Эксплуатационные характеристики композитных бетонных плит с профилированной сталью изменяются со временем. Это обстоятельство следует учитывать проектировщикам таких конструкций, особенно, если опалубка может иметь длительные прогибы.
Функции профилированных элементов
В плитах перекрытий используются бетонные композитные односторонние плиты, имеющие профилированный стальной настил в качестве несъемной опалубки. Такие плиты обычно применяют для обустройства полов в зданиях. Стальной настил поддерживает влажный бетон монолитной железобетонной плиты или бетонной плиты с последующим натяжением. После окончательного схватывания бетона стальной профиль действует как внешнее армирование. Рельефные выштамповки на профнастиле обеспечивают необходимое фиксирующее соединение и устанавливают необходимый контакт между бетоном и сталью.
Поведение композитной плиты в таких условиях изучено недостаточно. В частности, профиль усадки при высыхании через толщину плиты является ограничивающим фактором, на который сильно влияет непроницаемый стальной настил. Он обеспечивает ограничение усадки плиты.
Для контроля усадки используются:
- Нелинейные изменения деформации при усадке;
- Измерения деформации по толщине усадки по толщине плит со стальным настилом и без него;
- Показатели герметичности соединения (на потолке и всех открытых бетонных поверхностях).
Параметры оптимизации
К числу внешних факторов, влияющих на долговечность несъемной опалубки относят:
- Влажность на поверхности. Обычно рассматривается два варианта: составная плита с профилированным стальным настилом, либо обычная железобетонная плита.
- Интенсивность высыхания материала плиты после удаления деревянных элементов.
- Площадь поверхности, которую занимают фигурные тиснения.
Потеря влаги была значительной только в верхних слоях армированной бетонной плиты, при этом, если толщина плиты меньше 50 мм, ее называют условно армированной. При отсутствии рекомендаций отечественных стандартов прогнозирование деформации композитных плит в процессе эксплуатации является нелегкой задачей.
Для фиксирования отклонений используется методика визуального обнаружения трещин. Необходимость в определении прочности обусловлена влиянием неравномерности усадки. В результате наличие стального настила на нижней поверхности плиты может привести к значительному прогибу.
Практическая ценность
На основании экспериментальных доказательств доминирующей роли усадки при высыхании должны быть выяснены:
- Величина стрелы длительного прогиба;
- Толщина профилированного настила, который используется в качестве несъемной опалубки;
- Профиль деформации усадки по толщине плиты.
Может быть использован графический и аналитический методы. В последнем случае можно точно предсказать стрелу длительного прогиба. Результаты могут служить основанием для определения длительных деформаций в композитных плитах и для проектирования таких плит на предельные состояния.
Последовательность экспериментальных исследований
Было исследовано десять крупномасштабных однопролетных композитных перекрытий при различных условиях эксплуатации.
Исходные требования:
- Профиль настила по ширине плит не изменялся.
- Контрольный срок оценки поведения плит – 240 дней.
- Профиль стального настила был постоянным.
- Коэффициент ползучести и деформация усадки при высыхании бетонной плиты были измерены на сопутствующих образцах, которые высыхали в одинаковых условиях.
Для оценки прочности на сжатие и модуля упругости бетона в в течение всего цикла нагружения использовались стандартные цилиндрические образцы диаметром 100 мм. Для определения прочности бетона на растяжение использовались бетонные призмы 100x100 x500 мм.
Помимо показателей механической прочности устанавливались также модуль упругости композитной плиты и напряжение текучести стального настила.
В результате были получены контрольные лабораторные данные о долгосрочной структурной реакции композитных плит при длительных эксплуатационных нагрузках, а полученные результаты прогиба могут применяться для анализа влияния ползучести и усадки на долгосрочное поведение композитных плит.
