1.3. Индустриальное производство железобетонных изделий в России. Несмотря на то, что первое железобетонное здание было построено в СССР еще в 20е годы ХХ века, заводы по изготовлению ЖБИ стали открываться только в конце 30х годов прошлого века.


Чтобы посмотреть этот PDF файл с форматированием и разметкой, скачайте его и откройте на своем компьютере.
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Санкт
-
Петербургский государственный политехнический университет

Инженерно
-
строительный институт

Кафедра Гражданское строительство и прикладная экология



Диссертация допущена к защите

Зав.кафедрой

_______________Чусов А
.
Н.

“___”______________20
1
4
г.


ДИССЕРТАЦИЯ

н
а соискание академической степени магистра техники и т
ехнологии

Индустриальное строительство из железобетонных конструкций с
использованием современных типов монтажных соединений


Направление: 270800.68


Строительство

Магистерская программа:
270800.68.05 Теория и проектирование
зданий и сооружений


Соискатель

Студент гр. 63102
/10





___________Г.А. Еремян


Научный руководитель

к.т.н., доцент




_
___
______Ю.В. Богданов



Санкт
-
Петербург

2014


2


Содержание

ВВЕДЕНИЕ ........
....................
...................................
.....
.................................
3

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ
ИССЛЕДОВАНИЯ...........
..
........................
.........................................
............
5

1.1. Ис
тория развития индустриального строительства

с
использованием
железоб
етона





.
5

1.2
. Преимущест
ва и недостатки индустриального
строительства

.
1
1

1.3.
Железобетонные изделия в России




1
7

1.4.
Анализ индустриального строительства в России и постановка
задачи исследования

...20

ГЛАВА 2.
СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ И ТЕХНОЛОГИИ
Ж
ЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

2
4

2.1.
Традиционные и новые соединения железобетонных
конструкций..

.24



2.1.1 Винтовой стык.

.
26

2.1.
2

Муфтовый

стык
.
.


..28

2
.1.3 Пучковый стык...

..
36

2.1.
4 Штепсельный стык
.
..
42

2.2.
Т
рубобетонные конструкции


..50

2.3.
Сборно
-
монолитный каркас как основное направление
развития техн
ологии
...


61

ГЛАВА 3
. РАСЧЕТ ЖИЛОГО ДОМА ПО ТЕХНОЛОГИИ СБОРНО
-
МОНОЛИТНОГО КАРКАСА
..69

3.1.
Технология СМКД
...69

3.2.
Сравнительный анализ технико
-
экономический показателей
ра
зличных типов домов
..85

3.3. Выводы по
Главе 3...............
.....................
......
.............................89


ЗАКЛ
ЮЧЕНИЕ.91

СПИСОК ИСПО
ЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ92

3



ВВЕДЕНИЕ

На заседании правительства РФ в 2005 г. президент России Владимир Путин
объявил о з
апуске национального проекта Доступное и комфортное жилье
-
программе по улучшению жилищных условий граждан. Так были приняты
следующие первоочередные задачи:

1.

Увеличение объема жилищного строительства

2.

Доступность жилья

По

статистике при нынешних ценах

доступное жилье может позволить себе
только 10% населения страны. Путей повышения доступности жилья два


снизить
стоимость жилья

или

повысить средний доход населения.

Оставив вопрос повышения
среднего дохода, затронем стоимость жилья. В настоящее время с
троительные
компании снижают стоимость только за

с
чёт уменьшения размеров квартир. Однако
это приводит к некомфортному существованию. Нужно строить быстрее и
эффективнее. Темпы и технология строительства за последние 10 лет не изменились.
В России быстро с
троятся только типовые панельные дома, которые, во
-
первых,
морально устарели, а во
-
вторых, не самого высокого качества.

Лучше всего
наращивать темпы строительство монолитных, кирпичных и
домов из смк
1
. В данной
работе
рассматриваются

современные технологии

применения
железобетонных

конструкций, кот
орые упрощают
, ускоря
ю
т и соответственно могут уменьшить
стоимость строительства жилья в России.

Цель данной работы


обзор современных методов и технологий использования
положительных свойств железобетонных конструкции в гражданском строительстве.
Основная задача


проработка

методов
и

технологий

железобетонных

конструкций,
которые позволят быстро и
эффективно монтировать жилые здания
.




Железобетон представляет собой строительный материал, в котором выгодно
сочетается совместная работа бетона и стали.

Идея сочетания в железобетоне этих двух крайне отличающихся механическими
свойствами материалов базируются на следующем. Бетон, как и всякий каменный
материал, хорошо сопротивляется сжимающим нагрузкам, но слабо противодействует
растягивающим напряжениям:
прочность бетона при растяжении


1


сборно
-
монолитные конструкции

4


примерно в 10

15 раз меньше прочности при сжатии. В результате этого бетон
невыгодно использовать для изготовления конструкций, в которых возникают
растягивающие напряжения. Сталь же, обла
дая очень высоким пределом прочности
при растяжении, способна воспринимать растягивающие напряжения, возникающие
в железобетонном элементе. Наиболее выгодно применять железобетон для
строительных элементов, подверженных изгибу. При работе таких элементов
в
озникают два противоположных напряжения

растягивающие и сжимающие. При
этом сталь воспринимает первые, а бетон


вторые напряжения и железобетонный
элемент в целом успешно противостоит изгибающим нагрузкам. Таким образом,
сочетается работа бетона и стали в

одном материале


железобетоне.





















5


ГЛАВА 1. ИНДУСТРИАЛИЗАЦИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА

1.1.

История развития индустриализации

Под индустриализацией строительного производства понимают перевод
большинства строительных процессов со строительной площадки на
заводы сборного
железобетона. Это позволяет механизировать и автоматизировать производство
конструкций зданий, повысить их надежность, сократить сроки возведения зданий,
улучшить качество строительства и снизить конечную стоимость жилья.



Первые дома, в к
оторых были использованы крупные панели, выполненные из
армированного бетона, появились в 1910 году, в одном из пригородов Нью
-
Йорка,
Куинсе. Стремительная урбанизация потребовала крупномасштабного жилищного
строительства и новых строительных технологий. Н
овый способ сборного
строительства с использованием железобетонных панелей заводского изготовления
сокращал время строительства, а соответственно сокращалась и стоимость всего
сооружения.





Принципами нового строительства были:



-

отказ

от историчности
архитектуры и её традиционных эстетических форм
;



-

использование новых
материалов;



-

снижение

материальных затрат и ускорении строительных операций.





Сборное крупнопанельное строительство всё более совершенствовалось и в
конечном итоге эта технолог
ия после 1920 года превратилась в архитектурный стиль,
который с 1950
-
х годов называется "интернациональным стилем".

Интернациональный стиль


ведущее направление модернистской архитектурной
мысли периода 1930

1960
-
х гг. Пионерами интернационального стиля
были в
основном выросшие из эстетики конструктивизма архитекторы: Вальтер Гропиус,
Петер Беренс и Ханс Хопп в Германии, наиболее яркими и последовательными
представителями


Ле Корбюзье Франция, Мис ван дер Роэ Германия


США и
Якобус Ауд Нидерланды

[1].




Эстетика интернационального стиля требовала отказа от национальных
культурных особенностей и всяческих разновидностей исторического декора в пользу
прямых линий и других чистых геометрических форм, лёгких и гладких поверхностей
из стекла и металла
. Излюбленным материалом стал железобетон, в интерьерах
ценились широкие открытые пространства. Это была архитектура индустриального
общества, которая не скрывала своего утилитарного предназначения и способности
6


экономить на архитектурных излишествах. Не
официальным девизом движения был
предложенный Мис ван дер Роэ парадокс: Th lss is 
or меньше


значит
больше.

В
послевоенное время типичным воплощением идеалов
интернационального стиля были геометрически отточенные небоскрёбы Мис ван дер
Роэ, Филипа

Джонсона и Бэй Юймина.
Отказ от изысков и украшения зданий, а также
применение стандартных материалов сделало форму зданий единой

[2]
.

В Германии первое здание по проекту Мартина Вагнера было построено в
период с 1926 года по 1930 год в Берлин
-
Лихтенберг
е. Активно подключился к идеям
индустриального строительства знаменитый французский архитектор Ле Корбюзье.
Спроектированные им жилые блоки представляли собой тип высотного дома и
являлись прообразом современного крупнопанельного строительства. Свои идеи Л
е
Корбюзье представил в 1925 году в павильоне Эспри Нуво на Всемирной выставке
в Париже.

Жилые кварталы по проектам Ле Корбюзье были возведены в четырёх
французских городах и в Берлине в период с 1947 года по 1965 год. Проекты должны
были ликвидировать н
едостаток жилья после Второй мировой войны. Ле Корбюзье
видел свой проект жилого дома как идеальное решение массовой застройки. Он хотел
путём стандартизации строительных деталей достичь высокой эффективности и
дешевизны строительства. Эти технологии должн
ы были обеспечить повышенный
комфорт небогатым слоям населения. Были сконструированы большие и дешёвые
сборные жилые дома, что способствовало популярности самого Ле Корбюзье и его
способа типового строительства. С той поры были построены и до сих пор строя
тся
по всему миру жилые посёлки, высотные здания, промышленные сооружения, а также
здания и сооружения прочего назначения из отлитых на месте или заводским
способом бетонных

панелей

и элементов.




Индустриальное строительство в

Росс
ии





Железобетонным каркасам зданий в России


едва больше 100 лет. Так, в 1905
г. в Петербурге было построено первое 4
-
этажное промышленное здание с
железобетонным
каркасом
, в 1906 г. возведены железобетонные перекрытия в зданиях
Политехнического
института
. В
1908 г. русский инженер А.Ф. Лолейт осуществил
первые безбалочные железобетонные перекрытия. Именно железобетон открыл
возможность массового индустриального строительства.

Отечественная домостроительная индустрия последовательно осваивала
технологии блочно
го, крупноблочного, панельного, крупнопанельного, объемно
-
7


блочного строительства жилых домов в различных комбинациях и вариациях. Эти
технологии прекрасно себя зарекомендовали и постоянно совершенствовались с
использованием новых прогрессивных материалов и

до настоящего времени являются
доминирующими в индустриальном домостроении.



В силу политических, идеологических и демографических причин, период
хрущёвской оттепели был первым в истории советской плановой экономики, когда
наряду с развитием тяжёлой пр
омышленности предполагалось значительное
увеличение производства потребительских товаров и всего, так или иначе связанного
с потребностями людей, а не военно
-
промышленного комплекса.


Жилищные условия советских людей в послевоенное время были очень далеки
от нормальных. Миллионы горожан жили в многосемейных коммуналках, бараках,
подвалах и аварийных зданиях. Необходимость в коренном изменении подхода к
решению жилищного вопроса ощущалась предельно остро. Было очевидно:
справиться с предстоящими задачами тра
диционными методами строительства будет
невозможно; в таком случае возрождение страны затянется на десятилетия. Отсюда
следовал главный вывод


необходима коренная перестройка и проектного дела, и
методов организации строительства, и самой строительной баз
ы.

К

началу 1950
-
х гг. был определен круг проблем, связанных с развитием
индустриальной базы строительства. Более того, значительная часть разработок уже
прошла стадию экспериментальной проверки и была готова к запуску на конвейер.
Достаточно обратить вн
имание на то обстоятельство, что и Московский, и
Люберецкий заводы железобетонных изделий в начале 50
-
х годов по своей мощности
не имели аналогов в мировой строительной практике того времени. Если с 30
-
х годов
в архитектурную жизнь активно входят проблемы
социалистической реконструкции
городов, освоения архитектурного наследия, образа, стиля и т.д., то с середины 50
-
х
годов на первый план выходят проблемы массового строительства, его типизации и
индустриализации, все большее значение приобретает градостроит
ельный подход,
получающий серьезное теоретическое обоснование. В начале 50
-
х годов наши зодчие
уклонились в сторону односторонне эстетических решений своих задач, в конце же
50
-
х гг. отдали дань односторонним техницистским увлечениям

[3]
.

Активное включени
е в практику типовых проектов, работа над новыми
строительными материалами, появление первых заводов железобетонных изделий,
первые экспериментальные строительные площадки, где жилые дома не строились в
традиционном смысле слова, а монтировались из готовых

элементов заводского
8


изготовления, наконец, нарастание внутри архитектурной профессии недовольства
излишествами [4]


все это создавало в архитектурно
-
строительном деле ситуацию,
которая неизбежно должна была привести к переходу на массовое индустриально
е
строительство.

Возведение жилья индустриальными методами, при всех его трудностях и
недостатках, было тем единственным путем, осваивая который можно было решить
проблему расселения советских людей в отдельные квартиры. Уже в начале 1950
-
х
годов стало ясн
о, что необходимы коренные изменения в подходе к массовому
жилищному строительству. Поэтому Всесоюзное совещание строителей,
состоявшееся в декабре 1954 года, стало началом нового этапа развития советской
архитектуры и, в частности, архитектуры массового ж
илья, поворотным пунктом в
развитии жилищного строительства, резко изменившим ее направленность. Выход из
жилищного кризиса виделся в увеличении наличной жилой площади путем
индустриализации строительства и ведения строительства по типовым проектам

[
5
]
.
В
50
-
е годы рационализация, индустриализация, экономичность казались
единственным выходом из жилищного кризиса. В 1954
-
1955 гг. в целях укрепления
материальной базы индустриализации ЦК КПСС и Совет Министров СССР издали
ряд постановлений, направленных на все
мерное развитие производства строительных
материалов и изделий.

