Многопустотная железобетонная плита перекрытия
Изобретение относится к области строительства и предназначено для устройства перекрытий зданий и сооружений. Достигаемый технический результат – снижение материалоемкрости плиты. Многопустотная железобетонная плита перекрытия, включающая верхнюю полку, армированную металлической сеткой, нижнюю полку, армированную металлической сеткой и стержневой продольной арматурой, разделенные в продольном направлении пустотами постоянного сечения, при этом форму сечения пустот принимают в виде соединенных вместе прямоугольника, со скругленными углами у нижнего основания и полуэллипса, так, что верхнее основание прямоугольника совпадает с длинной полуосью эллипса; размеры этих пустот по вертикали определяют из условия расположения несущей арматуры в нижней полке плиты и необходимой площадью сжатой зоны бетона в верней полке плиты, а по горизонтали – из условия необрушения верхнего свода бетона после уплотнения и выемки пустотообразователей (пуансонов), при этом перед закреплением пуансонов на бортостнастке опалубки на них надевают вплотную чехлы из полиэтиленовой пленки. 3 ил.
Изобретение относится к области строительства и предназначено для устройства междуэтажных перекрытий зданий и сооружений промышленного и гражданского назначения.
Известна пустотная железобетонная панель междуэтажных перекрытий зданий и сооружений (а.с. СССР №618514, Кл. Е 04 В 5/00), включающая верхнюю и нижнюю плиты с продольной арматурой и боковые стенки с поперечной арматурой, которые образуют две смыкающиеся посередине полости, поперечное сечение которых сужено от торцов к середине.
Недостаток такого конструктивного решения заключается в низкой трещиностойкости панели, завышенной толщине нижней и верхней плит, сложностью распалубки и возможностью обрушения незатвердевшего бетона верхней плиты при выемке пуансона.
Известна также многопустотная железобетонная панель для междуэтажных перекрытий зданий и сооружений [1], принятая нами в качестве прототипа, включающая верхнюю и нижнюю полки, боковые стенки и промежуточные ребра, которые разделены в продольном направлении пустотами круглой формы постоянного сечения; верхняя полка панели армирована металлической сеткой, а нижняя - металлической сеткой и продольной стержневой арматурой, поперечные ребра и боковые стенки армированы поперечной арматурой.
Недостаток конструктивного решения этой панели заключается в ее завышенной материалоемкости за счет нерационального использования бетона в ее средней части.
Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в снижении материалоемкости многопустотной железобетонной плиты перекрытия за счет уменьшения объема используемого бетона.
Это достигается тем, что в многопустотной железобетонной плите перекрытия, включающей верхнюю полку, армированную металлической сеткой, нижнюю полку, армированную металлической сеткой и стержневой продольной арматурой, боковые стенки и промежуточные ребра с поперечной арматурой, разделенные в продольном направлении пустотами постоянного сечения, форму сечения пустот принимают в виде соединенных вместе прямоугольника со скругленными углами у нижнего основания и полуэллипса, так, что верхнее основание прямоугольника совпадает с длинной полуосью эллипса; размеры этих пустот по вертикали определяют из условия расположения несущей арматуры в нижней полке плиты, и необходимой площадью сжатой зоны бетона в верхней полке плиты, а по горизонтали - из условия необрушения верхнего свода бетона после уплотнения и выемки пустотообразователей (пуансонов), при этом перед закреплением пуансонов на бортоснастке опалубки на них надевают вплотную чехлы из полиэтиленовой пленки.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 изображено поперечное сечение типовой многопустотной железобетонной плиты с круглыми пустотами шириной 1,2 м, на фиг.2 - поперечное сечение предлагаемой плиты, а на фиг.3 - форма сечения пустот.
Многопустотная железобетонная плита перекрытия включает верхнюю полку плиты 1, армированную металлической сеткой 2, нижнюю полку 3, армированную металлической сеткой 4, в которой соосно с поперечными ребрами 5 и боковыми стеками 6 расположена стержневая предварительно напряженная арматура 7; в поперечных ребрах 5 и боковых стенках 6 располагается поперечная арматура 8, выполненная в виде продольных каркасов; с внутренней поверхности пустоты предлагаемой плиты покрыты полиэтиленовой пленкой 9; по форме сечения пустот представляют собой соединенные вместе прямоугольник 10 с размерами a·b 1 и полуэллипс 11 с размерами а·b2 .
Конструктивно известная и предлагаемые плиты отличаются только формой отверстий. Геометрические размеры сечения предлагаемой плиты выбраны с таким расчетом, чтобы толщины нижней и верхней полок, боковых стенок и продольных ребер были равны соответствующим минимальным размерам плиты-прототипа. При таком подходе к формированию схемы поперечного сечения предлагаемой плиты нет необходимости проводить расчет ее элементов, поскольку результаты расчета будут идентичны результатам расчета всех элементов плиты-прототипа. В связи с этим основной задачей конструктора является рациональный выбор соотношения размеров прямоугольника 10 и полуэллипса 11.
Длина основания прямоугольника а назначается конструктивно, исходя из указанных выше соображений. Поэтому
а=(В-2·t p-2·tc)/3=(1190-2·26-2·53)/3=345 мм,
где В - ширина плиты;
tp - толщина ребра;
tc - толщина боковой стенки.
