Эффективность использования сталежелезобетонной плиты перекрытия | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 18 декабря, печатный экземпляр отправим 22 декабря.

Опубликовать статью в журнале

Авторы: ,

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №1 (239) январь 2019 г.

Дата публикации: 08.01.2019

Статья просмотрена: 222 раза

Библиографическое описание:

Астахов, И. В. Эффективность использования сталежелезобетонной плиты перекрытия / И. В. Астахов, В. Е. Малько. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2019. — № 1 (239). — С. 26-32. — URL: https://moluch.ru/archive/239/55355/ (дата обращения: 06.12.2021).



В данной работе, с целью выявления эффективности использования сталежелезобетонной плиты, произведен расчет двух вариантов перекрытия: железобетонной плиты по профилированному настилу, армированной гибкой стержневой арматурой, и сталежелезобетонной плиты, армированной профилированным настилом с выштамповками и гибкой стержневой арматурой. В качестве показателя эффективности исследовалась материалоемкость.

Ключевые слова: профилированный настил, выштамповки, сталежелезобетон, железобетон, стержневая арматура.

Объектом для данного исследования послужила этажерка производственного комплекса, расположенного в Тобольске нефтехимического комбината «ЗапСибНефтехим». Уровень ответственности сооружения — I (повышенный). Нормативная временная нагрузка на перекрытие .

Расчет перекрытия производился по двухпролетной неразрезной схеме для участка балочной клетки, приведенного на рисунке 1.а. Расчетная схема перекрытия и эпюры изгибающих моментов и поперечных сил приведены на рисунке 1.б.

D:\Document\Desktop\рис 2.аб.png

Рис. 1. Схемы: а) схема участка балочной клетки; б) расчетная схема перекрытия и эпюры M и Q

Для выполнения расчета использовались положения СП «Конструкции сталежелезобетонные» раздела 6.1 «Расчет сталежелезобетонных плит с профилированным настилом» [1].

Расчет выполняется для двух стадий работы: бетонирования и эксплуатации.

На стадии бетонирования плиты, стальной профилированный настил выполняет функции опалубки и является несущей конструкцией, работающей на поперечный изгиб. Эта стадия одинакова для двух рассматриваемых вариантов плиты.

До набора свежеуложенным бетоном плиты кубиковой прочности равной 10 МПа настил рассчитывается на прочность и жесткость как стальной тонкостенный изгибаемый элемент, работающий на нагрузку от собственного веса настила, веса свежеуложенной бетонной смеси и от монтажной нагрузки, включающей массу оборудования и людей в процессе возведения перекрытия.

На стадии бетонирования выполняются проверки настила на:

  • прочность;

– устойчивость стенок гофров на опорах;

– прогиб.

Прочность стального профилированного настила в надопорных и пролетных сечениях проверяется по формуле:

где изгибающий момент от расчетных нагрузок;

минимальный расчетный момент сопротивления профиля настила по НД на профилированные листы.

Устойчивость стенок трапециевидных гофров настила при укладке бетонной смеси проверяется по формуле:

где поперечная критическая сила на одну стенку гофра, соответствующая потере ее местной устойчивости;

коэффициент, зависящий от значения опорной реакции, определяемый в зависимости от схемы раскладки настила на опоры и принимаемый равным 1,25 — для двухпролетного настила;

расчетная равномерно распределенная нагрузка на настил;

шаг гофров настила;

коэффициент условия работы стенок гофров настила равный:

1,25 — для настила на промежуточной опоре;

1,05 — для настила на крайней опоре.

Поперечная критическая сила на промежуточной опоре неразрезного настила, соответствующая потере местной устойчивости одной из стенок его гофра, определяется по формуле:

где коэффициент для промежуточных опор;

толщина стенки настила;

предел текучести стали;

модуль упругости стали;

радиус гиба в гофрах;

расчетная ширина опоры настила;

угол наклона стенки гофра в градусах.

Максимальный прогиб профилированного настила нормативных нагрузок не должен превышать 1/200 пролета:

где коэффициент, определяемый в зависимости от схемы раскладки настила и принимаемый равным 0,0091 — для двухпролетного настила;

нормативная равномерно-распределенная нагрузка на настил;

момент инерции сечения профиля на 1 м ширины настила (по НД на профилированные листы).