Перевод жилищного строительства на путь индустриализации и типизации в
середине 50
-
х годов включал множество аспектов. Но на первом плане стояло
решение острейшего жилищного кризиса, и именно это отодвинуло на второй план
во временном отношении исследова
ние последствий и решение перспектив
дальнейшего развития индустриального домостроения. В области массового
индустриального жилищного строительства складывалась ситуация, когда
игнорировать объективную необходимость изменения организации архитектурно
-
строи
тельной деятельности уже было нельзя.
Но панельное домостроение в Москве
существовало и до Хрущева. Первый четырёхэтажный каркасно
-
панельный дом был
сооружён в 1948 году на 5
-
й ул. Соколиной горы архитекторы Г. Кузнецов, Б.
Смирнов. В настоящее время его

адрес


Проспект Будённого,43. В 1948
-
1951 году
М. В. Посохин, А. А. Мндоянц и В. П. Лагутенко застроили 10
-
этажными каркасно
-
панельными домами квартал в Москве улицы Куусинена, Зорге. В том же году
разработан проект бескаркасного панельного дома. В 195
4 году в Москве на 6
-
й ул.
Октябрьского поля сейчас это улица Маршала Бирюзова сооружён 7
-
этажный
9


бескаркасный панельный дом Г. Кузнецов, Б. Смирнов, Л. Врангель, З.
Нестерова,
Н.

А. Остерман

[3]
.







Рис. 1
.1

Московские панельные дома



Прототипом для первых хрущёвок стали блочные здания Plttnbu,
строившиеся в Берлине и Дрездене с 1920
-
x годов. В 1956
-
1965 годы в СССР было
построено б
ольше 13 тысяч жилых домов, и почти все


пятиэтажки. Высота
хрущевок в 5 этажей была выбрана потому, что по тогдашним нормам это была
наибольшая этажность, при которой разрешалось строить дома без лифта впрочем,
иногда строились дома и в 6 этажей


с м
агазином на первом этаже. Строительство
велось невиданными дотоле темпами, что позволило ежегодно вводить 110 млн
квадратных метров жилья. Была создана соответствующая производственная база и
инфраструктура: домостроительные комбинаты, заводы ЖБИ и т. д.
Первые
домостроительные комбинаты были созданы в 1959 году в системе
Главленинградстроя, в 1962 году организованы в Москве и в других городах. С 1960
года ведётся строительство жилых 9
-
этажных панельных домов, с 1963 года


12
-
этажных.

В начале 1961 г. Мос
горисполком принял решение о создании самого крупного
в мире комбината на базе двух домостроительных предприятий

[2].
Домостроительный комбинат №1 стал настоящим промышленно
-
строительным
конвейером, открывшим эпоху индустриального домостроения. Ничего подо
бного в
стране и мире еще не было. ДСК
-
1 отличали такие характерные черты, как
синхронность производства заводских деталей с их монтажом на объектах, жесткий
почасовой график поставок, четкое взаимодействие с транспортниками, монтаж с
10


колес, полная техно
логическая комплектация всех операций на каждом объекте,
работа комплексными бригадами. Необходимость создания мощных
домостроительных комбинатов диктовалась самой жизнью.

Пятиэтажный жилой дом, изготовленный на заводе и собранный на площадке
своего будуще
го места жительства, был большим достижением отечественной
инженерно
-
строительной мысли, важнейшим этапом на пути индустриального
строительства, а, следовательно, памятником культуры своего времени. Что бы там
ни говорили, это было прогрессивное решение
для того времени: во
-
первых, строили
быстро и дешево; во
-
вторых, люди переезжали из коммуналок в отдельное жилье


для них это было благо. Пятиэтажки были уникальным примером реального успеха
властей в социальной политике. Пятиэтажный секционный дом, безус
ловно,
послужил быстрейшей ликвидации жилищной нужды. Сыграв положительную роль,
дом этот уступил место более совершенным, оборудованным лифтами и
мусоропроводами, домам повышенной этажности, выпускаемым из сборного
железобетона на мощных домостроительных
предприятиях. Благодаря общему
повышению материального и культурного уровня жизни людей, заметному росту
средней жилищной обеспеченности населения повысились требования к улучшению
планировки квартир, уровню их инженерного и бытового оборудования. Но и нов
ое,
более комфортабельное


опять же типовое жилье, построенное по типовым проектам.

Пятиэтажки грамотно выполнили поставленные задачи: обеспечили
дешевизну строений и 25
-
летний срок эксплуатации. Даже перевыполнили


простояли они уже более полвека. Более

100 млн. советских людей смогли улучшить
свои жилищные условия. Только в Москве за 1954


1963 годы новые жилища
получили более 3 млн. человек

[4]. Массовое индустриальное домостроение 60

80
-
х
гг.


действительно огромное неоспоримое социальное достижение
. Более 92%
жилищного фонда Москвы построено в послевоенные годы[5
].





В 1970 году был принят Единый каталог строительных деталей, на основе
которого в дальнейшем разрабатывались типовые проекты. В начале 1980
-
х годов в
Москве под руководством архитектора А.Г. Рочегова разработана серия КОПЭ
композиционные объёмно
-
планировоч
ные элементы. Первые дома этой серии
возведены в 1982 году близ Воронцовского парка. Проект предусматривал
возможность строительства домов до 22 этажей.





Архитекторы массовой индустриальной застройки предложили людям новый
тип городской среды
-

вместо
улиц и переулков возникли проезды без отчетливой
11


красной линии, к этим проездам дома зачастую были обращены глухими торцевыми
стенами. Были упразднены понятия фасада дома и двора
-

вместо них появились
стороны дома и придомовые территории. Кварталы преврат
ились в микрорайоны,
плановый характер застройки которых воспринимается только на архитектурных
макетах, а не с точки зрения жителей. При относительном увеличении площади
зеленых насаждений сами насаждения перестали выполнять функцию украшения
города, а ск
орее были призваны маскировать однообразие и унылость стен. Свободная
застройка оставляла между домами большие площади вытаптываемой или
заставленной автомобилями открытой земли, что породило в городе неистребимую
пыль и грязь.

1.2.

Преимущества и недостатки ин
дустриального строительства



Для того, чтобы сравнить преимущества и недостатки индустриального
строительства, нужно рассмотреть его применение в домостроительной индустрии, а
также

в
энергетическом строительстве
.

Выберем несколько главных факторов, по
которым составим сравнительный
анализ преимуществ и недостатков в домостроительной индустрии
.

Сравним
монолитный и панельный дом по нескольким параметрам.



Шумоизоляция и теплоизоляция.

В первую очередь нужно рассмотреть

технолог
ии строительства.
Несущие
конструкции панельных домов изготавливаются
в заводских условиях и приходят на стройку в готовом виде с уже вставленными
оконными блоками и готовыми каналами для коммуникаций, где собираются как
конструктор
.
Технология строительства монолитного дома друг
ая, несущие
конструкции дома заливаются на стройке. После того как несущая конструкция готова


в монолитный каркас дома вставляются оконные конструкции, штробятся каналы
для проведения комм
уникаций
.

Монолитные дома бывают двух видов: монолитно
-
ка
ркасные и

монолитно
-
кирпичные.
Основной принцип технологии СМКД сборно
-
монолитного каркасного
домостроения заключается в том, что монтаж несущего каркаса осуществляется с
применением железобетонных элементов, предварительно изготовленных в
заводских условиях. При

этом узел соединения колонна
-
ригель
-
плита является
монолитным. Каркас дома собирается без применения сварки
.

В монолитно
-
кирпичных домах внешние стены выполнены из кирпича и
утеплителя
.
Монолит


строительная технология, при которой жидкая бетонная
12


масс
а подается в опалубку, и стены получаются сплошными, без единого шва. Это
обеспечивает хорошую шумоизол
яцию и низкую теплопроводность.

Считается, что как раз из
-
за швов, которые не всегда качественно
заделываются, панельные дома уступают монолитным и кирпи
чным по тепло
-

и
звукоизоляционным свойствам. Редко удается обеспечить полную герметичность
межпанельных стыков швов
. Ж
ителям часто приходится самим обшивать стены
шумоизоляционными и теплоизоляционными материалами. Цельность монолита
влияет на звукоизол
яционные свойства: с одной стороны, практически не проходят
внешние звуки, с другой стороны, внутри дома громкие звуки хорошо передаются по
стенам. Кирпичные дома дышат, дом
-
монолит
-

нет, это герметичное недышащее
помещение, необходимо дополнительное
обус
тройство вентиляции
.

Планировка и отделка.

У квартир в панельных домах
-

типовые планировки,
поэтому их можно продавать с готовой отделкой, а это уже формат

готовый для
переезда сразу после покупки квартиры
. Покупатель квартиры в монолитном доме,
как п
равило, получает бетонные стены без черновой отделки, без стяжки, без
сантехники, без внутренних стен, без разводки коммуникаций. Имея вроде бы
свободную планировку, он должен согласовать проект своего ремонта в
соответствующем надзорном органе


и не всег
да быстро и всегда не бесплатно
.

Панельные дома, как правило, сдаются если не с отделкой, то со стяжкой и
межкомнатными стенами, а соответственно и затраты на ремонт будут ниже, чем в
монолитных домах
.

Архитектура.

Панельные дома обычно выглядят скромно
.
Монолитные
возводятся по индивидуальным проектам, что дает широкие возможности
архитектурных решений, разнообразия планировок, внедрения технологических
новинок


вентилируемого фасада, центрального кондиционирования и пр
.

Сроки строительства
. Для панели э
ксперты называют диапазон от 6 до 10
месяцев.
Скорость

строительства монолитного дома зависит от климатических
условий, бетон хуже набирает прочность при температуре ниже нуля градусов или
при слишком высокой температуре. При данных температурах качество б
етонных
конструкций может быть ниже. Соответственно, срок строительства монолита больше


от 1,5 до 2 лет.

Сроки эксплуатации: панели


от 50 до 150 лет, монолита
-

от 150 до
200 лет.

Исходя из сравнительного анализа, отметим наиболее существенные плюсы и
минусы каждого вида домов.

13


Главный минус панели
-

ограниченные возможности для перепланировки


парадоксально можно обозначить, как и ее главный плюс: квартиры сдаются готовые,
не требуют ремонта и соответственно затрат на него, что более приемлемо для жил
ья
экономкласса. К недостаткам можно отнести более низкое качество звуко
-

и
теплоизоляции.

Главный минус монолита для потребителя


это более высокие цены; плюсы


высокое качество звуко
-

и теплоизоляции, свободные планировки, выразительная
архитектура.

Ни
велирующиеся минусы и популярные серии

Эксперты отмечают, что с развитием новых технологий современная панель
доросла до уровня
монолита по многим параметрам.
Это уже не те серые коробки,
которые массово возводились в 70
-
80
-
х годах. Появилась панель с
панорамными
балконами серия КОПЭ
-
Парус, применяется цветной бетон. Но в целом, конечно,
разнообразие фасадных решений значительно уступает монолиту. Кроме того,
типовые проекты


есть типовые проекты, большого ассортимента планировок здесь
не предвидит
ся

[6
]
.

По ряду характеристик, теплоизоляции, энергоэффективности, качеству и
долговечности конструкций, современная панель не уступает монолиту, а по качеству
исполнения превосходит
. Появляется новые технологии, в частности бесшовная
отделка фасадов.
Она позволяет избежать межпанельных швов. Бесшовный фасад
позволяет сократить потери тепла через наружные стены до 30% в за
висимости от
толщины утеплителя

[7
]
.

Дополнительная внешняя теплоизоляция гарантирует
улучшение микроклимата в помещениях. Для фина
льной отделки фасадов таких
домов может использоваться разнообразная по цвету штукатурка или вентилируемые
фасады, придающие домам неповторимый образ
.
Очевидно, что однообразные
, серые
дома уходят в прошлое.
Современное панельное жилье имеет более презента
бельный
вид, гармоничные пропорции, удобные планировки и высокие конструктивные
характеристики
.

Из популярных современных серий
выделяют
серию Евро’Па без
межпанельных швов или крупнопанельные дома серии П
-
111 М с различными
планировками квартир.

Также у

застройщиков популярна серия 111М, производимая ГВСУ Центр

на собственных предприятиях.
Проекты жилых домов строительной системы 111М
разработаны для I и II категорий жилья высотностью до 25 этажей. Система 111М
14


признана самой экономичной и энергосберег
ающей среди прочих в сегменте жилья
эконом класса
. Проекты предусматривают возможность строительства квартир в двух
уровнях. Высота этажа


2,80 м

[7
]
.

Архитектурные решения фасадов
предусматривают, помимо традиционного окрашивания, различные варианты:
обл
ицовка керамической плиткой, полимерное покрытие панелей, применение
вентилируемых фасадов, выполнение стен ограждения из штучного материала. Для
маломобильных групп предусмотрены пандусы на входах, подъемники, а также
обеспечен
без барьерный

доступ к лифт
ам. В блок
-
секциях имеются технические
подполья и технические этажи.

К наиболее распространенным индустриальным сериям домов относят
КОПЭ
-
М
-
Парус, отличающуюся индивидуальными фасадными решениями за счет
комбинации полукруглых и прямых лоджий на разных э
тажах, разнообразием
цветовых решений, современными технологиями облицовки плиткой наружных
стеновых панелей. Также популярны серии КОПЭ
-
Башня 1
-
подъездная версия
КОПЭ
-
М
-
Парус и П
-
3МК Флагман, где применяются планировочные решения,
позволяющие созд
авать различные типы квартир и эффективно связывать помещения
между собой

[
8
]
.

Соотношение монолитных и панельных домов в столице, по разным оценкам
экспертов, от 78% до 85% монолитных включая и монолит
-
кирпич и 15
-
22%
панельных. Монолит преобладает и в
Подмосковье, которое традиционно
застраивается жильем
эконом класса
, для массового покупателя. По Московской
области эксперты приводят следующие цифры: 75
-
89% монолит и 11
-
25% панель.

Цены
.
Для

застройщиков

раньше было

дешевле возводить панельное жилье,
себестоимость его строительства ниже на 20
-
40% аналогичных монолитных объектов.
Однако
на современном рынке

считается,
что себестоимость для монолита и панели
практически сопоставима.

В среднем панель

дешевле монолита на

10
-
15%.
Однако на стоимость жилья
влияет целый ряд факторов, помимо технологии строительства. Например, р
азница
может быть обусловлена бо
льшими площадями в монолитных домах.

Можно сказать, что современные панельные дома сравнялись с монолитными как по
ка
честву, так и по ценам.

