Строительные мероприятия и материалы для уменьшения прогиба бетонных балок и плит

На прогибы железобетонных балок и плит влияют строительные мероприятия и используемые материалы. В большинстве ситуаций размер железобетонных секций контролируется прогибами.
Для получения более экономичных сечений можно применить определенные меры, включающие строительные технологии и методы выбора материалов.
В данной статье в следующих разделах рассматриваются меры по строительству и выбору материалов, которые могут быть использованы для уменьшения прогибов железобетонных балок и плит.

1. Строительные меры по уменьшению прогиба балок и плит

Отверждение бетона, чтобы он набрал прочность

Утверждается, что реакция прогиба бетонных элементов определяется прочностью бетона при начальной нагрузке, а не конечной прочностью бетонных элементов.
Рекомендуется использовать бетон, который набирает высокую прочность на ранних стадиях, когда построенные элементы должны быть нагружены в течение короткого времени после строительства. Кроме того, прогиб элементов с трещинами намного выше, чем у тех же элементов без трещин.

Отверждение бетона для уменьшения ползучести и усадки

По большому счету, правильное твердение бетона влияет на уменьшение долгосрочного прогиба, а не краткосрочного. Более того, влияние твердения на компоненты долгосрочного прогиба (усадку и ползучесть) аналогично.
Большее влияние твердения наблюдается в железобетонных балках и плитах, которые подвергаются большой усадке, например, конструкции в атмосфере воздуха, конструкции с тонкими фланцами, а также конструкции с ограничениями.

Процедуры контрольного укрепления и перекрепления

Указано, что нагрузка от подпорки на перекрытия в многоэтажном здании может в два раза превышать собственный вес бетонной плиты. Поскольку собственная нагрузка на перекрытие во многих случаях больше, чем наложенная расчетная нагрузка, перекрытие может быть перенапряжено из-за нагрузок от опирания и, следовательно, состояние без трещин, которое предполагалось на основе расчетных нагрузок, больше не будет верным предположением.
Поэтому жесткость плиты на изгиб уменьшается на одну треть от значения жесткости на изгиб, рассчитанного на основе расчетных нагрузок. Более того, возможно, что береговые нагрузки прикладываются к плите до достижения бетоном проектной прочности, что приводит к образованию трещин из-за низкого модуля разрыва.
Кроме того, исходя из опыта, утверждается, что видимый прогиб сильно меняется между плитами, даже если используется одинаковая конструкция и дизайн.
Это изменение может быть вызвано рядом факторов, например, время и способ нанесения полос не были равномерными, а строительные нагрузки не были равномерными. Наконец, необходимо проверить грунт под опорами, чтобы избежать оседания под недавно залитым бетоном, так как оседание грунта под опорами приводит к провисанию форм, что нежелательно.

Отложить начало нагрузки

Этот метод дает бетону достаточно времени для набора проектной прочности, при этом не только увеличивается модуль упругости, но и повышается модуль разрыва. Более того, чем больше модуль разрыва, тем меньше количество трещин.
Увеличение модуля упругости приводит к увеличению жесткости при изгибе. Наконец, откладывая начало нагрузки, уменьшается прогиб ползучести.

Установка оборудования, чувствительного к прогибу, в более поздние сроки

В этом случае уменьшается прирост прогиба, который происходит при установке оборудования, чувствительного к прогибу, пока оно не будет удалено или прогиб не достигнет своего конечного значения. В разделе 9.5.2.5 ACI 318-11 приведен метод расчета дополнительного долгосрочного прогиба при задержке установки перегородок.

Размещать оборудование или элементы, чувствительные к прогибу, для предотвращения проблем с прогибом

Рекомендуется размещать такие устройства, как печатные машины, научное оборудование и другое оборудование, которое должно быть ровным, в середине пролета, поскольку в этом месте изменение наклона, вызванное прогибом, минимально.
Кроме того, размещайте оборудование, чувствительное к вибрации, вблизи опор, поскольку амплитуда вибрации в этом месте очень мала.

Предусмотрите архитектурные детали, чтобы учесть ожидаемый прогиб

Перегородки, примыкающие к колонне, могут испытывать прогиб, например, отделяться от колонны по горизонтали в районе верха. Поэтому рекомендуется предусмотреть в архитектурных деталях места для таких перемещений.
Аналогично, двери, окна, перегородки и неструктурные элементы, расположенные под отклоняющимся бетонным элементом или опирающиеся на него, должны быть оснащены шарнирами для обеспечения ожидаемых прогибов бетонных элементов, расположенных ниже или выше неструктурных элементов.

Встраивание выпуклости в плиту перекрытия

Выпуклость не влияет на величину прогиба после того, как прогиб произошел. Поэтому для получения наилучшего результата при устройстве выпуклости в плите, во-первых, необходимо точно рассчитать прогиб и не допустить его завышения, во-вторых, определить схему выпуклости, в-третьих, контролировать результаты во время строительства.

Убедитесь, что верхняя стальная арматура не смещена вниз

Как правило, смещение арматуры вниз снижает прочность конструкции. Что касается прогиба, то на неразрушенные элементы незначительно влияет смещение верхней арматуры, но трещиноватые элементы, особенно консольные балки, чрезвычайно чувствительны и подвержены влиянию смещения стали вниз.
Кроме того, прогибы сплошных балок увеличиваются, когда смещение стержней происходит в местах отрицательного момента и происходит перераспределение момента.

2. Выбор материалов для уменьшения прогиба балок и перекрытий

Выбирайте материалы, которые увеличивают разрыв и модуль упругости или уменьшают усадку и ползучесть

Цемент, заполнители, кремнезем и добавки – это те материалы, которые влияют на такие свойства, как модуль упругости и разрыв. Эти свойства в свою очередь влияют на прогиб бетонного элемента.

Используйте конструкцию смеси, которая ведет к уменьшению ползучести и усадки или увеличению модуля упругости и ползучести.

Усадка может быть уменьшена, если применяется более низкое соотношение воды и цемента, и долгосрочный прогиб может быть уменьшен. Кроме того, пропорции смеси могут быть изменены для получения лучшей смеси.

Используйте бетон с более высоким модулем упругости

Согласно процедурам Кодекса ACI, жесткость элементов без трещин увеличивается пропорционально модулю упругости. Напротив, влияние модуля упругости на жесткость элемента невелико, а на полностью трещиноватые элементы не влияет.

Используйте бетон с более высоким модулем разрыва

Увеличение жесткости, которое в свою очередь уменьшает прогиб, зависит от модуля разрыва комбинации, соотношения армирования и величины приложенной нагрузки.

Добавление коротких дискретных волокон в бетонную смесь

Использование коротких дискретных волокон в бетонной смеси может быть дорогостоящим, но оно увеличивает трещиностойкость и усадку. Следовательно, прогиб конструкции уменьшается.
Читать далее:
Факторы, влияющие на прогиб железобетонных балок и плит
Как контролировать прогиб железобетонных балок и плит?
Методы повышения пластичности железобетонных балок с помощью полимерных стержней, армированных волокном
Причины чрезмерных прогибов в железобетонных плитах

• Факторы, влияющие на прогибы железобетонных балок и перекрытий.
• Как контролировать прогиб железобетонных балок и плит?.
• Концепция проектирования высотных зданий из железобетона.
• Причины чрезмерных прогибов в железобетонных плитах.
• Как спроектировать одностороннее перекрытие в соответствии с ACI 318-19? | Прилагается пример.
• Виды трещин в свежем и затвердевшем бетоне, их причины и борьба с ними.
• Виды усадки бетона и ее предотвращение.