книги из ГПНТБ / Баулин Д.К. Междуэтажные перекрытия из легких бетонов

вдоль пуансонов. Примерное конструктивное решение модульной панели и платформенного стыка показано па рис. 53. Приведенная толщина бетона такой панели в за­ висимости от сечения пуансонов составляет 11,4—13 с м .

Наиболее свободная планировка квартир может быть осуществлена в домах с двумя продольными несущими

2026-

76- .97- гв 37- -28 •во,-юг. ,-Ю2, , , 24

Рис. 53. Многопустотные панели с расположением верти­

кально-овальных пустот в соответствии с укрупненным мо­ дулем З М

стенами, в которых роль ветровых диафрагм могут вы­ полнять жесткие коробки лестничных клеток.

Наиболее рациональным решением междуэтажного перекрытия таких домов пролетом 10—12 м являются многопустотные настилы из легкого бетона высотой 36 с м с приведенной толщиной бетона около 16 с м (рис. 54). Масса 1 м 2 этих настилов составляет всего 270—300 к г (с учетом производственной влажности). Благоприятное соотношение массы и жесткости таких перекрытий позво­ ляет рассчитывать на достаточно высокую их звукоизоли­ рующую способность даже при устройстве по выравни-

130

вагощей стяжке пола из линолеума па войлочной под­ кладке. При грузоподъемности монтажных кранов 8 г площадь отдельных элементов такого перекрытия может достигать 27 м2.

В настоящее время элементы перекрытий большого пролета размером «на комнату» выпускаются в виде па­

Рис. 54, Многопустотная легкобетонная панель акустически однородного перекрытия пролетом 10—12 м

нелей шатрового типа. Достаточно высокая звукоизоли­ рующая способность таких перекрытий может быть до­ стигнута лишь путем устройства раздельного пола повышенной массы по слою эффективного звукоизоляци­ онного материала, а также созданием воздушной про­ слойки.

применить ребристую легкобетонную плиту основания пола. В Главкиевстрое имеется опыт применения пере­ крытия такой конструкции.

Конструктивная высота перекрытия малого пролета с полом составляет обычно 17—20 см. Такая же конст­ руктивная высота перекрытия большого пролета при ис­ пользовании шатровых панелей позволяет в целях улуч­ шения звукоизоляции значительно развить воздушную прослойку. Применение жесткой ребристой легкобетон­ ной плиты основания пола высотой 10—12 см дает воз­ можность разгрузить тонкую плиту потолка и уменьшить ее армирование (рис. 55).

Ребристые элементы пола из легкого бетона могут из­ готовляться на конвейерных линиях методом непрерыв­ ного вибропроката, а также в кассетных формах.

На основе несущей панели шатрового типа можно в одном технологическом цикле создавать монтажные эле­ менты перекрытий сравнительно небольшой массы с го­ товым основанием пола (рис, 56), Несущую часть такой

комплексной панели можно выполнять из легкого бетона марки 200.

В связи с тем что контурные ребра шатровых панелей не влияют на объем помещений, для снижения расхода стали можно значительно увеличить их высоту. В этом случае ребро шатровой панели выполняет функцию пере­ мычки оконного проема со стороны помещения.

грессивные решения таких перекрытий могут быть полу­ чены лишь в результате совместных усилий исследовате­ лей и проектировщиков, работающих в области констру­ ирования и технологии заводского производства.

Легкие бетоны применяются также в перекрытиях домов из объемно-пространственных блоков, где особен­ но необходимо снижение веса конструкций и расхода ос­ новных материалов. В этом случае создание акустически раздельных конструкций предопределено спецификой данного вида строительства. Тем не менее требования звукоизоляции находятся в сложном противоречии с обычными принципами статики и технологии производ­ ства. Иа данном этапе развития объемно-блочного домо­ строения явно превалируют вопросы технологии и строи­ тельной механики. Поэтому расчеты иа получение высо­ кой звукоизолирующей способности за счет простого удвоения ограждающих конструкций далеко не всегда оправдываются.

Так, удовлетворительная звукоизолирующая способ-

132

иость перекрытий объемно-блочных домов достигается в настоящее время лишь при использовании тройных кон­

при минимальных затратах могут быть обеспечены лишь в результате комплексного компромиссного решения во­ просов строительной физики, механики и технологии. Оче­ видно, в данном случае элемент пола (несущую часть перекрытия) следует исключить из пространственной ра­ боты блока, изолировав его в эксплуатационном поло­ жении от других конструкций. Экономическая эффектив­ ность и эксплуатационная состоятельность этого вида строительства в значительной степени зависят от реали­ зации преимуществ раздельности конструкций.