В сегменте жилищного строительства всегда найдется место и панельному, и
монолитному домостроению. Индустриальное домостроение позволяет строить
быстро и много, а значит, лучше всего подходит для массовой и комплексной
15


застройки кр
упных земельных участков. Кроме того, стоит отметить, что
долговечность современных домов, построенных по полносборной крупнопанельной
технологии, идентична монолитной. Полносборная технология минимизирует
человеческий фактор при строительстве, повышая над
ежность возводимого здания
.
Это касается не только жилищного строительства, современное полносборное
индустриальное строительство представлено типовыми объектами как социальной
инфраструктуры: детские сады, школы, больницы,
-

так и административно
-
офисными

зданиями

[9
]
. Поэтому крупнопанельное домостроение более
привлекательно при комплексном освоении территорий и массовой застройке, а также
в районах с большой долей ветхого жилья. При точечной застройке преимущество
остается за монолитными технологиями. В
то же время комбинированные решения,
сочетающие панельное и монолитное домостроение,


не редкость для строительного
рынка.

В энергетическом строительство со временем не остается иного пути как
практически повсеместное использование индустриального метода
строительства.

Энергетическое строительство представляет собой направление строительства,
основной задачей которого является сооружение объектов, обеспечивающих
бесперебойное снабжение электроэнергией всех её потребителей. К объектам
энергетического
строительства относятся электрические станции тепловые,
гидроэлектростанции, атомные электростанции и т.д., а также электрические сети,
линии электропередачи, подстанции и т.п.

[10
]
.





Основными направлениями энергетического строительства являются
соор
ужение крупных электростанций и строительство магистральных линий
электропередачи. Конструкции объектов энергетического строительства в
значительной степени унифицированы и высоко
индустриальны.





Строительство тепловых электростанций осуществляется по н
ескольким
универсальным проектам, позволяющим размещать в однотипных строительных
конструкциях энергетические блоки разной мощности. В этом случае почти все
фундаменты под технологическое оборудование изготавливаются из сборных
элементов. Строительство же
линий электропередачи осуществляется с
использованием определенного количества типов

металлических, железобетонных и
деревянных опор.
В настоящее время с
ооружение фундаментов опор осуществляется
индус
триальными методами с

широким применением

сборных

железобетонных
грибовидных и
свай
ных фундаментов
, погружаемых в грунт при помощи специальной
16


техники
.




Строительство электрических подстанций также осуществляется с очень
высокой степенью использования сборных железобетонных и металлических
конструкций
. Все конструктивные элементы подстанционных зданий и сооружений
унифицированы и позволяют при сравнительно небольшой номенклатуре их
типоразмеров сооружать подстанции практически любых электрических схем и
напряжений.
Часто применяются
уже готовые комплек
тные трансформаторные
подстанции заводского изготовления

из сборного
железобетона.




В гидроэнергетическом строительстве применение сборных конструкций
вызывает необходимость решения достаточно сложных вопросов по обеспечению
водонепроницаемости и динами
ческой устойчивости возводимых сооружений.
Вообще же, одним из важнейших направлений в гидроэнергетическом строительстве
является создание таких конструкций сооружений, при возведении которых
использовались бы поточные технологии производства основных рабо
т с
комплексной механизацией всех процессов к примеру, для укладки достаточно
больших масс бетона может быть запроектирована и выполнена система
непрерывного автоматизированного п
риготовления и

укладки бетона.



Строительство энергетических

объектов связ
ано с большими расходами
материальных и трудовых ресурсов, поэтому вопросами совершенствования их
конструкций
, индустриализации строительного производства, обеспечивающим
сокращение сроков ввода объектов в
эксплуатацию
, уделяется большое внимание.

Основные

несущие
конструкции

зданий ГЭС,
фундаментные

конструкции АЭС и
ТЭС, защитные оболочки выполняются из монолитного и сборного
-
монолитного
железобетона. Особенностью этих сооружений является их массивность, когда
размеры поперечных сечений элементов, входящих в состав конструкций,
превосходят 1
-
2 м, а
в отдельных случаях достигают 10 м и более.

Для снижения трудоемкости и ускорения возведения массивных монолитных
и сборно
-
монолитных железобетонных конструкций наиболее перспективным
является путь дальнейшего усовершенствования конструкций по взаимоувязке

с
технологией изготовления и монтажом

опалубки и арматуры

[11
]
.

Решение этих вопросов можно найти, используя при возведении массивных
железобетонных конструкций стальные металлические или сборные
железобетонные элементы, несущие строительные нагрузки. О
ни находили и находят
широкое применение в строительстве гидротехнических сооружений, например
17


Куйбышевская, Красноярская, Усть
-
Илимская, Чиркейская, Саяно
-
Шушенская

ГЭС и
многих других.
Способом ускорения работ на месте возведения сооружения, а также
инду
стриализации строительного производства, является переход на сборно
-
монолитные конструкции перекрытий, стен, стыков. Сборные железобетонные
элементы в виде плоских и ребристых плит, Т
-
образных балок устанавливаются у
наружных граней стен и нижних граней пе
рекрытий.
Сборные

элементы выполняют
роль облицовочного слоя и опалубки, содержат в себе большую часть рабочей
арматуры конструкции и воспринимают основные строительные нагрузки.
Использование таких сборных элементов в конструкциях вызывает увеличение
расх
ода арматурной стали до 5
-
20%, что несколько меньше, чем в случае применения
стальных несущих армоконструкций.

Применение несущих элементов зачастую не приводит к снижению
стоимости,
а

в некоторых случаях даже вызывает некоторое удорожание строительства. Однако
использование несущих элементов на 20
-
40% повышает производительность труда по
сравнению со случаем выполнения арматурно
-
опалубочных операций на месте
возведения сооружения. Это
приводит к ускорению строительства, что в свою очередь
дает возможность раньше ввести в строй энергетические мощности, улучшить
экономические показатели сооружаемых объектов. Некоторым недостатком сборно
-
монолитных массивных конструкций является большое ко
личество стыков между
сборным и монолитным бетоном. Эти стыки, в особенности сухие между сборными
элементами, являются
концентраторами

напряжений в бетоне и очагами образования
трещин. Не просто решается вопрос создания сборно
-
монолитных плит перекрытий,

работающих в двух направлениях. Этих недостатков лишены монол
итные
железобетонные сооружения, возводимые с использованием несущих
армоконструкций. Несмотря на отмеченные недостатки, сборно
-
монолитные
конструкции получили широкое распространение в энергети
ческом строительстве
.


1.3.

Индустриальное производство железобетонных изделий

в
России

Не
смотря на то, что первое железобетонное здание было построено в СССР
еще в 20е годы ХХ века, заводы по изготовлению ЖБИ стали открываться только в
конце 30х годов прошлого

века.

В настоящее время в России действует большое количество мощных
механизированных заводов по производству сборных железобетонных изделий и
18


конструкций широкой номенклатуры. Применение этих изделий при монтаже зданий
и сооружений позволяет повысить
производительность труда, улучшить качество,
сократить сроки и снизить стоимость строительства
.
Железобетонные изделия в
настоящее время применяют во всех областях строительства. Эти изделия
классифицируют по назначению, виду бетона, строению, способу арми
рования и
другим признакам.

По назначению сборные железобетонные изделия разде
ляют на четыре
основные группы: для жилых и гражданских зданий; для промышленных зданий; для
инженерных сооружений; р
азличного назначения.

Железобетон все шире используется в строительстве важных и высоких затрат
морских сооружений в агрессивных средах, таких как, найденных в государствах
Персидского залива. В таких агрессивных и агрессивных средах, важно, чтобы
выбрать corct конкретные мате
риалы в соответствии тяжесть экспозиции и принять
надлежащие методы строительства, чтобы получить высокое качество плотный и
непроницаемый бетон. В документе изложены характер воздействия и механизмов
ухудшения в морской воде и содержит набор конкретных ре
комендаций для
получения прочного бетона в агрессивных морских условиях.

Существует ряд строительных материалов, которые были признаны
исключительными при использовании в строительстве зданий. Один из этих
исключительных строительных материалов является ст
аль железобетона.
Железобетона стали представляет собой особый тип, который имел сильный стальной
арматурой или волокна добавлены к нему во влажном, создавая очень сильный тип
бетона, который способен выдержать почти все, когда он высохнет. Потому что
резу
льтаты использования армированной настолько хороши для прочности здания,
большинство современных зданий сегодня усиленный потребление стали бетона в
процессе строительства.

Сталь бетон предлагают беспрецедентную долговечность и устойчивость к
строительству
. Материалы длиться дольше, чем любой другой, и есть несравненное
преимущество в выдержать воздействие пламени и суровые погодные условия. Они
естественно водостойкие, негорючего и устойчивы к износу, гнили и насекомых.
Потому что стали, в частности, являе
тся сильным и легкий, он может быть лучше,
способные выдержать землетрясения. Эти факторы способствуют домов, которые
построены к последнему и сохраняют свою ценность.

19


Коррозия стальной арматуры в бетонных конструкциях является серьезной
проблемой, что при
вело к дорогостоящим счетов за ремонт для штатов и
муниципалитетов по всему миру. В поисках более экономически эффективное
решение, исследователи преследовали неметаллической арматуры, таких как волокна
армированного полимера 
ФРП
 вместо стали.
ФРП

армату
ры для бетона можно
использовать в виде баров, Сита, решетки, или внешних листов и плит. Высокий
коэффициент прочности к весу и устойчивость к электрохимической коррозии
являются две характеристики, которые делают
ФРП

привлекательным для
инженеров
-
строител
ей. С другой стороны, термо
-
механические свойства
ФРП

заметно отличаются от стальной арматуры. Например, средняя барное стекло
ФРП

доступны на рынке имеет прочность на разрыв 655 МПа, что примерно на 60% выше,
чем класс 414 МПа стали. Чем выше предел прочн
ости потенциально может привести
к более тонких секций, если полная сила
ФРП

используется. С другой стороны,
модуль упругости при растяжении той же строке стекла только 48 ГПа, что менее 25%
из стали. Нижняя жесткость
ФРП

вызывает большие отклонения для
ФР
П
-
железобетона 
ФРП
-
RC пучков, и делает предельного состояния более важным, чем
предельном состоянии. Кроме того, линейно
-
упругая реакция
ФРП

может привести к
ломкости видов отказов. Хорошо известно, что выход из строя обычной железобетона
сталь
-
RC пучк
ов пластичен, когда луч находится под армированных, т.е. когда
конкретные давит перед выходом из стали. Именно поэтому большинство дизайна
коды строго ограничить максимальный коэффициент армирования для обеспечения
пластического разрушения. С другой сторон
ы, так как
ФРП

подкрепление не
уступает, а его оснастки разрыв хрупок и очень опасен, это общее мнение, что
ФРП
-
RC лучше разработана как раздел по армированного.


Что касается тепловых свойств
ФРП

решеткой, коэффициент теплового
расширения изменяется в про
дольном и поперечном направлениях в зависимости от
типов волокна, смолы и волокна объемной доли. Углерод, стеклянные и арамидных
ФРП

бары имеют типичный коэффициент расширения 8 х [10
-
6],
-
0,5 х [10
-
6] и
-
4 х
[10
-
6] / [ градусов] C в продольном и 22 х [10
-
6], 22,5 х [10
-
6] и 70 х [10
-
6] /
[градусов] C в поперечном направлении, соответственно . Для справки, бетон и сталь
имеют коэ
ффициенты теплового расширения 10 х [10
-
6 / [градусов] F и 11,7 х [10
-
6]
/ [градусов] C, соответственно. Разница в тепловом расширении, однако, как
ожидается, не вызывает какого
-
либо значительного структурного бедствие.

20


Эти вопросы должны быть полностью
поняты дизайнерского сообщества,
прежде чем использование волокнистых композитов становится широко
распространенным. Это также жизненно важно для разработки диагностических
инструментов, которые бы контролировать поведение
ФРП
-
RC конструкций при
эксплуатац
ионных нагрузок и обеспечит предупреждение для потенциального отказа.
Неразрушающий оценка NDE методы обеспечивают эффективную и ненавязчивую
подход к оценке целостности структуры в процессе эксплуатации. Среди различных
методов неразрушающего контроля,
доступных, технология акустической эмиссии
АЭ уникален тем, что он буквально слушает сигналов, испускаемых изнутри
структуры под рабочим нагрузкам. Метод АЭ была с успехом использоваться для
ФРП

ламинаты стали
-
RC балки предварительно напряженных железобе
тонных балок
RC пучков модернизированы с
ФРП

плит], и конкретные заполненные
ФРП

трубы.

Важной характеристикой сигналов АЭ является наличие Фелисити или Kisr
эффектов. Эффект Фелисити является появление значительного акустической
эмиссии при уровне напря
жения ниже предыдущего максимального напряжения.
Эффект Kisr является отсутствие такой сигнале, пока предыдущий максимальное
напряжение не превышен. Таким образом, эффект Кайзер может быть использован
для установления максимальных уровней напряжения в на
груженном истории
структуры. В то время как волокнистые композиты, как известно, показывают эффект
Фелисити, предыдущие исследования [6] показали, бетон выставить эффект Kisr для
уровней напряжения ниже 75
-
85% от его предела прочности. Таким образом, важ
но
знать степень.


1.4.

Анализ индустриального строительства в России и постановка
задачи исследования

Треть всей продукции российских заводов ЖБИ составляют плиты, панели и
настилы перекрытий и покрытий для нужд стройиндустрии. Единого рынка ЖБИ в
масштабах ст
раны не существует, в силу специфики выпускаемой заводами ЖБИ
продукции рынок локализован по регионам. Свыше 30% всех железобетонных
изделий выпускается в Центральном федеральном округе, что объясняется высокой
концентрацией капитального строительства в да
нном регионе России.

Развитие производства ЖБИ осущ
ествляется в двух направлениях:

21


-

с
оздание новых конструкционных элементов из существующих и широко
применяемых на сегодняшний день материалов;

-

разработка современных технологий получения материалов с
улучшенными и
новыми свойствами.

