Сравнительный анализ изменения несущей способности перекрытий при изменении защитных слоев рабочей арматуры | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 16 ноября, печатный экземпляр отправим 20 ноября.

Опубликовать статью в журнале

Автор:

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №20 (415) май 2022 г.

Дата публикации: 19.05.2022

Статья просмотрена: 696 раз

Библиографическое описание:

Удалов, Ю. М. Сравнительный анализ изменения несущей способности перекрытий при изменении защитных слоев рабочей арматуры / Ю. М. Удалов. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2022. — № 20 (415). — С. 47-52. — URL: https://moluch.ru/archive/415/91394/ (дата обращения: 06.11.2024).



В статье рассмотрено расчетное обоснование и сравнительный анализ предельных моментов в железобетонных перекрытиях при изменении защитных слоев рабочей арматуры.

Ключевые слова: железобетон, армирование, обследование, ошибки при производстве, перекрытия, несущая способность, строительство, защитный слой.

Железобетон в настоящее время является одним из наиболее распространенных материалов для возведения зданий и сооружений. Одним из преимуществ монолитного железобетона является сравнительная простота изготовления конструкций.

Не смотря на достаточно обширную нормативную базу железобетонных конструкций, ошибок на всех стадиях проектирования и возведения конструкций избежать не получается. При классификации дефектов строительных конструкций по вызывающим их причинам принято подразделять дефекты на вызванные: ошибками при проектировании, нарушением технологии их изготовления и монтажа, нарушением правил эксплуатации зданий и сооружений и стихийными бедствиями [6].

Можно выделить несколько групп ошибок в каждой из стадий производства монолитных железобетонных конструкций.

1) Ошибки при проектировании.

– Несоблюдение требований и норм при проектировании.

Наиболее часто встречающиеся дефекты, связанные дефектами в конструкциях перекрытий (рис. 1).

Усиление перекрытий путем устройства металлических капителей на стадии возведения конструкций

Рис. 1. Усиление перекрытий путем устройства металлических капителей на стадии возведения конструкций

– Ошибки, связанные с некорректными решениями по устройству узлов;

– Ошибки, связанные с неверно подобранными классами и марками бетона и арматуры;

– Ошибки, связанные с недостаточным отображением узлов в чертежах и с недостаточным количеством указаний по производству работ.

2) Ошибки при производстве строительно-монтажных работ.

–Нарушения технологии армирования;

– Нарушения проектной геометрии конструкций;

– Отсутствие должного строительного контроля;

– Экономия при выборе материалов для изготовления конструкций;

– Неверная последовательность выполнения работ;

– Неправильный уход за бетоном в процессе заливки и после и т. д.

В данном пункте два наиболее распространенных варианта ошибок

А) нарушение защитных слоев при армировании, за счёт чего не обеспечивается коррозийная устойчивость арматуры и необходимая несущая способность.

Б) Игнорирование рекомендаций нормативов по сварным соединениям арматуры. Зачастую строительно-монтажные организации используют вязку арматуры или сварку «прихватками», для сокращения сроков проведения СМР, что в свою очередь также ведёт с значительному снижению несущей способности.

3) Ошибки, связанные с эксплуатацией.

– Превышение проектных нагрузок;

– Несогласованные перепланировки;

– Несоблюдение температурно-влажностного режима;

– Агрессивные воздействия на конструкции (например, химическое, механическое);

– Несвоевременная очистка конструкций от снега, пыли (для производственных зданий) и т. д.

Для определения порядка выполнения работ по усилению конструкций внешним армированием в данной статье разобрана ошибка, связанная с изменением положения рабочей арматуры в плите перекрытия.

Проектное расположение основной рабочей арматуры.

В рамках выполнения работ по обследованию одно наиболее часто встречающихся отклонений — отклонение в защитных слоях арматуры.

Расположению рабочих сеток армирования не уделяется должное количество внимания ни на стадии проектирования, ни на стадии монтажа арматуры, от этого фактически защитный слой армирования изменяется по отношению к заложенному в поверочных расчетах.

