Пустотная двухосная плита - Википедия - Voided biaxial slab

Вокруг этих пластиков заливается бетон. формы для создания внутренних пустот в плите

Пустотные двухосные плитыиногда называют двухосные плиты, являются разновидностью усиленный бетонная плита который включает заполненные воздухом пустоты, чтобы уменьшить требуемый объем бетона. Эти пустоты обеспечивают более дешевое строительство и меньшее воздействие на окружающую среду.[нужна цитата ] Еще одним важным преимуществом системы является снижение веса плиты по сравнению с обычными цельнолитыми настилами. До 50% объема плиты может быть удалено в пустотах, что снижает нагрузку на элементы конструкции.[1] Это также позволяет увеличить вес и / или пролёт, поскольку собственный вес плиты меньше влияет на общую нагрузку.

Теория

Бетон находит множество применений в строительстве, но его использование для горизонтальных плит ограничено его относительно высокой плотностью, которая уменьшает максимальный пролет.[2] Обычный метод исправления этого недостатка состоит в том, чтобы использовать какое-либо армирование, которое позволяет использовать бетонные плиты для широкого диапазона пролетов и условий нагружения.[3] Однако традиционные подходы к армированию конструкций включают заделку другого материала внутри бетона. двухосные плиты предоставить альтернативное решение в виде двусторонняя плита которая включает в себя ортогональные бетонные «балки» внутри плиты. Это обеспечивает большую поддержку в обоих горизонтальных направлениях для передачи веса на вертикальный элемент.[4]

Общая концепция двухосных плит с пустотами основывается на пустотах, созданных в бетоне во время заливки. Это создает внутренний массив полых коробов в перекрытии, который действует как сетка горизонтальных опор для плоской поверхности наверху. Другим преимуществом является снижение веса, достигаемое за счет удаления массы, которая не передает вес непосредственно на вертикальный элемент. Типичные сплошные плиты имеют несущую способность около одной трети их собственного веса, что может создавать проблемы при длинных пролетах и ​​высоких нагрузках.[2] Уменьшая вес плиты без ущерба для ее структурной прочности, можно создать более толстую плиту, чтобы выдерживать больший вес при более длинном пролете.

Пустотные плиты, также известные как пустотные плиты, первоначально появились как в одну сторону элементы в Европе в 1950-х годах, и все еще обычно производятся в сборный железобетон форма для приложений, где требуется быстрое строительство и низкий собственный вес.[2][5] Вафельные плиты являются распространенным типом пустотных плит, которые используют тот же принцип, что и пустотные двухосные плиты. Однако их пустоты размещаются на нижней стороне плиты, а не погружаются в плиту, что приводит к снижению срезать прочность и огнестойкость.[6] Был целый ряд запатентованных реализаций пустотных двухосных плит, включая использование блоков из полистирола в качестве заполнителя пустот.[5] Однако многие реализации страдали от растрескивания при изгибе и отсутствия сопротивления сдвигу.[2][5]

Структура

Схема поперечного сечения типичной двухосной плиты с пустотами

Все двухосные плиты с пустотами включают в себя массив жестких образователей пустот, которые содержат воздух внутри пустот. Эти пустотелые устройства чаще всего изготавливаются из пластика, такого как полиэтилен высокой плотности, и может использовать переработанные материалы.[6] Формирователи пустот производятся в различных формах в зависимости от конструкции плиты. Общие конструкции включают сферы, коробки, эллипсоиды и тороиды.[5]

Пустоты обычно размещаются в виде сетки, временно поддерживаясь каркасом, который в конечном итоге окутывают бетоном.[6] Эта структура была реализована различными способами, но наиболее эффективный метод использует стальную сетку, чтобы уменьшить использование материала и создать оптимальную геометрическую пропорцию между бетоном, арматурой и пустотами.[2]

Пустоты расположены в середине поперечного сечения, где бетон наименее полезен для конструкции. Сохраняется целостность твердых слоев, так как верх и низ плиты могут испытывать особенно высокие нагрузки. Это позволяет плите эффективно противостоять как положительным, так и отрицательным изгибающим моментам.[2]

Поскольку нижняя сторона плиты плоская, ее можно обработать для создания внутреннего потолка, в отличие от контурной нижней стороны вафельных плит.