Рынок железобетонных изделий в Петербурге в 201
3

году продемонстрировал
стабильный рост, но так и не достиг воодушевляющих докризисных показателей.
Несмотря на то что строительство в регионе не стоит на месте, новых рынков
сбыта у
большинства компаний, производящих ЖБИ, не появилось. Зато крупные игроки
обзаводятся собственными производствами, что создает некоторое оживление, но в
перспективе может негативно сказаться на будущем некоторых компаний. Рынок
железобетонных издел
ий в Петербурге и Ленобласти преимущественно локален,
поскольку данный вид продукции дорого возить из других регионов. Его объем без
учета крупнопанельных деталей, по данным начальника аналитического отдела
инвесткомпании ЛМС Дмитрия Кумановского, составля
ет около 730 тыс. куб. м.
Максимум был достигнут в 2007 году, когда объемы реализации ЖБИ были на уровне
900 тыс. куб. м. Темпы роста в 2010

2011 годах оставались на уровне 5%, но в 2012
году увеличились до 16%. Многие годы лидерами рынка являются Группа Л
СР 30%,
"Ленстройдеталь", "СИБ
-
Центр" 7,5%, ЗЖБИ № 1. На местных игроков приходится
около 88% реализуемой продукции, хотя часть спе
цифичных ЖБИ поставляется извне

[12
]
.

Россия впереди Петербурга

В среднем по стране объемы жилищного строительства уже превысили
докризисный уровень. Правда, на рынке ЖБИ, по ее данным, объемы производства
все еще ниже докризисных значений, но это отставание существенно меньше, чем в
нашем регионе: по России


13%, а п
о Ленобласти и Петербургу


24% относительно
уровня 2008 года. По мнению эксперта, причиной такой ситуации стала заморозка
ряда крупных проектов и изменение подходов к градостроительной деятельности в
Петербурге.

Рынок ЖБИ в Петербурге, безусловно, следуе
т за ростом строительного рынка,
являющегося основным потребителем продукции. Драйверы роста, по словам
Дмитрия Кумановского, это строительство инфраструктурных объектов в регионе
порта "Усть
-
Луга", ЗСД, новых федеральных трасс на Москву и Мурманск,
модер
низация дорожного полотна, а также реализация крупных жилищных
22


комплексов в Санкт
-
Петербурге и области "Северная долина", "Юнтолово",
"Балтийская жемчужина", "Семь столиц", "Славянка" и др..

Основную часть выпускаемых железобетонных конструкций
составляют
плиты, панели и настилы перекрытий и покрытий
.
Причем этот сегмент вырос в
минувшем году больше других, объемы производства увеличились на 15%, и в
настоящий момент там 7,5% от объемов российского производства. Соответственно,
основным потребите
льским сегментом является возведение объектов жилого и
нежилого фонда
.

В то же время это не означает отсутствия на рынке оживления. Сейчас в
регионе, по разным оценкам, производством ЖБИ занимаются до сорока компаний. И
в ближайшее время их количество може
т увеличиться. Причем новым игрокам
абсолютно точно удастся вписаться в рынок, а уже существующие производители,
возможно, лишатся прежних заказчиков. О создании собственных подразделений,
занимающихся производством ЖБИ, заявили в минувшем году несколько з
начимых
строительных компаний, которые не хотят зависеть от сторонних производителей
ЖБИ. В 2012 году о подобных инициативах заявили в компании "Лидер
-
групп",
планирующей строительство завода в Янино, в группе УНИСТО Петросталь"


завод
в Мурино, и в комп
ании "Главстройкомплекс"


завод во Всеволожске. Поскольку
рынки сбыта им гарантированы, то и окупаемость собственных производств


дело
времени
[12
]
.

Строительство нового завода до 40 тыс. куб. м обходится в 30
-
35 млн EUR, в
рублях это примерно 1,2
-
1,4 мл
рд
.
Это достаточно крупная сумма, которую могут
позволить потратить себе только крупные игроки рынка под реализуемые
масштабные проекты.

Модернизация на повестке

Поэтому сейчас обычный путь уже

действующей компании в отрасли


это
постепенная модернизация
имеющегося производства и установка нового
эффективного оборудования, позволяющего получать продукцию с новыми
характеристиками.

Так в 2012 поступила компания "СИБ
-
Центр", за счет новых линий
увеличившая производство на 15%, и ожидающая аналогичный рост п
роизводства в
2013 году
.

Кроме того, финская компания "Бетсет" и Группа ЛСР планируют
строительство новых заводов ЖБИ в регионе, что позволит им также кр
атно нарастить
выпуск продукции
.

23


Стоит отметить, что курс строительных компаний на создание собственных
мощностей по выпуску железобетонных изделий, в будущем может негативно
повлиять на судьбу небольших игроков. Ведь количество производимой продукции
своими заводами, через некоторое врем
я вполне способно превысить нужды
материнских компаний, и тогда, чтобы не простаивали мощности, им придется искать
потребителей на стороне. Что крупным холдингам сделать, безусловно, легче, чем
маленьким компаниям, которым придется или продавать производст
во ЖБИ, или
заставить их перепрофилироваться на другие виды строительной продукции.

В ближайшем же году, по прогнозам аналитиков, в Петербурге можно ожидать рост
отрасли железобетонных изделий на уровне 5
-
15%. В 2012 году в Санкт
-
Петербурге
темпы строител
ьства по основным направлениям, наприм
ер жилищному, составили
лишь 4%

[13
]
.

Поэтому рост рынка ЖБИ сейчас будет по
-
прежнему определяться
заказами на специфичную продукцию со стороны дорожного строительства, офисной,
складской и торговой недвижимости и за с
чет прихода новых игроков в регион,
открывающих собственное производство под реализуемый проект. А также,
возможно, ускорится из
-
за осваивания новых ниш продукцией, не представленной у
основных игроков. Но вот серьезных изменений структуры рынка железобето
нных
изделий ни в Петербурге, ни в целом по стране ожидать не приходится.


В современной России, которая двигается путем рыночной экономики, как и
во всем мире острее всего стоит вопрос получения прибыли. Сейчас и государство, и
частные компании понимают,
что время


деньги. Поэтому приоритетной задачей для
всех игроков рынка железобетонных изделий, а также строительных компаний
является ускорение темпов строительства. В частности, заводы должны производить
такие конструкции, которые будут максимально быстр
о, просто и эффективно
смонтированы на строительной площадке. Однако, с другой стороны никто не
забывает и о таком немаловажном факторе, как качество. Современный человек уже
давно избалован хорошим качеством продуктов, и строительный сектор не должен
явля
ться исключением.

В этой связи остро встает вопрос слияния двух когда
-
то почти
п
ротивоположных условий


количества

и качества. Именно на достижение этого
союза и должны быть ориентированы все представители строительной индустрии в
России. Поэтому поиск современных технологий для проектирования, производства
и строительства сооружений является главной задачей. Таким об
разом, мы можем
выделить и главную цель данной работы


проанализировать современные
24


технологии и выделить эффективную и качественную технологию индустриального
строительства.

ГЛАВА 2. СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ
КОНСТРУКЦИЙ

2.1.

Традиционные и новые
соединения железобетонных
конструкций в гражданском строительстве
.

С появлением железобетонных конструкций самым распространенным
способом стыковки элементов является сварка металлических деталей или арматуры.
Железобетонные элементы, предназначенные для
с
борного
строительства, снабжены
закладными деталями, с помощью которых при монтаже зданий они крепятся одна к
другой. Закладные детали сваривают непосредственно или с помощью
промежуточных деталей: пластин, уголков, швеллеров или прутков из стали.
Наиболее

распространено соединение закладных деталей внахлестку, что объясняется
возможностью компенсации с помощью таких соединений некоторых неточностей
монтажа элементов полносборных зданий
.

Так же на территории б. СССР
больш
о
е
р
аспространение получили сварные

стыки. Выпуски продольной арматур
ы,
размещенные в таких стыках в

подрезках, предусмотрено соединять
встык
полуавтоматической ванной

сваркой в медных или графитовых форм
ах с
заплавлением зазоров между

стыкуемыми стержнями
. Однако соединения с
помощью сварки при всей отработанности имеют ряд недостатков.
Контроль качества
сварных соединений узлов сопряжения сборных железобетонных элементов связан со
значительными трудностями, например, с невозможностью вырезки отдельных у
злов
и испытания их в строительной лаборатории. Кроме того, сварные соединения, часто
находятся в местах, труднодоступных для осмотра и инструментальных замеров.
Поэтому производители работ, мастера и бригадиры должны производить
тщательный пооперационный
контроль на всех стадиях работ по устройству узлов
сопряжения, начиная с проверки соответствия проекту расположения закладных
деталей, качества стали, из которой сделаны закладные детали, применяемых
электродов, методов сварки и т. д.

В закладных деталях и
ли в промежуточных элементах недопустимы
следующие дефекты: трещины, расслоения, грубые рваные зазубренные кромки или
торцы, срезы с отклонениями от прямого угла более 15', сплющивания при
25


механической рубке на глубину более 0,1 толщины элемента или диамет
ра стержня и
т. п.

При монтаже железобетонных конструкций

необходимо, чтобы стальные
элементы закладных деталей, собираемых внахлестку и в тавр, прилегали плотно друг
к другу. Зазор в местах сварки между элементами не должен превышать 0,5 мм.
Исключение со
ставляют нахлесточные или тавровые соединения оцинкованных
стальных деталей толщиной 12 мм, при сварке которых с помощью щупов следует
обеспечить зазор между элементами в месте сварки приблизительно 1,5 мм.

Для

выполнения

сварного соединения

требуется

дост
аточно сложное
технологическое оборудование и
высококвалифицированные сварщики
.

Главным недостатком стыка являетс
я возникновение значительных по

величине паразитических напряжений сжатия в

бетоне и растяжения в арматуре

из
-
за
поочередного разогрева стыкуемых сте
ржней при сварке. В результате,

частично или
полностью погашается прочность сечений колонны в стыке [
13

15
].

С
тыковка
стержней при помощи сварки перестала отвечать современным требованиям, прежде
всего из
-
за невыс
оких темпов производства работ. При сварке стержней на
стройплощадке, особенно при вертикальном их расположении, трудности возникают
и при подготовительных работах, когда необходимо обеспечить при установке
пристыкуемого стержня соосность и необходимую вел
ичину зазора в стыке и
выдержать это на протяжении всего периода сварки. Операция эта трудоемкая и
длительная, ведется при стесненных условиях работы. Имеются ограничения при
производстве работ при отрицательных температурах. Это отражается на
нестабильном

качестве стыка, а при работе в тепляке возникают проблемы
задымленности и пожароопасности.

Самой простой и легкодоступной конструкцией
мог бы быть стык стержней внахлестку, не требующий больших затрат при монтаже
арматурного каркаса. Однако, на такой стык

приходится дополнительно расходовать
арматурную сталь. Так при 5
-
ти метровых длинах стыкуемых стержней диаметром 32
или 36 мм перерасход составит 12
-
15%. Кроме того, возникают трудности при
бетонировании зоны конструкции перенасыщенной арматурой.

Все это вместе взятое
привело к поиску новых конструкций стыков стержней без
применения сварки.




26


2.1.1
Болтовой

стык

По сравнению со сварными с
тыками


болтовой стык

позволяет
исключить
образование в нем под

нагрузкой любых дополнительных

напряжений контактных,
сварочных и т
.д.. Кроме того, в этом случае

реализуются существенные
технологи
ческие преимущества. Во
-
первых,

заметно упрощается монтаж колонн и
исч
езает потребность в специальном

оборудовании для его выполнения кондукто
ры,
сваро
чные аппараты и т.д.,

поскольку регулировку и фиксацию положе
ния
установленной колонны можно

осуществлять только соединительными болтами и
крепежными гайк
ами. Во
-

вторых, по указанным причинам возрастает те
мп монтажа
колонн. В
-
третьих, в

отличие от всех рассмотренных выш
е стыков, может быть
обеспечена

прецизионная установка колонн в

проектное положение в пределах

миллиметровых допусков, как по высоте, так и

по вертикальности. В настоящей

работе представлены вариант нов
ой

констру
кции

конта
ктного стыка колонн с

болтовыми

соединениями и результаты
его

испытаний при продольном сжатии

в
составе фрагментов колонн.

КОНСТРУКЦИЯ СТЫК
А

КОЛОНН С
БОЛТОВЫМИ

СОЕДИНЕНИЯМИ


Рис
.
2.1
.
Конструкция

вариантов

стыков

колонн

с

плоскими

торцами

и

болтовыми

соединениями

а



общий

вид

концевых

участков

стыкуемых

колонн
,
б



вариант

стыка

с

центрирующей

стальной

прокладкой
,
в



вариант

стыка

со

слоем

бетона

в

межторцовом

зазоре
,
г



конструкция

концевых

участков

стыкуемых

колонн

и

стыка

при

сборке

1


колонна
, 2


торцовая

закладная

деталь
, 3


угловые

ниши
, 4


стальной

уголок
, 5


продольная

рабочая

арматура

колонны
,
оборванная

у

угловых

ниш
, 6


шпильки

с

резьбой
, 7


крепежные

гайки
, 8
-

юстировочные

гайки
, 9


центрирующая

прокладка
,
10


бетон

межторцового

(
стыкового
)
зазора
, 11


поперечная

сварная

сетка
, 12


анкерные

стержни

крепления

торцовой


27


Анализ различных типов стыко
в сборных железобетонных колонн

позволил
предложить

конструктору Мордичу

А.И. из
ООО

"
НТПЦ

"
АРКОС
"

новые варианты

их конструктивного решения. По

сравнению с известными, они дол
жны обладать
повышенной несущей

способностью и надежностью, отличаться простотой
к
онструкции и вызывать

минимальные трудо
-

и энергозатрат
ы при монтаже колонн.
На рисунке 2.
1

представлены вариан
ты новой конст
рукции стыков колонн с плоскими

торцами, объединяемых между собой
болтовыми

соединениями. На торцах

стыкуемых элементов колонн посредств
ом анкерных стержней закреплены

закладные
детали. У торцов колонн непосредственно за закладными деталями в
ыполнены
угловые ниши для размещен
ия винтовых разъемов. Как и при

контактных стыках [
16
],
вся продольная рабочая ар
матура стыкуемых элементов

колонн оборвана у их торцов,
а концевые

участки колонн в местах обрыва

стержней продольной арматуры
снабжены попер
ечными сварными сетками.

