то, что отклонения точек измерения 15 и 16 на верхней поверхности панели А не были симметричными из-за асимметричных граничных условий.Это явление происходило из-за восходящего искривления и кручения нагретых крайних балок, которые обеспечивали дополнительные смещения к точке 15. Кроме того, вертикальные смещения в точках 14 и 16 были отрицательными на начальном этапе нагрева и постепенно менялись на положительные смещения по мере распространения пожара. продолжение; основные причины заключались в следующем: во-первых, через 13 мин после прожига подошвы стали давать поверхностные выкрашивания и быстро отваливались, что приводило к снижению жесткости панели А; таким образом, деформация вниз постепенно увеличивалась; во-вторых, по мере того, как подошвы прогорали и выходили из работы, конструктивная система трансформировалась в ребристую систему пола, что отсрочивало высокотемпературную деформацию.Между тем полосы колонн постепенно превратились в скрытые фермы каркаса, что привело к резкому снижению жесткости. Фактически, вышеописанное явление представляет собой сложное взаимодействие панели А и смежных скрытых ферм каркаса. После выключения печи смещения постепенно восстанавливались. Очевидно, что панель А показала сильную способность восстанавливать смещение после охлаждения.

На рис. 17(b) показаны вертикальные смещения панели B в зависимости от времени. Максимальное смещение вверх панели В, зафиксированное точкой измерения 19 в ее центральной точке, составило 7.2 мм, и это было больше, чем максимальное смещение панели A из-за более сильных ограничений вокруг панели B. После отключения печи смещения начали медленно восстанавливаться, и флуктуация осталась, и окончательный остаточный прогиб составил 4,8 мм. Перемещения в точках измерения 3 и 23 были примерно равными из-за одинаковых граничных условий. Все смещения были отрицательными в течение первых 140 минут пожара из-за серьезного выкрашивания бетона на подошвах конгруэнтных коробов и растущих продольных трещин, параллельных скрытым фермам рамы, после чего смещения изменились на противоположные и продолжали увеличиваться до тех пор, пока испытание не было прекращено из-за сохраняя большую изгибную жесткость и ограниченную термическую деформацию (вверх).Смещения в точках 22 и 24 всегда были положительными; это произошло из-за смещения вверх соседних нагретых краевых ферм и скрытых ферм рамы.

На рис. 17(c) показаны изменения смещения в середине пролета скрытых балок рамы. Очевидно, у них были одинаковые стадии прогиба при огневых испытаниях. Максимальные положительные смещения в точках измерения 6 и 18 превышали таковые в точках измерения 4 и 7 из-за больших граничных ограничений. В соседних точках измерения 4 и 7 произошло преждевременное выкрашивание бетона на подошвах конгруэнтных коробов, что эффективно уменьшило ограниченное тепловое расширение, поэтому почти все отрицательные смещения наблюдались в точках измерения 4 и 7.Во время огневых испытаний появилось и быстро развивалось все большее количество продольных трещин, параллельных скрытым фермам рамы; соответственно, скрытые прогоны каркаса (полосы колонн) стали балками каркаса; таким образом, перемещения вверх во всех точках измерения скрытых ферм рамы медленно увеличивались из-за уменьшения общей жесткости. По истечении времени отключения смещения в точках измерения 6 и 18 сохраняли колебания из-за сложного перераспределения напряжений в плитах AMH.

На рисунке 17(d) показаны смещения среднего пролета, построенные как функция времени краевых ферм. Очевидно, что краевые фермы имели одинаковые стадии прогиба во время огневого испытания. На начальном этапе нагрева в точках измерения 1, 2 и 5 возникло четкое плато перемещений; основные причины заключались в следующем: во-первых, по мере продолжения пожара механические свойства краевых ферм постепенно ухудшались; кроме того, подошвы конгруэнтных коробок демонстрировали отслаивание поверхности и быстро отпадали, что еще больше приводило к снижению жесткости, и, таким образом, вертикальная деформация постепенно увеличивалась; во-вторых, по мере прогорания и выхода из работы подошв конгруэнтных коробов краевые прогоны превращались в прогоны каркаса, что отсрочивало высокотемпературную деформацию.В то время как смещения в точке измерения 8 никогда не демонстрировали явление плато, потому что некоторые подошвы конгруэнтных коробов вокруг краевой балки не прогорели и продолжали работать. Таким образом, целостность краевой балки была сохранена, а ухудшение жесткости было относительно небольшим.