Согласно экспериментальным исследованиям, оголение рабочей арматуры в сжатой зоне является более неблагоприятным случаем, чем ситуация, когда такой же участок оказывается в растянутой зоне. Исправление допущенных дефектов путем нанесения слоя цементного раствора не является эффективным, несущая способность не восстанавливается [7].

Рассмотрим железобетонное монолитное перекрытие пролётом 6 метров шириной 1 метр.

Стены и перекрытия в схеме замоделированы оболочками. Стены приняты толщиной 250мм с классом бетона В25, перекрытия толщиной 220мм с классом бетона В25.

Геометрические параметры железобетонной конструкции

Рис. 2. Геометрические параметры железобетонной конструкции

Расчетная схема железобетонной конструкции

Рис. 3. Расчетная схема железобетонной конструкции

Жесткостные характеристики элементов конструкции понижены с учетом коэффициентов, согласно п. 6.2.7 СП 430.1325800.2018 [4]:

– 0,6 для вертикальных сжатых железобетонных стен;

– 0,2 — для несущего горизонтального перекрытия.

В соответствии с ГОСТ Р 54257–2010 «Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения и требования» класс сооружения принят КС-2. Коэффициент надежности по ответственности принят равным 1 [5].

Все нагрузки приняты согласно СП 20.13330.2016 г. Перечень принятых нагрузок представлен в таблице 1 [1].

Таблица 1

Перечень принятых нагрузок

п/п

Наименование нагрузки

Нормативное значение кг/м 2

γ n

Нормативное значение с учетом γ n, кг/м 2

γ f

Расчетное значение, кг/м 2

1

2

3

4

5

6

7

Постоянные нагрузки

1

Собственный вес ж/б конструкций

(2500 кг/м 3 )

Учтен в «ПК SCAD»

1

Учтен в «ПК SCAD»

1,1

Учтен в «ПК SCAD»

Полезные нагрузки

2

Нагрузка в служебных помещениях административно — бытовых зданий.

200

1

200

1,2

240

Итого полезные нагрузки

200

1,2

240

Постоянные нагрузки от пирога перекрытия

3

Цементно — песчаная стяжка

δ ст = 100 мм

γ ст = 2400 кг/м3

240

1

240

1,3

312

4

Линолеум:

δ лин = 15 мм;

γ лин = 1600 кг/м 3

24

1

24

1,2

30

5

Потолок типа «Армстронг»

γ арм = 5 кг/м 2

5

1

5

1,2

6

Итого постоянные нагрузки от пирога перекрытия

269

1,2

348

Постоянные нагрузки от перегородок в линию (м.п.)

6

Перегородки кирпичные 250мм

γ арм = 1800 кг/м 3

1350

11

1350

1,2

1620

Итого нагрузки от перегородок

1350

1,2

1620

В результате расчета получено максимальное усилие момента (Рисунок 4), равное - 4.42 т.*м.

Результаты расчета

Рис. 4. Результаты расчета

Армирование принимается из арматуры Ø12мм с шагом 200мм.

Защитный слой арматуры принят 25 мм в соответствии с требованиями СП 63.133330.2018 [2].

Рассматриваемые защитные слои при выполнении расчета:

1) 25мм. — защитный слой арматуры проектный

2) 35мм. — защитный слой арматуры проектный с допуском в 10 мм, согласно таблице 5.10, СП 70.13330.2012 [3].

3) 37 мм. — защитный слой арматуры при изменении направления сетки

4) 47 мм. — защитный слой арматуры при изменении направления сетки с учетом максимального допуска.

Результаты расчета по прочности изгибающего момента п. п. 8.1.8–8.1.14 СП 63.13330.2018 [2] представлены на рисунке 5.