Элементы

колонн

в

стыке

объединены

шпильками
,
прикрепленными

посредством

крепежных

гаек

к

закладным

деталям

на

их

торцах
.
В

межторцовом

зазоре

по

одному

варианту

размещена

металлическая

центрирующая

прокладка

(13)
,
определяющая

толщину

шва

омоноличивания
,
и

позволяющая

затягиванием

гаек

на

шпильках

в

угловых

нишах

регулировать

вертикальность

верхнего

стыкуемого

элемента

колонны
.
Межторцовый

зазор

и

угловые

ниши

в

этом

случае

зачеканивают

высокопрочным

раствором

или

бетоном
.
По

другому

варианту

конструкции

стыка

межторцовый

зазор

(10)

выполнен

увеличенным

по

толщине

80±5
мм
)
и

заполнен

бетоном
.
В

бетоне

межторцового

зазора
,
для

повышения

его

несущей

способности
,
размещают

сварную

сетку
.
В

этом

варианте

заполнение

межторцового

зазора

обеспечивает

однородные

жесткостные

параметры

по

всему

сечению

колонны
,
что

повышает

несущую

способность

и

надежность

стыка
.
Наличие

юстировочных

гаек

на

выпущенных

из

нижней

колонны

к

верху

шпильках

при

монтаже

позволяет

осуществить

ими

регулировку

положения

верхнего

стыкуемого

элемента

колонны

и

обеспечить

точность

его

установки

с

погрешностью

±5
мм
.
Торцовые

закладные

детали

могут

быть

выполнены

из

стального

листа

толщиной
,
как

правило
, 20
мм
,
цельными

на

весь

торец

колонны
,
либо

состоять

из

двух

или

четырех

элементов
,
объединенных

между

собой

арматурными

коротышами

на

сварке

(
рис
.
2.
2).
Торцовые

закладные

детали

при

работе

колонны

под

нагрузкой

выполняют

функцию

косвенного

армирования
,
и

их

тип

назначают

в

зависимости

от

величины

усилий
,
действующих

в

стыке
.

28




Рис
. 2.
2

Варианты

торцовых

закладных

деталей

элементов

колонн

а



сплошная
,
б
,
в



дискретные

закладные

детали

1


стальной

лист
, 2


дискретные

закладные

детали

из

полосовой

стали
, 3


стальные

уголки
, 4


анкерные

стержни

(
или

продольная

арматура

колонн
), 5


раззенкованные

отверстия

для

приварки

анкерных

стержней
, 6


арматурные

стержни

для

поперечной

фиксации

дискретных

закладных

деталей
, 7


отверстия

для

крепления

шпилек
, 8


сварной

шов
.
Штриховыми

линиями

показаны

места

крепления

уголков


2.1.2
Муфтовый

стык

Муфтовая технология стыкования


это достаточно новая отрасль
строительных технологий. Первые ответственные объекты, в которых она
применялась были построены на рубеже 80
-
90 годов. Муфтовая технология имеет ряд
преимуществ по сравнению с ванношовной сварко
й, среди которых следует отметить
прежде всего то, что не требуется привлечение высококвалифицированных
сварщиков и снижаются материальные затраты на подготовку стыка. Сегодня, когда
требования к надежности железобетонных конструкций возрастают, а на рынке

труда
наблюдается дефицит квалифицированных сварщиков, муфтовые технологии
стыкования широко используются в европейских странах. Кроме того, данная
29


технология соответствует современным требованиям по ограничению сроков
строительства. [
17,19]

Обжимные муфт
овые соединения
. Данный метод применяется ок
оло

20 лет и
представляет собой стыкование арматуры при помощи механического
опрессовывания стальных соединительных муфт. После соединения составные
арматурные стержни ведут себя так же, как непрерывные участки а
рматурной стали,
обеспечивают расчетную прочность при растяжении, сжатии. Среди преимуществ, по
сравнению со сварным соединением: достаточно высокая скорость изготовления
соединения, экологическая безопасность, упрощенный метод контроля. Среди
недостатков
этого вида муфтовых соединений выделяют существенные размеры
обжимных муфт, низкую вариативность исполнения стыков, ограничение
использования соединения в ситуации высокой насыщенности арматуры.



Рис
. 2.
3

Пример обжимного муфтового соединения


Винтовые
муфтовые соединения
. Арматура с винтовым профилем
соединяется посредством муфты со стопорными гайками, которые завинчиваются с
фиксированным моментом и обеспечивают равнопрочное соединение, не зависящее
от качества бетона и диаметра арматуры. Такой вид сое
динения обеспечивает
стойкость к циклическим нагрузкам, осуществляется с достаточно высокой
скоростью. Однако он требует значительных физических усилий при затяжке.
Ограничена вариативность исполнения винтовых муфт.

30



Рис
. 2.
4

Пример винтового муфтового
соединения


Болтовые муфтовые соединения
. Соединения выполняются с помощью
толстостенных муфт, в боковой поверхности которых, вдоль продольной оси муфты,
сделаны отверстия, в которых нарезана метрическая резьба. На противоположной
стороне внутренней
поверхности муфт прикреплены 2 рифленые пластины. В
отверстия заворачиваются болты, которые зажимают арматуру внутри муфты. Болты
имеют искусственно ослабленную головку, которая срывается при достижении
требуемого усилия затяжки. Среди положительных характ
еристик применения
данного вида стыкования: возможность использования любой арматуры без
предварительной подготовки, быстрота и легкость установки и контроля; болтовые
муфты для арматурных стержней европейского производства имеют хорошую
усталостную прочно
сть в частности, показали соответствие требованиям British
Stndrt 5400. Prt 3, 1982. Однако некоторые виды конструкций требуют того, чтобы
зазор между внутренней поверхностью муфты и стержнем был залит специальными
растворами.


Рис
. 2.
5

Пример болтов
ого муфтового соединения


Обжимные муфты методом протяжки
.
Обжим выполняется путем
протаскивания по соединительной муфте специального обжимного кольца, имеющего
внутренний диаметр меньший, чем изначальный внешний диаметр муфты. При этом
31


специальный
материал муфты обжимается вокруг рифленой накатки арматурных
стержней, соединяя и выравнивая их относительно друг друга. Для осуществления
этого процесса используется специально разработанное для применения в условиях
стройки

надежное ручное оборудование.

Отличительные особенности

― успешно применяемая уже более
10

лет;

― механическое соединение для любых арматурных стержней диаметром от 16 мм до
50 мм;

― муфты передают 100% нагрузки арматуры по сжатию и растяжению;

― муфты имеют очень высокую усталостную стойкость;

― муфты могут применяться для строительства в сейсмоопасных зонах, в
соответствии с DIN ISO 15853
-
1;

― подготовка арматуры для соединения не обязательна;

― быстрая и удобная установка муфт при любом пол
ожении арматуры
обеспечивается при помощи надежного ручного оборудования.


Рис
. 2.
6

Пример обжимного муфтового соединения

методом протяжки


Резьбовые муфтовые соединения
. Их
активное применение началось около

10
-
12 лет назад. На сегодняшний день существует два основных вида резьбовых
соединений арматурных стержней:

Резьбовые муфтовые соединения с конусной резьбой
. На концах арматурных
стержней нарезается коническая, метрическая, правая, однозаходная резьба, которая
подходит к резьбе муфты. Соединение осуществляется с применением ключа с
32


регулируемым предельным моментом затяжки. Равнопрочное соединение в данном
слу
чае обеспечивается научно доказано и подтверждено тестированием НИИЖБ и
других профильных НИИ. Такая технология на сегодняшний день обеспечена двумя
производителями муфтовых соединений: Erico Lnton США и Ancon
Великобритания. Нарезание конусной резьбы

согласно текущим российским
стандартам в том числе СТО СРО
-
С 60542960 00011
-
2012 позволяет добиться
равнопрочного соединения арматуры. В частности муфты Erico Lnton применялись
при строительстве самого высокого в мире здания Бурдж
-
Халифа которое до
2010
г. называлась Бурдж Дубай.


Рис
. 2.
7

Пример муфтового соединения с конической резьбой


Резьбовые муфтовые соединения с параллельной резьбой
. Равнопрочное
соединение арматурных стержней обеспечивается при предварительной их
подготовке посредством метода горячей или холодной ковки и итогового метода
разгрузкиснятия внутреннего напряжения,что обеспечивают технологии Ancon
CXL, Dextra Bartec, G
RAD. При предварительном отковывании стержня происходит
утолщение концов стержней, и после нарезания параллельной метрической правой
резьбы местный диаметр стержня не уменьшается. После полной фиксации муфты
обеспечивается равнопрочное соединение.


33



Рис
.
2.
7

Пример муфтового соединения с параллельной резьбой

Пример арматурного каркаса со стыками на муфтах объекта ЛАЭС под Санк
т
-
Петербургом приведен на рис. 2
.
8

Для защиты резьбы от механических повреждений
или загрязнения бетонным раствором используются специальные колпачки рис.
2.9
).
При стыковке используются трубные ключи с затяжкой до упора.


Рис. 2.8



Арматурный каркас со стыками на муфтах объекта ЛАЭС под Санкт
-
Петербургом

34



Рис. 2.9



Колпачки для защиты резьбы от механических повреждений

Соединительные муфты поставляет завод
-
изготовитель.

В Российской Федерации технологии Ancon Buildin Products п
оявились в 2007 г.
Дистрибьютором является компания НПО Энергомашсервис, Санкт
-
Петербург.
Совместными усилиями инженеров Ancon и НПО Энергомашсервис была
проведена работа по адаптации муфтовых технологий Ancon для использования их с
35


российской арматуро
й. В сотрудничестве с ОАО СПБ АЭП и ОАО ВНИИГ им.
Веденеева была подготовлена и выпущена необходимая техническая и методическая
документация на все виды и типы соединений. Успешно были проведены
сертификационные испытания соединений отечественной армат
уры различных
типов, подтвердившие их эффективность.

Испытания проводились, в том числе, на образцах стыков стержней из стали
широко применяемого в настоящее время класса А400. Кроме того, большая и
успешная работа была проведена при исследовании муфтовых
соединений на резьбе
с более прочной, перспективной для мостос
троения арматурой класса А500СП

[18
]
.

В рамках комплекса исследовательских и подготовительных работ по требованию
гидротехников были проведены испытания соединений Ancon CXL при температуре
-
35
º
С, а в ОАО ЦНИИС НИЦ Мосты были проведены испытания соединений Ancon
CXL при
-
55
º
С которые показали, что механическое соединение не ослабляет
строительную арматуру и может быть применено при строительстве вантового моста
в г. Сочи.рис.
2.10
).


Рис
.

2.10



Применение муфтовой технологии Ancon CXL при строительстве автомобильного моста
в районе г. Сочи

36


Для сооружения пилонов вантового моста в Сочи в НИЦ Мосты был
разработан специальный Технологический регламент по применению муфтовых
соединений фирм
ы Ancon Англия для стыковки рабочей арматуры пилонов
вантового моста на ПК 24054 автомобильной дороги Адлер
-
горноклиматический
курорт Альпика
-
Сервис.

Испытанные на растяжение до разрушения образцы с муфтовыми
соединениями на резьбе приведены на рис.
2
.
11.

Разрушения всегда происходят вне
стыка по целому стержню.

Технология Ancon CXL также запланирована к
использованию при строительстве Балтийской АЭС, применена на Нововоронежской
АЭС и есть все предпосылки для широкого применения в транспортном
строит
ельстве.


Рис
.

2.11


Результаты испытаний на растяжение до разрушения, образцы с муфтовыми
соединениями на резьбе


2.1.3
Пучковый

стык

Рассмотрим

еще один довольно новый вид стыка железобетонных изделий,
который отвечает современным требованиям по экономии, удобству и быстроте
монтажа сборно
-
монолитных конструкций.

Стык включает нижнюю и верхнюю колонны, стержни продольной рабочей
арматуры и хомуты
. Стержни нижней и верхней железобетонных колонн на
определенном расстоянии от стыка плавно, без перегибов загнуты в направлении к
37


оси колонн. В месте сгиба стержни скреплены силовыми хомутами. Вблизи стыка из
стержней сформированы пучки, которые расположе
ны по оси колонн. Требуемые
форма и площадь поперечного сечения пучков получены путем установки в
формируемый пучок дополнительных арматурных стержней и пластин. Пучок
стержней арматуры верхней колонны выступает ниже поверхности ее торца. Пучок
стержней ар
матуры нижней колонны заканчивается в углублении, выполненном на
торце последней. Часть пучка стержней арматуры верхней колонны введена в
углубление на торце нижней колонны. Необходимый зазор между пучками стержней
арматуры верхней и нижней колонн зафиксир
ован стальной прокладкой,
установленной по оси колонн, и заполнен це
ментно
-
песчаным раствором.

Ц
ель

упрощения стыковки

достигается формированием из стержней
продольной рабочей арматуры пучков, расположенных по оси железобетонных
колонн у их торцов, причем пучки контактируют торцами через слой цементно
-
песчаного раствора фиксированной толщины.

Суть

заключается в том, что с
тержни продольной рабочей арматуры нижней и
верхней железобетонных колонн на определенном расстоянии от стыка плавно, без
перегибов загибают в направлении к оси железобетонных колонн, в месте сгиба
скрепляют их силовыми хомутами, а вблизи стыка из стержней

продольной рабочей
арматуры формируют пучки, которые располагают по оси железобетонных колонн,
при этом требуемые форму и площадь поперечного сечения пучков получают путем
установки в формируемый пучок дополнительных арматурных стержней и пластин,
причем
пучок стержней продольной рабочей арматуры верхней железобетонной
колонны выступает ниже поверхности ее торца, а пучок стержней продольной
рабочей арматуры нижней железобетонной колонны заканчивается в углублении,
выполненном на торце последней, затем част
ь пучка стержней продольной рабочей
арматуры верхней железобетонной колонны вводят в углубление на торце нижней
железобетонной колонны, а необходимый зазор между пучками стержней продольной
рабочей арматуры верхней и нижней железобетонных колонн фиксируют
стальной
прокладкой, установленной по оси железобетонных колонн, и заполняют цементно
-
песчаным раствором.