Опорные колонны и соседние соединения балки-колонны были защищены во время огневого испытания. Таким образом, колонны внутри печи оставались относительно холодными, а их прогибы, зафиксированные в точках измерения 9 и 11, всегда были близки к нулю.Таким образом, реакция защищенных колонн во время огневого испытания напоминала реакцию при температуре окружающей среды из-за почти одинаковой прочности и жесткости материала.

Это исследование демонстрирует совершенно другую реакцию плиты AMH по сравнению с обычными бетонными плитами [23]. Во время огневого испытания вертикальные смещения плиты AMH были явно малы по сравнению с обычными армированными плитами с аналогичными размерами в плоскости; это может означать, что критерий разрушения плиты AMH в основном не зависит от несущей функции.

5. Анализ огнестойкости и обсуждение

Испытание на огнестойкость показало, что плита AMH имеет лучшие огнестойкие характеристики по сравнению с обычными бетонными плитами, несмотря на то, что они склонны к возникновению трещин и даже растрескиванию подошв конгруэнтных коробок во время испытания на огнестойкость. В качестве новой конструкции плиты AMH еще не имеют рационального критерия разрушения при воздействии огня; критерий огнестойкости обычных армированных плит должен быть принят для обсуждения их огнестойкости. Очевидно, несущая функция плит AMH сохранялась в течение времени воздействия огня; и почти все смещения панелей A и B были направлены вверх, в противоположных направлениях по сравнению с перемещениями изолированной плиты AMH при пожаре, таким образом, ограничения в плоскости оказывают значительное влияние на поведение плиты AMH при пожаре [24] .Явление испытаний показало, что большинство подошв конгруэнтных коробок прогорели через 40 минут после зажигания; по мере продолжения пожара на верхних поверхностях вокруг панелей A-F возникало все больше трещин. Хотя плиты AMH никогда не прогорали насквозь, их целостность при воздействии огня должна играть более важную роль, чтобы служить критерием разрушения по сравнению с высокотемпературной деформацией. Через 268 мин после воспламенения среднее повышение температуры по всей необлучаемой поверхности составило 102°С, максимальное повышение температуры составило 125°С.Таким образом, изоляция удовлетворяла требованиям спецификации [23].

Несмотря на то, что огнестойкость плиты AMH соответствует нормативным требованиям, ее эксплуатационная функция серьезно нарушена из-за того, что большинство подошв конгруэнтных коробок откололись и отвалились. Одной из основных причин было то, что во время строительства в конгруэнтные коробки попало некоторое количество воды с бетонной смесью. По мере продолжения пожара давление пара в конгруэнтных коробках резко увеличивалось; это еще больше усугубило отслаивание поверхности подошв конгруэнтных коробок, и, наконец, большинство подошв прогорели насквозь через 40 минут после возгорания.В то же время у некоторых хорошо запечатанных закрытых ящиков наблюдались только поверхностные отслоения, и они не прогорели во время испытания на огнестойкость. Поэтому качество герметизации конгруэнтных коробов оказывает большое влияние на огнестойкость плит АМН [2]. Ввиду обязательной вибрации бетона, которая необходима для уплотнения бетона и уменьшения количества воздуха внутри бетона, очень трудно сохранить герметичность строящихся конгруэнтных коробов; таким образом, улучшение технологии изготовления конгруэнтных коробок может быть изучено дополнительно.К сожалению, эта маломасштабная тестовая модель может не полностью отражать поведение плит AMH в реальном здании из-за эффекта размера [24]. Следовательно, необходимы дальнейшие экспериментальные и численные исследования, чтобы понять огневое поведение плит AMH в зданиях и установить рациональный критерий разрушения. Являясь важной инновацией в области конструкции плит, плиты AMH сочетают в себе многие преимущества двух традиционных систем конструкции полов и в то же время решают многие проблемы традиционных полов.В частности, плита AMH обладает такими характеристиками, как малый вес, небольшое количество материала, хорошая целостность и пространственные характеристики; таким образом, его можно широко использовать в зданиях с большими пролетами, большими площадями или зданиями с высокой нагрузкой.

