Плита с армированием стальной фиброй на грунтовом основании

Главная » Блог » Плита с армированием стальной фиброй на грунтовом основании
Плита с армированием стальной фиброй на грунтовом основании

Плита с армированием стальной фиброй на грунтовом основании

Под фибробетоном понимается бетон с армированием стальными волокнами вместо обычной арматуры. Основное назначение фибры – повысить прочностные свойства бетона и уменьшить ширину и длину трещин.
Существует несколько видов фибры, различных по свойствам и методам расчета. Поэтому Ассоциация предприятий бетонной промышленности разработала единую методику по применению стальной фибры. Значения, приведенные в материалах этой методики, получены из испытаний, проведенных одним и тем же способом, и таким образом их можно сравнивать между собой.
Ниже приведены методы расчета, с помощью которых плиты, армированные различными видами фибры, соответствуют друг другу по своим свойствам и таким образом не являются привязанными к какому-то одному производителю или типу фибры.

Прочие методы расчета

Если заказчик согласует такое решение, то подрядчик при желании может заказать новый расчет, основанный, например, на методах расчета изготовителя конкретного типа фибры. Но и в таком случае надо следовать основным принципам расчета и граничным значениям, изложенным в данных инструкциях.
Расчет должен быть основан на значениях окончательной усадки бетона и модуля упругости, приведенных в Нормах для бетонных изделий (RakMK часть В4). До практического применения новые расчетные данные должны быть представлены проектировщику конструкций, который согласовывает их в части представленных основных данных. Ответственность проектировщика конструкций за новый расчет ограничивается проверкой этих данных. В новом расчете класс качества пола должен оставаться тем же самым.
Проектировщику конструкций в связи с новым расчетом должны предоставляться следующие данные:

  • используемая фибра и номер ее инструкций по применению;
  • количество используемой фибры;
  • толщина плиты, разбивка швов и строение швов;
  • нагрузки, учитываемые в расчете, в том числе движущаяся нагрузка и предполагаемое распределение нагрузок на прилегающие плиты в швах.

Бетон со стальной фиброй

Стальная фибра – изготовленные из высококачественной стали волокна, профилированные или прямые. Их длина которых изменяется в пределах 15…60 мм при толщине от 0,4 до 1,0 мм, прочность в продольном направлении – 500…1700 Н/мм2. Гибкость волокон (длина/диаметр) лежит в пределах 15…85.
Свойства стальной фибры зависят от ее типа и количества дозировки. Обычно количество составляет 20…60 кг/м³. Также должны быть представлены утвержденные инструкции по применению фибры, в которых указываются значения остаточной прочности (R) как функция количества дозировки для бетона прочностью К35. Эти значения могут применяться для бетонов прочности К30…К40. Данные показатели отражают прочность бетона, армированного фиброй, в состоянии растрескивания.
Значение R для неармированного бетона равно нулю. R=100 означает пластичное состояние, при котором растрескавшийся бетон сохраняет ту же прочность, что и целый. На практике, при устройстве полов значение R лежит в пределах 30…70. При изготовлении фибробетона следует выполнять указания инструкций от изготовителя фибры.

Плита на грунтовом основании с армированием фиброй

Плита с армированием фиброй, лежащая на грунте, делится усадочными швами на прямоугольники, по форме приближенные к квадратам. Отношение сторон этих прямоугольников должно быть не более 1,5. Чаще всего используется пропиленный шов, глубина которого составляет 1/4…1/3 от толщины плиты. При увеличении расстояния между швами свыше 9 м для обеспечения передачи нагрузки на соседнюю плиту применяются дюбельные (шиповые) профили или штифты. Плита обычным способом отделяется от наружных стен и прочих препятствий. В углах и вокруг колон устанавливается дополнительное армирование.

Расчет

Плиту с армированием фиброй, лежащую на грунте, можно рассчитывать:

  1. Как плиту без трещин (с усадочными швами).
  2. Как плиту с умеренным образованием трещин (бесшовную).

А. Плита с усадочными швами

Использование расчетной формулы предусматривает деление плиты на достаточно мелкие квадраты. Рекомендуемое значение расстояния между швами – 30 толщин плиты. Обычно максимальное расстояние составляет около 6 м.
Следует минимизировать трение между плитой и основой.
Расчетное значение прочности на растяжение изгиба для фибробетона:


fctk – удельная прочность бетона на растяжение;
R10,20 – среднее значение коэффициента остаточной прочности стальной фибры ³ 30.
Расчетное значение прочности на растяжение для фибробетона:


Вышеприведенные формулы используются также и в случае (В), при расчете нагрузок на свободном крае и в свободном углу плиты.
Для плит, нагруженных на растяжение и изгиб, следует проверять выполнение условия:


Где:
std = Nd/Ac
sbd = Md/Wc
Nd – расчетное значение растягивающего усилия;
Md – расчетное значение изгибающего момента.

