Пустотная двухосная плита
Вокруг этих пластиковых форм заливается бетон, чтобы создать внутренние пустоты в плите.
пустотелая плита
Монтаж пустотной двухосной плиты в Турции

Пустотные двухосные плиты , иногда называемые двухосными плитами или пустотными плитами , представляют собой тип железобетонной плиты , которая включает заполненные воздухом пустоты для уменьшения объема необходимого бетона. Эти пустоты позволяют сделать строительство более дешевым и уменьшить воздействие на окружающую среду. [ необходима цитата ] Еще одним важным преимуществом системы является снижение веса плиты по сравнению с обычными сплошными настилами. До 50% объема плиты может быть удалено в пустотах, что приводит к меньшей нагрузке на элементы конструкции. [1] Это также позволяет увеличить вес и/или пролет, поскольку собственный вес плиты вносит меньший вклад в общую нагрузку.

Теория

Бетон имеет многочисленные применения в строительстве зданий, но его использование для горизонтальных плит ограничено его относительно высокой плотностью, что уменьшает максимальный пролет. [2] Обычный метод исправления этого недостатка заключается во включении некоторого вида армирования, что позволяет использовать бетонные плиты для широкого диапазона пролетов и условий нагрузки. [3] Традиционные подходы к структурному армированию включают в себя внедрение другого материала внутрь бетона, однако двуосные плиты предоставляют альтернативное решение в виде двухсторонней плиты , которая включает ортогональные бетонные «балки» внутри плиты. [4] Это обеспечивает большую поддержку в обоих горизонтальных направлениях для передачи веса на вертикальный элемент. [5]

Общая концепция пустотных двухосных плит основана на пустотах, созданных внутри бетона во время заливки. Это создает внутренний массив полых коробок в плите, который действует как сетка горизонтальных опор для плоской поверхности сверху. Еще одним преимуществом является снижение веса, достигаемое за счет удаления массы, которая напрямую не передает вес вертикальному элементу. Типичные сплошные плиты имеют грузоподъемность около одной трети от собственного веса, что может создавать проблемы для длинных пролетов и высоких нагрузок. [2] Уменьшая вес плиты без ущерба для ее структурной прочности, можно создать более толстую плиту, чтобы выдерживать больший вес на более длинном пролете.

Пустотные плиты , также известные как пустотные плиты, изначально появились как односторонние элементы в Европе в 1950-х годах и до сих пор обычно производятся в сборном виде для применений, где требуются быстрое строительство и малый собственный вес. [2] [6] Вафельные плиты являются распространенным типом пустотных плит, которые используют тот же принцип, что и пустотные двуосные плиты. Однако их пустоты размещаются на нижней стороне плиты, а не встроены в плиту, что приводит к более низкой прочности на сдвиг и огнестойкости. [7] Был ряд запатентованных реализаций пустотных двуосных плит, включая использование полистирольных блоков в качестве материала-наполнителя в пустотах. [6] Однако многие реализации страдали от трещин при изгибе и отсутствия сопротивления сдвигу. [2] [6]

Структура

Поперечный разрез типичной пустотной двухосной плиты

Все пустотные двухосные плиты включают в себя ряд жестких пустотообразователей, которые содержат воздух внутри пустот. Эти пустотообразователи чаще всего изготавливаются из пластика, такого как полиэтилен высокой плотности , и могут использовать переработанные материалы. [7] Пустообразователи производятся в различных формах в зависимости от конструкции плиты. Обычные конструкции включают сферы, коробки, эллипсоиды и тороиды . [6]

Пустоты обычно размещаются в виде сетки, временно поддерживаемой каркасом, который в конечном итоге покрывается бетоном. [7] Этот каркас был реализован различными способами, но наиболее эффективный метод использует стальную сетку, чтобы сократить использование материала и создать оптимальную геометрическую пропорцию между бетоном, арматурой и пустотами. [2]

Пустоты располагаются в середине поперечного сечения, где бетон наименее полезен для конструкции. Целостность твердых слоев сохраняется, так как верхняя и нижняя части плиты могут испытывать особенно высокие напряжения. Это позволяет плите эффективно противостоять как положительным, так и отрицательным изгибающим моментам. [2]