6. Выводы

Испытание на огнестойкость было проведено на шести небольших сплошных плитах AMH (две на три). Были представлены и подробно обсуждены соответствующие выводы испытаний по температуре газа, распределению температуры, вертикальному отклонению и видам отказов. Результаты испытаний сравнивались с имеющимися в литературе, чтобы понять поведение плиты AMH при пожаре.Несколько общих выводов можно резюмировать следующим образом: (1) Во время огневых испытаний плиты AMH показали лучшую огнестойкость по сравнению с обычными железобетонными плитами, но, как новый тип системы перекрытий, плиты AMH по-прежнему нуждаются в дальнейшей оптимизации конструкции для соответствия требованиям огнестойкости и эксплуатационной функции. (2) Плиты AMH почти все продемонстрировали смещение вверх во время огневых испытаний из-за сильных граничных ограничений. (3) Целостность плит AMH под огнем должна играть более важную роль, чтобы служить в качестве Критерий разрушения по сравнению с критерием высокотемпературной деформации.(4) По мере того, как краевые балки превращались в рамные балки, краевые балки будут демонстрировать плато смещения.

Доступность данных

Данные исследования, использованные для подтверждения результатов этого исследования, можно получить у соответствующего автора по запросу. В настоящее время мы проводим конечно-элементный анализ собранных монолитных многореберных плит в условиях пожара; таким образом, данные не могут быть открыты сейчас.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в связи с публикацией данной статьи.

Благодарности

Это исследование было поддержано NSFC (№ гранта: 51768017), Фондом естественных наук провинции Хайнань (№ гранта: 20165189) и Фондом латеральной науки Хайнаньского университета (№ гранта: HD-KYH-2020039). ). Авторы благодарны за поддержку.

Процедура расчета железобетонной тавровой балки с примером

🕑 Время чтения: 1 минута

Т-образные балки образуются, когда железобетонные плиты перекрытий, крыш и настилов отливаются монолитно с опорными балками.Как правило, опалубки размещаются для нижней и боковых сторон балок и софитов плит. Отогнутые стержни и хомуты балки уходят вверх в плиту. После этого отливаются сразу все элементы, от нижней точки балки до вершины плиты.

Часть плиты вокруг балки, называемая полкой, будет работать с балкой и сопротивляться продольной сжимающей силе. Внутренние балки имеют полки с обеих сторон и называются тавровыми балками, а краевые балки имеют полки с одной стороны и называются L-образными балками.Часть балки, выступающая ниже плиты, называется стержнем или стенкой.

Конструкция железобетонных тавровых балок аналогична конструкции прямоугольной железобетонной балки, за исключением фланцев, которые необходимо учитывать в первом типе балки.

Эффективная ширина фланца

Эффективная ширина полки (b e ) тавровой балки должна быть определена, чтобы начать процесс проектирования. На рисунке 1 полка изолированной тавровой балки немного шире, чем стержень тавровой балки, и вся полка эффективно сопротивляется сжатию.

Рис. 1: Эффективная ширина полки изолированной тавровой балки

Однако на рис. 2 ширина фланца большая; следовательно, части фланцев, расположенные на расстоянии от штока, не принимают на себя полную долю сопротивления сжатию, и напряжения продолжают изменяться.

Рис. 2: Эффективная ширина полки внутренней тавровой балки

Изменение напряжений приводит к утомительным вычислениям; поэтому рассматривается равномерное распределение напряжения по меньшей ширине полезной полки, см. рис.-3.

Рис. 3: Теоретическое распределение напряжения и упрощенное или прямоугольное распределение напряжения по ширине полки тавровой балки

Согласно ACI 318-19 эффективная ширина полки тавровой балки может быть найдена следующим образом:

1. Изолированные балки

Для изолированных балок, в которых полка используется только для обеспечения дополнительной площади сжатия, полка должна иметь толщину не менее 1/2b w, и эффективную ширину не более 4b w .

Рис. 4: Изолированная геометрия тавровой балки

2. Внутренние тавровые балки

Согласно 318-19 эффективная ширина полки внутренней тавровой балки не должна превышать наименьшее из:

1- Одна четвертая длина пролета балки в свету, L/4.
2- Ширина стенки плюс 16-кратная толщина плиты, b w +16h f .
3- Расстояние между центрами балок.

