Ю. С. МАРТЫНОВ, В. Б. СЕРГЕЕВ, кандидаты техн. наук (Белорусский политехнический ин-т), Расчет монолитных плит с арматурой из стального профилированного настила
В Белорусском политехническом институте проведены исследования монолитных плит натуральных размеров, отличающихся статической схемой работы, высотой бетонной части плит, классом бетона по прочности и т. д. Геометрические размеры образцов, марка стального настила и прочностные характеристики материалов приведены в таблице. В испытанных фрагментах плит стальной профилированный настил использовали в качестве несъемной опалубки и внешней арматуры. Связь листа с бетоном обеспечивалась ленточными анкерами [1] из настила Н60-845-1.0 (ГОСТ 24045—80), приваренными к стальному профилю (рис. 1).
Все образцы, за исключением П4-1, были забетонированы в положении, обеспечивающем создание начальных напряжений в профиле от его собственной массы и массы монолитного бетона. Плита П4-1 была изготовлена в положении, исключающем изгиб профилированного настила на этой стадии. Фрагменты П11 и П12 бетонировали с использованием временных опор, демонтируемых после набора бетоном требуемой прочности. Отметка верха временной опоры для П12 превышала отметку крайних (постоянных) опор на 40 мм. Расстояние между опорами однопролетных плит составляло 2,8 м (П1 .. П10) я 5,8 м (ПН, П12), а двухпролетных — 2,9 м (П13, П14). Вылет консоли в плите П15 принят 1,2 м.
Усиление плит П1 .. П14 осуществляли штучными грузами, укладываемыми равномерно по всей поверхности элемента. Плиту П15 испытывали по консольной схеме с загружением консоли сосредоточенной силой, создаваемой гидравлическим домкратом. При испытании измеряли прогибы конструкций в середине и в четвертях пролета плит, фиксировали сдвиги настила относительно бетона, а также деформации стального листа и бетона в зоне максимального изгибающего момента.
Образцы разрушались в результате раздробления бетона сжатой зоны в наиболее загруженных сечениях элементов, а в плите П1 нарушалась также анкеровка настила в бетоне. При расположении профилированного листа со стороны сжатой зоны бетона раздробление последнего сопровождалось потерей устойчивости стенок и полок профиля в зоне их сопряжения. Потеря устойчивости средних частей полок и стенок настила произошла при нагрузке, составляющей 80... 85% разрушающей.
Характер разрушения образцов и анализ напряженно-деформированного состояния нормальных сечений плит показали зависимость деформаций наотила в стадии разрушения конструкции от предельной деформативности бетона сжатой зоны сечения. Это позволило оценить несущую способность монолитных плит с позиции общего случая расчета железобетонных элементов по прочности нормальных сечений (СНиП П.03-01-84). Высоту сжатой зоны бетона определяли из решения системы уравнений:
Расчетные значения разрушающих моментов определяли с учетом отклонения точки приложения равнодействующей в сжатой зоне бетона при расчетной прямоугольной эпюре напряжений и фактической [2].
Благодаря высокой прочности бетона плит П4 и П4-1 различный уровень начальных напряжений в стальном профиле не изменил их несущую способность. В практических расчетах можно не учитывать начальные напряжения в стальном настиле, т. е. принимать &е = =0. При наличии в предельной стадии работы конструкции зон сечения стального профиля, в которых нормальные напряжения не достигают предела текучести стали, это допущение может привести к завышению расчетной несущей способности элементов и усилия в настиле в предельной стадии работы плиты соответственно на 1,9 и 7,2%.
Незначительная разница в оценке несущей способности объясняется тем, что увеличение расчетных усилий в элементах конструкций частично компенсируется уменьшением плеча равнодействующих усилий в бетоне и профилированном настиле.
При расположении профилированного настила со стороны сжатой зоны конструкции в состав расчетного сечения включали часть сжатых полок и стенок в зоне их сопряжения (рис. 2). Ширину свесов при 0b При расположении стального профилированного настила со стороны сжатой зоны сечения плиты (рис. 4) расчетную высоту сжатой зоны бетона можно определить из выражений: Среднее отношение опытной несущей способности плит к расчетной, вычисленное с использованием предложенных зависимостей, составило 0,998 при коэффициенте вариации С» = 2,5%.
