Д.т.н . Демчина Б.Г., Литвиняк О.Я.

Національний університет «Львівська політехніка», Україна

Робота збірно-монолітних залізобетонних плит перекриття з використанням пінобетону на згин

при монтажі та експлуатації

 

Сьогодні в Україні, як і в цілому світі широко використовують неавтоклавний пінобетон у будівництві. У багатьох країнах пінобетон застосовують при зведенні стін і перекриттів будинків, а також для будівництва основ доріг, для заповнення канав (траншей) [2]. Однак, використання неавтоклавного пінобетону, як основного конструктивного елементу у плитах перекриття на сьогодні є незначним [3], хоча економічна вигода від цього є суттєва. Незначне застосування неавтоклавного пінобетону у плитах перекриття спричинене тим, що недостатньо вивчена його спільна робота із арматурою та іншими конструктивними елементами.

Метою роботи було експериментально дослідити роботу на згин при монтажі та експлуатації збірно-монолітних залізобетонних плит перекриття з використанням пінобетону.

Дослідні зразки були виготовлені у вигляді двох опалубкових залізобетонних плит марки П-1 та П-2, розміром в плані LxB=4200x500мм , висотою залізобетонної основи – 40 мм (рис. 1).

 

Рис. 1. Вигляд опалубкової залізобетонної плити в бетонному цеху після виготовлення

 

Армування дослідних плит виконувалося просторовим арматурним каркасом у вигляді тригранної призми. Для бетонної основи плит марки П-1 та П-2 використовувався важкий бетон класу В20.

Опалубкові залізобетонні плити марки П-1 та П-2 випробовувались на монтажні навантаження як балки на двох опорах – шарнірно нерухомій та шарнірно рухомій. Навантаження на кожну плиту прикладалося ступенями за допомогою гідравлічного домкрата та симетрично розподілялося у третинах прольоту величиною по 0,5Р через розподільчу траверсу (рис. 2).

 

Рис. 2. Вигляд опалубкової залізобетонної плити при випробуванні

 

Після проведення досліджень опалубкових плит марок П-1 та П-2 на монтажні навантаження були отримані значення прогинів по середині прольоту плити (вимірювалися за допомогою прогиноміра Аістова та індикатора годинникового типу) та осідання опор (вимірювалися за допомогою індикаторів годинникового типу).

За результатами експериментальних досліджень побудовані графіки наростання прогинів (рис. 3).

Рис. 3. Експериментальні залежності наростання прогинів опалубкових залізобетонних плит марок П-1 та П-2

 

Аналізуючи результати проведених досліджень можна зробити наступні висновки:

-   руйнування плити марки П-1 відбулося внаслідок втрати стійкості верхньої робочої арматури. Перші тріщини появилися на нижній грані опалубкової залізобетонної плити в поперечному напрямку посередині прольоту.

-   перші тріщини та руйнування плити марки П-2 спостерігалися в перерізі на відстані 1/4 прольоту від опори. Це зумовлено тим, що у цьому місці попередньо були виключені з роботи поперечні похилі стержні за допомогою їх розрізання. Розрізання цих поперечних стержнів на відстані 1/4 прольоту від опори було проведено для того, щоб експериментально перевірити достатність відстані приварки поперечних арматурних стержнів до верхньої робочої арматури. В зоні руйнування відбулась втрата стійкості верхньої робочої арматури;

-   експериментальне значення величини руйнуючого навантаження склало для плити марки П-1 – , а для плити марки П-2 –   (рис. 3), що було визначено виходячи із умови досягнення опалубковими залізобетонними плитами гранично допустимих прогинів, що становили f _max = (1/200)L=(1/200)*400=2 см.