4. Ж Е С Т К О С Т Ь Л Е Г К О Б Е Т О Н Н Ы Х П Е Р Е К Р Ы Т И Й

Контурное опирамие легкобетонных панелей перекры­ тий и их малый собственный вес предопределяют низкий

ные при участии автора в 1957—1960 гг., показали, что при невысоком расходе арматуры такие панели толщи­ ной 8—10 см обладают достаточной жесткостью. Это объ­ ясняется тем, что в сплошных панелях малого пролета при нормативных нагрузках трещины совсем не образу­ ются или образуются в весьма ограниченном количестве. Указанная особенность работы слабоармированных лег­ кобетонных элементов отмечается также проф. М. 3. Си­ моновым.

Однако расчеты деформаций легкобетонных панелей, выполняемые на основании действовавших тогда НиТУ, делали их проектирование совершенно невозможным и тем самым препятствовали внедрению этих экономич­ ных и надежных конструкций.

Поэтому возникла необходимость разработки такого уточнения методики расчета деформаций, которое, не за­ трагивая основных положений действующих нормативов, сблизило бы расчетные значения прогибов с фактиче­ скими.

;133

Основная причина расхождения между фактическими и расчетными значениями прогибов заключалась в том, что при определении момента образования трещин по НиТУ 123-55 принималось расчетное сопротивление рас­ тяжению.

Однако распространение этой минимальной прочно­ сти, определенной в наиболее слабом сечении, на расчет прогиба, который является результатом сложного напря­ женного состояния во всем объеме конструкции, создава­ ло неверную предпосылку расчета, равносильную пони­ жению марки бетона в 2,5—3 раза.

Результаты экспериментов показывали, что, если в ка­ ком-либо сечении панели трещины возникали при напря­ жении, даже несколько меньшем нормативного сопротив­ ления, их влияние на такой суммарный результат всех линейных деформаций, каким является прогиб, было весьма ограниченным.

Поэтому величина измеренного прогиба существенно отличается от рассчитанного исходя из условия распрост­ ранения этой минимальной прочности по всему объему элемента.

Вызывал возражение и тот факт, что прогиб рассчи­ тывался по наименьшей жесткости, определенной на наи­ более напряженном участке пролета. В этом случае с мо­ мента возможного появления первой трещины прогиб панели определяется в предположении, что трещины воз­ никли в полном количестве по всей длине пролета. Такое допущение приводило к результатам, весьма отличным от фактических, особенно, когда изгибающий момент от нормативной нагрузки не намного превосходил момент образования трещин.

Методика определения деформаций уточнялась с уче­ том наибольших значений прогиба, полученных в резуль­ тате испытаний конструкций.

При определении момента образования трещин, а так­ же при вычислении коэффициента г|за> учитывающего влияние растянутого бетона между трещинами на дефор­ мацию арматуры, было предложено исходить из норма­ тивных величин сопротивления бетона растяжению.

Однако для приближения расчетных значений проги­ ба к худшим результатам опытов прочность бетона на растяжение при изгибе принималась несколько понижен­ ной. Это снижение прочности производилось в форме уменьшения упругопластического момента сопротивле-

134

ни я для растянутой грани сечения. Вместо прямоуголь­ ной эпюры напряжений в растянутой зоне было предло­ жено принимать трапециевидную при значении коэффи­

с учетом положения арматуры по высоте сечения, кото­

ций в растянутой зоне бетона. Эта жесткость меньше средней жесткости на участке, где отсутствуют трещины. В средине пролета, где изгибающий момент превышает момент образования трещин, жесткость также принима­ лась постоянной и равной жесткости в наиболее ослаб­ ленном месте (рис. 57). Различная жесткость по длине изгибаемого элемента учитывалась путем введения по­ правочного коэффициента, определяемого в виде функ­

без трещин.

135

Для упрощения расчетов по изложенной методике бы­ ли составлены таблицы.

При анализе результатов исследований были отмече­ ны случаи, когда единичные трещины в наиболее слабых сечениях возникали при величинах изгибающих момен­ тов, несколько меньших момента образования трещин (определенного исходя из пониженного значения момен­ та сопротивления). Такое преждевременное трещинообразоваиие приводило к снижению жесткости при данной величине нагрузки иа 20—40% (в зависимости от про­ цента армирования). Однако при дальнейшем повыше­ нии нагрузки прогибы этих панелей или фрагментов все меньше отличались от прогибов образцов, в которых тре­ щины возникали при изгибающих моментах, боль­

ших М т .

Расчет указанных панелей при более высоких нагруз­ ках исходя из сопротивления растяжению, соответствую­ щего величине изгибающего момента, при котором воз­ никла первая трещина, приводил к сильно завышенным значениям прогиба. Следовательно, прочность на растя­ жение в наиболее слабом сечении не всегда характеризу­ ет свойства бетона во всем объеме панели. Учитывая воз­ можность преждевременного появления трещин при Мг/Мв^.\,1, было предложено принимать в этом случае, что трещинами ослаблено 10% длины пролета в зоне наи­ больших значений изгибающих моментов.