На фиг.1 представлена схема армирования нижней
(
1
)

и верхней
(
2
)

железобетонных колонн разного сечения в зоне стыка, на фиг.2, 3, 4, 5
-

сечения
желез
обетонных колонн в плоскостях А
-
А, Б
-
Б, В
-
В, Г
-
Г.

38


Железобетонные колонны армированы стержнями продольной рабочей арматуры
(
3
)
,
хомутами
(4,
5
)

и сетками косвенного армирования
(
6
)
. На определенном расстоянии
от стыка торцов железобетонных колонн
(
1
)

и
(
2
)

стер
жни продольной рабочей
арматуры
плавно, без перегибов загибают в направ
лении оси железобетонных колонн,
а в месте сгиба их скрепляют силовыми хомутами
(
4
)
. На остальных участках
железобетонных колонн

используют обычные хомуты
(
5
)
, в том числе для скре
пления
дополнительных стержней арматуры
(
10
)
. Вблизи стыка торцов железобетонных
колонн стержни продольной рабочей арматуры
(
3
)

отгибают так, что они образуют
прямолинейные пучки
(
13
,
14
)

по оси железобетонных колонн, в которых стержни
продольной рабочей армат
уры

скрепляют сваркой. Требуемые форму и площадь
поперечного сечения пучков
получают путем установки дополнительных арматурных
стержней
(
7
)

и пластин
(
8
)
, расположенных вплотную к сте
рж
ням продольной рабочей
арматуры
.

Пучки
изготавливают с припуском и после сборки и скрепления стерж
ней
продольной рабочей арматуры
сваркой избыток д
лины срезают, а торцы пучков
выравнивают.

Объединение стержней продольной рабочей арматуры в пучки,
располо
женные по оси у торцов железобетонных колонн, дает следующий эффект:

-

пучки являются более надежными штампами, чем отдельные стержни, при этом
изготовление пучков стержней арматуры возможно без специальных требований по
точности, не свойственных строитель
ным конструкциям;

-

пучки менее чувствительны к неизбежным эксцентриситету и перекосу, чем
отдельные стержни;

-

пучки можно формировать в железобетонных колоннах разного сечения как по
форме, так и по размерам, а также разного армирования как по количеству

стержней
продольной рабочей арматуры, так и по их профилю.

Все это обеспечивает простоту, надежность и универсальность стыка.

Пучок
верхней железобетонной колонны выступает ниже ее торца на определенную длину,
а пучок нижней железобетонной колонны на таку
ю же
длину заглублен в торце
колонны.

В торце нижней железобетонной колонны над пучком выполнено
углубление
(
15
)
, в которое заводят конец пучка
верхней железобетонной колонны
.
Этим обеспечивается соосность пучков в отдельности и колонн в целом, а также
фик
сируется взаимное положение колонн в плане.

39


Необход
имый зазор между торцами пучков
фиксируют прокладкой
(
9
)
,
установленной по оси железобетонных колонн на
центральный арматурный стержень
пучка
нижней железобетонной колонны
(
1
. Габариты
прокладки
в

плане не выходят
за пределы
габаритов центрального
стержня пучка.

Толщина
прокладки,

а равно и
зазора между торцами пучков, определяется условием свободного заполнения зазора
цементно
-
песчаным раствором
(
16
)

и получения необходимой прочности раствора
посл
е твердения.

Необходимость выравнивающег
о цементно
-
песчаного раствора

между торцами
пучков, сформированных из стержн
ей продольной рабочей
арматуры,

обусловлена
тем, что практически невозможно обеспечить непосредственный контакт торцов
пучков в силу неточно
стей изготовления и монтажа. То же относится к торцам
железобетонных колонн в целом. Прочность тонкого с
лоя цементно
-
песчаного
раствора

на сжатие достаточна с избытком для передачи усилия с пучка
верхней
железобетонной
колонны на

пучок

нижней железобетонно
й колонны, то есть торцы
пучков являются своеобразными штампами, между которыми зажат тонкий слой
цементно
-
песчаного раствора.

Возможность использования тонкого слоя цементно
-
песчаного раствора

для передачи
сжимающего усилия с торца на торец даже отдельных

арматурных стержней, то есть
не объединенных в пучки, подтверждена экспериментальными испытаниями
фрагментов железобетонных колонн с натурным поперечным сечением. Этот эффект
использован на стыках железобетонных колонн ряда объектов, построенных в
г.
Екат
еринбурге

[20
]
.


При монтаже верхнюю железобетонную
колонну устанавливают

насухо. При этом
выступающий конец пучка верхней железобетонной
колонны заводят

в углубление
(
15
)

нижней железобетонной колонны. Пучки
верхней
и

нижней

железобетонных
колонн контактируют друг с друг
ом через центральную прокладку, то есть верхняя
колонна

на период монтажа имеет точечную опору, что облегчает ее выверку.
В
ерхнюю железобетонную колонну
выверяют и закрепляют в ниж
ней
железобетонной колонне
ст
андартным кондуктором, после чего устанавливают
съемную опалубку
(
11
)
, а щели и зазоры стыка инъецируют под давлением

цементно
-
песчаным раствором через каналы
на конце
верхней железобетонной
колонны.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

На ф
иг.6 приведена расчетная схема стыка.

40


Продольное усилие N действует на стык с эксцентриситетом е, который может быть
случайным, фактическим или суммарным. Эксцентричное приложение продольной
силы на стык создает трапециевидную эпюру напряжений отпора, то е
сть сжатия, на
торцах в
ерхней железобетонной колонны и пучке
. Обратное направление
напряжения, то есть растяжения, в стыке возможно, но нежелательно. Это значит, что
стык относится к категории маломоментных. Напр
яжения на торце пучка,

сформированного из стерж
ней продольной рабочей арматуры
, будут больше
напряже
ний в бетоне на торце колонны
с соотношением, равным соотношению
модулей упругости арматуры и бетона. Максимал
ьные напряжения в пучках
,
сформированных из стерж
ней продольной рабо
чей арматуры,

σsмакс и в бетоне
σbмакс не должны превышать расчетного сопротивления сжатию арматуры и бетона
соответственно.

Поперечная сила Q в стыке с избытком воспринимается силами трения на торцах
пучков, сформированных из стерж
ней продольной рабочей а
рматуры
, силами
сцепления на торцах бетонной части сечения железобетонных колонн
и стенками
углубления

на

нижней железобетонной колонне
.

В месте первого загиба стержней продольной рабочей арматуры, то есть на
определенном расстоянии от стыка, возникает рас
пор, направленный от оси колонны
наружу, который в
оспринимается силовыми хомутами.

В месте второго загиба
стержн
ей продольной рабочей арматуры
, то есть вблизи стыка, распор направлен к
оси железобетонной колонны внутрь и погашается в пучке.

Таким образом,
предлагаемое устройство не требует высокой точности, не
свойственной строительным конструкциям, при изготовлении и монтаже
железобетонных колонн, так как должны совпадать не торцы отдельных стержней
продольной рабочей арматуры, а торцы пучков, сформированн
ых из стержней
продольной рабочей арматуры. Надежность стыка сборных железобетонных колонн
обеспечивается пучками, сформированными из стержней продольной рабочей
арматуры, контактирующими торцами через тонкий слой цементно
-
песчаного
раствора, силами сцепле
ния на бетонных частях торцов колонн, углублением на торце
нижней железобетонной колонны, а универсальность стыка сборных железобетонных
колонн обусловлена возможностью применения его для соединения железобетонных
колонн разных сечений как по форме, так и
по размерам, а также разного армирования
как по количеству, так и по сечению стержней продольной рабочей арматуры.

Пучковый стык железобетонных колонн

41















42










2.1.4.
Штепсельный стык

Заключительный стык, который
рассматривается

в ходе данной диссертации
появился относительно недавно и имеет название штепсельный стык.

Для изготовления колонн, со штепсельными стыками, воспринимающие
сжимающие нагрузки следует использовать тяжелый бетон классов не ниже В30. При
действии в штепсел
ьном стыке продольных и поперечных сил, вызванных особыми
сочетаниями нагрузок, рекомендуется использовать тяжелый бетон класса не ниже
В40.

Требования к продольной арматуре принимаются по рекомендациям и нормам
проектирования [
2
1,2
2,23
].

Поперечные сетки

и хомуты рекомендуется изготовлять:

а при действии основных сочетаний нагрузок
-

из арматурных стержней с
физической площадкой текучести класса А240, А400, диаметром 6
-
14мм и из
проволоки В500 диаметром 5 мм;

б при действии особых сочетаний нагрузок ве
тровых или сейсмических
-

вместо первой сетки косвенного армирования установить замкнутые пояса из
полосовой стали марок Ст3, Ст5 высотой 1012мм и толщиной 56мм, огибающих
продольные стержни рис.
2
.
1
2. В остальных участках стыка применять арматурны
е
стержней с физической площадкой текучести класса А240, А300 с минимизацией
сварных стыков с учетом рекоменд
аций и нормативных документов [24
].

43


Для замоноличивания стыков рекомендуется применять цементно
-
песчаные,
цементно
-
песчаные растворы основе модифиц
ированных расширяющихся цементов
и полимеррастворы. Составы и технологические требования принимать по [
25
]

При

известном решении стыка рис. 2
.1
2
., когда скважина представляет собой
отформованную в процессе бетонирования гнездо с гладкими стенками
использ
ование цементно
-
песчаных растворов любой прочности для замонол
ичивания
стыка не допускается.

КОНСТРУКТИВНО
-
Т
ЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ
ШТЕПСЕЛЬНОГО
СТЫКА

Наибольшее распространение в отечественном гражданством строительстве
получила конструкция

штепсельного стыка, представленная на рис.
2
.1
2
.

Выпуски продольной арматуры

1 верхней части колонны при монтаже
заходят в
скважину

2 нижележащей части колонны. В зависимости от форм
поперечного сечения колонны и количества стержней продольной арматур
ы, условия
их размещения число скважин может быть 4, 6 и 8. Продольная арматура нижней
части колонны обрывается у основания скважины. Обрыв продольной арматуры в
стыке компенсируется установкой
дополнительных стержней продольной арматуры

7 и
сеток косвен
ного армирования

6 , при этом конструирование стыка ведется по
нормативным требованиям.

Скважина

2 представляет собой отформованную в процессе бетонирования
полость с гладкими стенками. Ее образуют с помощью извлекаемого по окончанию
формования пустотообразователя или выполняют из остающейся в бетоне стальной
трубки. Скважина характеризуется двумя
размерами


диаметром и глубиной.
Диаметр скважин принимают с учетом зазора между поверхностью арматуры в 8
-
15
мм для полной и качественной заделки раствором. Для обеспечения прочности
окружающего бетона при возможном выдергивании продольной арматуры из
скважины, расстояние от края сечения колонны до оси стержня принимается не менее
50 мм. При назначении глубины скважины основным требованием является
обеспечение анкеровки продольной арматуры. По требованиям норм длина свободной
анкеровки должна быть не м
енее
20d
s
, т.е. 20 диаметров продольной арматуры. Кроме
этого глубина скважины должна быть на 10
-
15мм больше длины выпусков. У
основания скважин выполняются технологические отверстия для обработки
поверхности скважины.

44


Спиральная проволока

4 диаметром Ø3
-
4 мм, овивающая скважину на всю
длину по ее внутренней поверхности, используется для создания эффекта обоймы и
обеспечения прочности защитного слоя бетона, в том числе и при формовании. Шаг
витков спирали на практике принимается в преде
лах 40

60 мм.

Центрирующая прокладка

5 имеет двойное назначение. Первое


по
определению


для центровки колонн при их монтаже, второе


для создания
выравнивающего растворного шва между стыкуемыми колоннами определенной
(10

15мм толщины. Прокладки, как

правило, выполняют стальными и, учитывая, что
их жесткость выше жесткости растворной постели, вертикальная нагрузка
локализуется на их площади. Рекомендуемые размеры прокладок регламентируются
нормами и сост
авляют около
1/3

поперечных размеров колонн.

В к
ачестве раствора замоноличивания стыка 3
используют цементно
-
песчаные растворы, как правило, показывают низкие показатели по прочности и
деформативности; полимеррастворы особенно эпоксидные и полиэфирные
эффективны для склеивания конструкций, восприни
мающих высокие статические и
динамические нагрузки, но имеют высокую стоимость и требуют соблюдения
специальных санитарных правил и требований техники безопасности. Наиболее
приемлемым вариантом для замоноличивания анкерных стержней являются растворы
на ос
нове расширяющихся цементов, которые по своим физико
-
механическим
свойствам превосходят рядовые растворы и экономичнее по сравнению с
полимеррастворами.



Нижняя часть колонны


Верхняя часть колонны


45



Рис. 2
.1
2
. Штепсельный стык колонн конструкций гражданских зданий

Проведенные теоретические и экспериментальные исследования выявили ряд
недостатков существующего решения стыка: заниженная трещиностойкость и
жесткость при действии поперечных нагрузок, низк
ий коэффициент использования
резервов прочности продольной и поперечной арматуры, завышенная
металлоемкость. Поэтому предложены новые конструктивные и технологические
решения стыка, которые могли бы повысить качество их замоноличивания, несущую
способность

и жесткость.

Рекомендуется

использовать:

a.

в скважине использовать несъемные гофрированные стальные трубы
цилиндрической формы, толщиной стенки до 0,5мм, для повышения
сил механического сцепления растворной оболочки с окружающим
бетоном. При необходимости

возможно применение трубы конической
формы;

b.