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

Строительство

Сборные системы

Некоторые поставщики пустотных двуосных плит поставляют готовые компоненты, которые быстрее устанавливаются на месте. Готовые плиты также имеют преимущество гладкой нижней стороны, пригодной для использования в качестве потолка без дальнейшей отделки. Доступны различные степени заводской готовности, включая целые плиты. [1] Готовые модули обычно состоят из полностью отлитого куска плиты, включая все компоненты, заключенные в бетон. Эта технология состоит из «пузырьково-армированного сэндвича» из арматурной сетки и пустот, отлитых в бетоне. Затем на месте заливается непрерывный слой гладкого финишного бетона вместе с добавлением структурного анкерного крепления для фиксации модулей вместе. [8]

Системы литого сайта

Пустотные двухосные плиты, отлитые на месте, требуют больше времени на возведение, чем сборные плиты, но иногда они дешевле. В типичной процедуре литья настил опалубки сооружается из металла или дерева. Это обеспечивает временную поддержку для пустот и затвердевающего бетона. После того, как настил сооружен, устанавливается армирующая сетка для поддержки пустот. В качестве альтернативы пустоты и сетка могут поставляться в виде сборного модуля. Поскольку воздух в пустотах имеет меньшую плотность, чем окружающий бетон, он имеет тенденцию всплывать на поверхность бетона. Чтобы улучшить это, плиту можно отливать в несколько слоев, так что сетка изначально закреплена и затем способна сдерживать всплывание пустот при последующих заливках. [9]

Неудачи

В 2017 году система BubbleDeck вызвала споры из-за обрушения парковочного гаража в аэропорту Эйндховена в Нидерландах . [10] Это произошло из-за недостаточной прочности на сдвиг на границе между сборными бетонными плитами, что могло быть вызвано высокими температурами во время строительства. [11] После инцидента было начато расследование среди зданий, использующих ту же систему напольного покрытия, что привело к закрытию нескольких зданий в Нидерландах, включая здание в Роттердамском университете и строящееся здание школы в Хувене . [12]

Сравнение с другими типами плит

Исследования в соответствии с Еврокодами пришли к выводу, что пустотные двухосные плиты могут быть смоделированы как сплошные плиты. В какой степени, зависит от формы пустот. [13] Это считается преимуществом по сравнению с односторонними ребристыми плитами, которые должны рассчитываться как массив балок.

По сравнению с традиционными сплошными плитами, уменьшенный собственный вес двуосных плит позволяет использовать более длинные пролеты и/или меньшую 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 фундаментам. Двуосные плиты обычно охватывают пролеты до 20 метров при толщине около 500 мм. [ необходима цитата ] Дополнительная прочность также снижает акустическую пропускаемость плиты для низких частот.

Уменьшенная масса двуосных плит также приводит к более экологически чистому продукту, который производит меньше выбросов CO2 как при его строительстве, так и косвенно за счет уменьшения окружающей структурной поддержки. Общие выбросы углерода могут быть снижены до 41%. [1] Плиты являются одними из крупнейших потребителей бетона во многих зданиях, [14] поэтому уменьшение массы плиты может иметь относительно большое значение для воздействия на окружающую среду конструкции здания.

Двуосные плиты могут быть немного дешевле сплошных плит, отчасти из-за меньшей массы. При использовании готовых версий трудозатраты также могут быть значительно снижены, что приведет к более быстрому и дешевому строительству. Это может дать экономию времени до 40% по сравнению с традиционными сплошными плитами. [1] Однако это сильно зависит от конкретной системы, и системы, полагающиеся на размещение пустотообразователей на месте, требуют гораздо больше труда, чем сплошные плиты. [2]

По сравнению с односторонними пустотными плитами, двухосные плиты более устойчивы к сейсмическим возмущениям. Односторонние настилы поддерживаются комбинацией стен и балок, что приводит к относительно жесткой конструкции, которая увеличивает риск прогрессирующего обрушения. [15]