Общая высота отверстия b равна диаметру отверстия плиты-прототипа b=b 1+b2=159 мм.
Соотношение размеров высоты прямоугольника к малой полуоси эллипса b1/b 2 определяется экспериментально, исходя из условий обрушения свода бетона над отверстием после его уплотнения и выемки пустотообразователя. В целях достижения большей экономии бетона необходимо стремиться к максимально возможному сокращению высоты b2. Для его определения были изготовлены 6 деревянных опалубок фрагмента плиты длиной 60 см и шириной 41 см с возможностью установки в продольном направлении одного пустотообразователя, поперечное сечение которого соответствует предлагаемой форме отверстия пустот. Пустотообразователи готовились в виде деревянных вкладышей, закрепляемых на торцевых стенках опалубки так, чтобы была возможность их выемки после укладки и виброуплотнения бетона. Поперечные сечения пустотообразователей были выбраны 6 типов, с постепенно уменьшающейся длиной малой полуоси эллипса от 80 мм до 0. Последняя форма поперечного сечения пустотообразователя соответствовала прямоугольнику с соотношением сторон а·b=345160 мм. Таким образом, в каждом последующем пустотообразователе длина меньшей полуоси эллипса уменьшалась на 16 мм, а высота прямоугольника возрастала соответственно на те же 16 мм.
Первые два пустотообразователя были установлены в опалубку без чехлов из полиэтиленовой пленки, а на последующие были надеты чехлы из полиэтиленовой пленки толщиной 0,5 мм.
Все опалубки одновременно заполнялись бетоном на мелком щебне марки В 30, тщательно уплотнялись на виброплощадке. После выдерживания бетона в течение 30 мин пустотообразователи были из опалубок вынуты.
Результаты оказались следующими. Во второй, пятой и шестой опалубках бетон свода обрушился. В третьей опалубке поверхность свода с пленкой оказалась в идеальном состоянии. В первой и четвертой опалубках поверхность свода была слегка деформирована, но не обрушилась.
Таким образом, применение полиэтиленовой оболочки увеличивает несущую способность свода, что позволяет увеличить объем пустот в плитах перекрытия, а поперечное сечение пустотообразователя с пленкой шириной а=345 мм и соотношением высот прямоугольника и полуэллипса b1 /b2=112/48=2,333 можно рекомендовать для апробации в заводских условиях.
Площадь пустот с рекомендуемыми размерами по всему сечению предлагаемой плиты составляет
А=3(34,5·11,2+
·34,5·4,8/2)=1939,6 см2,
а площадь пустот плиты-прототипа -
A0=6··15,9 2/4=1191,3 cм2
Разница 
А=1939,6-1191,3=748,3 см2. На одну плиту длиной 5,8 м экономия бетона составит 5,8·748,3·10-4=0,434 м3. Учитывая, что общий объем бетона плиты-прототипа ПК 8-58-12 (длиной 5,8 м) составляет 1,084 м3 [2], экономия бетона в предлагаемой плите достигает 40%.
Поскольку по требованиям технических условий на изготовление многопустотных железобетонных плит [2] требуется выполнение защитного слоя бетона толщиной 20 мм для стержневой арматуры, расположенной в нижней зоне, то нижнюю часть отверстий следует выполнять скругленными (см. фиг.3). Радиус скругления определяют для каждого типа плиты путем геометрических построений с учетом принятого диаметра стержневой арматуры. В этом случае экономия бетона снижается на 1,0...1,5%.
Количество отверстий и их размеры для плит другой ширины принимают в зависимости от числа рабочих стержней продольной арматуры в их нижней зоне, а также от толщины используемой полиэтиленовой пленки.
Таким образом, технический результат достигается за счет рационального выбора формы отверстия пустот и за счет использования чехлов из полиэтиленовой пленки, надеваемых на пустотообразователи перед укладкой бетона в опалубку.
Источники информации:
1. Авт.св. СССР 618514, кл. E 04 B 5/00.
1. Типовые конструкции, изделия и узлы зданий и сооружений: серия 1-141-1. Панели перекрытий железобетонные многопустотные. Вып.64. Предварительно напряженные панели с круглыми пустотами.
Формула изобретения
Многопустотная железобетонная плита перекрытия, включающая верхнюю полку, армированную металлической сеткой, нижнюю полку, армированную металлической сеткой и стержневой продольной арматурой, разделенные в продольном направлении пустотами постоянного сечения, отличающаяся тем, что форму сечения пустот принимают в виде соединенных вместе прямоугольника, со скругленными углами у нижнего основания и полуэллипса так, что верхнее основание прямоугольника совпадает с длинной полуосью эллипса; размеры этих пустот по вертикали определяют из условия расположения несущей арматуры в нижней полке плиты и необходимой площадью сжатой зоны бетона в верхней полке плиты, а по горизонтали - из условия необрушения верхнего свода бетона после уплотнения и выемки пустотообразователей (пуансонов), при этом перед закреплением пуансонов на бортоснастке опалубки на них надевают вплотную чехлы из полиэтиленовой пленки.
РИСУНКИ
