Раздел 2
Экспериментальные исследования напряженно-деформированного состояния
железобетонных плит, армированных стальным профилированным настилом, при
кратковременном статическом нагружении
2.1. Задачи и объем эксперимента
Экспериментальные исследования железобетонных плит, армированных стальным
профилированным настилом, проводились c целью:
- определения несущей способности, деформаций и характера разрушения
железобетонных плит, армированных СПН;
- оценки эффективности нового конструктивного решения плит, армированных двумя
СПН;
- определения деформаций сдвига листа профнастила относительно бетона;
- получения опытных данных о влиянии шага поперечных анкеров на прочность и
деформативность плит.
Для проведения испытаний были запроектированы натурные крупногабаритные образцы
плит, армированных СПН. Экспериментальные образцы – фрагменты однопролетных
плит длиной 2 м и шириной поперечного сечения 0,86 м изготавливали в опалубке
из профнастила Н75-750-0,7 согласно [106], который использовали в качестве
внешней арматуры. В качестве анкеровки профнастила в пролете использовалась
высокопрочная арматурная проволока Ш 5 мм класса ВрIІ.
Образцы были разделены на четыре серии. Первая серия представляла собой
контрольные плиты, армированные лишь стальным профилированным настилом (П-1).
Вторая серия (П-II) отличалась от первой установкой поперечной стержневой
арматуры с шагом 200мм. Третья серия (П-III) отличалась от второй шагом
поперечных стержней – 400 мм. Четвертая серия (П-IV) включала предлагаемое
конструктивное решение образцов с двумя стальными профилированными настилами и
поперечной арматурой, установленной в верхнем и нижнем СПН с шагом 200мм. В
образцах всех серий на торцах плит в каждом гофре СПН устанавливались концевые
анкеры из арматуры Ш12мм класса А-III. В образцах I-III серий для крепления
анкеров на торце устанавливались и закреплялись металлические пластины
размерами 100х10 мм длиной, равной ширине плиты.
При изготовлении образцов серий П-1 - П-III использовался бетон класса В 40,
для образцов серии П-IV – бетон класса В 30.
Объем испытаний и характеристики образцов приведены в таблице 2.1.
Таблица 2.1
Характеристики экспериментальных образцов
Серия
Кол-во образ-
цов
Класс бетона
Армирование
Кол-во листов СПН
Поперечная арматура
Концевые анкеры
Кол-во
Диаметр
Шаг
Кол-во
Диаметр
П-I-1(2, 3)
В40
8
Ш12
П-II-1(2, 3)
11
Ш5
200
8
Ш12
П-III-1(2, 3)
5
Ш5
400
8
Ш12
П IV-1(2, 3)
В30
11
Ш5
200
14
Ш12
Первая цифра в графе 1 (табл. 2.1) обозначает номер серии, вторая – порядковый
номер образца в серии.
Испытания плит проводились по схеме чистого изгиба (рис. 2.1).
Рис. 2.1 Схема нагружения экспериментальных образцов.
Кроме испытаний плит проводились испытания вспомогательных образцов
соответствующих серий. Для получения прочностных и деформационных характеристик
бетона были изготовлены бетонные кубы и призмы согласно методике [107]. Для
определения основных механических характеристик стального профилированного
настила (предела текучести, временного сопротивления) были изготовлены
специальные образцы, вырезанные из СПН согласно ГОСТ 11701-84 [108]. Количество
и геометрические характеристики вспомогательных образцов, исследуемые параметры
приведены в таблице 2.2.
Таблица 2.2
Характеристики вспомогательных образцов
Образцы (размеры в мм)
Количество
испытывавшихся
образцов
Исследуемые параметры
Бетонные кубы
100х100х100
В40
В30
Бетонные призмы
100х100х400
В40
В30
Стальные ленты из СПН
,
2.2. Конструкции основных образцов, технология их изготовления
Размеры опытных образцов соответствовали размерам элементов реального
монолитного перекрытия, армированного стальным профилированным настилом. Ширина
плит определялась исходя из ширины листа стального профилированного настила.
Толщина бетонной полки плиты над стальным профилированным настилом составляла
50 мм, что соответствовало требованиям, предъявляемым к толщине плит монолитных
перекрытий [63], а также п. 3.11 рекомендаций по проектированию монолитных
железобетонных перекрытий со стальным профилированным настилом [56]. Длина плит
2 м определялась соотношением длины к ширине пролета , установленным для
балочных плит [63], как наиболее часто встречающихся в перекрытиях зданий. Шаг
поперечной анкеровки определялся, исходя из особенностей процесса образования
трещин в растянутой зоне железобетонных элементов [63].
Конструкция плит серии П-I, армированных стальным профилированным настилом,
приведена на рис.2.2, плит серии П-II – на рис. 2.3, плит серии П-III – на рис.
2.4.
Рис. 2.2. Конструкции экспериментальных плит серии П-I:
1 – бетон класса В 40;
2 – металлические пластины 10х100, L=860;
3 – концевые анкеры Ш 12 А III;
4 – профилированный настил Н-75-750-0,7.
Рис. 2.3. Конструкции экспериментальных плит серии П-II:
1 – бетон класса В 40;
2 – металлические пластины 10х100, L=860;
3 – концевые анкеры Ш 12 А III;
4 – профилированный настил Н-75-750-0,7;
5 – поперечная арматура Ш 5 Вр-II.
Рис. 2.4. Конструкция экспериментальных плит серии П-III:
1 – бетон класса В 40;
2 – металлический лист 10х100, L=860;
3 – концевые анкеры Ш 12 А III;
4 – профилированный настил Н-75-750-0,7;
5 – поперечная арматура Ш 5 Вр-II.
Все экспериментальные образцы плит, армированных стальным профилированным
настилом, были изготовлены на полигоне экспериментально-конструкторской базы
Научно-исследовательского института строительных конструкций (г. Киев).
Изготовление образцов серии П-I – П-III выполнялось в следующей
последовательности:
- на концевых анкерах