В результате выполнения всех проверок по стадии бетонирования, для первого варианта плиты перекрытия был принят настил Н.114–750–0,8, в соответствии с ГОСТ 24045–2016 [3], а для второго варианта был принят CKH90Z-1000–1,2, в соответствии с СТО 57398459–002–2009 [4]. Этот настил выбран в связи с тем, что вдоль стенок его гофров выполнены зигзагообразные выштамповки, повышающие сцепление настила с бетоном плиты на стадии ее эксплуатации (рис. 2). Бетон для двух вариантов принят мелкозернистый класса прочности B15.

Рис. 2. Зигзагообразные выштамповки

На стадии эксплуатации расчет двух вариантов перекрытия различается. В первом случае, настил не включается в работу, и плита рассчитывается как железобетонная конструкция с рабочей стержневой арматурой. Во втором случае, благодаря выштамповкам, настил работает совместно с железобетоном, и плита рассчитывается как железобетонная конструкция с внешней рабочей арматурой из стального профилированного настила и с гибкой стержневой арматурой.

Принятые варианты сечения одного ребра плиты и действующие в нем усилия представлены на рисунках 3 и 4.

Рис. 3. Сечение и схема усилий 1-го варианта: а) в пролете; б) над промежуточной опорой

Рис. 4. Сечение и схема усилий 2-го варианта: а) в пролете; б) над промежуточной опорой

В первом и во втором случае, над промежуточной опорой устанавливается дополнительная стержневая арматура в соответствии с эпюрой материалов, представленной на рисунках 5 и 6. Длина анкеровки арматуры определяется по формуле [2]:

где соответственно площадь поперечного сечения анкеруемого стержня арматуры и периметр его сечения, определяемые по номинальному диаметру стержня;

расчетное сопротивление сцепления арматуры с бетоном, принимаемое равномерно распределенным по длине анкеровки и определяемое по формуле

здесь расчетное сопротивление бетона осевому растяжению;

-коэффициент, учитывающий влияние вида поверхности арматуры, принимаемый равным 2,5 — для ненапрягаемой горячекатаной и термомеханически обработанной арматуры периодического профиля;

коэффициент, учитывающий влияние размера диаметра арматуры, принимаемый равным 1,0 при диаметре ненапрягаемой арматуры ds < 32 мм.

Рис. 5. Эпюра материалов одного ребра плиты для 1-го варианта перекрытия

Рис. 6. Эпюра материалов одного ребра плиты для 2-го варианта перекрытия

Расчет сталежелезоботонного сечения по первой группе предельных состояний включает проверку по трем критериям прочности [1]:

– по нормальным сечениям (при условии обеспечения сцепления настила с бетоном);

– по наклонным сечениям;

– по условию обеспечения сцепления настила с бетоном.

– Расчет по второй группе предельных состояний включает:

– расчет на образование и раскрытие нормальных и наклонных трещин;

– определение прогиба плиты (при условии обеспечения сцепления настила с бетоном).

Расчет прочности плиты в пролете (рис 4.а) выполняется из условия

Высота сжатой зоны сечения плиты в этом случае определяется из условия

где площадь поперечного сечения одного гофра настила;

площадь поперечного сечения стержневой растянутой арматуры;

площадь поперечного сечения стержневой сжатой арматуры;

расчетное сопротивление сжатию стержневой сжатой арматуры;

изгибающий момент в рассматриваемом сечении плиты;

высота сжатой зоны бетона;

ширина верхней части расчетного сечения;

защитный слой сжатой стержневой арматуры;

высота рабочего сечения плиты, принимается как расстояние от крайней сжатой грани плиты до точки приложения равнодействующей растягивающих усилий в настиле и гибкой арматуре;

коэффициент условия работы, принимаемый равным 0,8 — для профилированных настилов с зигзагообразной выштамповкой на стенках гофров с одним упором в каждом гофре.