Рис. 5: Эффективная ширина полки внутренней тавровой балки

3. Краевая балка (L-образная)

Согласно 318-19 эффективная ширина полки краевой балки не должна превышать наименьшее из:

1- Эффективная ширина полки (b e ), равная или меньше (b w + (просвет в свету/4))

2- Эффективная ширина полки (b e ), равная или меньше (b w +(6h f )

3- Эффективная ширина полки (b e ), равная или меньше (b w + половина расстояния в свету до следующей балки в свету)

Рис. 6: Эффективная ширина полки L-образной балки

Тавровая балка по сравнению с прямоугольной балкой

Если Т-образная железобетонная балка подвергается действию отрицательных моментов в опорах, балка рассчитывается как прямоугольное сечение, поскольку не учитывается растяжение бетона.Ширина прямоугольного сечения равна ширине стебля (стенки), см. рис.-7.

Рис. 7: Т-образная балка, подверженная отрицательному моменту

Однако, когда на тавровую балку действует положительный момент, полка находится в зоне сжатия, поэтому балка должна быть спроектирована как тавровая, см. рис.-8.

Рис. 8: Т-образная балка, подверженная положительному моменту

Расчет железобетонной тавровой балки

Расчет балки таврового сечения включает расчет размеров (be, h f , h и b w ) балки и необходимой площади армирования (As).Толщина полки (h f ) и ширина (b e ) обычно устанавливаются при расчете плиты.

На размер стенки или стержня балки влияют те же факторы, что и на размер прямоугольной балки. В случае неразрезной тавровой балки сжимающие напряжения в бетоне наиболее критичны в областях с отрицательным моментом, где зона сжатия находится в стержне (стенке) балки.

Распределение напряжения в тавровой балке показано на рисунке-9:

Рисунок-9: Распределение напряжения в тавровой балке

Процедура проектирования

  1. Рассчитайте приложенный момент (M u ), используя пролет балки и действующие нагрузки.

2. Определите эффективную ширину фланца (b e )

3. Выберите размеры стенки (b w ) и (h) на основании либо требований к отрицательному изгибу на опорах, либо требований к сдвигу.

4. Предположим, что a=h f , затем вычислите (As), используя следующее выражение:

5. Проверьте предполагаемое значение (a):

В уравнении 2 подставьте значение (b e ), найденное на шаге 2.

Если a< hf, спроектируйте балку прямоугольного сечения и следуйте процедуре расчета прямоугольной балки.

Если a> hf, спроектируйте балку в виде таврового сечения и перейдите к шагу 6. ​​

6. Рассчитайте площадь арматуры, необходимую для балансировки момента фланца, используя уравнение 3, а затем момент фланца, используя уравнение 4:

7. Рассчитать момент паутины:

8. Предположим, что глубина блока напряжения прямоугольная (например, a = 100 мм), затем оцените площадь армирования (A sw ), необходимую для балансировки момента стенки:

Значение (d) должно быть рассчитано по следующей формуле:

d= высота балки-бетонное покрытие-диаметр хомута-0.5*продольный диаметр стали Уравнение 7

Затем проверьте предполагаемую глубину прямоугольного блока напряжения (a) с помощью (A sw ):

Используйте новый (a) и подставьте его в уравнение 6, затем вычислите новый (A sw ). Повторяйте этот процесс до тех пор, пока не будет достигнуто правильное значение (A sw ). Обычно достаточно трех попыток.

9. Вычислить сумму As которая равна (A sf +A sw ), затем определить количество арматуры:

№стержней = As/площадь одного стержня Уравнение 9

10. Эскиз окончательного проекта, на котором представлены все необходимые данные.

Где:

Пример:

Система перекрытий, показанная на рис. 10, состоит из бетонной плиты толщиной 75 мм, поддерживаемой бетонными тавровыми балками с пролетом 7,5 м и расстоянием между центрами 1,2 м. Размеры стенки, определяемые требованиями к отрицательным моментам на опорах, составляют b w = 275 мм и d = 500 мм. Какова площадь растянутой стали, необходимая в середине пролета, чтобы выдержать факторизованный момент 725 кН?м? Свойства материала: fc’= 21 МПа и fy= 420 МПа.

