Технологические и конструктивные решения монолитных пустотных плит

Технология устройства монолитных пустотных плит (далее - МПП) непосредственно на строительной площадке более сложна, чем изготовление многопустотных плит в опалубке или методом полусухого формования в заводских условиях. Для выполнения этих процессов на объекте требуется высокая квалификация персонала, необходимая материальная база и отлаженная система строительного контроля.

Данная технология может использоваться в случаях, когда плиты имеют нестандартную форму, большие пролеты, уникальные архитектурно -планировочные решения, отсутствуют подъездных пути крана или нет возможности обеспечить зону его действия с заданной грузоподъемностью, в связи с удаленностью заводов стройиндустрии транспортировка заводских плит нецелесообразна.

Описание решений МПП и их классификация

По технологии и конструктивным решениям предложено классифицировать МПП следующим образом:

• 1)    МПП, формируемые на объекте с помощью укладываемых в тело плиты труб или вкладышей (далее - МППТ) между нижней и верхней арматурной сеткой, например, трубчатых картонно-полиэтиленовых пустотообразователей [1], для формирования пустот по длине плиты с определенным шагом [2] (рис. 1) либо вкладышей из экструзионных материалов прямоугольных или полых герметичных коробов, а также могут использоваться и пневмобаллоны;

• 2)    МПП, изготавливаемые на месте установки с применением изготовленных в заводских условиях неизвлекаемых локальных пустообразо-

  

  Рис. 1. Изготовление МППТ с применением трубчатых картонно-полимерных пустотообразователей

  
  

вателей (далее МППЛ), например, из полимерных материалов - замкнутых сфер, цилиндров или кубов, размещаемых с определенным шагом по длине и ширине плиты между верхней и нижней арматурной сеткой (рис. 2) [3-5];

• 3)    МПП в виде оболочек (далее МППО), пустоты которых образуются за счет применения вкладышей, граничащих с опалубкой, а не с нижней арматурной сеткой, изготовленных из экструзионных материалов, герметичных опалубочных ящиков, либо легкого бетона [6] (рис. 3);

• 4)    предлагаемые исследователями из КНР бетонные «полые» композитные плиты [7], в которых комбинируется сборный несущий слой из армированного бетона с арматурными выпусками и монолитный слой из легких бетонов (далее -МППК); с помощью омоноличивания с уложенной верхней сеткой достигается совместная работа конструкций (рис. 4) [7]. В связи с трудоемкостью и сложностью изготовления подобной конструкции в дальнейшем в данной статье МППК рассматриваться не будут.

Описание технологии устройства МПП

В технологии устройства МПП можно выделить следующие этапы:

• а)    сборка и установка в проектное положение опалубки перекрытия с использованием в качестве несущих конструкций балочно-ригельной системы с опиранием на стойки или пространственные рамы лесов, либо опалубочные столы; производится выверка высотных отметок, проектных уклонов, по контуру плиты устанавливаются бортовая опалубка торцеобразователей;

• б)    укладка нижней арматурной сетки (МППТ, МППЛ), установка фиксаторов арматурного слоя, монтаж вертикальных каркасов, поддерживающих стержней, закладных деталей для устройства отверстий (МППТ, МППЛ, МППО);

• в)    установка пустотообразователей, которые укладывают и фиксируют в проектном положении (МППТ, МППЛ) с помощью бетонных подкладок и вязальной проволокой толщиной 1–1,5 мм, закрепляемой к нижней, а затем и к верхней арматуре каркасов [1, 2], для пневмобаллонов до их уста-

  

  Рис. 2. Изготовление МППЛ с использованием локальных пустотообразователей

  
  
  

  Рис. 3. МППО с несъемными опалубочными ящиками и вкладышами

  
  
  

  Рис. 4. МППК с комбинацией сборного несущего слоя с арматурными выпусками и монолитного облегченного заполнения

  
  

новки производят их заполнение воздухом или газом до требуемого давления; при устройстве МППО пустотообразователи закрепляют непосредственно к опалубке; восприятие поперечных усилий вблизи опор и предотвращение продавливания плит на опорах от давления вышележащих вертикальных несущих конструкций обеспечивают расстояния от опор в соответствии с проектом, но не менее толщины плиты;

• г)    устройство верхней арматурной сетки, предусмотренной проектом, с ее фиксацией в проектном положении;

• д)    послойное бетонирование конструкции с использованием глубинных и площадочных вибраторов, избегая их контакта с пустотообразовате-лями;

• е)    уход за бетоном, создание необходимых температурно-влажностных условий для набора требуемой прочности;

• ж)    демонтаж опалубки после набора бетоном требуемой прочности 70 % для плит пролетом до 6 м, 80 % – для пролетов более 6 м [8], а также в случае использования пневмобаллонов (МППТ) – их опустошение и извлечение; несъемные элементы образования пустот остаются в составе конструкции.