Расчет прочности плиты на опоре (рис 4.б) выполняется из условия

Высота сжатой зоны сечения плиты в этом случае определяется из условия

где площадь поперечного сечения одного гофра настила;

изгибающий момент в рассматриваемом сечении плиты;

расстояние от нижней полки стального профилированного листа до точки приложения растягивающих усилий в стержневой растянутой арматуре;

статический момент площади верхней полки профилированного настила относительно оси .

Высота сжатой зоны должна удовлетворять условию

где высота рабочего сечения плиты.

Значение граничной относительной высоты сжатой зоны сечения определяется в соответствии с [2] по формуле:

где относительная деформация сжатого бетона при напряжениях, равных принимаемая равной 0,0035 в соответствии с указаниями [2];

относительная деформации растянутого стального элемента, принимаемая равной 0,00202.

Значение принимается максимальным из значений относительной деформации растянутой арматуры 0,00175 при напряжениях, равных определяемого в соответствии с требованиями [2, п. 8.6.1], и относительной деформации растянутого стального настила 0,00202 при напряжениях, равных определяемого в соответствии с [1, приложение Д].

После выполнения всех проверок по стадии эксплуатации, произведено сравнение двух полученных вариантов сечения плиты перекрытия — по расходу стали, арматуры и бетона. Полученные результаты приведены в таблице 1.

Таблица 1

Сравнение вариантов

Вариант

Сталь, т

Арматура, т

Бетон, т

1. Железобетонная плита

0,90

0,28

20,34

2. Сталежелезобетонная плита

1,03

0,21

19,64

Сравнение вариантов показало, что во втором варианте, по сравнению с первым, расход бетона и стержневой арматуры меньше на 3 % и 24 % соответственно, а расход профилированной стали больше на 13 %.

Таким образом, сталежелезобетонная плита с профилированным настилом является более эффективным вариантом плиты перекрытия по показателям расхода стержневой арматуры и бетона.

Литература:

  1. СП 266.1325800.2016. Конструкции сталежелезобетонные. Правила проектирования.: издание официальное. — М.: Минрегион России, 2016. — 124 с.
  2. СП 63 13330. 2012. Бетонные и железобетонный конструкции. Основные положения.: издание официальное. — М.: Минрегион России, 2011. — 155 с.
  3. ГОСТ 24045–2016. Профили стальные листовые гнутые с трапециевидными гофрами для строительства.: издание официальное. — М.: Стандартинформ, 2016–22 с.
  4. СТО 57398459–002–2011. Перекрытия железобетонные монолитные с несъемной опалубкой из профилированного листа. Общие технические требования. Проектирование и производство работ. — Рязань, 2011. — 62 с.
Основные термины (генерируются автоматически): профилированный настил, поперечное сечение, промежуточная опора, настил, относительная деформация, сталежелезобетонная плита, ребро плиты, стальной профилированный настил, стержневая арматура, условие обеспечения сцепления настила.


Ключевые слова

железобетон, профилированный настил, выштамповки, сталежелезобетон, стержневая арматура

Похожие статьи

Сталежелезобетонные перекрытия по профилированному...

Ключевые слова: сталежелезобетонные конструкции, монолитная железобетонная плита, профилированный настил, несъемная опалубка, СПН. В современном строительстве вопрос увеличения прочности и несущей способности конструкций уже не является основным.

Совместная работа железобетонных плит перекрытий и стальных...

Рис. 2. Варианты поперечных сечений композитных конструкций из железобетонных плит со стальными

д) и ж) опирание плиты по профилированному настилу на стальную балку (промежуточная опора

б) сталежелезобетонные плиты с профилированным настилом...

Особенности расчета сборно-монолитных перекрытий каркасных...

Ключевые слова: сталежелезобетонные конструкции, монолитная железобетонная плита, профилированный настил, несъемная опалубка, СПН. Совместная работа железобетонных плит перекрытий и стальных... Сталежелезобетонные перекрытия по профилированному...

Оценка технологий возведения арматурных каркасов высотных...

Ключевые слова: сталежелезобетонные конструкции, монолитная железобетонная плита, профилированный настил, несъемная опалубка, СПН. В современном строительстве вопрос увеличения прочности и несущей способности конструкций уже не является основным.