для повышения экономичности стыка рекомендуется продольную
арматуру у стыка не обрывать, а вводить в скважину, обеспечив
непосредственный контакт нахлест стержней, передающие осевые
46


усилия. При этом длина тру
бок должна быть больше длины анкеровки
на 2
-
3 диаметра арматуры для обеспечения эффекта обоймы для
окружающего бетона под торцом анкеруемых стержней;

c.

повысить сопротивляемость сдвигу горизонтального шва за счет
создания неровности бетонной поверхности торц
ов стыкуемых колонн
глубино
й до 1 см в каждом направлении
и установкой центрирующего
арматурного стержня в средней части сечения колонн с требуемой
глубиной анкеровки 
по расчету по рекомендациям [25
];

d.

повысить трещиностойкость и прочность стыка на действ
ие
поперечных сил за счет установки вместо первой сетки косвенного
армирования стержней из полосовой стали высотой 1012мм и
толщиной 56мм виде замкнутых хомутов, огибающих гофрированные
трубы как показано на рис.
2.13
.

Пространственная модель стыка с у
четом выше пр
едложенного показана на
рис. 2.14
. Сравнение материалоемкости предложенного варианта стыка и
существующег
о решений проведено в таблице 2.
1, по которой видно, что новый
вариант дает в 1,4 раза меньше расхода стали.


47


Рис. 2
.
13
. Конструктивные усовершенствования штепсельного стыка на примере колонны
сечением 400×400мм;
d
s



диаметр продольной арматуры.


Материалоемкость штепсельных стыков колонн сечением 400×400 мм
различной конструкции

Таблица 2
.1

Сравнение вариантов штепсельны
х стыков

Наименование

Существующая
конструкция

рис. 1

Предложенный

в
патенте

вариант

рис. 2

Расход материала, кг

Раствор
замоноличивания

7,2

17

Спираль/гофрированная
труба

1,0

1,8

Поперечные сетки

15

7,6

Продольная арматура в
зоне нахлеста

13

7,9

Стальная полоса t 6
мм.

0

3,5

РАСХОД СТАЛИ:

29,0

20,8

ИТОГО:

36,2

37,8


48





Рис.
2.14
. Пространственная модель усовершенствованной конструкции штепсельного
стыка колонн




49


Проводя анализ стыков, можно сделать несколько вид. В современном
строительстве существует множество методов для соединения железобетонных
конструкций, и в зависимости от назначения, целей и ожидаемой скорости можно
использовать тот или иной способ стыковк
и, не опасаясь за качество и надежность. У
каждого из предложенных стыков есть как свои плюсы, так и минусы. В таблице
2.2.
приведен сравнительный анализ по главным критериям для стыков.


Таблица 2.2. Сравнение рассмотренных монтажных соединений

Стык

Материалоемк
ость на 1 стык

жб колонн
, кг
*

Скорость,
н/ч**

Трудозатра
ты

Вариативность

Сварной

40
-
50

3,5
-
4,2

низкая

высокая

Болтовой

25

1
-
1,5

высокая

высокая

Муфтовый

33
-
40

2,5
-
3

высокая

низкая

Пучковый

40
-
50

3,0
-
3,5

средняя

средняя

Штепсельный

21
-
25

0,5
-
1

высокая

высокая


*
Материалоемкость рассчитана для арматуры в стыке железобетонных колонн 250х250мм

**
Данные взяты из ЕНиР, сборник Е4, выпуск 1 , а так же по опыту монтажа штепсельных и болтовых
стыков.


Таким образом, мы можем видеть, что с большой уверенностью можно
переходить от традиционных стыков, так как в современном строительстве
достаточно высокие требования, особенно в части скорости строительства. Все
стройки постоянно требует высоких темпов, од
нако ни в коем случае это не должно
достигаться
за счёт

снижения качества. Поэтому рассмотренные в работе стыки
полностью подходят для заданных темпов и задач строительства в России.

Далее в
главе 3 мы возьмем штепсельный стык, как основной для расчета жил
ого дома по
современным технологиям сборного железобетонного строительства.




50


2.2.

Трубобетонные конструкции

Трубобетонная колонна представляет собой внешнюю стальную оболочку
металлическую трубу, заполненную бетоном, образующим внутреннее ядро.
Стальная
обойма предназначена не только в качестве опалубки и одновременно
продольной и поперечной арматуры, но и создает идеальные условия для работы
бетонного ядра под нагрузкой. Будучи изолированным от внешней агрессивной
среды, сжатый вертикальной нагрузкой, бе
тон стремится увеличить свои размеры в
радиальном направлении. В результате металлическая оболочка обеспечивает
всестороннее равномерное обжатие бетонного массива, тем самым повышая несущую
способность ядра. При этом очевидны не только экономия материалов
в первую
очередь металла, но и упрощение технологии изготовления и монтажа таких колонн
при возведении многоэтажных зданий, так как стальные трубы играют одновременно
роль несъемной опалубки.


Рис 2
.
15


Железнодорожный мост Мюнгстенер был построен в
1897 году через ущелье реки Вуппер в
4
-
х километрах восточнее железнодорожного вокзала города Золинген. Это один из первых арочных
мостов из трубобетонных конструкций


51



Рис
.

2.
16

Схема трубобетонного элемента

Основные преимущества трубобетонного элемента:



Высокая прочность



Легкость



Пластичность



Износостойкость



Противостояние удару



Эталон устойчивости к боковому давлению



Возможность заполнения бетоном, используя современные технологии



Труба является стальной арматурой  свойства продольной стальной арматуры

подвергается


сжатию и свойства поперечного армирования



Стальная труба выполняет роль опалубки



Стальная труба


прочная поддерживающая опора



Труба


стальной каркас сокращение объема сварочных работ

Заполнение стальной трубы бетоном улучшает ее прот
ивокоррозионную
стойкость, защищая от коррозии ее внутреннюю поверхность, повышает жесткость
элементов, увеличивает локальную устойчивость стенок трубы, сопротивление
оболочки с
мятию при ударных воздействиях.

Использование в трубобетонной строительной конс
трукции узловых
соединительных элементов позволяет снизить трудоемкость работ при возведении
каркаса, исключить необходимость соблюдения большой точности обрезки торцов
стальных труб для обеспечения предельно четкой их стыковки, существенно
сократить сроки

возведения и стоимость каркаса, повысит его прочность и несущую
способность, позволяет упростить натяжение стальных канатов для преднапряжения
железобетона в условиях строительной площадки.

52


Анализ расхода материалов для различных вариантов несущих колонн
зданий
приведен в табл.
2.3
при использовании одинаковых марок стали и бетона.

Таблица
2.2
. Анализ расхода материалов для различных вариантов несущих колонн

Число
этажей

h3.2м

Усилие
в
колонне,
Тс

Монолитная ЖБ колонна

квадратного сечения

Стальная труба

по ГОСТ 8732
-
78

Колонна из трубобетона

Профил
ь,

мм

Расход материала,
кг

Профиль

мм

Сталь
С20,

кг

Профиль
,

м
м

Расход
материала, кг

Арматурная
сталь

Бетон
М600

Сталь
С20

Бетон
М600

3

225

30 х 30

8.5

690

325 х 9.5

222

159 х 5.5

63

150

9

675

40 х
40

112

1312

402 х 16

456

325 х 6.0

150

642

17

1275

50 х 50

248 *

2052

530 х 35

1110

402 х 7.5

278

889

25

1875

60 х 60

442 *

2946

550 х 75

2637

530 х 8.0

313

1544

35

2625

70 х 70

761 *

4006

720 х 63

3375

630 х 10.0

438

2182

Выполненный анализ позволяет
сделать вывод о значительной, в 1,5


2 раза,
экономии металла и бетона для несущих конструкций из трубобетона при
строительстве многоэтажных и высотных зданий, что подтверждается практическим
опытом китайских строителей. Прекрасные конструкционные и строи
тельно
-
технические свойства трубобетона позволяют строителям Японии, США, Франции,
Германии, КНР и др. стран эффективно применять его в самых различных областях
строительства и, в частности, таких ответственных как мостостроение, строительство
метро, а так
же торговых, культурных, промышленных и жилых зданий, а в последние
годы в высотном строительстве

[2
6
]
.

Наиболее широко в последние десятилетия трубобетон начал применяться в
КНР, где создана нормативная база его применения в строительстве. Опыт китайских
строителей, во многом, базируется на научных работах российских, украинских и
белорусских инженеров и ученых.

По опубликованным данным, в течение последних десяти лет с применением
каркасов из трубобетона в КНР построено уже более 100 небоскребов. Среди
них
здание небоскреба на площади Сайгэ в Шэньчжэне является на сегодняшний день
самым высоким в мире с каркасом из трубобетона. В наземной части имеется 72 этажа,
в подземной


4, общая высота составляет 291.6м, общая площадь здания превышает
160 тыс.м
2

[2
7].

Это
многофункциональное

комплексное сооружение рис.
2.17
),
53


спроектированное и построенное с учетом возможности семибалльного
землетрясения.

Практический опыт строителей КНР на сотнях высотных зданий полностью
подтвердил преимущества трубобетонных конс
трукций, установленные
многочисленными исследов
аниями в разных странах табл. 2
.4
).


Рисунок 2.17.

Здание с каркасом из трубобетона на площади Сайгэ в Шэньчжэне, КНР 72 этажа




54


Таблица 2
.4

Основные преимущества технологии трубобетона

при строительстве
многоэтажных
и высотных здани
й по опыту китайских строителей

Конструкционные

и эксплуатационные

Технологические

Экономические

1.Высокая несущая способность
трубобетонных колонн

2.Эффективность работы стальной
обоймы


трубы вместо
арматуры

3.Повышение прочностных
показателей, долговечности и
стойкости бетона, находящегося в
трубе

4.Трехосное сжатие бетона,
находящегося в трубе

5.Снижение массы несущего
каркаса здания

6.Повышение огнестойкости
стальных конструкций каркаса

7.Высокая с
тойкость здания к
сейсмике, взрывам, предельным
нагрузкам и ударам

1.Выполнение стальной
трубой роли первичного
каркаса здания и несъемной
опалубки для бетона

2.Работа в зимнее время

3.Высокая скорость
возведения каркасов из
трубобетона,

в 3


4 раза прево
сходящая
аналогичную для
классического железобетона

4.Снижение объемов
сварочных работ в 2


3 раза

1.Сокращение расхода
металла на возведение
каркасов здания в 1,8


2
раза

2.Сокращение сроков
строительства коробок
зданий и сооружений в 1,5


2 раза

3.Сни
жение себестоимости
строительства коробок
зданий и сооружений на 25


30%


Рис. 2.18. Подземная станция метро в Китае

55



Преимущества предлагаемых архитектурно
-
строительных систем перед
другими заключаются в следующем:

1.

Минимальная материалоемкость зданий,
поскольку не только разделены
функции несущих и ограждающих конструкций, но и разработаны
эффективные распорные перекрытия, позволяющие свести к минимуму расход
металла на их армирование до 11,5 кг/м
2
, приведенная толщина перекрытия
при размерах сетки ко
лонн до 7,2м не превышает 14 см. Оптимизированы все
параметры несущего каркаса здания, а наружные стены как и несущий каркас
могут быть выполнены из местных эффективных материалов и изделий.
Конструктивная система зданий позволяет успешно применять также

материалы и изделия производимые по новым прогрессивным технологиям.

2.

Высокий темп строительства 3
-
4 этажа в месяц достигается благодаря
применению стандартных сборных элементов каркаса и новым типам
контактно
-
болтовых

соединений. К настоящему времени ко
нтактно
-
болтовые

соединения сборных колонн применяют повсеместно.

3.

Конструктивная система легко адаптируется к любым местным условиям,
поскольку является многовариантной, и ее применение не требует новых
изделий и строительства специализированных предприятий. Так колонны в
зданиях могут быть сборными типовыми или монолитн
ыми, вертикальные
диафрагмы жесткости выполняют сборными, монолитными или сборно
-
монолитными. Сборные многопустотные плиты высотой 2230 см могут быть
традиционными типовыми или изготовленными по прогрессивной технологии
без опалубочного

формования на длин
ных стендах. Наружные стены могут
быть поэтажно опертыми однослойными или многослойными, могут быть
реализованы с применением сборных панелей.

4.

Новые конструктивные системы зданий позволяют строить как социальное
массовое, так и жилье повышенной комфортност
и в одних и тех же
конструкциях, т.к. обеспечивает гибкие объемно
-
планировочные и
энергоэффективные решения, такие же как и в случае применения
монолитного каркаса. Она также эффективна для общественных зданий,
лечебных учреждений, гостиниц, общежитий, тор
говых комплексов, гаражей
-
стоянок и т.д.

56


По сравнению с крупнопанельными применение зданий новые системы позволят в 2


2,5 раза сократить удельные затраты в бетоне и цементе. Зданиям новых систем из
-
за их легкости по массе, потребуются существенно меньшие

затраты на устройство
фундаментов по сравнению со всеми другими типами зданий обычно эти затраты
составляет около 25
-
30 % от стоимости здания.

Сведения о стандарте организации:

Трубобетонные колонны СТО 36554501
-
025
-
2011


Настоящий стандарт устанавлива
ет правила расчета и конструирования
трубобетонных колонн ТБК. Рекомендации стандарта распространяются на
проектирование ТБК, выполненных из тяжелого бетона классов по прочности на
сжатие от В15 до В100.

Сведения о стандарте



Разработан НИИЖБ ОАО НИЦ Ст
роительство доктора техн. наук
Т.А.Мухамедиев, В.В.Ремнев, А.С. Залесов, ГОУ ВПО МГТУканд. техн.
наук А.Л. Кришан при участии доктора хим. наук М.Я.Бикбау ЗАО ИМЭТ.



