ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСПАЛУБОЧНОЙ ПРОЧНОСТИ МОНОЛИТНЫХ ПЛИТ И БАЛОК

Полный текст

Введение. Особенностью проектирования монолитных железобетонных конструкций, возводимых на строительной площадке, является обязательная проверка прочности в стадии возведения [1-2]. Невыполнение требований прочности в промежуточном возрасте приводит к тяжелым последствиям, связанным не только с материальными потерями, но и с человеческими жертвами [3-5]. Поэтому проверка прочности бетона монолитных конструкций в стадии возведения является необходимым условием для дальнейшей нормальной эксплуатации зданий и сооружений [6-9]. Цель работы. Целью работы является уточнение сроков распалубливания линейных изгибаемых элементов (плит и балок) с учетом реального набора бетоном прочности. Материалы и методы. При проверке прочности в стадии возведения должны учитываться следующие обстоятельства: пониженная прочность Максимальное усилие, воспринимаемое бетоном, достигается при высоте сжатой зоны бетона при x = xR или ξ = ξR и αm = αR и наступает при достижении в сжатом бетоне напряжений, равных установленной распалубочной прочности Rb,рас. Граничное положение нейтральной оси определяется экспериментальным путем и принимается при использовании арматуры класса А400 ξR = 0,531 и αR = 0,390. При арматуре А500C ξR = 0,493 и αR = 0,372 [1]. Принимая в выражении (3) αm = 0,8αR, находим минимальное значение распалубочной прочности: Rb,расп = M/(0,8αRbh02). (4) Результаты и обсуждение. Для плит при расчетной ширине сечения b = 1 м выражение (4) принимает следующий вид. Для арматуры А400 Rb,расп = M/(αRbh0 02 2) = M/(0,8 · 0,390 · 1,0 · h ) = бетона, связанная со временем и условиями твердения, снижение прочности бетона при длительном действии нагрузки [10-13]. При этом прочность нормальных сечений определяется только сжатым бетоном, так как количество продольной арматуры назначается из условия прочности элемента в стадии эксплуатации (рис. 1) [14-16]. Nb x M 0 = M/(0,312h 2). (5) Для арматуры А500C Rb,расп = M/(0,8 · 0,372 · 1,0 · h 2) = M/(0,298h 2). (6) 0 0 Данная формула может быть рекомендована для назначения минимальной прочности бетона при распалубливании плит. Таким образом можно получить коэффициент k, 2 Mсеч равный 0,312h0 2 при использовании арматуры А400 и 0,298h0 для А500С, который позволяет просто Zb h0 h As определить распалубочную прочность в зависимости от толщины плиты. На рис. 2 представлены графики коэффициента k для определения распаа Ns лубочной прочности от М = 1 кНм/м. b Рис. 1. Cхема к расчету прочности сечений с одиночной арматурой [Fig. 1. Scheme for calculating the strength of sections with a single armature] Рассматривается случай, когда сжимающие напряжения воспринимаются только бетоном, арматура в сжатой зоне не учитывается, т.е. А' = 0. Уравнение прочности нормального сечения по бетону M = Rbbx/(h0 - 0,5x). (1) Учитывая, что x = ξ/h0, выражение (1) после некоторых преобразований примет вид 0 M = Rbbh 2ξ(1 - 0,5ξ). (2) Или, учитывая, что ξ(1 - 0,5ξ) = αm: M = αmRbbh02. (3) Рис. 2. Значения коэффициента k для определения распалубочной прочности плит от М = 1 кНм/м [Fig. 2. The values of the coefficient k for determining the stripping strength of slabs from M = 1 kNm/m] Например, при толщине плиты 200 мм, h0 ≈ 160 мм и расчетном моменте от собственного веса M = 55,0 кНм/м по графику (рис. 2) минимальное значение промежуточной прочности составляет: § при арматуре А500С: Rb,расп = 0,131 · 55,0 = = 7,21 МПа, что при классе бетона В20 составляет 7,21 · 100/11,5 = 62,7%. Таким образом, промежуточная прочность Rb,расп должна быть не менее 0,63Rb класса бетона В20; § при арматуре А400: Rb,расп = 0,125 · 55,0 = = 6,88 МПа, что при бетоне В20 составляет 6,88 · 100/11,5 = 59,8%. Промежуточная прочность Rb,расп должна быть не менее 0,6Rb класса бетона В20. Выполним проверку прочности нормальных сечений при вычисленной промежуточной прочности M = 55,0 кНм/м, h0 = 0,16 м, арматуре А500С и распалубочной прочности Rb,расп = 7,21 МПа. Из таблицы видно, что принятые в соответствии с формулами (5) и (6) или графиком рис. 1 значения промежуточной прочности Rb,расп обеспечивают прочность нормальных сечений в расчетной ситуации, соответствующей снятию опалубки [9-11]. Таким образом, предложенный способ определения распалубочной прочности Rb,расп для плит позволяет не только назначить величину Rb,расп, но и уточнить сроки распалубливания конструкций. Данный способ применим для линейных элементов и конструкций. Для балок при отношении ширины сечения балки к ее высоте b = 0,4 h выражение (4) приниo αm = М/Rbbh 2 = 55,0/7,21 · 103 · 1,0 · 0,162 = мает следующий вид. Арматура А400 = 0,298 < αR = 0,372. 