Рисунок-10: Пример тавровой балки

Решение:

1. Приложенный момент обеспечен, Mu= 725 кН.м

2. Найдите эффективную ширину полки (b e ), которая является наименьшей из следующих:

  • Пролет/4= 7500/4= 1875 мм
  • b w +16h f = 275+16*75= 1475 мм
  • Расстояние между центрами балок= 1200 мм

    2

    3 Следовательно эффективная ширина полки равна 1200 мм.

    3. Размеры полотна указаны.

    4. Предположим, что a=h f = 75 мм, а коэффициент снижения прочности равен 0,9.

    As= (725*10 6 )/(0,9*420(500-0,5*75)= 4147,004 мм 2

    5. Проверьте предполагаемое значение (a), используйте (As), вычисленное на шаге 4:

    а=(4147,004*420)/(0,85*21*1200)= 81,31 мм

    Так как a= 81,31 мм> hf=75 мм, то балка должна иметь Т-образное сечение.

    6. Расчет (A sf ) и момент фланца:

    A sf = (0,85*21*(1200-275)*1200)/420= 2946,23 мм 2

    phi*M nf = 2946,23*420*(500-0,5*75)*10 -6 = 572,23 кН·м

    7. Рассчитать момент паутины:

    phi*M nw =725-572,23= 209,54 кН·м

    8. Оцените площадь армирования (A sw ), примите a=100 мм и phi=0.9

    A sw = (209,54*10 6 )/(0,9*420*(500-0,5*100)= 1231,86 мм 2

    проверить (a) с помощью вышеуказанного (A sw ),

    а=(1231,86*420)/(0,85*21*275)= 105,4 мм

    Найти новый (A sw ) использовать a= 105,4 мм

    A sw = (209,54*10 6 )/(0,9*420*(500-0,5*105,4)= 1239,29 мм 2

    Поскольку новый A sw очень близок к предыдущему, поэтому дальнейшие испытания не требуются.

    A размер = 1239,29 мм 2

    9. Вычислите сумму As, которая равна (A sf +A sw ):

    As= A sf +A sw = 2946,23+1239,29= 4180,29 мм 2

    Необходимо проверить предполагаемый коэффициент снижения прочности:

    Выбор одного стального стержня приводит к тому, что площадь армирования значительно превышает общую площадь. Следовательно, нет. 32 и нет.29 стальных стержней выбраны для получения площади армирования, максимально близкой к требуемой площади армирования.

    Имеется три стержня диаметром 32 мм и соответствующая площадь арматуры 2457 мм 2

    Имеется три стержня диаметром 29 мм, и соответствующая площадь арматуры 1935 мм 2

    Общая площадь арматуры равна 4349 мм 2 ; это и есть ответ на вопрос.

    Итак, стальные стержни располагаются в два слоя и расстояние между двумя слоями составляет 25 мм.

    Проверить коэффициент снижения прочности:

    Так как прочность бетона на сжатие меньше 30 МПа, то B 1 =0,85

    Глубина нейтральной оси (c)= a/B 1 = 105,4/0,85= 124 мм

    dt: расстояние от сжатой поверхности балки до центра нижнего слоя стальных стержней:

    с/дт= 124/525= 0.236<0,375. Следовательно, предположение верно.

    Для получения более подробной информации о расчете коэффициента снижения прочности нажмите здесь

    Часто задаваемые вопросы

    Что такое тавровая железобетонная балка?

    Как правило, система железобетонных перекрытий состоит из балок и плиты, выполненных монолитно. В результате часть плиты вокруг верхней части балки работает вместе, чтобы нести нагрузку. По сути, балки имеют дополнительную ширину в верхней части, называемую полками.Луч называется Т-образным.

    Какова эффективная ширина полки железобетонной тавровой балки?

    Эффективная ширина полки состоит из стенки балки и ширины полки с каждой стороны балки. Распределение напряжений по ширине эффективной ширины полки является равномерным.

    Что такое эффективная высота железобетонной балки?

    Эффективная глубина равна расстоянию от сильно сжатого волокна балки до центра тяжести стальных стержней, встроенных в балку.