Строительство

Сборные системы

Некоторые поставщики пустотелых двухосных плит поставляют готовые компоненты, которые можно быстрее установить на месте. Преимущество сборных плит состоит в том, что их нижняя сторона гладкая, что позволяет использовать их в качестве потолка без дополнительной отделки. Доступны различные степени заводского изготовления, в том числе целые плиты.[1] Сборные модули обычно состоят из полностью литой части плиты, включая все компоненты, заключенные в бетон. Этот метод состоит из «сэндвича» из армирующей сетки и пустот, залитых в бетон. Смежный слой гладкой закончить бетон затем заливается на месте с добавлением структурных анкеров для фиксации модулей вместе.[7]

Встраиваемые системы сайта

Пустотные двухосные плиты, отлитые на месте, строятся дольше, чем сборные плиты, но иногда они дешевле. При типичной процедуре литья настил из опалубка изготовлен из металла или дерева. Это обеспечивает временную поддержку пустотам и застывшему бетону. После того, как настил будет построен, для поддержки пустот устанавливается армирующая сетка. В качестве альтернативы пустоты и сетка могут поставляться в виде сборных модулей. Поскольку воздух в пустотах имеет меньшую плотность, чем окружающий бетон, он имеет тенденцию всплывать на поверхность бетона. Чтобы улучшить это, плита может быть отлита в несколько слоев, чтобы сетка была изначально закреплена, а затем могла удерживать пустоты от всплытия вверх при последующих заливках.[8]

Неудачи

В 2017 году система BubbleDeck вызвала споры из-за обрушения гаража на Эйндховен аэропорт в Нидерланды.[9] Это произошло из-за недостаточной прочности на сдвиг на границе между сборными железобетонными плитами, что может быть вызвано высокими температурами во время строительства.[10] После инцидента было начато расследование среди зданий с одинаковой системой полов, в результате чего было закрыто несколько зданий в Нидерландах, в том числе одно в Университет Роттердама и строящееся здание школы в Hoeven.[11]

Сравнение с другими типами плит

Исследования по Еврокоды пришли к выводу, что пустотные двухосные плиты можно моделировать как сплошные плиты. В какой степени зависит от формы пустот.[12] Это считается преимуществом перед односторонними ребристыми плитами, которые необходимо рассчитывать как массив балок.

По сравнению с традиционными сплошными плитами, уменьшенный собственный вес двухосных плит позволяет использовать более длинные пролеты и / или уменьшить толщину настила. Общая масса бетона может быть уменьшена на 35-50% в зависимости от конструкции,[1] как следствие уменьшенной массы плиты, а также более низких требований к вертикальной конструкции и фундаменту. Двуосные плиты обычно имеют ширину до 20 метров при толщине около 500 мм.[нужна цитата ] Дополнительная прочность также снижает акустический коэффициент пропускания плиты на низких частотах.

Уменьшение массы двухосных плит также приводит к созданию более экологически чистого продукта, который производит меньше CO.2 выбросы как при его строительстве, так и косвенно за счет уменьшения окружающей структурной опоры. Общие выбросы углерода могут быть сокращены до 41%.[1] Плиты являются одними из самых больших потребителей бетона во многих зданиях,[13] поэтому уменьшение массы плиты может иметь относительно большое значение для воздействия конструкции здания на окружающую среду.

Двухосные плиты могут быть немного дешевле, чем сплошные плиты, отчасти из-за меньшей массы. При использовании сборных версий можно значительно сократить трудозатраты, что приведет к более быстрому и дешевому строительству. Это может дать экономию времени до 40% по сравнению с традиционными цельными плитами.[1] Однако это в значительной степени зависит от конкретной системы, а системы, основанные на размещении пустотных формирователей на месте, требуют гораздо больше труда, чем сплошные плиты.[2]

По сравнению с односторонними пустотными плитами, двухосные плиты более устойчивы к сейсмическим воздействиям. Настилы с односторонним движением поддерживаются комбинацией стен и балок, что приводит к относительно жесткой конструкции, которая увеличивает риск прогрессирующего обрушения.[14]

