Вплив геометричних параметрів перекриття на техніко-економічні показники полегшених плит перекриття типу BubbleDeck
DOI:
https://doi.org/10.32347/2522-4182.16.2025.66-76Ключові слова:
полегшені перекриття, монолітна плита, пластикові кулі, BubbleDeck, числове моделюванняАнотація
У статті надано результати числового дослідження роботи варіантів плит полегшеного монолітного перекриття системи типу BubbleDeck, які виробляють з використанням пластикових порожнистих куль-вставок для вилучення неефективного бетону з нейтральної зони плити. Такий підхід допускає суттєво змен-шити масу конструкції, не знижуючи при цьому її несучу здатність. Метою дослідження було вивчення впливу геометричних параметрів перекриття, зокрема, діаметра пластикових куль, висоти плити та прольоту — на напружено-деформований стан та техніко-економічних показники плити перекриття з використанням вставок із пластикових куль.
Для досягнення мети було створено дев’ять варіантів моделей плит полегшеного перекриття з діаметрами куль 180 мм, 315 мм і 500 мм, які розміщені в плитах розміром 6×6 м, 7×7 м та 8×8 м відповідно. Висота плит змінювалась в залежності від діаметру куль від 230 мм до 600 мм. Усі варіанти було змодельовані в програмному комплексі Ліра. У моделях враховано реальні навантаження, включно з власною вагою, експлуатаційним і сніговим навантаженням.
У результаті аналізу моделей встановлено, що використання пластикових вставок дозволяє зменшити масу плити до 39% у порівнянні з традиційними суцільними перекриттями. При цьому прогини у всіх варіантів не перевищують нормативних меж. Найкращі результати з точки зору загальних техніко-економічних показників отримано для варіанта з діаметром куль 315 мм і прольотом 7×7 м. Для цього типу плити обсяг бетону зменшився на 39%, а витрати арматури — на 10–12%.
У статті також наведено схеми деформацій та порівняльні таблиці характеристик усіх варіантів плит. Зроблено висновки щодо доцільності використання системи типу BubbleDeck при проєктуванні будівель цивільного призначення, зокрема в умовах обмеженого навантаження на фундаменти або за необхідності зниження витрат на матеріали та логістику.
Посилання
Lai, T. (2009). Structural behavior of bubble deck slab and their applications to lightweight bridge decks [Master's thesis, Massachusetts Institute of Technology].
Bugaievskyi, S. O. (2015). Suchasni polehcheni zalizobetonni perekryttia z vykorystanniam vkladyshiv-porozhnynoutvoriuvachiv, yaki ne vyimaiut [Modern lightweight reinforced concrete floors with non-removable void formers]. Naukovyi visnyk budivnytstva, 3 (81), 73–87. [in Ukrainian]
Pavlikov, A. M. (2017). Zalizobetonni konstruktsii: budivli, sporudy ta yikh chastyny [Reinforced concrete structures: Buildings, structures and their parts]. Poltava NTU. [in Ukrainian]
Bondar, A. V., & Zahika, V. M. (2020). Suchasni tekhnolohii zbirno-monolitnykh perekryttiv dlia rekonstruktsii hromadskykh budivel [Modern technologies of precast-monolithic floors for public building reconstruction]. Suchasni tekhnolohii, materialy i konstruktsii v budivnytstvi, 29 (2), 35–44. [in Ukrainian]
Terec, L. R., & Terec, M. A. (2013). The BubbleDeck floor system: A brief presentation. CONSTRUCŢII, 2.