Для разработки рекомендаций по расчету и конструированию МПП, совершенствованию нормативной базы ведутся активные исследования и обоснование расчетных моделей [9–13], что позволит данной технологии найти более широкое применение. Заслуживает внимания исследование вопросов, связанных увеличением сейсмостойкости возводимых с использованием данного решения зданий за счет облегчения конструкций перекрытий [14].

Результаты

Преимущества устройства МПП:

• –    возможность создания пустотных плит сложной геометрической формы;

• –    возможность перекрытия больших пролетов: устройство монолитных железобетонных пустотных плит перекрытий, опирающихся по контуру с расчетными пролетами до 12 м [1, 2];

• –    уменьшение веса плиты относительно монолитной на 30–40 % [2, 4, 6], дает экономию также на вертикальных несущих конструкциях и фундаментах;

• –    снижение расхода арматуры до 24 % [4] за счет использования армирования аналогичного армированию монолитных кессонных плит перекрытия с добавлением арматуры нижней полки и отдельных хомутов, уменьшение расхода бетона на 19 % и более [4];

• –    уменьшение грузоподъемности применяемых кранов по сравнению с монтажом сборных железобетонных плит;

• –    отсутствие швов между плитами как в сборных перекрытиях.

Недостатки устройства МПП:

• –    высокая трудоемкость: сложный и длительный процесс установки и фиксации пустотообра-зователей и последующего «деликатного» бетонирования;

• –    дорогостоящие одноразово применяемые пустообразователи;

• –    сложность и высокая стоимость контроля за точным позиционированием пустотообразователей и отсутствием дефектов (раковин в теле плиты, смещений пустообразователей) без разрушающего контроля или специальных методов (например, ультразвуковых);

• –    риск повреждения пустотообразователей, в том числе при сварочных работах и от механических воздействий при укладке бетона и его уплотнении;

• –    риск всплытия пустотообразователей из экструзионных блоков и надувных пневмоэлементов при недостаточной их анкеровке;

• –    сложность демонтажа пневмобалонов и опалубки, к которой закреплялись пустотообразо-ватели (МППО);

• –    высокие требования к квалификации рабочих и ИТР, сотрудникам строительного контроля;

• –    индивидуальность расчетов, отсутствие действующих норм, обоснование проектных решений за счет выполнения научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ.

Заключение

• 1.    Предложена классификация монолитных пустотных плит по технологическим и конструктивным решениям.

• 2.    Технология устройства МПП позволяет получать конструкции нестандарной конфигурации пролетом до 12 м, при этом их масса на 30–40 % ниже полнотелых монолитных плит, меньше расход арматуры и бетона.

• 3.    За счет снижения массы МПП уменьшаются нагрузки на несущие конструкции и фундамент здания, что позволяет улучшить экономические показатели проекта, а также сейсмостойкость.

• 4.    Устройство МПП на объекте требует дополнительных материальных затрат на пустото-образователи, повышает сложность и трудоемкость процесса изготовления конструкций относительно сплошных монолитных, сопряженно со значительными рисками возникновения дефектов и снижения качества.

• 5.    Применение МПП оправданно, когда другие варианты (серийные сборные пустотные плиты, сплошные монолитные перекрытия, сборномонолитные системы) экономически нецелесообразны. Решение об использовании МПП должно приниматься после проектирования, сопряженного с обоснованием методов расчета и техникоэкономической оценкой, наличием высококвалифицированных исполнителей и оснастки.

• 6.    В большинстве случаев заводские пустотные плиты при наличии в транспортной доступности заводов-изготовителей или сплошные

монолитные перекрытия с учетом дефицита квалифицированных рабочих кадров являются более эффективными.