Особливості конструювання та роботи збірно монолітних перекриттів каркасних будівель

Abstract

UK: В останні роки при будівництві житлових і громадських будівель все ширше почали використовувати каркасну систему зі збірно-монолітними плоскими дисками перекриттів, утвореними багатопустотними плитами та прихованими в площині перекриттів ригелями. Багатопустотні попередньо напружені плити в перекритті об'єднані монолітними залізобетонними ригелями, прихованими в площині перекриттів і опертими на монолітні колони. Сумісна робота збірних попередньо напружених залізобетонних плит з монолітними ригелями забезпечується випусками робочої арматури, бетонними шпонками та монолітними міжплитними вставками. Крок колон може бути до 8,4 м як уздовж, так і поперек будівлі, а сітка колон може мати нерегулярну структуру в плані з прольотами змінної величини по будь-яким осях будівлі. Багатопустотні плити дисків перекриттів мають відкриті з обох торців пустоти на глибину 100±10 мм. Метою даних досліджень є експерементальна перевірка технічних рішень по забезпеченню сумісної роботи збірних пустотних плит з прихованими монолітними рігелями та верифікація розрахункової моделі в середовищі програмного комплексу “ЛіраСапр” та впровадження цієї системи на території України. Для досягнення мети було виконано розрахунок реальної дев’ятиповерхової каркасної збірно-монолітної будівлі житлово-офісного комплексу в м. Києві з послідуючим експериментальним обґрунтуванням. Розрахунками показано, що випуски робочої арматури та шпонки забезпечують сприйняття проектних навантажень в ідеалізованих умовах роботи. Однак, на опорах плит в реальних умовах роботи виникатимуть згинальні моменти, для сприйняття яких у верхній зоні плит (з’єднань плит із ригелями) не передбачено армування, тобто, існують передумови для порушення сумісної роботи збірних плит з монолітними ригелями. Це обумовлено нерівномірними деформаціями фундаментів. Таким чином, наявність випусків із плит забезпечує безпеку експлуатації вузлів обпирання плит збірно-монолітного перекриття. Для підтвердження можливості безпечної експлуатації даної будівлі та для отримання достовірних вихідних даних для застосування використаної конструктивної схеми у майбутньому було виконано випробування фрагменту перекриття на реальному об’єкті за умови максимальної реалізації нерівномірного деформування фундаментів будівлі (зведення усіх елементів каркасу, влаштування зовнішнього стінового огородження внутрішніх перегородок та підлог). Для випробувань була обрана представницька ділянка перекриття. Отримані дані були використані при перевірці експлуатаційної придатності перекриття. Висновки Аналіз прогинів збірно-монолітної чарунки перекриття показав, що перевищення допустимих прогинів відбулося при рівні навантаження конструкцій, що в 1.2 рази перевищує експлуатаційне навантаження. При розрахунку залізобетонних конструкцій плит перекриттів та монолітних ригелів будівлі було встановлено: конструкції плит перекриттів та монолітних ригелів є достатніми для сприйняття проектних навантажень; бетонні шпонки з’єднання плит перекриттів та ригелів здатні сприймати проектні навантаження лише в ідеальних умовах їх роботи (відсутність нерівномірних деформацій основи фундаментів); в реальних умовах роботи при реалізації розрахункових осадок плити перекриття утримуватимуться у робочому положенні за рахунок випусків робочого армування плит перекриттів у ригелі; вузли з’єднання плит перекриттів та ригелів виконувати лише з використанням випусків робочого армування плит у ригелі.