Одним из наиболее существенных различий между сплошными плитами и пустотными двухосными плитами является их сопротивление сдвигу. Из-за меньшего объема бетона сопротивление сдвигу также уменьшается. [2] Для плит, использующих сферические пустоты, сопротивление сдвигу приблизительно пропорционально объему бетона, так как геометрия пустот обеспечивает эффективную передачу силы на несущие части, позволяя всему бетону быть эффективным. Другие формы пустот, с плоскими или сплющенными поверхностями, приведут к большему количеству бетона и/или меньшей прочности. Это особенно касается способности сдвига, где способность плиты с коробками может быть на 40% ниже, чем у плиты такой же высоты, использующей сферические пустоты. Для продавливания способность плиты со сферическими пустотами может быть на 600% выше, чем у коробчатой ​​плиты. В некоторых случаях, когда требуется большее сопротивление сдвигу в локализованной области (например, соединения с опорами или стенами), пустоты могут быть опущены, что приведет к частично сплошной плите. [13]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ abcde "Voided biaxial slab" (PDF) . Программа действий по отходам и ресурсам . Получено 10 июля 2019 г. .
  2. ^ abcdefgh Чураков, А. (28 мая 2014 г.). "Двуосная пустотная плита с инновационными типами пустот" (PDF) . Строительство уникальных зданий и сооружений . 21 (6). Санкт-Петербургский политехнический университет. ISSN  2304-6295.
  3. ^ Прието-Портар, LA (2008). "EGN-5439 Проектирование высотных зданий; Лекция № 14: Проектирование железобетонных плит" (PDF) .
  4. ^ Пекер, Керем. «Факторы проектирования и экономичное применение сферических пустот в железобетонных плитах» (PDF) .
  5. ^ Дентон, С.; Шейв, Дж.; Беннеттс, Дж.; Хенди, К. (октябрь 2010 г.). «Проектирование элементов бетонных плит при двухосном изгибе». Проектирование мостов по Еврокодам. doi :10.1680/BDTE.41509.0020 (неактивен 1 ноября 2024 г.).{{cite book}}: CS1 maint: DOI неактивен по состоянию на ноябрь 2024 г. ( ссылка )
  6. ^ abcd Омар, А. (март 2018 г.). «Обзор современного состояния железобетонных пустотных плит» (PDF) . Журнал инженерных и прикладных наук ARPN . 13 (5). Университет Аль-Нахриан. ISSN  1819-6608.
  7. ^ abc Хассан, AM; Чечан, MS; Салих, MJ (2018). «Экспериментальное исследование поведения пустотелой (пузырчатой) бетонной плиты» (PDF) . Университет Мисана.
  8. ^ "BubbleDeck Structure Solutions" (PDF) . BubbleDeck United Kingdom. Сентябрь 2008 г. стр. 2. Получено 12 августа 2019 г.
  9. ^ "U-Boot Beton: Applications". Daliform Group . 2015. Получено 12 августа 2019 .
  10. ^ "Парковка аэропорта Эйндховена рухнула за несколько недель до даты открытия". Dutch News . 29 мая 2017 г. Получено 12 августа 2019 г.
  11. ^ "Результаты расследования известны по технической причине частичного обрушения парковки аэропорта Эйндховена". Royal BAM Group . 25 сентября 2017 г. Получено 12 августа 2019 г.
  12. ^ Питерс, Джанин (20 октября 2017 г.). «Здание Университета Эразма закрыто из-за риска обрушения». NL Times . Получено 12 августа 2019 г.
  13. ^ ab Prabhu Teja, P.; Vijay Kumar, P.; Anusha, Anusha; Mounika, CH; Saha, P. (март 2012 г.). Structural Behavior of Bubble Deck Slab . Международная конференция по достижениям в области инженерии, науки и управления. IEEE. ISBN 978-81-909042-2-3.
  14. ^ Кляйн, Диана (29 апреля 2007 г.). «Инженеры-строители, устойчивость и LEED» (PDF) . Американское общество инженеров-строителей. Архивировано из оригинала (PDF) 2 августа 2012 г. Получено 12 августа 2019 г.
  15. ^ "II. Системы структурной инженерии". Руководство по подготовке специалистов по спасению. FEMA US&R Response System. 1998. стр. 6. Получено 12 августа 2019 г.
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Пустотная_двухосная_плита&oldid=1269824720"