В. Плита без швов

Используется для плит на грунтовом основании с расстоянием между швами не более 24 м.
Формулы используются для расчета плит в тех случаях, когда образование трещин контролируется достаточным армированием стальной фиброй таким образом, что ширина и длина трещин с точки зрения эксплуатационных требований, невелика. В расчете не нужно учитывать вынужденные усилия.
Расчет основан на коэффициентах остаточной прочности фибробетона и требует от плиты хороших вязкостных характеристик также и при больших деформациях.
Значение R10,20 должно быть не менее 50.
Расчетное значение прочности на растяжение изгиба для фибробетона:


fctk – удельная прочность бетона на растяжение;
R10,20 – коэффициент остаточной прочности стальной фибры (среднее значение) ³ 50;
g c – коэффициент частичного запаса прочности фибробетона.
Расчетное значение прочности на растяжение для фибробетона:

fctd = 0,6 * fbd

Для плит типа В, нагруженных на изгиб, следует проверять выполнение условия:

s bd s DTd £ fbd

sbd – расчетное значение прочности на растяжение от изгиба;
sDТd – расчетный показатель изгибающего момента от разницы температур;
fbd – расчетный проказатель прочности на растяжение от изгиба бетона со стальной фиброй.
Это решение не применяется для класса Y1 окружающей среды без отдельного исследования растрескивания плиты.

Минимальная дозировка фибры

В дополнение к предельным значениям R, используемым для расчета, следует проверить, не понижает ли дозировка фибры следующих предельных значений, указанных на рис. 2.23 в зависимости от расстояния между швами плиты. Для некоторых типов фибры на основании выполненных сравнительных испытаний и практических результатов в диапазоне этих предельных значений можно предполагать, что максимальный размер трещин не превысит 0,3 мм.
Применимость минимальных значений, указанных на рисунке, в отношении меньших доз фибры следует оценивать на основании данных испытаний и практического применения для данного конкретного типа фибры. Риск появления трещин размером, превышающим указанный выше, повышает нагрузки, длительно действующие на пол в стадии усадки бетона. Возможные проблемы, как правило, проявляются только после нескольких лет эксплуатации.
Общие требования для бетонных полов в случае В приведены ниже. При использовании меньшего количества фибры эти требования ужесточаются:

  • R10,20 – не менее 50;
  • коэффициент трения основы как можно ниже, т.е. 1,0 или меньше;
  • прямоугольники – почти квадраты;
  • бетон по возможности с наименьшей усадкой (усадку рекомендуется определять по лабораторным испытаниям или другим, подходящим для конкретного случая, способом).

Передача усилий в пропиленных швах

Шов, пропиленный в плитах, армированных фиброй, учитывается при расчете согласно следующим основным принципам. Рекомендуемое значение глубины шва – 30% от толщины плиты, ширины – 3 мм.
Пропиленный шов:

  • из нагрузок через шов передается более 30%;
  • шов учитывается в расчетах как свободный край плиты, на который воздействует 70% расчетной нагрузки.

Пересечение швов:

  • в точке пересечения 25% нагрузки считается нагрузкой на свободный угол плиты.

В обоих случаях расчетное значение прочности на растяжение от изгиба принимается по кривой предельного рабочего состояния.

Контроль качества

Количество фибры в бетонной массе контролируется путем взятия проб из смесителя или миксера бетоновоза. Пробы берутся из расчета одна проба на каждые начинающиеся 50 м³ бетона. Объем проб – 5…10 л. Волокна вымываются из массы, высушиваются и взвешиваются. Для каждой пробы количество фибры в смеси не должно отличаться от проектного более чем на ±20% и от среднего текущего значения для шести проб более чем на ±10%.

Бетон с пластиковой фиброй

Обычно материал пластиковой фибры – полипропилен. При замесе бетонной массы волокна образовывают структуру в трех измерениях, которая предотвращает образование усадочных трещин и распределяет их, повышая плотность бетона.
Пластиковое армирование не может заменить нормального армирования плиты, но оно улучшает свойства бетона в конструкции пола и подходит для использования на следующих объектах:

  • на объектах, где требуется повышенная плотность и/или химическая стойкость бетона – бассейны, бойни, мясомолочные комбинаты;
  • на объектах, где к покрытию пола предъявляется требование повышенной устойчивости к погодным условиям – мосты и дорожные покрытия;
  • в конструкциях, где не допускается применение металлических элементов;
  • для полов с покрытиями, чувствительными к трещинам в бетонной стяжке.

Если на поверхности остаются торчащие волокна, они удаляются опаливанием.