Оценка экономической эффективности сталежелезобетонной...

Сталежелезобетонная структурная плита — это объединенная конструкция, образованная железобетонной плитой и стальной фермой. При отсутствии деформаций сдвига на контакте «сталь–бетон» продольные деформации по высоте сечения составной балки распределяются...

Стержневые конструкции из сталежелезобетона | Молодой ученый

Проанализирован опыт применения сталежелезобетонных стержневых конструкций за рубежом и перспективы его применения в России. Приведены сведения о трубобетонных конструкциях, их экономические, конструкционные и технологические преимущества.

Проблемы использования конструкций сборно-монолитного...

д) и ж) опирание плиты по профилированному настилу на стальную балку (промежуточная. При этом на участке положительных моментов железобетонные плиты выполняют функцию. Использование сталежелезобетонных конструкций особенно эффективно в перекрытиях...

Обследование строительных конструкций зданий по хранению...

д) и ж) опирание плиты по профилированному настилу на стальную балку (промежуточная опора. При твердении свежий бетон уменьшается в объеме вследствие происходящих в нем химических процессов. При этом стальная балка воспринимает долю нагрузки.

Кессонные перекрытия как эффективный тип ребристых плит

Однопролетные плиты из железобетона, имеющие сплошное сечение наиболее экономичны при длине пролета до 4,5 м. Пролет возможно увеличить за счет опирания плиты по контуру.

Сталежелезобетонные перекрытия по профилированному стальному настилу.

Похожие статьи

Сталежелезобетонные перекрытия по профилированному...

Ключевые слова: сталежелезобетонные конструкции, монолитная железобетонная плита, профилированный настил, несъемная опалубка, СПН. В современном строительстве вопрос увеличения прочности и несущей способности конструкций уже не является основным.

Совместная работа железобетонных плит перекрытий и стальных...

Рис. 2. Варианты поперечных сечений композитных конструкций из железобетонных плит со стальными

д) и ж) опирание плиты по профилированному настилу на стальную балку (промежуточная опора

б) сталежелезобетонные плиты с профилированным настилом...

Особенности расчета сборно-монолитных перекрытий каркасных...

Ключевые слова: сталежелезобетонные конструкции, монолитная железобетонная плита, профилированный настил, несъемная опалубка, СПН. Совместная работа железобетонных плит перекрытий и стальных... Сталежелезобетонные перекрытия по профилированному...

Оценка технологий возведения арматурных каркасов высотных...

Ключевые слова: сталежелезобетонные конструкции, монолитная железобетонная плита, профилированный настил, несъемная опалубка, СПН. В современном строительстве вопрос увеличения прочности и несущей способности конструкций уже не является основным.

Оценка экономической эффективности сталежелезобетонной...

Сталежелезобетонная структурная плита — это объединенная конструкция, образованная железобетонной плитой и стальной фермой. При отсутствии деформаций сдвига на контакте «сталь–бетон» продольные деформации по высоте сечения составной балки распределяются...

Стержневые конструкции из сталежелезобетона | Молодой ученый

Проанализирован опыт применения сталежелезобетонных стержневых конструкций за рубежом и перспективы его применения в России. Приведены сведения о трубобетонных конструкциях, их экономические, конструкционные и технологические преимущества.

Проблемы использования конструкций сборно-монолитного...

д) и ж) опирание плиты по профилированному настилу на стальную балку (промежуточная. При этом на участке положительных моментов железобетонные плиты выполняют функцию. Использование сталежелезобетонных конструкций особенно эффективно в перекрытиях...

Обследование строительных конструкций зданий по хранению...

д) и ж) опирание плиты по профилированному настилу на стальную балку (промежуточная опора. При твердении свежий бетон уменьшается в объеме вследствие происходящих в нем химических процессов. При этом стальная балка воспринимает долю нагрузки.

Кессонные перекрытия как эффективный тип ребристых плит

Однопролетные плиты из железобетона, имеющие сплошное сечение наиболее экономичны при длине пролета до 4,5 м. Пролет возможно увеличить за счет опирания плиты по контуру.

Сталежелезобетонные перекрытия по профилированному стальному настилу.

Задать вопрос