Composite structures


КОМБИНИРАНИ СТОМАНО - СТОМАНОБЕТОННИ КОНСТРУКЦИИ

 

Използвани материали

Комбинирани плочи

Комбинирани греди

Комбинирани колони

Публикации

За автора на страницата



Начало


КОМБИНИРАНИ ЛАМАРИНО - БЕТОННИ ПЛОЧИ


    Комбинирани ламарино-бетонни плочи са тези, които отговарят на редица изисквания, касаещи както ламарината и бетона по отделно, така и като един цялостен елемент.  Изискванията са:
    а) профилираната ламарина се използва за кофраж, който може да понесе натоварването от пресния (несвързал) бетон, армировката и технологичните товари по време на бетонирането;
    б) след втвърдяването на цимента, респективно - на бетона, ламарината се свързва структурно с бетона. Няма приплъзване между 2-та материала;
       в) ламарината замества напълно или частично необходимата опънна армировка в полето.

1. Предимства на ламарино-бетонните плочи
   а) не се необходими кофражни платна, а много често и подпори под ламарината;
  б) намалена е дебелината на плочата, т.е. по-малка дебелина на бетона в нея, а от там и по-малко собствено тегло;
    в) намаляване или пълна липса на опънна армировка в полетата;
   г) не е необходимо да се изчаква бетонът да набере проектната якост, за да се изпълни следващата (по-горна) плоча, което значително съкращава срока за строителството. Това предимство е валидно само в случаите, в които не са нужни временни междинни подпори при бетонирането на плочата. Ако такива  временни подпори са необходими, тогава трябва да се изчака, преди демонтирането им.

    2. Специфични особености
    Предвид специфичния профил на ламарината, комбинираните ламарино-бетонни плочи "работят" на огъване само по направление на ребрата, т.е. те са еднопосочни (двустранно подпрени) полета и могат да предават товарите само в едно направление. Подпорното им разстояние обичайно варира в границите 1,5 ÷ 3,0 m, в зависимост от височината на трапецовидната ламарина и дебелината на бетоновата плоча.
При големи разстояния между опорите на ламарината е възможно да се наложи поставянето на временни междинни опори в стадий на бетониране. Това допълнително подпиране се налага, когато ламарината не може да понесе самостоятелно натоварването от несвързания бетон и монтажниците.

    3. Комбинирано действие
    Съвместната работа на бетона и стоманената ламарина се осъществява от неразривното сцепление     между тях. Адхезията между бетона и ламарината не е достатъчна, за да се осъществи съвместното действие на 2-та материала. Затова се налага да се вземат допълнителни конструктивни мерки, гарантиращи тяхната съвместна работа. Тези мерки са описани на фиг. 3.1.
    а) механично взаимодействие между ламарината и бетона - осигурено е чрез силно изразените грапавини по стените на профила на ЛТ - ламарината – трапчинки, релефности;
    б) анкериране на краищата на ламарината - осъществява се чрез поставяне на болтови дюбели или друг вид локална връзка. Това решение се може да се използва в комбинация с предложените на фиг.3.1 - а) или фиг.3.1 - в);
    в) взаимодействие чрез триене - осигурява при профили на ламарини с остри ъгли в улеите, които са запълнени с бетон ;

    г) анкериране на краищата на ламарината - осъществява се чрез деформация на краищата на ламарината. Това решение може да се прилага, когато е използвана
Z-образна ламарина.

Connection concrete - steel sheet

фиг. 3.1 - Начини за свързване на бетона със стоманената ламарина

    4. Конструктивни изисквания към комбинираните плочи
    Конструктивните изисквания към комбинираните плочи могат да бъдат обобщени до
:
    а) общата дебелина на комбинираната плоча
h ≥ 80 mm, виж фиг. 4.1;
    б) дебелината на стоманобетонната плоча над горния ръб на ламарината
hc ≥ 40 mm.
    в) когато плочата е част от комбинираната стомано - стоманобетонна греда или играе ролята на хоризонтална диафрагма, то
h ≥ 90 mm и hc ≥ 50 mm.


