Разработка способа объединения сборных ЖБ плит перекрытий и стальных балок | Творческий коллектив

РАЗРАБОТКА СПОСОБА ОБЪЕДИНЕНИЯ СБОРНЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ПЛИТ ПЕРЕКРЫТИЙ И СТАЛЬНЫХ БАЛОК. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ И ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Авторский коллектив: Конин Д.В., Каприелов С.С., Бучкин А.В., Крылов А.С., Рожкова Л.С., Ртищева И.В., Чилин И.А., Игольников И.С.

Перекрытия со сборными плитами, уложенными по стальным балкам применяются при строительстве жилых и общественных зданий, парковок, промышленных сооружений. В настоящее время существующие в РФ и мире способы объединения стали и сборного железобетона (при помощи болтов, сварных соединений) достаточно трудоемки и требуют специального оборудования. Необходимо было придумать такой узел, при котором будут минимальные трудозатраты при монтаже, минимум (или вообще отсутствие) специализированного крепежа, минимум «мокрых» процессов и сварных соединений. В настоящее время перекрытия со сборными плитами широко используются, однако конструируются без объединения стали и бетона ввиду отсутствия надежных экспериментальных данных.

Технические решения по компоновке узлов сталежелезобетонных конструкций со сборными многопустотными плитами и стальными балками, разработаны на основе значительного объема проведенных экспериментальных и теоретических исследований, анализа мирового и российского опыта. Испытано более 25 моделей конструкций, в том числе 5 полноразмерных моделей перекрытий размерами 10×6 м в различной конфигурации путем нагружения сверху мешками с песком суммарным весом более 70 т.

Приоритетной задачей исследований было обеспечение совместной работы сборных конструкций на основе простых конструктивных решений — дополнительных анкерных стержней, гибких упоров и незначительных монолитных участков из самоуплотняющихся безусадочных бетонных смесей нормальной и повышенной прочности. Поставленные задачи были выполнены. На основании экспериментальных и теоретических исследований предложены следующие варианты компоновки сборных плит со стальными балками.

• Плиты уложены на нижние полки металлических двутавровых сварных балок. Для обеспечения совместной работы железобетонных плит со стальными балками выполнена установка уголков-упоров для крайних плит для предотвращения горизонтальных смещений в процессе нагружения, а также — частичное омоноличивание пустот в плитах. Поверх плит уложен армированный бетон толщиной 80 мм. Схема конструкции приведена на рисунке 1. Такое перекрытие может быть использовано в жилых и общественных зданиях, где необходимо проектировать конструкции минимальной высоты.
• Плиты перекрытия уложены на опорные площадки металлических балок, верхняя поверхность плит совпадает с верхней полкой балки. Для обеспечения совместной работы железобетонных плит со стальными балками, на стенку балок были приварены гибкие упоры, а также выполнена установка упорных уголков для крайних плит для предотвращения горизонтальных смещений в процессе нагружения; выполнено частичное омоноличивание пустот в плитах. Схема конструкции приведена на рисунке 2. Такие перекрытия можно использовать в конструкциях со значительными нагрузками (автостоянки, промышленные площадки, склады).

Применение сборных сталежелезобетонных конструкций в предложенных вариантах позволит использовать все плюсы сборных железобетонных плит (фабричное изготовление предполагает точные геометрические размеры, минимизацию брака и дополнительный заводской контроль изделия; на строительной площадке обеспечивается быстрота монтажа за счет сокращения арматурных и бетонных работ) и плюсы сталежелезобетонных конструкций (за счет грамотной компоновки поперечного сечения и распределения усилий между сталью и бетоном обеспечивается высокая несущая способность элементов при снижении материалоемкости конструкции в целом). Экономия стали при объединении балки и сборной плиты может достигать 25%. При этом не появляется дополнительных метизов (стад-болтов), плиты могут быть использованы стандартные без дополнительных закладных деталей, изготовленные методом непрерывного формования.

Предложенные варианты компоновки сборных плит с металлическими двутавровыми балками позволяют уменьшить строительную высоту перекрытий. Кроме того, они способствуют популяризации и расширяют спектр применения металлоконструкций в РФ, что отвечает запросам металлургической отрасли в условиях ограничения экспортных рынков.

Отметим, что применение сборного сталежелезобетона в предлагаемом варианте позволит сократить сроки строительства, обеспечить экономию материалов, а также обеспечить долговечность и безопасность эксплуатации при надлежащем контроле качества работ.

Работа выполнена в АО «НИЦ «Строительство» при поддержке Ассоциации развития стального строительства, объединяющей крупнейших российских металлургов (ЕВРАЗ, ОМК, НЛМК, Северсталь и др.).