3 kontrole obliczeń przy częściowym rozszalowaniu płyt stropowych
Właśnie zabetonowali Państwo płytę, minęło kilka dni i nie wiedzą, czy można częściowo zdjąć szalunek? W jaki sposób można uzasadnić lub obliczyć, że częściowe rozszalowanie jest możliwe?
Częściowe rozszalowanie to operacja wykonywana 3 dni po zabetonowaniu płyty, podczas której odzyskuje się całą powierzchnię szalunku i odzyskiwana jest większość podpierającej ją wytrzymałej konstrukcji, zapewniając wydajny proces usuwania szalunków.
Po tej operacji płyta zachowuje się jak belka ciągła, która nadal jest podparta na pozostawionej przez nas części konstrukcji szalunkowej. Działa na nią obciążenie, które oprócz masy własnej obejmuje również obciążenie niezbędne do jej wykonania (masę szalunku, pracowników…)
Uzasadnieniem odporności tej belki jest sprawdzenie, czy jest ona w stanie wytrzymać naprężenia, którym zostanie poddana. Można obliczyć najgorsze występujące naprężenie (maksymalny moment zginający) i dzięki temu, korzystając ze wzorów na zginanie, uzyskać wartość wytrzymałości na zginanie niezbędną do podparcia płyty. Ponieważ wszystkie elementy wytrzymałości są ze sobą powiązane, aby ułatwić ich kontrolę, można znaleźć ich ekwiwalent w wartości wytrzymałości na ściskanie, postępując zgodnie ze wzorami podanymi w normach.
Następnie, po ustaleniu wymaganej charakterystycznej wytrzymałości płyty na ściskanie, należy porównać ją z szacowaną charakterystyczną wytrzymałością na ściskanie betonu wylewanego na placu budowy po 3 dniach, aby sprawdzić, czy jej wartość jest równa lub wyższa niż wymagana wartość.
Kontrola dojrzałości
Jak dowiemy się, że dany „młody” beton (po 3 dniach) ma odpowiednią wytrzymałość? Jaki jest parametr kontrolny?
Najbardziej bezpośrednim parametrem jest ten uzyskany przez badanie próbek w warunkach placu budowy. Przy braku takiego badania, wartości można oszacować na podstawie kontroli dojrzałości.
Na czym polega kontrola dojrzałości? Jest to technika pozwalająca na ocenę wytrzymałości betonu na ściskanie w czasie rzeczywistym i dla danej temperatury. Jest to szeroko stosowana technika zgodna z normą ASTM 1074-98 (1999) i CEB-FIP Model Code (1993). W oparciu o to można na przykład na poziomie referencyjnym dowiedzieć się, że beton HA-25 przy temperaturze 16º daje wytrzymałość 10 MPa, co stanowi 40% wartości 25 MPa.
Pierwsza kontrola: pękanie
Niezbędne jest zapobieganie pękaniu „młodej” płyty, a najbezpieczniejszym sposobem zapobiegania takim pęknięciom jest sytuacja, gdy naprężeniom występującym w płycie przeciwdziała tylko sam beton, bez udziału stali zbrojeniowej.
W fazie budowy głównym bezpiecznikiem będzie wytrzymałość betonu na zginanie (na ogół bardzo niska), bez konieczności oceny wkładu zbrojenia lub wpływu, jaki może mieć wiązanie między betonem a stalą. Należy poszukać jej odpowiednika na ściskanie, a uzyskamy pierwszą wartość wytrzymałości, którą będzie musiał wykazywać beton.
Druga kontrola: wytrzymałość
Oprócz powyższego efektu należy wziąć pod uwagę, że po częściowym rozszalowaniu konstrukcja zaczyna pracować i przyjmuje pewien procent obciążenia płyty, która jest przenoszona na same słupy budynku. Wymaga to oceny, czy płyta jest w stanie wytrzymać procent obciążenia, jakiemu jest poddawana.
