CC BY
101Крупнопанельное домостроение
------ЖИЛИЩНОЕ ---
строительство
Научно-технический и производственный журнал
УДК 69.056.52
Э.И. КИРЕЕВА, канд. техн. наук, ОАО «Центральный научно-исследовательский и проектный институт жилых и общественных зданий (ЦНИИЭПжилища)» (Москва)
Прочность горизонтальных стыков панелей и многопустотных плит перекрытий в крупнопанельных зданиях
Рассмотрены вопросы повышения прочности горизонтальных платформенных, стыков панельных стен в крупнопанельных зданиях с широким шагом несущих конструкций - 7,2 м и более и многопустотными плитами перекрытий. Даны предложения по усилению опорных зон серийных многопустотных плит, выпускаемых некоторыми заводами ДСК, и многопустотных плит безопалубочного формования.
Ключевые слова: многопустотные плиты перекрытий, плиты безопалубочного формования, платформенный стык, платформенно-монолитный стык, несущая способность стыка.
В основу конструктивных решений крупнопанельных зданий нового поколения (система СПКД) принят широкий шаг несущих конструкций. Например, при шаге 7,2 м возникают новые возможности «свободного» планировочного решения квартир. При конструктивной системе здания с поперечными несущими стенами становится реальным на стадии проектирования варьировать набором квартир на типовых этажах без переработки конструктивной схемы здания, а на стадии эксплуатации - выполнять перепланировки внутри квартир в пределах конструктивной ячейки здания. Конструктивная система зданий с продольными несущими стенами позволяет еще более освободить внутреннее пространство от несущих конструкций. Перекрытия в зданиях с широким шагом стен проектируются из узких преднапряженных многопустотных плит. Задача проектировщиков:
- с помощью монтажных узлов и соединительных связей объединить узкие плиты в единый жесткий диск перекрытия, способный распределять ветровые нагрузки между несущими вертикальными конструкциями здания;
- обеспечить пространственную жесткость здания и устойчивость против прогрессирующего обрушения в случае локальных аварийных воздействий.
Эта задача решается в зависимости от типа применяемых многопустотных плит. Одним из решений плит являются предварительно напряженные плиты с круглыми пустотами (ПК) по серии 1.141-1, 1.241-1 и 1.090.1-1/88, которые выпускаются некоторыми домостроительными комбинатами, например ОАО «Домостроительный комбинат» (Ярославль), ЗАО «ДСК» (Псков) и др. Отличительной особенностью серийных многопустотных плит ПК является то, что кроме рабочей преднапрягаемой арматуры в нижней зоне они имеют конструктивную арматуру - верхнюю арматурную сетку, приопорные каркасы и корытообразные сетки. Установка конструктивной арматуры позволяет применять плиты в стеновых конструктивных системах зданий (панельных, кирпичных и др.), не опасаясь образования тре-
щин в опорных зонах плит при их частичном защемлении в стенах, что является положительным фактором. Однако наличие пустот в опорной зоне стен значительно снижает прочность платформенных стыков, которая определяет прочность панелей. Коэффициент снижения прочности зависит от диаметра, шага пустот и способа заделки пустот на опорах. При заделке пустот свежеотформованными бетонными пробками в заводских условиях по ГОСТ 9561-91 «Плиты перекрытий железобетонные многопустотные для зданий и сооружений» понижающий коэффициент определяется по «Пособию по проектированию жилых зданий. Выпуск 3. Конструкции жилых зданий (к СНИП 2.08.01-85)» и для серийных плит ПК равен г|„ас=0,683. Учет этого коэффициента при расчете прочности стен снижает их несущую способность примерно на 30% по сравнению со сплошными плитами перекрытий. В табл. 1 приведена несущая способность двустороннего платформенного и одностороннего контактно-платформенного стыков панельных стен и серийных многопустотных плит (по сер. 1.241-1 и 1.090.1-1/88) перекрытий с заделкой пустот на опорах бетонными свеже-отформованными вкладышами. В соответствии с табл. 1 при шаге несущих конструкций 7,2+7,2 м толщина внутренних панельных стен в 17-этажных зданиях будет составлять 240 мм, а в 10-этажных - 180 мм.
