Новые эффективные профилированные настилы для армирования композитных плит.

0
18

В России за последнее десятилетие все более широкое распространение получают монолитные конструкции плит с использованием профнастила в качестве внешней арматуры и несъемной опалубки.

На сегодняшний день в качестве рабочей арматуры сталежелезобетонных плит перекрытий рекомендуется применять только два типа профилированных листов Н80А-674-0,9 и Н80А-674-1,0 отечественного производства, которые различаются толщиной стали — 0,9 и 1,0 мм соответственно. Профили этой марки выпускаются с 1980 г. Челябинском заводом стального профилированного настила по ТУ 67-452-82 [1]. По данным испытаний наличие в листах выштамповок и рифов не обеспечивает полную анкеровку настила с бетоном. Одним из важнейших показателей совместной работы является коэффициент сцепления профнастила с бетоном согласно натурным испытаниям и методики расчета по СТО 00-47 [2]. Выше приведенный профилированный лист не может быть рационально использован для возможного диапазона  нагрузок и пролетов. В связи с этим  были разработаны и проведены экспериментальные исследования новых стальных профилированных настилов  СКН 90-1000
Рис. 1 Профиль СКН 90-1000

Рис. 2 Общий вид профнастила СКН 90-1000
Рис. 3 Образец композитной плиты пролетом 3 м при нагрузке 2200 кг/м2

Разрушение плиты произошло при нагрузке без учета собственного веса 2450 кг/м2 в результате потери местной устойчивости верхней полки профнастила.
Обработка результатов испытаний (см. рис. 4 и 5) однопролетных плит с пролетом 6 м показала, что допустимый нормативный прогиб

Допустимое смещение бетона относительно профнастила 0,5 мм произошло при нагрузке 340 кг/м2.

При сопоставлении данных натурных испытаний по плите пролетом 6 м с теоретическими расчетами коэффициент сцепления составил γ

При нагрузке 900 кг/м2 в крайнем пролете появилась слабо выраженная площадка текучести в профнастиле при этом прогиб составил 5 мм и в среднем пролете при нагрузке 1180 кг/м2 также появилась слабо выраженная площадка текучести в профнастиле прогиб составил 7,5 мм. Допустимое смещение бетона относительно профнастила 0,5 мм произошло при нагрузке 1200 кг/м2.

Коэффициент сцепления для трехпролетной неразрезной расчетной схеме с пролетом 4 м составил γ

Рис. 6 Профиль СКН 157

В России горячие оцинкованные рулонные стали группы ХП для профилей СКН-157 поставляются Новолипецким и Магнитогорским металлургическими комбинатами. Расчетные размеры поперечного сечения профилей СКН-157 приводятся на рисунке 6. Расчетные геометрические характеристики профилей СКН-157 приводятся в ТУ 1122-141[4].

Благодаря двухступенчатой форме сечения стенок гофров местная устойчивость их плоских участков обеспечена при продольном сжатии в пролете.

Для оценки несущей способности из профилей СКН-157 при поперечном изгибе были выполнены расчеты и проведены испытания натурных образцов настила. Призменная прочность бетона в образцах — 320 кгс/кв. см, расчетное сопротивление стали профиля — 2 300 кг/кв. см.

 Образцы в виде одиночного профиля СКН-157 из оцинкованной стали толщиной 1,2 мм испытывались по однопролетной схеме при пролетах 6 м, соответственно, и делились на группы с анкерными упорами и без анкерных упоров. Образец располагался узкими полками профиля вниз и крепился на опорах в каждой волне к стальному элементу шириной 100 мм с помощью самонарезающих винтов. Образцы имели ширину 750 мм, толщину 210 мм, состояли из профиля СКН 157-750-1,2 уложенного на него бетона с плотностью 2250 кг/м2, противоусадочной  арматурной сетки 5В500 с ячейками 100х100 мм и анкерных упоров « рис 7. Зависимость прогиба отизгибающей попересной нагрузки

Испытания образца без анкерных упоров показали, что допустимый прогиб (металлическая конструкция) L/200 f= 30 мм произошел при нагрузке 210 кг/м2, допустимый прогиб (если считать профнастил в качестве внешней арматуры) L/150 f= 40 мм произошел при нагрузке 280 кг/м2.  Допустимое смещение бетона относительно профнатила (0,5 мм) наступило при нагрузке 75 кг/м2.  Из графиков видно ярко выраженную площадку текучести, это свидетельствует о том, что профнастил работает отдельно и сцепление с бетоном минимально.  

  Образцы с анкерными упорами показали, что допустимый прогиб (металлическая конструкция) L/200 f= 30 мм произошел при нагрузке 260 кг/м2, допустимый прогиб (если считать профнастил в качестве внешней арматуры) L/150 f= 40 мм произошел при нагрузке 365 кг/м2.  Допустимое смещение бетона относительно профнаcтила (0,5 мм) наступило при нагрузке 135 кг/м2.
Применение анкерных упоров в составе композитной плиты на 30% увеличивает эффективность работы, несмотря на все это видно, что профнастил марки СКН 157 не эффективно использовать в сталежелезобетонных конструкциях т.к. имеет низкое сцепление с бетоном. 

Испытания показали следующее:

  • профнастил СКН 90-1000Z в составе композитной плиты эффективно использовать при пролете 4,0 м при этом коэффициент сцепления составляет γf = 0,55;
  • при увеличение пролета происходит пропорциональное уменьшение коэффициента сцепления;
  • профиль СКН157 эффективно использовать в качестве оставляемой опалубки при нагрузке 260 кг/м2  допустимый прогиб  L/200 f= 30 мм;
  • использование анкерных упоров  в составе плиты на 30% улучшает работу в целом плиты.

Список используемой литературы:

  1. ТУ 67-452-82. Профили стальные гнутые с трапециевидными гофрами и рифами. — Челябинск: ЧЗПСН, 1982.
  2. СТО 0047-2005. Перекрытия сталежелезобетонные с монолитной плитой по стальному профилированному настилу. Расчет и проектирование. М.: ЗАО ЦНИИПСК им. Мельникова. 2005г. 64 с.
  3. Рекомендации по проектированию монолитных железобетонных перекрытий со стальным профилированным настилом. — М.: Стройиздат, 1987.
  4. ТУ 1122-141-02494680-03. Профили стальные листовые гнутые для настилов покрытий и перекрытий. — М.: ЗАО ЦНИИПСК им. Мельникова, 2003.