Ten parametr prowadzi do ustalenia drugiej wartości charakterystycznej wytrzymałości na ściskanie, jaką powinien posiadać beton. Wartość ta jest uwarunkowana stosunkiem obciążenia konstrukcji, któremu została poddana płyta w tej operacji, do jej obciążenia projektowego. W normalnych warunkach obciążenia i temperatury dla budynków konwencjonalnych jego wartość wynosi 40% wytrzymałości charakterystycznej rozpatrywanej po 28 dniach.
Należy porównać dwie uzyskane wartości wytrzymałości i jako odniesienie wykorzystać najwyższą wartość, która będzie najbezpieczniejsza dla tej operacji rozszalowania.
Trzecia kontrola: Należy unikać bardzo niskiej wartości modułu Younga odkształcenia
Gdyby kontrola polegała tylko na ocenie wytrzymałości, czy posiadanie betonu o wysokiej wytrzymałości początkowej, która dawałaby 40% wytrzymałości po 1 lub 2 dniach, pozwoliłoby na zdjęcie szalunku w tym czasie?
W tej kontroli celem jest praca z betonem, który nie może powodować odkształceń większych niż przewidziane, i w tym celu musi mieć dobrze rozwiniętą wartość modułu Younga. Po 3 dniach w normalnych warunkach jego wartość wynosi około 60%, ale w 1 i 2 dniu, jego wartość spada i może generować negatywne skutki. Dlatego zaleca się wykonanie tej operacji co najmniej 3 dni po zabetonowaniu płyty.
Zachowaj ostrożność! Zastrzeżenia nakazujące ostrożność
Na rynku powszechnie przyjmuje się, że operację tę można przeprowadzić o ile minęły 3 dni, a beton osiągnął 40% swojej wytrzymałości charakterystycznej.
Ale czy to kryterium można zawsze stosować? Nie, istnieje szereg zastrzeżeń nakazujących ostrożność, które mówią nam, kiedy to kryterium nie obowiązuje, które jeśli się pojawią, obliczenia należy zmodyfikować. Jakie są te zastrzeżenia?
- Pierwsze to temperatura: w niskiej temperaturze reakcja betonu jest gorsza. Czy coś dzieje się z betonem, gdy temperatura spada poniżej 16 stopni? Wiemy, że nie osiągnie 10 MPa (40% wytrzymałości charakterystycznej fck) i generalnie będzie trzeba wydłużyć ten okres do 4 lub 5 dni.
- Kiedy to również nie zadziała? Jeżeli zmienią się warunki projektowe belki, powodując wyższą wartość działającego obciążenia (pale, ziemia…) lub po zastosowaniu większej odległości między podporami, po zmianie rozstawu 2 m na rozstaw 3 lub 4 m. To znacznie zwiększy naprężenia i wartość wytrzymałości niezbędną do uniknięcia pękania.
- Trzecim zastrzeżeniem, które zwykle rozważa lub mylnie przyjmuje się na placu budowy jest: bezwładność płyty. Jakie według Państwa częściowe rozszalowanie może być bardziej krytyczne: belki krawędziowej o bardzo wysokiej masie, czy bardzo cienkiej płyty o bardzo niskiej masie? Należy zawsze brać pod uwagę, że wytrzymałość wymagana przez nas do uzyskania wytrzymałości na zginanie w betonie jest określona przez wzór dotyczący momentu i bezwładności. Dla tego samego momentu zginającego, jeśli mamy belkę krawędziową o dużej bezwładności, będziemy potrzebować niskiej wartości wytrzymałości, a w przypadku płyty o grubości 8–12 cm, będziemy potrzebować wysokiej wartości wytrzymałości. W tej kwestii smukłe płyty stropowe są zawsze o wiele bardziej niebezpieczne niż duże belki krawędziowe. W każdym razie pojawienie się któregokolwiek z tych zastrzeżeń wymaga sprawdzenia obliczeń.
Teraz już wiemy: częściowe rozszalowanie jest możliwe i wskazane, musi być jednak wykonane po wykonaniu obliczeń i w sposób kontrolowany. Nigdy nie improwizuj…