Recuirements to slab

фиг. 4.1 - Изисквания към дебелината на плочата

    Номиналният размер на добавъчните материали зависи от най-малкия размер на конструктивния елемент, в който ще се полага бетонът. Той не трябва да надвишава най-малката от следните стойности:
    - 0,40.
hc;
    -
b0/3, където размерът b0 е средната широчина на ребрата или минималната широчина за профил тип "лястовича опашка";
    - 31,5
mm (сито С31,5).

Recuirements to slab's support

фиг. 4.2 - Изисквания към "стъпването" на плочата

    В рамките на дебелината на бетона hc трябва да се осигури надлъжна и напречна армировка, като и в двете направления тя следва да има площ не по-малко от 80 mm2/m', виж фиг. 4.3:

Reinforcement of slab

фиг. 4.3 - Армировка в бетонното сечение на комбинираните плочи

    В следните случаи може да се наложи поставяне на допълнителна армировка в комбинираните ламаринобетонни плочи:
    - за преразпределяне на концентрирани или ивични товари, приложени към плочата;
    - местно усилване на отвори в плочата;
    - за понасяне на отрицателните огъващи моменти над опорите, при които има опън в бетонното сечение;
    - за осигуряване на пожарна устойчивост на плочата;
  - в случай, че стоманеното сечение на профилираната ламарина не е достатъчно да понесе положителните огъващи моменти в полето;

    - за да се контролира
размера на пукнатините,  дължащи се на пълзене

    5. Въздействия
    При проектирането на ламарино-бетонните плочи следва да се отчитат всички състояния и товари, през които преминава плочата. Следните етапи в „живота“ на комбинираните плочи могат да бъдат наблюдавани:

    Етап 1 - Монтажно състояние – ламарината играе ролята на оставащ кофраж, а бетонът не е свързан.     Товарите в това състояние са:
    - собствено тегло на профилираната ламарина и положения несвързан бетон;
    -
строителни товари, включително и такива от неравномерното полагане на бетона;
    -
товари от складирани материали (ако има такива);
    -  допълнителни товари от увеличена дебелина на плочата, дължащо се на провисване по-голямо от нормираното.

     Технологичните товари по време на бетонирането включват теглото на работниците, теглото на инсталациите за бетониране и теглото на натрупания бетон преди още да е разстлан по ламарината. В Таблица 5.1 са показани различни схеми на натоварването за определяне на максималните възможни разрезни усилия в профилираната ламарина.

Таблица 5.1 - Препоръчителни характеристични стойности на въздействия от строителни дейности при бетониране, БДС EN 1991-1-6

Въздействие

Натоварена площ

Натоварване

( 1 )

Извън работния участък

0,75 kN/m2

( 2 )

В работния участък с размери 3 m x 3 m (или дължината на отвора, ако той е по-малък от 3 m)

10% от собственото тегло на бетонната смес, но не по-малко от 0,75 kN/m2 и не по-вече от 1,5 kN/m2

( 3 )

Реална площ

Собственото тегло на кофража, носещия елемент и теглото на прясно положения бетон, имащ проектната дебелина

Loads during erection

    Технологичният товар с интензивност в зона (2)  се разполага на площ с квадратна форма, с размери 3х3 m или по-малко, ако това е по-неблагоприятно за конструктивните елементи.
    Когато провисването на ламарината Δ , само под действието на собственото ѝ тегло и теглото на невтвърдения бетон е по-малко от 1/10 от височината на плочата
h, допълнителното тегло от провисването не се отчита. Ако провисването Δ е по-голямо от 1/10 от височината h, дебелината на плочата по целия отвор се увеличава с Δ.0,7.