Коэффициент использования по предельному моменту (п.п. 8.1.8–8.1.14 СП 63.13330.2018)

Рис. 5. Коэффициент использования по предельному моменту (п.п. 8.1.8–8.1.14 СП 63.13330.2018)

Снижение несущей способности по предельному моменту

Рис. 6. Снижение несущей способности по предельному моменту

В результате выполненных поверочных расчетов следует вывод, что в конструкциях перекрытий с минимальным запасом прочности, даже допускаемые отклонения, указанные в таблице 5.10 СП 70.13330.2012 [3] ведут к снижению несущей способности. Согласно скачку, на диаграммах следует, что снижение несущей способности по предельному моменту большей степени при нарушении защитного слоя в большую сторону при увеличении защитного слоя в первые 10мм. Результаты снижения несущей способности в процентном соотношении представлены на рисунке 6.

Выводы:

  1. Изменение защитного слоя арматуры ведёт к снижению несущей способности конструкции на величину от 3,5 % для арматуры диаметром 12мм. Для арматуры больших диаметров — снижение несущей способности, при изменении защитного слоя более существенно.
  2. Контроль защитного слоя при обследовании влияет на разработку проекта по усилению конструкций перекрытий при помощи внешнего армирования.
  3. С учетом использования порядка 30 % от прочности композитных материалов (без преднапряжения) [1], при усилении перекрытий необходимо учитывать снижение несущей способности от фактической картины армирования, выявленной в процессе обследования.

Литература:

  1. СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия»
  2. СП 63.133330.2018 «Бетонные и железобетонные конструкции»
  3. СП 430.1325800.2018 «Монолитные конструктивные системы. Правила проектирования».
  4. ГОСТ Р 54257–2010 «Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения и требования»
  5. СП 70.13330.2012 «Несущие и ограждающие конструкции»
  6. В. Т. Гроздов «О некоторых ошибках проектирования железобетонных и каменных конструкций и технического обследования зданий и сооружений». Санкт — Петербург 2006 г.47 с.
  7. Мохаммед Джалил Мохаммед Навшад, диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук: «Исследование напряженно-деформированного состояния монолитных железобетонных плит перекрытий с дефектами». Москва 2004.
Основные термины (генерируются автоматически): несущая способность, SCAD, защитный слой арматуры, нагрузка, ошибка, предельный момент, рабочая арматура, результат расчета, слой, внешнее армирование.


Похожие статьи

Анализ ограждающих конструкций по прочности и устойчивости несущей способности стены из газобетонных блоков

В статье автор исследует прочностные характеристики легких газобетонных блоков.

Характер образования пластических деформаций в толстых железобетонных балках

В данной статье описывается характер возникновения пластических деформаций бетона в железобетонных балках с большой высотой поперечного сечения. Проводятся расчеты определенного количества толстых балок по нормальным и наклонным сечениям с целью опре...

Оценка несущей способности металлических балок в составе кирпичных сводов

Рассматривается проблема отсутствия методики расчета несущей способности металлической балки в составе кирпичного свода. Показана неточность метода расчета балки как отдельного элемента.

Анализ влияния прогиба от опалубочных работ при проведении СМР на примере монолитного железобетонного перекрытия. Влияние на порядок усиления конструкций внешним армированием

В статье производится анализ влияния прогиба от опалубочных работ при проведении СМР на примере конструкций перекрытия, влияние его на увеличение нагрузки и снижение несущей способности.

Результаты лабораторных исследований стяжек из сталей по ГОСТ 380–2005 и сталей по ГОСТ 1050–2013 быстросборных модулей

Статья посвящена изучению металлических стяжек из сталей по ГОСТ 380–2005 и сталей по ГОСТ 1050–2013 для сборки элементов моделей и их деформаций при лабораторных исследованиях быстросборных модулей контейнерного типа. Сравнению величин деформаций в ...

Анализ методов расчета деформаций нежёстких дорожных одежд

Представлен краткий обзор теоретических и экспериментальных исследований методик расчета деформаций нежёстких дорожных одежд. Анализ источников показал основные критерии расчета: упругий прогиб; сдвигоустойчивость подстилающего грунта и конструктивны...

Влияние коррозионных повреждений на несущую способность сжатых железобетонных элементов

В научной публикации автор исследует влияние коррозионных повреждений на несущую способность железобетонных сжатых элементов, которые ведут к ухудшению эксплуатационных характеристик. Исследование базируется на методе численного анализа и моделирован...