Опалубкові залізобетонні плити марки П-1 та П-2 після випробовування вирівнювались в місцях втрати стійкості верхньої робочої арматури, після чого до неї приварювались додаткові арматурні стержні аналогічного діаметру. Згодом виконувалась дерев’яна опалубка по них та проводилось бетонування верхнього шару плити пінобетоном марки D-800 висотою 160мм . Таким чином, були отримані дві збірно-монолітні залізобетонні плити перекриття із використанням пінобетону марки ПП-5 та ПП-6. Таке маркування плит пов’язане із тим, що раніше досліджувалися плити марок ПП-1, ПП-2, ПП-3 та ПП-4, що мали такі ж геометричні розміри та таке ж армування, як і плити марок ПП-5 та ПП-6, проте ці вище названі плити мали різний верхній шар, що докладно описано у [1].

Отримані збірно-монолітні залізобетонні плити перекриття із використанням пінобетону марки ПП-5 та ПП-6 випробовувалися на згин як балки на двох опорах – шарнірно нерухомій та шарнірно рухомій, які завантажені зосередженими силами у третинах прольоту (рис. 4).

Рис. 4. Вигляд дослідних зразків плит ПП-5 та ПП-6 під час випробувань

 

В процесі експерименту заміряли прогини плит за допомогою індикаторів годинникового типу розміщених на двох опорах та посередині прольоту, а також прогиноміра Аістова , що дало можливість побудувати експериментальні залежності наростання прогинів плит, які представлені на рис. 5.

Рис. 5. Експериментальні залежності наростання прогинів плит марок ПП-5 та ПП-6

 

Аналізуючи вище наведені експериментальні дані можні судити про те, що:

-   дослідні плити марки ПП-5 та ПП-6 зруйнувалися у місцях втрати стійкості верхньої робочої арматури;

-   армування просторовим арматурним каркасом досліджуваних плит марок ПП-5 та ПП-6 забезпечило сумісну роботу залізобетонного і пінобетонного шару, що було підтверджено результатами експерименту;

-   експериментальне значення величини руйнуючого навантаження склало для плити марки ПП-5 – , а для плити марки ПП-6 –   (рис. 5), що було визначено виходячи із умови досягнення плитами гранично допустимих прогинів, що становили f _max = (1/200)L=(1/200)*400=2 см.

Загальні висновки:

1.   Важливу роль у роботі досліджуваних плит відіграє стиснута арматура.

2.   Опалубкові залізобетонні плити зруйнувалися внаслідок втрати стійкості верхньої робочої арматури: по середині прольоту – плита марки П-1; в перерізі на відстані 1/4 прольоту – від опори плита марки П-2.

3.   Використання неавтоклавного пінобетону в якості верхнього шару конструкції, дозволяє сприйняти частину стискаючих зусиль, що діють на плиту.

4.   Дослідні плити марки ПП-5 та ПП-6 зруйнувалися у місцях втрати стійкості верхньої робочої арматури.

5.   Армування просторовим арматурним каркасом досліджуваних плит марок ПП-5 та ПП-6 забезпечило сумісну роботу залізобетонного і пінобетонного шару, що було підтверджено результатами експерименту.

 

Список використаних джерел:

1. Демчина Б.Г. Дослідження збірно-монолітних залізобетонних плит перекриття з використанням пінобетону Будівельні конструкції: Міжвідомчий науково-технічний збірник наукових праць (будівництво) / Б.Г. Демчина , О.Я. Литвиняк , О.В. Давидюк . –Вип. 74: в 2-х кн. – Кн. 1. – К.: ДП НДІБК, 2011. – С. 160–166.

2. Демчина Б.Г. Перспективи впровадження пінобетону у дорожньому будівництві / Б.Г. Демчина , С.В. Марчук // Дороги і мости: зб. наук. пр. – К.: ДерждорНДІ , 2008. – Вип. 10. – С. 83 – 91.

3. Демчина Б.Г. Дослідження роботи нерозрізних пінобетонних армованих балок неавтоклавного твердіння / Б.Г. Демчина , Р.М. Світий , Р.І. Чень // VII Міжнар . симпозіум “Механіка і фізика руйнування будівельних матеріалів та конструкцій” . – К., 2007. – С. 425–430.