Pavlikov, A. M., & Kochkariov, D. V. (2019). Zalizobetonni konstruktsii: praktychni metody rozrakhunkiv ta konstruiuvannia [Reinforced concrete structures: Practical calculation and design methods]. ASMI. [in Ukrainian]
Kripak, V., Koliakova, V., & Haidai, M. (2021). Doslidzhennia efektyvnosti zalizobetonnoho monolitnoho perekryttia z porozhnystymy vkladyshamy [Efficiency study of monolithic reinforced concrete slabs with hollow inserts]. Budivelni konstruktsii. Teoriia i praktyka, (9), 15–29. [in Ukrainian]
https://doi.org/10.32347/2522-4182.9.2021.15-29
Kripak, V., Koliakova, V., & Skopets, V. (2019). Metody rozrakhunku zalizobetonnykh monolitnykh perekrytt z porozhnystymy vkladyshamy [Calculation methods for monolithic reinforced concrete slabs with hollow inserts]. Budivelni konstruktsii. Teoriia i praktyka, 5, 15–23. [in Ukrainian]
https://doi.org/10.32347/2522-4182.5.2019.15-23
Basiuk, Ye. A., & Vyliotnyk, I. V. (2018). Modeliuvannia pustotnykh monolitnykh zalizobetonnykh plit metodom skinchennykh elementiv [Finite element modeling of voided monolithic reinforced concrete slabs]. In Aktualni zadachi suchasnykh tekhnolohii (Vol. 1, pp. 52–53). Ternopil National Technical University. [in Ukrainian]
Butska, O. L., Nikiforova, T. D., & Butskyi, R. V. (2024). Modeliuvannia polehchenoho ploskoho perekryttia z porozhnostiamy iz plastykovykh kul [Modeling of lightweight flat slabs with plastic spherical voids]. Ukrainskyi zhurnal budivnytstva ta arkhitektury, 2, 7–12. [in Ukrainian]
https://doi.org/10.30838/J.BPSACEA.2312.260324.7.1036
Ibrahim, A. M., Ali, N. K., & Salman, W. D. (2013). Flexural capacities of reinforced concrete two-way BubbleDeck slabs of plastic spherical voids. Diyala Journal of Engineering Sciences, 6 (2).
Surendar, M., & Ranjitham, M. (2016). Numerical and experimental study on BubbleDeck slab research. International Journal of Engineering Science and Computing, 6 (5).
Shetkar, A., & Hanche, N. (2015). An experimental study on BubbleDeck slab system with elliptical balls. International Journal of Research in Engineering and Technology, 4(6).
Tiwari, N., & Zafar, S. (2016). Structural behaviour of BubbleDeck slabs and its application. International Journal for Scientific Research & Development, 4 (2).
Harishma, K. R., & Reshmi, K. N. (2015). A study on BubbleDeck slab. International Journal of Advanced Research Trends in Engineering and Technology, 2 (Special Issue X).
BubbleDeck UK. (2008). BubbleDeck voided flat slab solutions: Technical manual and documents (Version 5).
BubbleDeck UK. (2007). BubbleDeck engineering design & properties overview: Technical manual and documents (Issue 3). https://www.BubbleDeck-UK.com
Ministry of Regional Development and Construction of Ukraine. (2012). *DSTU B EN 1992-1-1:2010. Eurocode 2: Design of concrete structures. Part 1-1: General rules and rules for buildings* [in Ukrainian].
Ministry of Construction, Architecture, and Housing of Ukraine. (2009). *DBN V.1.2-2:2006. Loads and impacts* [in Ukrainian].
Barabash, M. S., Kiriaziev, P. M., Lapenko, O. I., & Romashkina, M. A. (2019). Osnovy kompiuternoho modeliuvannia [Basics of computer modeling] (2nd ed.). NAU. [in Ukrainian]21. Veriuzhskyi, Yu. V. Kolchunov, V. I., Barabash, M. S., & Genzerskyi, Yu. V. (2006). Kompiuterni tekhnolohii proektuvannia zalizobetonnykh konstruktsii [Computer-aided design of reinforced concrete structures]. Knyzhkove vyd-vo NAU. [in Ukrainian]
Ministry of Construction of Ukraine. (2006). *DSTU B V.1.2-3:2006. Deflections and displacements. Design requirements* [in Ukrainian].
Butska, O. L., Nikiforova, T. D., Shevchenko, T. Yu., & Butskyi, R. V. (2024). Vybir optimalnykh parametriv polehchenoho ploskoho perekryttia z porozhnostiamy iz kul [Selection of optimal parameters for lightweight flat slabs with spherical voids]. Ukrainskyi zhurnal budivnytstva ta arkhitektury, 2, 13–18. [in Ukrainian]
https://doi.org/10.30838/J.BPSACEA.2312.260324.13.1037
State Standard of Ukraine. (2018). *DBN V.1.2-14:2018. General principles of reliability and structural safety of buildings and structures* [in Ukrainian].
State Standard of Ukraine. (2019). DSTU 3760:2019. Reinforcing steel for reinforced concrete structures. General technical conditions [in Ukrainian].