Исследование напряженно-деформированного состояния железобетонной балки при наличии трещины

В работе исследовано напряженно-деформированное состояние железобетонной балки при наличии поперечной трещины. Приведена оценка численных результатов значений напряжений при удалении от вершины трещины. Моделирование осуществлялось с использованием п...

О дискретизации нормального сечения железобетонного элемента с неоднородными свойствами бетона при расчете по нелинейной деформационной модели

В статье рассмотрены особенности дискретизации нормального сечения железобетонного элемента с неоднородными свойствами бетона по толщине при реализации расчета по деформационной модели. Приведены указания по трансформации выражений, определяющих жест...

Разработка проекта производства работ при строительстве зданий на просадочных грунтах

Актуальность выбранной темы диктуется тем, что в настоящее время большое развитие в строительном производстве получает строительство сооружений на слабых водонасыщенных грунтах. По аналитике имеющихся данных, при производстве строительно-монтажных ра...

Похожие статьи

Анализ ограждающих конструкций по прочности и устойчивости несущей способности стены из газобетонных блоков

В статье автор исследует прочностные характеристики легких газобетонных блоков.

Характер образования пластических деформаций в толстых железобетонных балках

В данной статье описывается характер возникновения пластических деформаций бетона в железобетонных балках с большой высотой поперечного сечения. Проводятся расчеты определенного количества толстых балок по нормальным и наклонным сечениям с целью опре...

Оценка несущей способности металлических балок в составе кирпичных сводов

Рассматривается проблема отсутствия методики расчета несущей способности металлической балки в составе кирпичного свода. Показана неточность метода расчета балки как отдельного элемента.

Анализ влияния прогиба от опалубочных работ при проведении СМР на примере монолитного железобетонного перекрытия. Влияние на порядок усиления конструкций внешним армированием

В статье производится анализ влияния прогиба от опалубочных работ при проведении СМР на примере конструкций перекрытия, влияние его на увеличение нагрузки и снижение несущей способности.

Результаты лабораторных исследований стяжек из сталей по ГОСТ 380–2005 и сталей по ГОСТ 1050–2013 быстросборных модулей

Статья посвящена изучению металлических стяжек из сталей по ГОСТ 380–2005 и сталей по ГОСТ 1050–2013 для сборки элементов моделей и их деформаций при лабораторных исследованиях быстросборных модулей контейнерного типа. Сравнению величин деформаций в ...

Анализ методов расчета деформаций нежёстких дорожных одежд

Представлен краткий обзор теоретических и экспериментальных исследований методик расчета деформаций нежёстких дорожных одежд. Анализ источников показал основные критерии расчета: упругий прогиб; сдвигоустойчивость подстилающего грунта и конструктивны...

Влияние коррозионных повреждений на несущую способность сжатых железобетонных элементов

В научной публикации автор исследует влияние коррозионных повреждений на несущую способность железобетонных сжатых элементов, которые ведут к ухудшению эксплуатационных характеристик. Исследование базируется на методе численного анализа и моделирован...

Исследование напряженно-деформированного состояния железобетонной балки при наличии трещины

В работе исследовано напряженно-деформированное состояние железобетонной балки при наличии поперечной трещины. Приведена оценка численных результатов значений напряжений при удалении от вершины трещины. Моделирование осуществлялось с использованием п...

О дискретизации нормального сечения железобетонного элемента с неоднородными свойствами бетона при расчете по нелинейной деформационной модели

В статье рассмотрены особенности дискретизации нормального сечения железобетонного элемента с неоднородными свойствами бетона по толщине при реализации расчета по деформационной модели. Приведены указания по трансформации выражений, определяющих жест...

Разработка проекта производства работ при строительстве зданий на просадочных грунтах

Актуальность выбранной темы диктуется тем, что в настоящее время большое развитие в строительном производстве получает строительство сооружений на слабых водонасыщенных грунтах. По аналитике имеющихся данных, при производстве строительно-монтажных ра...

Задать вопрос