Увеличить несущую способность платформенных стыков можно исключив пустоты в плитах в опорной зоне или уменьшив их диаметр. Варианты усиления опорных сечений многопустотных плит приведены в табл. 2. В данном случае возможны как конструктивные меры, так и технологические приемы. К конструктивным мерам относится замена диаметра пустотообразователей в плитах с диаметра 159 мм на диаметры 140 или 127 мм, что позволит увеличить коэффициент снижения прочности до соответственно т|уас=0,862 (вариант 3) и г|„ас=0,905 (вариант 4). К технологическим усовершенствованиям можно отнести:
- механизированную заделку пустот на опорах в момент формования плит путем добетонирования пустот с пригру-
ЖИЛИЩНОЕ
Научно-технический и производственный журнал
Л
Крупнопанельное домостроение
Несущая способность на сжатие 1 п. м опорных сечений стен крупнопанельных зданий с многопустотными плитами перекрытий по серии 1.241-1 и 1.090.1-1/88
Таблица 1
Тип стены
Тип стыка
Схема стыка
Толщина стен ^ мм
Класс бетона
Несущая способность 1 п. м или простенка, кН
Рекомендации по применению
е т о л я я аа
лс ое дн о
¡58 ф 5
ОФо рее
I 11
& ф ^
мне
■3 £
с б
но ар
ро
>5§
- I
нр
§ §
рь ол
уи со £
ч Е
рь
и
пи
1 & нк
I £
ст уи
ч 1=
о
н д
В25
1367 (1578)*
240 (200)*
17 эт.
В30
1551
В25
940 (1163)*
180 (160)*
10 эт.
В30
1077
160
В25
1160
10-17 эт.
180
В25
1004
17 эт.
200
В25
1174
В25
746
160
10 эт.
В30
870
1298
В25
3245 на простенок шириной 2,5 м
200
17 эт.
1551
В30
3878 на простенок шириной 2,5 м
820
160
В25
10 эт.
2050 на простенок шириной 2,5 м
* В скобках даны значения при п»«с=1.
Крупнопанельное домостроение
ц м .1
Научно-технический и производственный журнал
Варианты усиления опорных сечений многопустотных плит
Таблица 2
Варианты
плит перекрытий
Способ заделки пустот
Конструкция многопустотных плит
ПК-72.12
Коэффициент
снижения прочности стен
Приведенная
толщина бетона плит, мм
Нагрузка от собственного
веса 1 м2 плиты, кг/м2
-От^СО
Е § н
^ - 8 х с:
н ^ .
I V Я
0,683
120
300
5МО ССМ СО щ СО ' Г^
От^Г
¡¿¡^0 1— нс0
3 £ §
^ххш нрйи аоаа впрр
1 1 Я ^
1Ц * р
чо ут
с у
е
би
0,9
153
382
а
т0
о
I £
Пд
3 ^ ыыя
2"<в со ^ со е пе аи
ш ^
0,783 (0,862)
168
420
а
т7 о2
I 3
Пд
з ^
2"<в са^са
0,838 (0,905)
177
443,5
а
и д
вки
<0 X и нс еое
оот «то аит
боту топе
° £ х
тун Пс Кр
153
382
* В скобках даны значения п при при раздвижке пустотообразователей.
Научно-технический и производственный журнал
Крупнопанельное домостроение
Таблица 3
Несущая способность на сжатие 1 п. м опорных сечений стен крупнопанельных зданий с многопустотными плитами перекрытий безопалубочного формования
Тип стены
Тип стыка
Класс бетона стен
Класс бетона
плит перекрытий
Класс бетона замоноличи-вания стыка
Марка раствора в швах
Толщина стены, мм
Несущая способность кН
Вариант 1
Двусторонний платформенно-монолитный стык
В30
В30
В30
М200
180
200
220
1850
2100
2350
Вариант 2 Двусторонний монолитный стык
В30
В30
В30
М200
160
180
200
220
1730
1960
2260
2550
Вариант 1
Односторонний платформенно-монолитный стык
В30
В30
В30
М200
160
200
1580
2060
а Н
Вариант 2 Односторонний монолитный стык
В30
В30
В30
М200
160
200
1700
2230
Крупнопанельное домостроение
ц м .1
Научно-технический и производственный журнал
зом в соответствии с рекомендациями «Пособия по проектированию жилых зданий. Выпуск 3. Конструкции жилых зданий (к СНИП 2.08.01-85)», коэффициент Лтас=°,9 (вариант 2);
- заведение пустотообразователей с двух противоположных концов, образуя таким образом в опорной зоне усиленные бетонные участки, коэффициент л„ас=1 (вариант 5).
Самым эффективным решением является вариант 5, позволяющий при л„ас=1 иметь прочность платформенных стыков с многопустотными плитами, равную прочности аналогичных стыков со сплошными плитами перекрытий. Для сравнения, толщина несущих внутренних панелей в этом случае в 17-этажных зданиях при шаге стен 7,2+7,2 м составит 200 мм, в 10-этажных - 160 мм. В табл. 1 в скобках приведены значения несущей способности опорных сечений панельных стен при отсутствии пустот в опорной зоне стен (по варианту 5). Выбор варианта (конструктивного или технологического) остается в каждом конкретном случае за ДСК, он может быть реализован при реконструкции технологической линии.