    Подробнее

    Проектирование прямоугольной железобетонной балки

    Основы проектирования балок

    Фундамент из монолитных плит – CementWright

    Конструкционные бетонные плиты

    Подготовка площадки для фундамента с утолщенным краем удаленной кабины. Хорошая подготовка грунта с достаточным количеством гравия и уплотнением заметно улучшает структуру.

    CementWright предлагает прочную конструкцию из монолитных конструкционных плит. Иногда их называют матовыми фундаментами или плавающими плитами (не подвесными плитами — это другое), это универсальная система фундаментов, используемая в жилых, коммерческих и промышленных бетонных конструкциях.Использование включает в себя:

    • Генератор и компрессорные плиты
    • фундамент трансформатора
    • бак-фонда
    • гаражные плиты и фундаменты
    • Garage Bin Foundations
    • Основы для хранения материалов
    • Структура содержания материала
    • Основы здания
    Транскона 1913 г. (Архив Манитобы, коллекция Л. Б. Фута, № 1801 N2793). Зерновые бункеры превысили несущую способность почвы и вскоре после погрузки опрокинулись; в конечном итоге они были исправлены и используются до сих пор.Для более подробного обзора начните здесь.

    CementWright может предоставить ряд услуг, связанных со строительством фундамента из бетонных плит, земляными работами, подготовкой площадки, арматурой, формованием и бетонированием, или мы можем заключить контракт на полный проект фундамента, включая проектирование.

    Плита на горизонтальном фундаменте

    Общий принцип, лежащий в основе плиты на горизонтальном фундаменте, заключается в создании связанной оболочки из материала, которая свободно перемещается как единое целое. Это часто достигается за счет различной степени модификации и укрепления грунтового основания.Сколько делается, зависит от типа грунтов на участке и расчетных нагрузок на плиту. Основной материал вскрывается и уплотняется, а на него насыпаются и уплотняются слои карьерной насыпи и гравийного щебня. Затем поверх этого основания заливается железобетонная плита. Пол и фундамент заливаются одновременно.

    Разнообразие запроектированных плитных фундаментов

    Существует множество вариантов конструкции в зависимости от грунта и конструктивного замысла. Глубина засыпки гравия и уплотнения может варьироваться в зависимости от конструкции, а спецификации бетона и армирования могут сильно варьироваться.Фундамент бункера, магазина или гаража в районе Центральной Альберты часто имеет довольно толстое уплотненное основание, несущее железобетонную плиту с утолщенными краями. Фундаменты для вращающегося оборудования, такого как генераторная установка, могут быть построены аналогичным образом, но толще и с несколькими уровнями армирования. Некоторые плавающие плиты имеют одинаковую толщину; другие включают изоляцию между бетоном и гравием для защиты от мороза и незначительных дифференциальных подвижек в земляном полотне; другие построены на рыхлом промытом гравии, чтобы обеспечить дренаж воды.Плавающие бетонные плиты могут быть спроектированы для размещения на участках с высоким уровнем грунтовых вод, с плохой заливкой и в других местах, где другие системы невозможны. Плиты и опорные конструкции земляного полотна спроектированы с учетом использования и местной геологии.


    Плавающие плиты и подготовительные плиты

    Для некоторых систем лучшим решением может стать подвесная плита на уровне грунта, которая может полностью ограничить движение промерзания и может быть размещена на бедных почвах. Он построен путем размещения системы железобетонных плит и балок на сваях с пустотной формой, размещенной для обеспечения зазора для перемещения между конструкцией плиты и грунтами.

    Двойная арматура для бетонного фундамента компрессора. Правильное расположение арматуры позволяет достичь оптимальной прочности и долговечности без дополнительных материальных затрат.
    Преимущества прочности и стоимости

    Преимущества конструкции с плавающей плитой могут включать эффективность, стоимость, универсальность и малое относительное перемещение внутри системы. Поскольку система фундамента интегрирована с полом, разница в движении незначительна. Сооружение, построенное на бетонной плите на уклоне, может оседать или перемещаться в зависимости от сезона по сравнению с другими точками на участке, но оно не будет сильно перемещаться относительно самого себя.Это может быть большим преимуществом по сравнению с более традиционными системами, такими как морозостойкая стена и конструкция фундамента. Система также может быть построена за одну операцию «выемка и заливка», что обеспечивает экономию средств и времени по сравнению с другими системами.