    Етап 2 - Експлоатационно състояние
    Товарите, които следва да бъдат отчитани в това състояние, са:
    - собственото тегло на комбинираната плоча (стоманобетонно сечение и профилирана ламарина);
    - други постоянни товари, като окачени тавани, настилки, осветление и т.н.;
    - промяна в температурата - при жилищни сгради, ефектите са незначителни;
    - пълзене и съсъхване;
    - подвижни (експлоатационни) товари.

    При оразмеряването на комбинираните плочи, въздействащите им подвижни товари следва да бъдат разполагани по такъв начин, че да се получат възможно най-големите стойности на разрезните усилия, виж фиг. 5.1.

Live loads on slab during exploitation

фиг. 5.1 - Разполагане на подвижните товари по плочата

    Ако се наложи междинно подпиране на плочите в стадий на бетониране, то след премахването на временните опори, в експлоатационния стадий на работа, техните опорни реакции стават акции за плочата, виж фиг. 5.2.

Temporary supports of slab during concreting

фиг. 5.2 - Междинно подпиране на плочата при бетониране
и натоварване в стадий на експлоатация.

    6. Изчисляване и оразмеряване

    Етап 1 - Монтажно състояние
    В този етап профилирана ламарина се използва като оставащ кофраж.
    Ламарината „работи“ в еластичен стадий и статическа ѝ схема е непрекъсната греда на три опори (най-неблагоприятна). Статическа схема проста греда се избягва поради нетехнологичността и големият разход на материал (презастъпване). При оразмеряването на ламарината като оставащ кофраж трябва да се има предвид, че:
    а) трапецовидните ламарини с несиметричен профил имат различна носимоспособност на огъване в полето и над опората;
    б) има отслабване на напречното сечение, поради допълнителните деформации на ламарината за осигуряване на сцеплението между стоманата и бетона.
    в) за определяне на провисванията на непрекъснатите греди се допуска да се работи с инерционния момент на цялото сечение, без да се изключват зоните, загубили местна устойчивост.

    Провисването на профилираната ламарина, под действието на собственото и тегло и теглото на пресния бетон, но без строителните товари, посочени в Таблица 5.1, не трябва да надвишава l / 180. Тук l е разстоянието между вертикалните опори, били те постоянни или временни.

    Етап 2 - Експлоатационно състояние
    В този етап бетонът е достигнал проектната си якост и е надеждно свързан с профилираната ламарина, която е част от комбинираната ламарино-бетонна плоча.
    В жилищни и офис сгради може да се използва пластичен анализ на комбинираните плочи. В складове с големи експлоатационни товари и при пътни, и Ж.П. - мостове следва да се използва еластичен анализ.
    Когато площта на армировката над ребрата на ламарината, която е предвидена за предотвратяване на напукването на бетона, е не по-малко от 0,2 % от площта на бетона над ребрата при плочи без временни междинни опори, и 0,4 % при плочи с временни междинни опори, непрекъснатите плочи могат да се оразмеряват като серия от прости греди.
    Разрушаването на комбинираните плочи може да възникне в някое от трите обозначени на фиг. 6.1 сечения. Механизмите на разрушение във въпросните критични сечения са:
    а) изчерпване на носимоспособността на огъване в полето или над вътрешна опора – критично сечение 1-1. Получава се при средни и големи подпорни разстояния на плочата;
    б) изчерпване на носимоспособността на вертикално срязване над опорите –критично сечение 2-2. Може да се получи единствено при дебели плочи с малки подпорни разстояния, които са натоварени със значителни товари;
    в) изчерпване на носимоспособността на надлъжно хлъзгане – критично сечение 3-3.

Critical sections in slab

фиг. 6.1 - Критични сечения в комбинираната плоча

    Комбинираните плочи следва да бъдат проверявани и за деформации. Съгласно стандарт БДС EN1992-1-1 вертикалното провисване на плочата се ограничава до 1/250 от нейния отвор.