0 Rb,расп = M/αRbh 2 = Так как αm = ξ(1 - 0,5ξ), то значение относи- = M/0,8 · 0,390 · 0,4h · h 2 = M/0,125h 3. (7) тельной высоты сжатой зоны ξ находится из известного квадратного уравнения 0,5ξ2 - ξ+αm = 0, откуда ξ = 0,364. При αm = 0,298 абсолютная высота сжатой зоны x = ξh0 = 0,364 · 0,16 = 0,058 м. Mсеч = Rb,расп bx (h0 - 0,5x) = = 7,21 · 103 · 1,0 · 0,058 (0,16 - 0,5 · 0,058) = 55 кНм. M = 55 = Mсеч = 55 кНм/м. Таким образом, прочность нормальных сечений плиты в стадии распалубливания по бетону при установленной передаточной прочности обеспечена. Аналогично вычислялась распалубочная прочность Rb,расп при арматуре А500С для других плит. Результаты вычислений представлены в табл. 1. Таблица 1 [Table 1] Величины распалубочной прочности при различных толщинах плит и соотношениях моментов Толщина плиты h, м [Plate thickness h, m] Коэффициент k [Coefficient k] Прочность Rb,расп, МПа [Formwork strength Rb,расп, МPа] Rb,расп / Rb, % Внешний момент М, кНм [External moment М, кNm] Мсеч, кНм [Section moment Мсеч, кNm] Мсеч / M 0,2 0,131 7,210 62,69 55 55 1 0,22 0,104 6,214 54,04 60 60 1 0,24 0,084 5,453 47,42 65 65 1 0,26 0,069 4,853 42,20 70 70 1 0,28 0,058 4,369 37,99 75 75 1 0,30 0,050 3,971 34,53 80 80 1 [The values of the formwork for different thicknesses of the plates and moment ratios] 0 0 0 Арматура А500С Rb,расп = M/0,8 · 0,372 · 0,4h0 · h02 = = M/0,119h03. (8) Например, для монолитного балочного перекрытия из бетона класса В20, арматуры А500С высота балки h = 600 мм, h0 ≈ 560 мм, расчетный момент от собственного веса балки и плиты M = 72,0 кНм. По формуле (8) прочность Rb,расп = 0,119 · 72,0 = 8,6 МПа, что при бетоне В20 составляет 8,6 · 100/11,5 = 74,5%. Следовательно, промежуточная прочность Rb,расп должна быть не менее 0,75Rb класса бетона В20. Проверка прочности нормальных сечений при вычисленной распалубочной прочности Rb,расп = = 8,6 МПа показала, что αm = 0,0268 < αR = 0,372. Абсолютная высота сжатой зоны x = ξh0 = 0,272 · 0,56 = 0,015 м. Условие прочности по бетону Mсеч = Rb,расп bx (h0 - 0,5x) = = 8,6 · 103 · 0,24 · 0,015 (0,56 - 0,5 · 0,186) = 17,3 кНм. M = 17,3 < Mсеч = 80,0 кНм. Прочность нормальных сечений балки в стадии распалубливания по бетону при установленной передаточной прочности обеспечена. Заключение. Предложенный способ определения распалубочной прочности Rb,расп позволяет назначать величину Rb,расп для плит и балок и уточнять сроки распалубливания конструкций с учетом реального набора прочности.

Об авторах

Виталий Сергеевич Кузнецов

Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: vitaly.ggh2014@yandex.ru

кандидат технических наук, доцент кафедры архитектурно-строительного проектирования (АСП), Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (ФГБОУ ВО «НИУ МГСУ»). Область научных интересов: монолитные и сборные конструкции с использованием высокопрочной арматуры со сцеплением и без сцепления с бетоном в современном строительстве зданий и сооружений

Ярославское шоссе, д. 26, Москва, Россия, 129337

Юлия Александровна Шапошникова

Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет

Email: yuliatalyzova@yandex.ru

кандидат технических наук, доцент кафедры железобетонных и каменных конструкций (ЖБК), Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (ФГБОУ ВО «НИУ МГСУ»). Область научных интересов: монолитное строительство, преднапряженные конструкции без сцепления и со сцеплением с бетоном, современные строительные конструкции, обследование технического состояния и усиление строительных конструкций

Ярославское шоссе, д. 26, Москва, Россия, 129337

Список литературы