    Стабильное качество для долговечности

    Хорошая ценность монолитного плитного фундамента достигается за счет выполнения проектных требований по подготовке грунта, размещению арматуры, а также поставке и укладке бетона. Все части фундаментной системы спроектированы так, чтобы работать вместе, и сутулость в любом аспекте сборки ограничивает всю конструкцию.Правильное выполнение не требует больших затрат, но обеспечивает дополнительный срок службы, снижение затрат на доработку и повышение удобства использования. CementWright осуществляет жесткий контроль над всеми объемами работ, на которые у нас заключены контракты, чтобы гарантировать, что мы реализуем весь потенциал вашего проекта. Мы предпочитаем немного перестроить, а не альтернативу.

    Позвоните нам или отправьте контактную форму с деталями проекта или вопросами. Мы можем помочь на этапах планирования решить, подходит ли дизайн плавающей плиты для вашего проекта.Наш опыт и способность принимать несколько объемов ограничивают проблемы с планированием и коммуникацией и приводят к более плавному и эффективному выполнению проекта в целом.

    Перекрытие монолитное бетонное своими руками

    Заливка монолитного междуэтажного перекрытия не самый простой, но действительно универсальный и проверенный временем способ. В этой статье мы расскажем об основных конструктивных особенностях и этапах устройства перекрытия, а также о видах опалубки, в том числе несъемной.

    Типология зданий и область применения

    Основными областями применения монолитных перекрытий являются здания с несущими стенами из кирпича, блочной кладки или бетонных панелей, а также купольные дома. Требования к монолитности пола могут быть обусловлены:

    • нестандартным планом здания;
    • необходимость значительно увеличить несущую способность пола;
    • повышенные требования к гидро- и шумоизоляции;
    • необходимость предоставления свободного макета;
    • снижение стоимости внутренней отделки.

    Заливку производят, как правило, после завершения возведения стен первого этажа. Однако есть варианты заливки монолитных перекрытий уже в зданиях с крышей, если этого требуют погодные или другие условия. В этом случае на кладку нижнего этажа монтируют двутавровые балки и заливают венец по периметру несущих стен на высоту потолка. Также для усиления механических связей выпускают закладную арматуру с внутренней стороны венца на 40-50 см.Суммарное сечение ее не может быть менее 0,4% сечения продольного сечения кроны.

    Расчеты конструкции

    При выборе длины пролета ее следует соотносить с толщиной плиты как 30:1. Однако при самостоятельном проектировании делать перекрытие толще 400 мм не имеет большого смысла, так как несущая способность конструкции увеличивается вместе с собственным весом и статическими напряжениями. Поэтому допустимая нагрузка на самодельные перекрытия редко превышает 1500-2000 кг/м 2 .

    Ситуацию можно исправить, включив в несущую конструкцию двутавровые балки, уложенные на выровненную бетоном поверхность кладки несущих стен. Еще один способ увеличить пролет при сохранении относительной свободы планировки — опора пола на колонны. При толщине монолитной конструкции до 400 мм и длине пролета в четыре стороны от колонн до 12 метров площадь сечения опор составляет 1–1,35 м 2 при условии, что сечение закладной арматуры в столбец не менее 1.4%.

    Расчет армирования монолитной плиты

    В общем случае толщина плиты определяется количеством закладной в нее арматурной стали. Плотность арматуры, в свою очередь, зависит от максимально допустимой нагрузки и трещиностойкости. Избегая частных случаев, можно привести общий пример конструкции, демонстрирующей полное соответствие нормативным требованиям с достаточно высоким запасом прочности.

    В частном строительстве железобетон армируется арматурой с периодическим профилем класса А400, он же А-III.

    Диаметр стержней в плитах толщиной:

    • до 150 мм — не менее 10-12 мм;
    • от 150 до 250 мм — не менее 12-14 мм;
    • от 250 до 400 мм – не менее 14–16 мм.