RU: В последние года при строительстве жилых и общественных зданий все шире стали использовать каркасную систему со сборно-монолитными плоскими дисками перекрытий, образованными многопустотными плитами и скрытыми в плоскости перекрытий ригелями. Многопустотные предварительно напряженные плиты в перекрытии объединены монолитными железобетонными ригелями, скрытыми в плоскости перекрытий и опертыми на монолитные колонны. Совместная работа сборных предварительно напряженных железобетонных плит с монолитными ригелями обеспечивается выпусками рабочей арматуры, бетонными шпонками и монолитными межплитными вставками. Шаг колонн может быть до 8,4 м как вдоль, так и поперек здания, а сетка колонн может иметь нерегулярную структуру в плане с пролетами переменной величины по любым осям здания. Многопустотные плиты дисков перекрытий имеют открытые с обоих торцов пустоты на глубину 100 ± 10 мм. Целью данных исследований является экспериментальная проверка технических решений по обеспечению совместной работы сборных многопустотных плит со скрытыми монолитными ригелями и верификация расчетной модели в среде программного комплекса "Лира-САПР" и внедрение этой системы на территории Украины. Для достижения цели был выполнен расчет реального девятиэтажного каркасного сборномонолитного здания жилищно-офисного комплекса в. Киеве с последующим экспериментальным обоснованием. Расчетом показано, что выпуски рабочей арматуры и шпонки обеспечивают восприятие проектных нагрузок в идеализированных условиях работы. Однако, на опорах плит в реальных условиях работы могут возникнуть изгибающие моменты, для восприятия которых в верхней зоне плит (соединений плит с ригелями) не предусмотрено армирование, то есть, существуют предпосылки для нарушения совместной работы сборных плит с монолитными ригелями. Это обусловлено неравномерными деформациями фундаментов. Таким образом, наличие выпусков из плит обеспечивает безопасность эксплуатации узлов опирания плит сборно-монолитного перекрытия. Для подтверждения возможности безопасной эксплуатации данного здания и для получения достоверных исходных данных для применения использованной конструктивной схемы в будущем было выполнено испытание фрагмента перекрытия на реальном объекте при максимальной реализации неравномерного деформирования фундаментов здания (возведение всех элементов каркаса, устройство наружного стенового ограждения внутренних перегородок и полов). Для испытаний был выбран представительный участок перекрытия. Полученные данные были использованы при проверке эксплуатационной пригодности перекрытия. Выводы Анализ прогибов сборно-монолитной ячейки перекрытия показал, что превышение допустимых прогибов произошло при уровне нагрузки конструкций в 1.2 раза превышающей эксплуатационную нагрузку. При расчете железобетонных конструкций плит перекрытий и монолитных ригелей здания было установлено: конструкции плит перекрытий и монолитных ригелей достаточны для восприятия проектных нагрузок; бетонные шпонки соединения плит перекрытий и ригелей способны воспринимать проектные нагрузки только в идеальных условиях их работы (отсутствие неравномерных деформаций основания фундаментов) в реальных условиях работы при реализации расчетных осадок плиты перекрытия будут удерживаться в рабочем положении за счет выпусков рабочего армирования плит перекрытий в ригели; узлы соединения плит перекрытий и ригелей выполнять только с использованием выпусков рабочего армирования плит в ригели.

EN: In recent years, in the construction of residential and public buildings, the frame system with prefabricatedmonolithic flat disks of floors, formed by hollow-core slabs and hidden girders in the plane of overlap, has increasingly become used. Hollow core prestressed slabs in the overlap are united by monolithic reinforced concrete girders hidden in the plane of overlap and supported on monolithic columns. Joint work of prefabricated reinforced concrete slabs with monolithic girders is ensured by the release of the working reinforcement, concrete keys and monolithic interlacing inserts. The column spacing can be up to 8.4 m both along and across the building, and the column grid can have an irregular structure in design with variable spans in any building column lines. Hollow core floor slabs must have openings on both sides with a depth of 100 ± 10 mm. The purpose of this research is the experimental verification of technical solutions to ensure joint work of prefabricated hollow-core slabs with hidden monolithic girders and verification of calculation model in the environment of the software complex "Lira-CAD" and the introduction of this system on the territory of Ukraine. To achieve the goal, there was made a calculation of a nine-story a cast-in-place and precast frame building of a Housing and office complex in Kyiv with the subsequent experimental justification. Calculation shows that the outlets of the working armature and key ensure the perception of design loads under idealized operating conditions. However, in the real conditions of work there will be bending moments on the supports of the slabs, while the upper zone of plates (joints of plates with beams) doesn’t have the reinforcement to accept them, meaning that, there are prerequisites for breaking the integrity of the section. This is due to the uneven deformations of the foundations. Thus, the presence of projectures from the slabs ensures the safety of the operation of the support units of the slabs of prefabricated-monolithic overlap. In order to confirm the possibility of safe operation of this building and to obtain reliable output for the application of the used structural scheme in the future, a slab fragment in real facility was tested at the maximum realization of the irregular deformation of the foundations of the building (the construction of all elements of the frame, the arrangement of the external wall fence of the internal partitions and floors). A representative section of the floor was selected for the testing according to the size of the project load projected. The obtained data were used for verification of the operational suitability of the floor. Conclusions: Analysis of deflections of a precast-monolithic overlap cell showed that the excess of permissible deflections occurred at a load level of structures 1.2 times higher than the operational load. In calculating the reinforced concrete structures of floor slabs and monolithic beams of the building, it was found that: the designs of floor slabs and monolithic girders are sufficient for the accepting the design loads; concrete keys of joints of slabs and girders are capable of accepting design loads only in the ideal conditions of their work; in real conditions of work during the implementation of estimated slab settlements, the floor slabs will be kept in working position due to projectures of operating reinforcement of slabs in the girders. Units of connection of slabs and girders should be performed only with the use of projectures of operating reinforcement of slabs in a girder.