Таким образом, пониженный момент сопротивления сечения по наиболее растянутой грани при нормативном значении сопротивления бетона растяжению, а также учет возможности преждевременного появления трещин позволили включить в расчетное значение прогиба все неблагоприятные отклонения, наблюдавшиеся в опытах.

В большинстве случаев расчетная величина прогиба, определенная по уточненной методике, значительно (иногда более чем в 2 раза) превышает фактическую, что обусловлено спецификой работы панелей малого пролета при опирании их по контуру. При нормативной нагрузке эти панели находятся вблизи границы их работы как сплошного тела без трещин и с ограниченным количест­ вом трещин.

Именно этот граничный случай и соответствует для данного типа конструкций оптимальному соотношению расхода бетона и стали. Поэтому толщину сплошных лег­ кобетонных панелей перекрытий рекомендуется назна-

136

чать исходя из примерного равенства изгибающего мо­ мента от нормативной нагрузки и момента образования трещин.

Уточненная методика определения деформаций была использована в архитектурно-проектной мастерской им. В. А. Веснина при проектировании легкобетонных па­

Натурные измерения прогибов этих перекрытий, а так­ же аналогичных перекрытий из тяжелого бетона, прове­ денные инж. Е. М. Сурмаиидзе после одного и двух лет эксплуатации, показали, чтх> прогибы легкобетонных па­ нелей в среднем на 19% меньше, чем панелей из тяже­ лого бетона. Полученные результаты объясняются тем, что легко бетонные панели в Новокуйбышевске имели примерно вдвое меньший собственный вес.

Уточненная методика определения деформаций пане­ лей с учетом Повышенной жесткости участков без трещин

Повышенная жесткость участков пролета без трещин учитывается также в «Инструкции по проектированию железобетонных конструкций» (1968 г.). Однако в Инст­ рукции имеется ряд существенных расхождений с ранее предложенной нами методикой.

В указанной Инструкции наличие или отсутствие тре­ щин при расчете по деформациям устанавливается из расчета по образованию трещин с заменой i?T на Rp как для предварительно-напряженных элементов, так и для элементов без предварительного напряжения. В руковод­ стве по проектированию железобетонных конструкций, со­ ставленном в развитие Инструкции, для элементов без предварительного напряжения момент сопротивления сплошного прямоугольного сечения с одиночным арми­

описанной методике, при том же значении an и-у- =0,8 WT = 0,274 М 2 .

137

Кроме того, этой методикой предусматривается воз­ можность и более раннего появления трещин при М =

= = 0 , 2 4 9 bh2Rl .

Следовательно, в Инструкции предусматривается учи­ тывать влияние трещин на жесткость элемента, начиная со значения изгибающего момента, которое на 3 5 % вы­ ше, чем в ранее рассмотренном случае. При столь малом армировании такая величина Мт значительно больше из­ гибающего момента от нормативной нагрузки, по кото­ рому определяются деформации.

При увеличении армирования указанное расхождение возрастает и при значении а0 = 0,08 оно достигает 49%- Таким образом, при определении деформаций Инст­ рукция не предусматривает никакого запаса в расчете на образование трещин, что для слабоармированных конст­ рукций, работающих в граничной стадии, представляет определенную опасность, так как в отдельных случаях их фактические деформации могут в несколько раз пре­

вышать расчетные.

определяется исходя из сопротивления растяжению, по­ ниженного на 20 % по сравнению с нормативным, а про­ гиб, определенный с учетом повышенной жесткости уча­

сти по длине пролета. Между тем, для слабоармирован­ ных конструкций, работающих с трещинами, расчетное значение прогиба всегда выше фактического.

В рекомендуемой методике небольшое повышение рас­ четной жесткости таких элементов на участке с трещина­ ми предусматривается производить за счет некоторого снижения коэффициента ара, принимая для его определе­ ния TWG.T = 0,256 b№Rp\ Однако в этом случае значение г|за при определении длительного прогиба от части нор­ мативной длительно действующей нагрузки следует при­ нимать не ниже значения, определенного для кратковре­ менного действия всей нагрузки.

Сопоставление расчетных значений прогиба от крат­ ковременной нагрузки (с учетом и без учета повышенной жесткости приопорных участков) с результатами испы­ таний показано иа рис. 58.

138

Теоретическая зависимость прогиба от величины из­ гибающего момента'при а 0 « 0 , 0 3 , построенная па осно­ вании «Инструкции по проектированию железобетонных конструкций», выражается ломаной кривой ОАБВ, пере­ секающей на участке АБ эмпирические кривые.

М,кгс-м

600

2.0 25 Прогиб, см

Рис. 58. Сопоставление расчетных значении прогиба от кратковременной нагрузки (с учетом л без учета измене­

На рис. 58 видно, что рекомендуемая нами методика (кривая 4) более осторожно и вместе с тем более близко описывает результаты опытов »0,0019; л « 1 6 ) .

На основании изложенного можно сделать следующие выводы.

139