CC BY
121
УДК 624.012.4 + 624.014
А.Н. Малахова, А.С. Балакшин
ФГБОУВПО «МГСУ»
ПЕРЕКРЫТИЯ ИЗ МЕЛКОРАЗМЕРНЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ПЛИТ ПО МЕТАЛЛИЧЕСКИМ БАЛКАМ
Рассмотрены конструктивные решения реконструируемых перекрытий по металлическим балкам с различным положением мелкоразмерных железобетонных плит заполнения. При выполнении авторами обследования этих перекрытий выяснилось, что отступая от проектного решения, которое определяло опирание мелкоразмерных ребристых плит на нижние полки двутавровых металлических балок ребрами вверх, при возведении перекрытий плиты укладывались на нижние и верхние полки балок, ребрами вниз и вверх. Выполненный расчет подтвердил возможность различного положения плит.
Ключевые слова: реконструкция, мелкоразмерные железобетонные плиты, металлические балки, конструктивные решения перекрытий, расчет плит, плита перекрытия.
При реконструкции одноэтажных зданий или зальных помещений многоэтажных зданий может возникнуть необходимость разделить реконструируемое помещение дополнительным перекрытием по высоте.
На рис. 1 показаны варианты конструктивного решения дополнительного перекрытия, выполненного при реконструкции одноэтажного здания бывшей котельной с целью создания учебного центра теплосети. Реконструкция была предпринята в 1988 г., когда активно применялись перекрытия из мелкоразмерных железобетонных плит по металлическим балкам.
Разработчики перекрытия из мелкоразмерных железобетонных плит по металлическим балкам — специалисты Академии коммунального хозяйства им. К.Д. Панфилова. В альбоме конструктивных решений для проведения капитального ремонта зданий старой застройки [1], выпущенном в 1988 г., представлено в т.ч. перекрытие по металлическим балкам с межбалочным заполнением мелкоразмерными железобетонными плитами марок ПРТМ. При этом проектное положение мелкоразмерных железобетонных плит в перекрытии по металлическим балкам было предусмотрено с опиранием на нижние полки металлических балок ребрами вверх (рис. 1, г).
На рис. 1, а—в и рис. 2 приведено конструктивное решение дополнительных перекрытий из мелкоразмерных железобетонных плит по металлическим балкам в различных помещениях реконструируемой котельной. Имеет место опирание мелкоразмерных ребристых плит на нижние и верхние полки металлических балок при положении мелкоразмерных плит ребрами вниз и вверх. Следует отметить, что различное опирание мелкоразмерных железобетонных плит перекрытия по высоте металлических балок привело, как показано на рис. 2 (разрез А-А), к различию отметок перекрытий в помещениях здания. С этим обстоятельством столкнулись проектировщики при новой реконструкции котельной.
МГСУ-
3/2013
Рис. 1. Варианты укладки мелкоразмерных ребристых железобетонных плит по металлическим балкам: а — на верхние полки металлических балок ребрами вниз; б — на нижние полки металлических балок ребрами вверх; в — на нижние полки металлических балок ребрами вниз; г — проектное положение мелкоразмерных железобетонных плит в перекрытии по металлическим балкам
Рис. 2. Конструктивное решение дополнительных перекрытий из мелкоразмерных железобетонных плит по металлическим балкам в различных помещениях котельной
в
г
При выполнении перекрытий использовались мелкоразмерные плиты четырех марок ПРТМ1 — ПРМТ4. В табл. 1 показан внешний вид плиты, приведены габаритные размеры, а также характеристики материалов плит четырех марок. Размеры поперечного сечения плит приведены на рис. 3.
Табл. 1. Технические показатели мелкоразмерных плит марок ПРТМ1 — ПРМТ4
Эскиз плиты
Марка плиты
Размеры, мм
b
ПРТМ1
1050
ПРТМ2
1250
Класс бетона В15, арматура 206 (8) А400 — у нижней грани, 204В5ОО — у верхней грани поперечного сечения плиты
ПРТМ3
1450
390
390
390
390
90
90
90
90
Рис. 3. Размеры, мм, поперечного сечения плит марки ПРТМ и расчетных сечений: расчетное сечение 1 — плита ребрами вниз; расчетное сечение 2 — плита ребрами вверх
l
h
Для выяснения возможности по-разному опирать мелкоразмерные плиты перекрытия на металлические балки были предприняты прочностные расчеты плит [2—4]. Следует отметить, что изменение положения мелкоразмерных плит по высоте металлических балок приводит к изменению нагрузок на плиты. При расположении плит ребрами вниз и ребрами вверх изменяется расчетное сечение плиты (соответственно расчетное сечение 1 и расчетное сечение 2 на рис. 3). Кроме того, для расчетного сечения 1 рабочая арматура плиты в проектном положении 206 (8) А400 становится конструктивной, а в качестве рабочей выступает конструктивная арматура 204В5ОО.
