Особенности армирования перекрытий МАРКО с профилем АТЛАНТ
Почему МАРКО
МАРКО – Монолитно АРмированная КОнструкция. Именно так технология сборно-монолитных перекрытий получила свое нынешнее название. Для полного понимания сути технологии здесь не хватает одного термина – бетонные, а точнее железобетонные. Как и в большинстве бетонных конструкций армирование перекрытий МАРКО производится стальной арматурой.
ОПАЛУБКА - СЪЕМНАЯ ИЛИ НЕСЪЕМНАЯ
Самый распространенный вариант изготовления железобетонных конструкция включает три стадии – изготовление арматурного каркаса, размещение этого каркаса в некой форме (опалубке) и бетонирование (заливка). Опалубка может быть съемной и несъемной.
Съемная опалубка после схватывания бетона отделяется от готового бетонного изделия, несъемная остается в составе бетонного изделия на всю оставшуюся жизнь. Съемная опалубка может быть разовой и многоразовой. В качестве примера на картинке слева приведена многоразовая опалубка для монолитных перекрытий, а на картинке справа такая же опалубка только в одноразовом исполнении. В большинстве случаев многоразовая опалубка существенно дороже одноразовой.
КАК АРМИРУЮТСЯ ПЕРЕКРЫТИЯ?
Для армирования перекрытий, как правило, используется стальная рифленая арматура разного диаметра и прочности. В монолитных перекрытиях это две сварные или связанные на строительной площадке сетки из арматуры диаметром 10-16 мм (картинка слева). Обратите внимание здесь достаточно плотное армирование и в верхнем и нижнем арматурном слое каркаса.
В пустотных плитах перекрытия верхний арматурный слой армируется по минимуму (схема слева). Сделано это для сокращения расхода арматуры. В результате тонкая арматура верхнего слоя не способна выдерживать даже незначительные нагрузки. Именно по этой причине плиты недопустимо использовать в балконах, консолях и других конструктивных элементах, где должна работать верхняя арматура. Пренебрежение этими требованиями может привести к самым негативным последствиям (картинка справа).
В сталебетонных перекрытиях используется комбинированное армирование. Верхний арматурный слой армируется рифленой арматурой, диаметр которой определяется прочностным расчетом. В качестве арматуры нижнего слоя используется рифленая арматура и (внимание) профлист, который для данного перекрытия является несъемной опалубкой. В основополагающей работе экспериментально доказано, что если стальной профлист скрепить с бетоном, то он будет работать в перекрытии как внешняя плоская стальная арматура. При этом несущая способность перекрытия увеличится в 2,6 раза.
Скрепить профлист с бетоном можно несколькими способами (картинка слева). Самый простой (картинка справа) предусматривает устройство на боковых стенках профлиста искусственных неровностей – выштамповок. В отмеченной работе показано, что лучше всего с бетоном сцепляется профлист, на стенках которого выполнены выштамповки в виде змейки.
Наличие выштамповок на поверхности профлиста повышает прочность сцепления листа с бетоном, но не позволяет в полной мере использовать его прочностные возможности. Обусловлено это тем, что при нагружении сталебетонного перекрытия между листом и бетоном появляются сдвигающие усилия. Эти усилия в определенный момент становятся выше сил сцепления. Происходит это задолго до исчерпания прочностных возможностей стального листа. Другими словами сил сцепления недостаточно для того, чтобы нагрузить профлист до второго предельного состояния – разрыва.
Отметим для дальнейшего понимания следующее – сталебетонные перекрытия самый близкий аналог профильных сборно-монолитных перекрытий МАРКО.
КАКАЯ БЫВАЕТ АРМАТУРА?
Специалисты и строительные нормы разделяют арматуру на четыре большие группы:
- рабочая – воспринимает основные усилия от действующих на перекрытие нагрузок;
- конструктивная – воспринимает различные воздействия на перекрытие (усадка, изменение температуры и расширение с этим связанное;
- монтажная – предназначена для объединения конструктивный и рабочей в арматурные каркасы (сетки);
- анкерная – предназначена для связывание отдельных элементов перекрытия друг с другом или с другими конструктивными элементами зданий и сооружений.
ТРЕУГОЛЬНЫЙ КАРКАС ОН ЖЕ РЕШЕТЧАТАЯ ФЕРМА
Сборно-монолитные перекрытия почти с момента создания армируются с помощью треугольных арматурных каркасов. Европейские специалисты называют такой каркас – решетчатая ферма. Обусловлено это тем, что треугольный каркас выполнен по схеме классической фермы.
В такой ферме отсутствуют “пассивные” элементы, все связи фермы рабочие, каждая связь принимает на себя часть нагрузки. С учетом этого в решетчатой ферме сложно выделить рабочую арматуру – здесь вся арматура работает.
Решетчатая ферма обладает собственной несущей способностью. В моем понимание в застывшем бетоне эта несущая способность возрастает. Обусловлено это тем, что бетон препятствует потере устойчивости элементов фермы. Моего понимания недостаточно, чтоб убедить в этом практикующих конструкторов. Они безоглядно верят результатам расчетов, которые выдает программный комплекс АРБАТ. Для некоторых из них не является аргументом и тот факт, что результаты расчетов разительно отличаются от результатов экспериментального нагружения реальной плиты
перекрытия длиной 9 метров. Реальная плита оказалась значительно прочнее расчетной.
До появления профиля АТЛАНТ решетчатая ферма была главным и в большинстве случаев единственным элементом армирования балок перекрытия. Иногда к ферме добавлялась дополнительная продольная арматура, присутствие которой увеличивало несущую способность перекрытия.
