СТАЛЕЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ МОНОЛИТНЫЕ ПЛИТЫ ПОКРЫТИЯ ИЗ КОНСТРУКЦИОННО - ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННОГО КЕРАМЗИТОФИБРОБЕТОНА С НЕСЪЕМНОЙ ОПАЛУБКОЙ ИЗ ПРОФИЛИРОВАННОГО ЛИСТА

В современном строительстве повышение эффективности строительных конструкций достигается сокращением их материалоемкости, стоимости, трудоемкости изготовления и сроков возведения. Этим требованиям в полной мере отвечают монолитные сталежелезобетонные перекрытия с несъемной опалубкой из настила, выполненного из профилированного листа, который на стадии эксплуатации конструкции включается в работу как листовая арматура. Замена железобетонных монолитных перекрытий на сталежелезобетонные плиты с профилированным настилом (далее СППН) позволяет:

• сократить расход стали на 15%;
• снизить вес перекрытий на 30-50%;
• уменьшить трудозатраты при строительстве на 25-40%;
• повысить предел огнестойкости, в том числе с применением защищающих покрытий;
• получать эстетичный вид потолка без дополнительной отделки.

Поэтому плиты СППН в настоящее время широко применяют в качестве перекрытий и покрытия при строительстве многоярусных парковочных комплексов, торгово-развлекательных центров, спортивных сооружений, логистических комплексов, производственных цехов предприятий. Особое значение плиты СППН имеют при строительстве высотных зданий, где масса применяемых материалов и технологичность строительно-монтажных работ имеют определяющее значение [1]. Неразрезная конструкция монолитных сталежелезобетонных плит по всей длине с жестким креплением профилированного настила к стальным балкам перекрытия с помощью стад- болтов и прочность по поперечной силе, в 1,5 раза превышающая несущую способность по изгибу, значительно повышают сопротивление перекрытия прогрессирующему обрушению. В месте, с тем, в конструкции СППН отсутствует профилированный настил в верхней растянутой зоне сечения плиты. Поэтому обеспечение условия по трещиностойкости плиты от действия отрицательных изгибающих моментов на средних опорах требует значительного повышения процента армирования верхней продольной арматурой. При этом, в ряде случаев образование на поверхности плит силовых трещин даже с нормированной шириной раскрытия не допускается. Так, например, при устройстве по плитам перекрытия полимерных и цементно- полимерных покрытий полов, трещины в основании пола приводят к появлению трещин нарушающих внешний вид покрытия [2]. В железобетонных плитах покрытия наличие трещин силового характера так же, не допускается [3].

Целью настоящего исследования было повышение трещиностойкости СППН на средних опорах применением бетона с высокой предельной растяжимостью и повышенной прочностью на растяжение. Таким конструкционно-теплоизоляционным бетоном является поризованный керамзитофибробетон имеющий марку по средней плотности D1300, класс по прочности на сжатие В15, с нормативным сопротивлением бетона по прочности на осевое растяжение R_bt,n = 1,2 МПа. Дисперсное армирование синтетическими волокнами поризованного керамзитофибробетона D1300 увеличивает его прочность на растяжение в 1,5 раза [4].

Для оценки эффективности применения керамзитофибробетона в сталежелезобетонных плитах с профилированным настилом (СППН) был выполнен вычислительный эксперимент. В качестве опытного образца была принята двух пролетная сталежелезобетонная плита с профилированным настилом СКН 90Z-1000 [5, 6] с расчетным пролетом четыре метра и нормативной распределенной временной нагрузкой на 1 м ширины плиты q_H= 4 кН/м. Расчеты плиты выполнялись по двум группам предельных состояний [7, 8, 9] для двух расчетных ситуаций:

на стадии бетонирования – расчет настила как тонкостенной стальной конструкция на поперечный изгиб от собственного веса настила и свежеуложенного бетона, а также монтажной нагрузки, включающей массу оборудования и людей в процессе возведения перекрытия;

на стадии эксплуатации: от действия изгибающих моментов в крайнем пролете и на средней опоре, от действия максимальной поперечной силы по наклонному сечению и на смятие бетона на опоре.

Расчетные схемы приведены на Рис. 1.

а)

б)

Рисунок 1 Расчетные сечения ребра плиты и схемы внутренних усилий от действия изгибающих моментов: а - в крайнем пролете; б - на средней опоре.

Расчеты выполнялись в двух вариантах конструирования плиты:

1) Плита СППН из мелкозернистого бетона средней плотностью 1800 кг/м³ класса по прочности на сжатие В15 с нормативным сопротивлением на осевое растяжение R _bt,n = 1,1 МПа с толщиной слоя бетона над верхними полками настила h _f = 100 мм.

2) Плита СППН из легкого поризованного керамзитофибробетона средней плотностью 1300 кг/м³ класса по прочности на сжатие В15 с нормативным сопротивлением на осевое растяжение R _bt,n = 1,2 МПа с увеличенной толщиной слоя бетона над верхними полками настила h _f = 150 мм. Увеличение толщины слоя бетона над верхними полками настила на 50 мм без увеличения величины расчетной нагрузки стало возможным из-за снижения средней плотности бетона с 1800 кг/м³ до 1300 кг/м³.

Результаты расчетов по двум группам предельных состояний на стадии эксплуатации представлены в таблице 1.

Таблица 1.

Результаты расчетов вариантов конструирования сталежелезобетонной плиты с профилированным настилом

Примечание. Δ – превышение несущей способности в % от расчетного усилия.

Расчет плиты на образование трещин в растянутой зоне бетона в пролете (на поверхности, закрытой профилированным настилом) не проводится, а расчет над промежуточными опорами выполняется как для железобетонного изгибаемого элемента с обычным армированием без учета профилированного настила [8]. Результаты выполненных расчетов (таблица 1) показывают, что обеспечение трещиностойкости для верхней поверхности бетона над промежуточными опорами неразрезной плиты, из мелкозернистого бетона требует повышенного армирования продольной арматурой в сравнении с армированием в пролете. Применение в сталежелезобетонных плитах с профилированным настилом легкого поризованного керамзитофибробетона с высокой предельной растяжимостью и повышенной прочностью на растяжение позволяет выполнять проектные требования по трещиностойкости плит и при этом в 14 раз сократить расход стали над промежуточными опорами.