Трещины от усадки фундаментных плит и стен в жилых домах с подземными гаражами

Из-за общей нехватки парковочных мест в крупных городах подавляющее большинство планируемых и возводимых жилых и общественных зданий имеют подземные автостоянки . Поэтому эти здания устанавливаются на фундаментных плитах, которые часто также действуют как водонепроницаемая диафрагма в так называемой системе. белый пол для ванны и гаража — верхняя поверхность фундаментной плиты также является движущейся поверхностью, без каких-либо дополнительных отделочных слоев.

Кроме того, стены этих этажей обычно из железобетона, не оштукатурены, как правило, также служат гидроизоляцией .

В случае использования таких технологических решений, как упомянутый выше водонепроницаемый бетон, мы имеем дело с так называемыми белая ванна. Таким образом, бетон без дополнительной пропитки выполняет как несущую, так и изолирующую функцию. Поэтому крайне важно получить эти элементы очень хорошего качества, без трещин, которые не только вызвали бы их протекание, но и отрицательно повлияли бы на эстетику гаража.

Общие требования к прочности конструкции, установленные стандартами [1, 2], означают, что фундаментные плиты проектируются из бетона не ниже класса C30/C37, а часто и выше. Подземные стены обычно выполняются из того же класса бетона, что и фундаментные плиты.

Использование таких высококлассных бетонов вызывает в этих элементах высокие усадочные напряжения. В связи с высокими стандартами требований к противоусадочной арматуре для высококачественного бетона , в настоящее время она часто является основной арматурой фундаментной плиты (и стен), лишь слегка армированной в зоне максимальных моментов. В результате арматура, препятствующая усадке, является одним из основных элементов, генерирующих цену железобетонных гаражных элементов, что создает сильную тенденцию к ее максимальному ограничению. Во многих случаях это может привести к появлению царапин как на фундаментных плитах (сотри фото) , так и на стенах

Трещины от усадки фундаментных плит и стен в жилых домах с подземными гаражами
Вид на примерные усадочные трещины в стенах гаража

Царапины, вызванные усадкой, тем более опасны, что обычно распространяются на всю высоту поперечного сечения и поэтому их трудно закрыть

Сравнение стандартных требований и результатов испытаний по количеству противоусадочной арматуры.

В PN-EN минимальное усиление из-за царапин определяется по формуле:

A s, min = k k c  f ct, eff  A ct / ss

где:

A ct  - площадь поперечного сечения растянутой зоны бетона,

σ s  - абсолютное значение максимально допустимого напряжения в арматуре, возникающего сразу после возникновения трещины,

k  - коэффициент, зависящий от влияния неравномерных, самоуравновешивающих напряжений в поперечном сечении, вызванных вынужденными деформациями, принимаемый со значениями от 0,65 до 1,0 в зависимости от высоты поперечного сечения,

k c  - коэффициент, зависящий от распределения напряжений в поперечном сечении в момент непосредственно перед царапанием и от изменения распределения усилий до и после царапания Для сечений, растянутых в осевом направлении, коэффициент k c = 1,0, в сечениях, изогнутых без продольной силы kc = 0,4,

f ct, eff  - средняя прочность на разрыв в момент царапания. Можно предположить, что f ct, eff = f ctm или значение меньше, если царапание происходит раньше, чем через 28 дней,

f ctm  - средняя прочность бетона на разрыв.

В строгом соответствии с приведенной выше формулой для фундаментной плиты , часто встречающейся в жилых домах, толщиной 50 см, сделанной из бетона C30 / C37, предполагая армирование стержнями Ø16 и ограничивая ширину трещины до w k = 0,2 мм (ограничение необходимо для получаем герметичность плиты) получаем:

σs = 200 МПа; f ct, eff = f ctm = 2,9 МПа; Акт = 5000 см 2 ; k = 0,86; к с = 1,0

Следует отметить, что для усадки коэффициент k c следует принимать равным k c = 1,0 для растянутых в осевом направлении элементов, а не, как предполагают некоторые проектировщики, k c = 0,4 для изогнутых элементов. Для указанных таким образом данных необходимое минимальное армирование из-за растрескивания составляет:

A s.min = 0,86 1,0 2,9 5000/200 = 62,35 см 2

Это соответствует армированию Ø16 через каждые 7 см сверху и снизу, что дает расход армирования 200 кг / м 3 , что определенно больше, чем можно было бы ожидать на основе многих уже спроектированных и построенных объектов. Такое количество арматуры сложно принять как подрядчикам, так и инвесторам.