ОСОБЕННОСТИ ПРОФИЛЯ АТЛАНТ
Разработка профиля АТЛАНТ позволила существенно повысить несущую способность перекрытия МАРКО. На внутренних стенках нового профиля выполнена перфорация, а на днище выштамповки. Эти искусственные неровности обеспечили прочное сцепление профиля с бетоном перекрытия. По аналогии с профлистом в сталебетонных перекрытиях перфорированный профиль АТЛАНТ превратился в перекрытиях МАРКО во внешнюю плоскую арматуру.
Площадь поперечного сечения стального профиля равна площади четырех прутков арматуры диаметром 10 мм. За счет включения профиля в работу плотность армирования нижнего арматурного пояса балок АТЛАНТ увеличилась в три раза – здесь было два прутка арматуры диаметром 10 мм, стало 6 прутков.
Профиль АТЛАНТ изготовлен из стального оцинкованного проката толщиной 1 мм. Механические свойства такого проката (ГОСТ Р 52246-2016) приведены в таблице (картинка слева). Площадь поперечного сечения профиля равна 319 мм2. За счет включения профиля в работу характеристики перекрытия МАРКО значительно улучшились – перекрытие стало прочнее, тоньше, легче и технологичнее.
Простые расчеты показывают, что разорвать профиль можно только усилием не менее 8300 кг. А теперь представьте – в вашем будущем перекрытии с шагом 725 мм установлены “канаты”, каждый из которых выдерживает усилие 8 тонн (картинка справа). Для того, чтобы профиль АТЛАНТ действительно стал канатом его необходимо надежно закрепить в монолитном поясе перекрытия.
Специалисты Центра сопровождения проектов разработали оригинальную конструкцию узла крепления профиля АТЛАНТ в монолитном поясе. В этой конструкции каркас монолитного пояса (на картинке слева выкрашен в синий цвет) монтируется в треугольные вырезы на вертикальных стенках профиля. Такой вариант монтажа надежно фиксирует профиль (концы “каната”) в монолитном поясе.
С монолитным поясом необходимо надежно связать и арматуру балки. Для этого используются Г-образные арматурные элементы (уголки) из арматуры диаметром 10 мм.
Эти элементы выкрашены на картинке справа красным цветом. Обратите внимание – каждая арматура каркаса балки фиксируется к своей (ближней или дальней) арматуре каркаса монолитного пояса.
Модель с канатами наглядно демонстрирует высокую сейсмостойкость перекрытий МАРКО. Если для пустотных плит при землетрясении велика вероятность “выпадания” плит из стен дома (картинка слева), то для перекрытий МАРКО такая возможность исключена.
ВСТРОЕННЫЙ РИГЕЛЬ
Добавляет прочности и жесткости перекрытию с балками АТЛАНТ конструктивный элемент, который получил в компании название “встроенный ригель”. Схема такого ригеля приведена на картинке справа. Ригель формируется в теле перекрытия в момент монтажа за счет “раздвигания” блоков. Образовавшееся при этом объем армируется арматурой расчетного сечения и бетонируется. В результате в теле перекрытия формируется бетонная балка, которая обеспечивает совместную работу балок АТЛАНТ во всех условиях нагружения.
БАЛКОНЫ И КОНСОЛИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПЕРЕКРЫТИЙ МАРКО
Отдельно необходимо остановиться на армировании перекрытия АТЛАНТ для устройства балконов и консолей, проектирование которых требует повышенного внимания. Дело в том, что в консолях (балконах) растягивающие усилия возникают в верхнем арматурном поясе балок.
Для восприятия этих усилий одного верхнего прутка арматуры решетчатой фермы диаметром 8 мм явно недостаточно. В учетом размеров балкона (консоли) здесь может появиться арматура диаметром 10-20 мм. Необходимый диаметр арматуры в конструкции балкона должен определять специалист Центра сопровождения проектов нашей компании. В качестве примера на картинке справа приведена монтажная схема части плоской кровли, в которой предусмотрено устройство пяти консолей. Существенную роль в обеспечении работоспособности консолей играет арматурная сетка, которая дополнительно армирует верхний арматурный пояс консольной части перекрытия.
СТЫКОВКА БАЛОК В ПЕРЕКРЫТИЯХ МАРКО
Возможность стыковки балок АТЛАНТ под углом (образец стыковки и армирования на картинке справа) позволяет вводить в состав перекрытий самые различные конструктивные элементы. Важно понимать – стыковка балок в сборно-монолитных перекрытиях стала возможной только при появлении в балках тонкостенных стальных профилей. Европейские балки с бетонным основанием стыковать не получится. Для этого придется разбить бетонный брусок балки и оголить рабочую арматуру.
АРМАТУРНЫЕ СЕТКИ В ПЕРЕКРЫТИЯХ МАРКО
Важное место в конструкции перекрытий МАРКО занимают арматурные сетки. Они включены в силовую схему перекрытия и учитываются при оценке его несущей способности. Это обуславливает достаточно высокие требования к качеству сеток. Конструкторская документация предусматривает применение сетки из проволоки Вр-1 диаметром 5 мм с ячейками размером 100х100 мм. Арматурная сетка в обязательном порядке заводится при монтаже в монолитный пояс перекрытия. Это позволяет значительно усилить пояс и дополнительно связать все элементы перекрытия в единую диафрагму (диск) жесткости, повышающую не только прочность, но и общую устойчивость конструкции сооружения.
Ниже в качестве примера представлена галерея конструктивных разрезов и сечений, которые наши специалисты передают проектировщикам для работы над проектами перекрытий МАРКО-АТЛАНТ.