При применении серийных многопустотных плит перекрытий в крупнопанельных зданиях жесткость перекрытия и пространственная жесткость здания могут быть обеспечены с помощью традиционно применяемых в крупнопанельном домостроении монтажных узлов со сварными соединительными связями. Для объединения плит ПК в единый диск перекрытия оптимальным размещением закладных деталей в плитах будет их установка вдоль длинных граней плит. Количество связей в обоих направлениях принимается по расчету, но не менее величин, приведенных в «Пособии по проектированию жилых зданий. Выпуск 3. Конструкции жилых зданий (к СНИП 2.08.01-85)». Закладные детали должны устанавливаться до бетонирования плиты, а для надежной их анкеровки крайние пустоты в плитах рекомендуется не устраивать. Рекомендации по совершенствованию серийных многопустотных плит для применения в крупнопанельных зданиях с широким шагом несущих стен приведены в табл. 2.
Другим альтернативным решением в крупнопанельных зданиях с широким шагом несущих конструкций может быть применение в качестве перекрытия преднапря-женных многопустотных плит безопалубочного формования (ПБ) в сочетании со сборно-монолитными конструкциями горизонтальных и вертикальных стыков. В нашей стране действует более 100 технологических линий по изготовлению плит безопалубочного формования, применяется несколько зарубежных технологий. Изготавливаемые на длинных стендах с помощью непрерывного безопалубочного формования плиты ПБ являются современными дешевыми, высокотехнологичными конструкциями пустотных настилов, которые могут применяться в жилых, общественных и производственных зданиях. При ширине 1,2 и 1,5 м, высоте 220 мм и длине 7,2 м они могут служить перекрытиями и в крупнопанельных зданиях с широким шагом стен. Однако в отличие от серийных многопустотных плит ПК плиты ПБ не имеют ни конструктивной арматуры, ни закладных деталей для соединения с другими сборными конструкциями. Учитывая специфику плит ПБ для крупнопанельных стеновых систем вместо платформенных разработаны два варианта горизонтальных стыков, определяющие несущую способность панельных стен. В табл. 3 приведена несущая способность 1 п. м опорных сечений стен крупнопанельных зданий с много-
пустотными плитами перекрытий безопалубочного формования:
- вариант 1 - платформенно-монолитный стык со срезанными в опорной зоне верхними полками плит и замо-ноличенными пустотами; передача вертикальной нагрузки в стыке осуществляется через платформенные в нижней зоне и монолитную в верхней зоне площадки;
- вариант 2 - монолитный стык с вынесенным за пределы стены опиранием плит перекрытий и с передачей всей вертикальной нагрузки через монолитную площадку; в этом варианте внутренние несущие панели и внутренний слой наружных панелей должны иметь одну или две полки для опирания плит перекрытий.
Результаты расчета прочности таких стыков при сжатии приведены в табл. 3. Несущая способность 1 п. м монолитных и платформенно-монолитных горизонтальных стыков стен по вариантам 1 и 2 значительно выше несущей способности сборных решений платформенных стыков в табл. 1. Для сравнения, при горизонтальных стыках по вариантам 1 и 2 толщина несущих внутренних панелей в 17-этажном здании при шаге стен 7,2+7,2 м будет составлять 180-200 мм. Применение плит безопалубочного формования в крупнопанельных конструктивных системах требует разработки специальной системы узлов и соединительных связей между сборными конструкциями, обеспечивающей жесткость диска перекрытия и пространственную жесткость здания в целом. За основу этой системы могут быть приняты:
- сборно-монолитные и монолитные горизонтальные стыки несущих стеновых панелей, позволяющие применять плиты безопалубочного формования в крупнопанельных системах;
- петлевые соединения между панельными стенами в вертикальных стыках с последующим поэтажным их замо-ноличиванием бетоном;
- создание единого диска перекрытия из плит безопалубочного формования путем устройства армированных межплитных швов, монолитных поясов, железобетонных шпонок и арматурных связевых стержней;
- устройство междуэтажных вертикальных связей-подвесок в шпонках стеновых панелей и плит перекрытий с последующим замоноличиванием их бетоном.
Принципы проектирования петлевой системы соединительных связей изложены в [1].
Таким образом, перекрытия в крупнопанельных зданиях с широким шагом несущих конструкций могут проектироваться как из серийных преднапряженных многопустотных плит ПК, так и из плит безопалубочного формования ПБ. Для обоих случаев могут применяться эффективные решения горизонтальных стыков стен и плит перекрытий, определяющие несущую способность и параметры внутренних и наружных панелей. Применение плит безопалубочного формования ПБ в сочетании с монолитными конструкциями горизонтальных и вертикальных стыков является современным эффективным решением для системы панельно-каркасного домостроения (СПКД), разработанной ЦНИИЭП жилища для перспективного строительства.
Литература
1. Киреева Э.И. Крупнопанельные здания с петлевыми соединениями конструкций // Жилищное строительство.
2013. № 9. С. 47-51.