3/2013
При проведении расчета мелкоразмерной железобетонной плиты марки ПРТМ3 определялись нормативная и расчетная нагрузка на 1 м2 перекрытия. Для плит этой марки максимальные значения нормативной и расчетной нагрузок соответственно составляют 6,3 и 7,7 кН/м2.
При опирании плит на верхние полки балок нормативные и расчетные значения нагрузок соответственно составляют:
0,34 + 0,62 + 0,5+ 1,3 + 1,9 = 4,66 кН/м2 < 6,3 кН/м2.
0,4 + 0,80 + 0,6 + 1,43 + 2,28 = 5,5 кН/м2 < 7,7 кН/м2.
При опирании плит на нижние полки металлических балок, составленных из двух швеллеров № 24, с засыпкой межбалочного пространства керамзитом толщиной 18 см нормативные и расчетные значения нагрузок соответственно составляют:
0,34 + 1,0 + 1,2 + 0,5 + 1,3 + 1,9 = 6,24 кН/м2 < 6,3 кН/м2.
0,4 + 1,3 + 1,56 + 0,6 + 1,43 + 2,28 = 7,57 кН/м2 < 7,7 кН/м2.
Расчет мелкоразмерных плит перекрытия марки ПРТМ3 по металлическим балкам в осях 6—9 (см. рис. 2).
Исходные данные:
1) усилие М = (д/02)/8 = (2,2-1,62)/8 = 0,7 кНм («? = 5,5-0,4 = 2,2 кН/м2, ¡0 = = 1,65 - 0,05 = 1,6 м), нагрузка взята из табл. 2;
Табл. 2. Сбор нагрузок на плиты перекрытий
№ п/п Наименование и значение нагрузки, кН/м2 Нормативное значение У/ Расчетное значение
1 Постоянная:
1.1 Покрытие из керамической плитки на 0,34 1,2 0,4
цементном растворе — 0,34
1.2 Монолитная цементная стяжка — 1,0 1,0 (0,62) 1,3 1,3(0,8)
(0,62)
1.3 Засыпка керамзитом — 1,2 1,2 1,3 1,56
1.4 Перегородки — 0,5 0,5 1,2 0,6
1.5 Сборная плита — 1,3 1,3 1,1 1,43
2 2.1 2.2 Временная (на перекрытие): Полное значение — 2,0 Пониженное значение — 0,7 1,9 0,66 1,2 2,28 0,79
2) материалы В15, Rb = 8500 кН/м2; В500, Rs = 410 МПа = 41104 кН/м2;
3) расчетное сечение 1 Ь = 0,38 м, к0 = 0,09 - 0,02 = 0,07 м. Расчет:
М 0,7 0,7 „ „„ „ „о.
4 =-7 =-'-7 = = 0,03, п = 0,985.
^ ЯьЬк02 8500 • 0,38 • 0,07 18,82
А =--= 0,24 •10",м2= 0,24 см2.
Л ГШ 7 Л ЛПГ л л 1Л.4 /\ ГХ1-1 ' '
М _ 0,7
" г1ЛЛ"0,985-4М04-0,07
204В500 (А = 0,25 см2),
А 0 25 0 25 ц = = ^^ = = 0,0028 (ц = 0,28 % > 0,1 %).
Ь\ 12,6-7 88,2 ^ 7
Расчет мелкоразмерных плит перекрытия марки ПРТМ1 по металлическим балкам в осях 9-11(см. рис. 2)
А. = — =-—-4-=0,21 • 10 м = 0,21 см2.
Исходные данные:
1) усилие М = (д/02)/8 = (3,03-1,172)/8 = 0,51 кНм ^ = 7,57^0,4 = 3,03 кН/м2, 10 = 1,17 - 0,05 = 1,12 м):
2) материалы В15, Яь = 8500 кН/м2; А400, Д = 355 МПа = 35,5404 кН/м2;
3) расчетное сечение 2 Ь = 0,38 м, к0) = 0,09 - 0,02 = 0,07 м.