Одно из наиболее значительных различий между сплошными плитами и двухосными плитами с пустотами - их сопротивление сдвигу. Из-за меньшего объема бетона также снижается сопротивление сдвигу.[2] Для плит, в которых используются сферические пустоты, сопротивление сдвигу приблизительно пропорционально объему бетона, поскольку геометрия пустот вызывает эффективную передачу усилия на несущие части, что позволяет эффективно использовать весь бетон. Пустоты другой формы, с плоскими или сплющенными поверхностями, приведут к большему количеству бетона и / или меньшей прочности. Это особенно касается прочности на сдвиг, где способность плиты с коробками может быть на 40% ниже, чем у плиты одинаковой высоты, использующей сферические пустоты. При продавливании сдвиговая способность плиты со сферическими пустотами может быть на 600% выше, чем у плиты коробчатого сечения. В некоторых случаях, когда требуется большее сопротивление сдвигу в определенной области (например, соединения с опорами или стенами), пустоты могут быть опущены, что приведет к частично сплошной плите.[12]

Галерея

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c d е «Пустотная двухосная плита» (PDF). Программа действий по отходам и ресурсам. Получено 10 июля 2019. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  2. ^ а б c d е ж грамм час Чураков, А. (28 мая 2014 г.). «Двухосная пустотная плита с инновационными типами пустот» (PDF). Строительство уникальных зданий и сооружений. Санкт-Петербургский политехнический университет. 21 (6). ISSN  2304-6295.
  3. ^ Прието-Портар, Л. А. (2008). «EGN-5439 Проектирование высотных домов. Лекция № 14: Проектирование железобетонных перекрытий» (PDF).
  4. ^ Denton, S .; Shave, J .; Bennetts, J .; Хенди, К. (октябрь 2010 г.). Расчет элементов бетонных перекрытий при двухосном изгибе. Проектирование моста к Еврокодам. Дои:10.1680 / bdte.41509.250.
  5. ^ а б c d Омар, А. (март 2018 г.). «Обзор современного состояния железобетонных пустотелых плит» (PDF). ARPN Журнал инженерных и прикладных наук. Университет Ан-Нахриан. 13 (5). ISSN  1819-6608.
  6. ^ а б c Hassan, A.M .; Чечан, М. С .; Салих, М. Дж. (2018). «Экспериментальное исследование поведения пустотной (пузырьковой) бетонной плиты» (PDF). Университет Мисана. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  7. ^ «Структурные решения BubbleDeck» (PDF). BubbleDeck Великобритания. Сентябрь 2008. с. 2. Получено 12 августа 2019.
  8. ^ "U-Boot Beton: Приложения". Далиформ Групп. 2015. Получено 12 августа 2019.
  9. ^ "Гараж в аэропорту Эйндховена рушится за несколько недель до открытия". Голландские новости. 29 мая 2017. Получено 12 августа 2019.
  10. ^ «Известны результаты расследования технической причины частичного обрушения гаража в аэропорту Эйндховена». Роял БАМ Групп. 25 сентября 2017 г.. Получено 12 августа 2019.
  11. ^ Питерс, Янен (20 октября 2017 г.). «Здание Университета Эразмус закрыто из-за опасности обрушения». NL Times. Получено 12 августа 2019.
  12. ^ а б Prabhu Teja, P .; Виджай Кумар, П .; Ануша, Ануша; Mounika, C.H .; Саха, П. (март 2012 г.). Структурное поведение плиты перекрытия пузыря. Международная конференция по достижениям в области инженерии, науки и менеджмента. IEEE. ISBN  978-81-909042-2-3.
  13. ^ Кляйн, Диана (29 апреля 2007 г.). «Инженеры-конструкторы, устойчивость и LEED» (PDF). Американское общество инженеров-строителей. Архивировано из оригинал (PDF) 2 августа 2012 г.. Получено 12 августа 2019.
  14. ^ «II. Структурно-технические системы». Учебное пособие для специалистов-спасателей (PDF). Система реагирования FEMA US&R. 1998. стр. 6. Архивировано из оригинал (PDF) 10 февраля 2012 г.. Получено 12 августа 2019.