Стандарт PN-B-03264, который до сих пор используется некоторыми разработчиками, предъявляет в этом отношении несколько менее строгие требования. Используя практически тот же подход и формулу, что и в стандарте [2], он по-разному определяет изменчивость коэффициента k в зависимости от влияния неравномерных самоуравновешивающихся напряжений в поперечном сечении. Он рекомендует следующие значения для прямоугольных сечений:

для h <= 300 мм k = 0,8 (по [2] k = 1,0),

для h > = 800 мм k = 0,5 (по [2] k = 0,65),

где:

h  - высота секции.

С линейной интерполяцией, принятой обоими стандартами [1, 2] для h = 0,5 м и k = 0,68, получаем:

A s.min = 0,68 1,0 2,9 5000/200 = 49,30 см 2

Таким образом, разница в количестве армирования между требованиями стандарта [2] и стандарта [1] составляет около 21%.

Оба стандарта предлагают возможность уменьшения этих значений. А именно, в разделе 7.2.1 стандарт [2] заявляет (аналогичное положение есть в стандарте [1]), что для расчетов можно использовать f ct, eff = f ctm или меньшее значение, когда царапина происходит раньше, чем после 28 дн.

Конечно, царапины, вызванные усадкой, возникают намного раньше, потому что, согласно научному комментарию к PN-B-03264: 2002 [3], « когда царапины вызваны напряжениями, вызванными сдерживающими деформациями, вызванными охлаждением и усадкой бетона, критический момент может возникают через 3-5 дней после бетонирования.

Прочность f ct, eff через 3-5 суток созревания может быть определена исходя из нормативной прочности бетона на осевое растяжение для класса бетона на 2-3 класса ниже проектного ».

При таком подходе и определении значения f ctm как для бетона 3-х низших классов, для C16 / C20 получается f ctm = 1,9 МПа, а затем согласно требованиям [2]:

A s.min = 0,86 1,0 1,9 5000/200 = 40,85 см 2

При этом разница в количестве необходимой противоусадочной арматуры по отношению к основным требованиям стандарта [2] составляет целых 34%.

Стандарт [2] также определяет увеличение прочности бетона с течением времени по формуле:

f ctm (t) = (b cc (t)) a  f ctm

где:

t  — конкретный возраст в днях,

f ctm  - средняя прочность бетона на разрыв после 28 суток созревания,

s  - коэффициент, зависящий от марки цемента:

s = 0,20 для цементов классов прочности CEM 42.5R, CEM 52.5N и CEM 52.5R;

s = 0,25 для CEM 32,5R, CEM 42,5N;

s = 0,38 для CEM 32,5N;

α  - равно 1 для t <28 суток; равно 2/3 для t > = 28 дней;

β cc (t)  - равно exp [s. (1 — (28 / t) 0,5)],

— для s = 0,2 и t = 3 суток; β cc (t) = 0,663; f ctm (t) = 0,663,2,9 = 1,92 МПа,

— для s = 0,2 и t = 5 суток; β cc (t) = 0,761; f ctm (t) = 0,761,2,9 = 2,21 МПа.

Первое из этих значений соответствует расчетам, сделанным согласно рекомендациям [3] для бетона 3-х низших классов, но расчеты для 3-х и 5-ти суток созревания бетона различаются примерно на 15%.

Согласно результатам исследования, опубликованным в польской научной литературе, коррекция противоусадочного армирования может быть даже больше.

Согласно [4], в случае усадочных трещин можно принять f ct, eff = 0,5.fctm согласно немецкому стандарту DIN 1045-1: 2000 . Частично это совпадает с исследованиями, представленными в [5, 6, 7, 8], где после доработок была дана формула:

0,55 f ctm / f yk <= r ss = A ss / A ct <= 1,10 f ctm / f yk ,

в котором, однако, нет однозначного определения значения f ctm, которое следует принимать для расчетов.

Если принять f ct, eff = 0,5 · f ctm , то согласно формуле стандарта [2] получаем:

A s.min = 0,86 1,0 2,9 0,5 5000/200 = 31,18 см 2 ,

что составляет половину арматуры, определенной на основе первого примененного подхода к расчету

Оцените статью
Строительство фундаментов и все про них
Добавить комментарий