Расчет:
4 ~ =-= 0,51 = 0,12, п = 0,935.
0 КЬЬИ02 8500 • 0,1- 0,07 4,16
М _ 0,7
ЛДЛ ~ 0,935-35,5-10"- 0,07
206А400 (А, = 0,57 см2),
А = = А57 = 0,0081 (ц = 0,81 %).
Ьh0 10 -7 70 ^ ' '
Выполненный расчет подтвердил возможность различного положения плит.
Перекрытие по металлическим балкам всегда было одним из вариантов конструктивного решения перекрытий зданий.
Заполнение между металлическими балками вначале было деревянным или в виде кирпичных (бетонных) сводов. Затем между металлическими балками стали устраивать монолитные или монтировать сборные мелкоразмерные железобетонные плиты, укладываемые как по верхним, так и по нижним полкам двутавровых балок [5, 6].
Вплоть до проведения унификации габаритных схем и нагрузок основных объектов промышленного и гражданского строительства и широкого внедрения в практику сборных железобетонных конструкций конструктивные решения железобетонных перекрытий по металлическим балкам активно совершенствовались.
Более поздним конструктивным решением перекрытия по металлическим балкам являются часторебристые плиты, получаемые при использовании стального профилированного листа в качестве оставляемой опалубки.
Если профилированный лист участвует в обеспечении прочности монолитной плиты, то он выступает в качестве листовой арматуры [7, 8].
Монолитные плиты с листовой арматурой рассчитываются и конструируются по принципу проектирования железобетонных конструкций. Отличительной особенностью таких конструкций является необходимость обеспечения прочной и достаточно жесткой связи между листовой арматурой и бетоном, т.е. требуется расчет и конструирование анкеров.
Библиографический список
1. Альбом усовершенствованных железобетонных конструкций для капитального ремонта жилых домов. Л., 1988. С. 189—212.
2. СНиП 52-01—2003. Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. М., 2004. 23 с.
3. СП 52-101—2003. Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры. М., 2005. 54 с.
4. Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона без предварительного натяжения арматуры (к СП 52-101—2003) / ЦНИИ-Промзданий, НИИЖБ. М. : ОАО «ЦНИИПромзданий», 2005. 214 с.
5. Бурак Л.Я., Рабинович Г.М. Техническая экспертиза жилых зданий старой застройки. Л., 1977. С. 51—54.
6. Конструктивные детали жилых и гражданских зданий. М. : Государственное архитектурное издательство, 1949. 129 с.
7. Айрумян Э.Л., Румянцева И.А. Армирование монолитной железобетонной плиты перекрытия стальным профилированным настилом // Промышленное и гражданское строительство. 2007. № 4. С. 25—27.
8. СТО 0047—2005. Перекрытия сталежелезобетонные с монолитной плитой по стальному профилированному настилу. Расчет и проектирование. М., 2005. 63 с.
Поступила в редакцию в октябре 2012 г.
Об авторах: Малахова Анна Николаевна — кандидат технических наук, доцент, профессор кафедр железобетонных конструкций и архитектурно-строительного проектирования, ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет» (ФГБОУ ВПО «МГСУ»), 8(495)583-07-65, вн. 17-65, 8(495)287-49-14, вн. 30-35, asp@mgsu.ru, gbk@mgsu.ru;
Балакшин Андрей Сергеевич — кандидат технических наук, генеральный директор, ООО «Строительно-технический контроль», 8(495)926-07-07, аМгеу. balakshin@gmail.com.
Для цитирования: Малахова А.Н., Балакшин А.С. Перекрытия из мелкоразмерных железобетонных плит по металлическим балкам // Вестник МГСУ 2013. № 3. С. 81—87.
A.N. Malakhova, A.S. Balakshin
FLOOR STRUCTURES COMPOSED OF SMALL REINFORCED CONCRETE SLABS
RESTING ON STEEL BEAMS
The authors discuss the arrangement of supplementary floors in the rooms of a boiler house in the course of its renovation back in 1988. A structural solution contemplating supplementary floors made of small reinforced concrete slabs resting on steel beams was implemented in the course of renovation. Pursuant to the proposed design solution, reinforced concrete slabs were arranged with their ribs down and leaned upon ribs of metal beams. The findings demonstrate that small reinforced concrete slabs rest both on top and bottom ribs of metal beams. Moreover, patterns of arrangement of slabs different from the design solution were implemented. Some slab ribs looked down while others looked up. Therefore, the implemented pattern of arrangement of the above elements was different from the one specified in the design, and the difference caused different values of load that the slabs were exposed to, and the same about the pre-designed cross sections of slabs. Alteration of design solutions concerning the load produced by reinforced concrete slabs onto metal beams also caused changes in the levels of supplementary floors of the building versus the design solution. This inconsistency can cause difficulties in terms of design associated with any future reconstruction of a boiler house.