    Арматура укладывается двумя сетками с размером ячеек 120–160 мм, толщина защитного слоя бетона от краев плиты не менее 80–120 мм, сверху и снизу не менее 40 мм. Направление укладки четырех рядов арматуры, начиная снизу: вдоль, поперек, поперек, вдоль.Для перевязки используется оцинкованная проволока толщиной не менее 2 мм.

    Установка опалубки различных типов

    Опалубка должна выдерживать нагрузку 500-1100 кг/м 2 , в том числе динамическое воздействие падающего бетона. Для создания плоскости опалубки можно использовать:

    1. Многоразовые пластиковые листы опалубки.
    2. Фанера влагостойкая толщиной 17-23 мм.
    3. ОСП толщиной 20-26 мм.

    Края плит должны плотно прилегать к стенам; не допускается применение опалубки с зазорами на стыках более 2 мм, если только не планируется покрытие поверхности гидроизоляционной пленкой.

    Иногда целесообразно сделать опалубку несъемной, используя для этого профилированные листы, ориентируя их узкой полкой вниз. Их укладывают вдоль плиты так, чтобы волны при заливке образовывали многочисленные ребра жесткости. Толщина рассчитывается от нижнего ребра, таким образом экономия бетонной смеси составляет 20–25 %. При этом высота конька не должна превышать одной трети общей толщины плиты. Если опалубку снимать не планируется, в нее вкручивают саморезы с резиновой шайбой и привязывают тонкой проволокой к арматуре.

    Монтаж опалубки начинается с расстановки стоек: это могут быть как стальные телескопические стойки с треногой и односторонние, так и деревянные без дефектов сечением не менее 100 см 2 . Каждая стойка должна быть привязана к двум соседним наклонным рейкам из дюймовой доски. Стойки монтируются по линиям балок, расстояние между которыми в зависимости от толщины плиты 150-400 мм составляет:

    • 190-240 см при толщине фанеры до 20 мм;
    • 210-260 см с толщиной фанеры от 21 см.

    При этом расстояние между стойками одной балки в зависимости от зазора между ними составляет:

    • от 140 до 200 см при пролете до 150 см;
    • от 120 до 180 см при пролете 160–210 см;
    • от 100 до 140 см с пролетом 210–250 см.

    Основные балки обычно изготавливаются из бруса 100×100 мм. На них поперек с шагом 500-650 см укладываются второстепенные балки, имеющие сечение 50 % от основных.Если опалубка выполнена из профлиста, шаг второстепенных балок составляет 3,5 расстояния между волнами.

    Вертикальная опалубка собирается из подпорных панелей, прикрепленных к наружной стене здания. Часто по периметру укладывают блоки из газобетона толщиной 80-100 мм, чтобы скрыть пояс пола.

    Армирование и обвязка

    После установки опалубки ее смазывают антиадгезионным составом и начинают монтаж арматуры.На венцах и опорных ребрах стержни связывают в угольник, сохраняя минимально допустимый защитный слой со всех сторон. Основная плита армирована сеткой. Нижний слой укладывается на пластиковые «хлопушки», которые контролируют сохранность нижнего защитного слоя. Сетка завязывается в месте пересечения каждого третьего стержня.

    После обвязки нижней сетки на нее через каждые 100 см в шахматном порядке устанавливаются промежуточные хомуты. Для усиления опоры на стены монтируются концевые хомуты.Эти элементы помогают сохранить расчетное расстояние между двумя плоскостями арматуры.

    Собранная верхняя сетка привязывается к нижним соединительным скобам. После завершения монтажа армирующая конструкция должна быть цельной и легко воспринимать нагрузку от идущих по ней людей.

    Заливка бетоном

    Монолитные перекрытия заливаются бетоном марки В20-В30, приготовленным в заводских условиях. Заливку монолитных перекрытий следует проводить в один этап, поэтому заполнение пространства малыми дозами не рекомендуется.При невозможности выполнить сразу весь объем работ участки плиты необходимо раскроить сеткой с ячейкой 8-10 мм.

    Подача смеси на перекрытие может осуществляться бетононасосом или объемным ковшом, поднимаемым краном. После подкормки смесь равномерно распределяют, усаживают вибрацией и оставляют застывать.

    Следующие шаги

    Бетон набирает достаточную прочность через 4 недели, все это время нуждается в периодическом увлажнении и защите от дождя первые 2 дня.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.