The analysis of reinforced concrete slabs performed in the course of the research confirms the possibility of their arrangement according to the pattern different from the one specified in the design.
Key words: reconstruction, small reinforced concrete slabs, metal beams, structural solutions of floors, analysis of reinforced concrete slabs.
References
1. Al'bom usovershenstvovannykh zhelezobetonnykh konstruktsiy dlya kapital'nogo remonta zhilykh domov [Album of Improved Reinforced Concrete Structures for Capital Repairs of Residential Houses]. Leningrad, 1988, pp. 189—212.
2. SNiP 52-01—2003. Betonnye i zhelezobetonnye konstruktsii. Osnovnye polozheniya [Construction Norms and Rules 52-01—2003. Concrete and Reinforced Concrete Structures. Basic Provisions]. Moscow, 2004, 23 p.
3. SP 52-101—2003. Betonnye i zhelezobetonnye konstruktsii bez predvaritel'nogo napryazheniya armatury [Code of Rules 52-101—2003. Concrete and Reinforced Concrete Structures without Pre-stressing of the Reinforcement]. Moscow, 2005, 54 p.
4. Posobie po proektirovaniyu betonnykh i zhelezobetonnykh konstruktsiy iz tyazhelogo betona bez predvaritel'nogo natyazheniya armatury (k SP 52-101—2003) [Manual for Design of Concrete and Reinforced Concrete Structures Made of Heavy Concrete without Pre-stress-ing of the Reinforcement (to Code of Rules 52-101—2003)]. TsNIIPromzdaniy Publ., Moscow, 2005, 214 p.
5. Burak L.Ya., Rabinovich G.M. Tekhnicheskaya ekspertiza zhilykh zdaniy staroy za-stroyki [Technical Examination of Old Residential Buildings]. Leningrad, 1977, pp. 51—54.
6. Konstruktivnye detali zhilykh i grazhdanskikh zdaniy [Structural Elements of Residential and Public Buildings]. Moscow, Gosudarstvennoe arkhitekturnoe izdatel'stvo publ., 1949, 129 p.
7. Ayrumyan E.L., Rumyantseva I.A. Armirovanie monolitnoy zhelezobetonnoy plity per-ekrytiya stal'nym profilirovannym nastilom [Reinforcement of a Monolithic Concrete Floor Slab Using a Profiled Steel Deck]. Promyshlennoe i grazhdanskoe stroitel'stvo [Industrial and Civil Engineering]. 2007, no. 4, pp. 25—27.
8. STO 0047—2005. Perekrytiya stalezhelezobetonnye s monolitnoy plitoy po stal'nomu profilirovannomu nastilu. Raschet i proektirovanie [Standards of Organizations 0047—2005. Composite Steel and Reinforced Concrete Floors with a Monolithic Slab over a Profiled Steel Deck. Analysis and Design]. Moscow, 2005, 63 p.
About the authors: Malakhova Anna Nikolaevna — Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Department of Reinforced Concrete Structures, Department of Architectural and Structural Design, Moscow State University of Civil Engineering (MGSU), 26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337, Russian Federation; asp@mgsu.ru; gbk@mgsu.ru; + 7 (495) 583-07-65, ext. 17-65, +7 (495) 287-49-14, ext. 30-35;
Balakshin Andrey Sergeevich — Candidate of Technical Sciences, General Director, Stroitel'no-tekhnicheskiy kontrol' Limited Liability Company, Building 19, 50 Olimpiyskiy prospect, 141006, Mytishchi, Moscow Region, Russian Federation; andrey.balakshin@gmail. com; +7 (495) 926-07-07.
For citation: Malakhova A.N., Balakshin A.S. Perekrytiya iz melkorazmernykh zhelezo-betonnykh plit po metallicheskim balkam [Floor Structures Composed of Small Reinforced Concrete Slabs Resting on Steel Beams]. Vestnik MGSU [Proceedings of Moscow State University of Civil Engineering]. 2013, no. 3, pp. 81—87.