Рекомендован к принятию конструкторской секцией научно
-
технического

совета НИИЖБ

ОАО НИЦ Строительство



Утвержден и введен в действие приказом генерального директора ОАО НИЦ
Строительство от 06 апреля 2011 г. № 114

СТО Трубобетон: пределы огнестойкости


57


При проектировании пределы огнестойкости ТБК нормируются в зависимости от
степени огнестойкости здания см. табл. 21 приложения Федерального закона №123
-
Ф3 Технический регламент о требованиях пожарной безопасности. ТБК могут
применяться для любой степени огнестойкости зданий при соответствующей защите.

По экспериментальным да
нным НИИЖБ установлены следующие фактические
пределы огнестойкости по несущей способности R для ТБК круглого сечения
высотой 3000 мм при уровне загружения 0,30,5 от разрушающей нагрузки:



R40



при диаметре 315 мм, толщине обоймы 3 мм, классе бетона В25;



R150



то же, с огнезащитным покрытием ОВПФ
-
1 толщиной 10 мм;



R150



при диаметре 400 мм, толщине обоймы 3 мм, классе бетона В40

Данные параметры существенно увеличиваются путем:



Применения пассивной огнезащиты в виде наружных покрытий
огнезащитные обмаз
ки, штукатурки, облицовки



Рациональным конструированием сечения ТБК с применением расчетных
методов путем корректировки геометрии сечения, рационализации
армирования, выбора класса бетона и т.п.

Размещением ТБК внутри ограждающих конструкций и в узлах и
х стыка

Уникальная сейсмостойкость


Достоинством трубобетонных колонн является
способность

к большим
сейсмическим горизонтальным и вертикальным перемещениям без разрушения,
причем не только в упругой области, но и в пластическом состоянии. При
землетрясени
и такой дом, наподобие эластичного и пластичного хлыста, может
совершать весьма значительные поперечные колебания, оставаясь невредимым.

Председатель сейсмологов России проф.

Айзенберг В.Р
.

отмечает: Трубобетонные
несущие каркасы позволяют достичь высокой сейсмостойкости; в последнее время
все более ясной для ученых становится картина разрушений сооружений при сильном
землетрясении. Разрушения происходят не столько от горизонтальных сейсмич
еских
сил, как это считалось прежде и до сих пор записано в нормах проектирования,
разрушения в действительности происходят от гравитационных сил, т.е. от веса
сооружения плюс вертикальная составляющая землетрясения, действующих на
сооружение, уже имеющее
сейсмические повреждени
я и горизонтальные
перемещения [28]
.

Характер разрушения бетонного ядра трубобетонных элементов при осевом  и
внецентренном сжатии б

58





а Разрушение при осевом сжатии



б Разрушение при внецентренном сжатии


Трубобетон: инновационные решения для фундаментов



Рис. 2.1
9
.
Трубобетонные сваи


59




Рис.
2.20
.
Конструкций трубобетонной сваи




Высокая несущая способность трубобетонной колонны вне зависимости от
типа грунтов вечная мерзлота,
песчаники
, супесь, болота



Сведение к минимуму земляных работ при подготовке к забивке возможность
проведения работ на любом рельефе



Не нужна массивная
бетонная фундаментная плита и армирование



Нет необходимости применять тяжелую технику экскаваторы, бульдозеры и
т.п.

Радикальное снижение риска мошенничества и

рисков из
-
за мошенничества


Монолит

1.

Широкие возможности для списания значительных объемов бето
на при
омоноличивании на потери,


остатки в смесителях, проч.,

Осложнение
контроля за


соответствием марки бетона и толщиной перекрытий. Серьезные
риски

разрушения конструкции при несоответствии.

2.

Широкие возможности для


хищений и пересортицы
арматуры


(
несоответствие


качеству, заявленному в смете. Невозможность
проверки количества и качества использованной арматуры после


завершения
строительства

60


3.

Широкие возможности для


хищений и пересортицы
арматуры


несоответствие


качеству, заявленному в смете. Н
евозможность
проверки количества и качества использованной арматуры после


завершения
строительства

4.

Использование значительного числа тяжелой техники, списание ТМЦ на ее
обслуживание, Широкие возможности для завышения трудочасов .
Значительные затраты на п
рогрев бетона если вообще прогревают

Трубобетон

1.

Жесткие нормативы использования бетона при его закладке в
трубы.


Отсутствие потерь. Жесткий учет ТМЦ. Жесткий контроль за
толщиной перекрытий. Минимальные риски разрушения конструкции при
мошенничестве с м
арками бетона

2.

Арматура в трубобетоне не используется. Труба выполняет роль несъемной
опалубки. При этом прочность такой конструкции на порядок выше, чем у
монолитных колонн

3.

Дополнительные работы минимизированы. Бетон компактно укладывается в
трубу. Ведение

работ в любое время года. Возможность отказа от земляных
работ и строительство на трубобетонных сваях.

4.

Дополнительные работы минимизированы. Бетон компактно укладывается в
трубу. Ведение работ в любое время года. Возможность отказа от земляных
работ и стр
оительство на трубобетонных сваях.

Одной из важнейших особенностей трубо
-

и
сталебетонных

конструкций является
высокая надежность и безопасность зданий на их основе. Для высотных зданий
особенно существенным является тот факт, что трубо
-
и
сталебетонные

несущие
конструкции отличаются от стальных и железобетонных колонн тем, что в
экстремальных условиях значительных нагрузок они длительное время способны
такие нагрузки выдерживать, тогда как стальные и железобетонные несущие
конструкции, теряют несущую сп
особность мгновенно
.

Технология трубобетона, предполагающая отказ от несущих монолитных
оболочек или колонн из железобетона в пользу комбинированной каркасно
-
ствольной
системы с несущим стволом из монолитного железобетона и каркасом в виде
периферийного несущего контура колонн
, применяется сегодня практически во всем
мире. Трубо
-

и сталебетонные конструкции обладают всеми преимуществами
металлических конструкций в плане скорости монтажа, отличаясь при этом от
61


последних значительно более высокой несущей способностью и огнестойко
стью,
возможностью строительства большепролетных помещений и свободой планировки.


2.3.

Технология сборного
-
монолитного каркаса

Основой сборно
-
монолитной технологии является несущий каркас, состоящий
из обычных и преднапряженных железобетонных элементов заводск
ого
изготовления, таких как колонн, ригелей, пустотных плит перекрытий или плит
несъемной опалубки. Сборно
-
монолитная технология позволяет собирать каркасы с
большими пролетами между колоннами, что дает возможность реализовать любой
творческий замысел по а
рхитектурному решению. Пространственная устойчивость и
жесткость каркаса обеспечивается жесткостью узлов сопряжения ригелей с
колоннами и диафрагмами жесткости, которые включаются в схему каркаса исходя из
результатов расчета. Бетонирование узлов сопряжени
я ригелей с плитами перекрытия
и заполнение швов между плитами бетоном создает жесткий диск перекрытия.
Жесткие узлы каркаса обеспечиваются с помощью пропуска горизонтальных
арматурных стержней через тело колонны с последующим омоноличиванием.

Основные
узл
ы
.
Далее будут рассмотрены некоторые типичные узлы крепления
элементов сборно
-
монолитного каркаса. Наиболее распространенными вариантами
узла сопряжения колонны с фундаментом являются:

1)

соединение через выпуски
арматуры
;


Рис.
2.21
.

Узел соединения колонны и фундамента через выпуски арматуры

2 соединение через стакан подколонника

рис.2.2
2
)
;

62


Из фундамента

свайного
, л
енточного
, монолитной
плиты
оставляют

выпуски
рабочей арматуры, а в нижнем торце колонны устраивают отверстие. Выпуски
арматурных стержней заводятся в фундамент на длину анкеровки, а в отверстия в
колонне на длину, определяемую согласно расчету. После этого отверстия заполняют
обычным или пол
имерраствором.

Следует отметить, что в случае достаточной толщины плитной части
фундамента по расчету на продавливание, можно отказаться от устройства
монолитного подколонника и устанавливать колонну непосредственно на
фундаментную плиту, подошву роствер
ка или фундамента.

Второй вариант соединение через стакан подколонника является надежным
типовым решением.


Рис.
2.22
.

Железобетонный стакан подколонника

Оба узла являются жесткими. Однако наиболее предпочтительным является
первый вариант, который имеет

такие преимущества, как снижение трудоемкости
выполнения подколонника, отсутствие выступающих частей подколонников в
подвале здания.

Узел стыковки колонн
является контактным стыком, и проектируется в соответствии
с указаниями по проектированию данного вид
а стыков.

Выпуски арматурных стержней верхней колонны заводятся в предварительно
устроенные отверстия в торце нижней колонны. Отверстия заполняются обычным
раствором или полимерраствором. От типа заполнителя отверстия зависит длина
выпусков арматуры.


63



Ри
с. 2.2
3

Узел сопряжения
колонн

Для сопряжения колонн с ригелями

в теле колонны на уровне перекрытий
предусматриваются участки с оголённой арматурой. Стыковка осуществляется за счёт
пропуска дополнительных арматурных стержней через тело колонны

рис
.

2.2
4
)

Узел сопряжения является жестким и рассчитывается аналогично узлу монолитных
конструкций.

В местах опирания плит перекрытия на ригель, пустоты плит заполняются
бетоном на расстоянии 300 мм. Сопряжение ригеля с плитой перекрытия
производится с помощью анкер
ных связей. Крепление анкерной связи к плите
выполняется за счет установки анкера в вырезаемом по месту отверстии в плите, с
последующим омоноличиванием. Необходимость установки анкерных связей
определяется расчетом. И ставится в особых случаях.

При проект
ировании и строительстве зданий с применением технологии СМК
в сейсмоопасных районах при использовании многопустотных плит
без опалубочного

формования дополнительно осуществляются мероприятия по доработке боковых
поверхностей плит с целью создания монолитных шпонок во избежание смещения
плит относительно друг друга в горизонтальной плоскости.

64



Рис. 2.2
4

Узел сопряжения ригеля и колонны

Узе
л сопря
жения ригеля с несъемной плитой
-
опалубкой

аналогичен узлу
сопряжения многопустотной плиты с ригелем каркаса, но в этом случае вместо
анкерных связей устанавливается
над опорная

арматура, сечение которой зависит от
пролета плиты. В результате диск пе
рекрытия имеет повышенную жесткость и
работает по неразрезной схеме. Количество и расположение
над опорной

арматуры
монолитной части плиты определяется расчетом.



Рис. 2.2
5

Узел сопряжения ригеля и колонны

65


Узел сопряжения диафрагмы жесткости и колонны
осуществляется через:

1 закладные детали;

2 через петлевые выпуски, предусмотренные в боковых гранях диафрагмы и в
колоннах;

3 через комбинацию первого и второго узла комбинированный узел.

Первый способ является общеизвестным.

Второй является наиболее

простым в исполнении. В данном случае колонна и
диафрагма имеют выпуски арматуры на сопрягаемых гранях. После установки
элементов в проектное

положение узел омоноличивается рис. 2.26.

Комбинированный узел применяется, в случае если невозможно устройство

выпусков
на боковой грани колонны,
например,

при создании ядра жесткости здания, когда к
колонне подходят 2 и более диафрагм. В данном случае на боковой грани колонны
устанавливают закладные детали, а после выемки колонны из опалубки к ним
приваривают петлевые выпуски.


Рис 2.2
6

Узел сопряжения кол
онны и диафрагмы жесткости




66


Особенности проектирования


Основным преимуществом технологии СМК является то, что она позволяет
реализовать любые архитектурно
-
планировочные решения, а также обеспечит
высокую скорость строительства зданий из железобетонных
конструкций заводского
изготовления. Однако при проектировании следует учитывать и некоторые
специфические особенности.

Основными нормативными документами, регламентирующими проектные
решения сборно
-
монолитного каркаса, являются:

СНиП 52
-
01
-
2003 Бетонные
и железобетонные конструкции. Основные положения;

Пособие к СНиП 2.03.01
-
84 Проектирование железобетонных сборно
-
монолитных конструкций.

В общепринятой практике проектирование сборно
-
монолитных конструкций
аналогично проектированию чисто монолитных или
сборных железобетонных
конструкций, при этом все расчеты выполняются по рабочей высоте сборного, а затем
по рабочей высоте с
б
орно
-
монолитного железобетонного элемента. Специфическим
требованием к сборно
-
монолитным конструкциям является обеспечение прочност
и
67


контактного стыка сборного элемента и монолитного бетона, поэтому при
проектировании сборно
-
монолитных конструкций необходимо выполнить расчет
прочности стыкового соединения. Варианты устройства стыка могут быть
совершенно различными и зависят от вида по
верхности сборного элемента гладкая,
особо гладкая, шероховатая, шпоночная. Следует отметить, что при проектировании
сборно
-
монолитных конструкций необходимо обеспечивать прочность стыка при
продольном сдвиге.

Также необходимо обратить внимание конструкт
оров на целесообразность
проведения расчета на период монтажа и период транспортировки сборных
железобетонных элементов. Так как расчетная схема во время монтажа существенно
отличается от расчетной схемы после установки конструкций в проектное положение
и
омоноличивания стыков, а
также

вследствие меньшей несущей способности
сборного железобетонного элемента относительно сборно
-
монолитного следует в
обязательном порядке проверить прочность сборного элемента при загружении его
постоянной нагрузкой от веса пер
екрытий и свежеуложенного монолитного бетона.
Расчет на период транспортировки заключается в определении действующих усилий
во время погрузки/разгрузки, когда в конструкциях возможно возникновение усилий,
противоположных по знаку эксплуатационным. Как и в
расчете на период монтажа, в
данном случае должна быть обеспечена жесткость и прочность сборного элемента,
при этом возможна установка дополнительной арматуры, предназначенной лишь для
восприятия транспортных нагрузок. Задачей конструктора является минимиз
ировать
расход такого рода арматуры, либо учесть ее в работе элемента в период
эксплуатации.

Дополнительно необходимо учитывать следующие конструктивные
требования и рекомендации:

1 в целях обеспечения технологичности изготовления и монтажа сборно
-
монолит
ных
конструкций, а также снижения их стоимости необходимо назначать сечения
сборного элемента наиболее простой формы и располагать в нем основную рабочую
арматуру.

2 следует предусматривать естественную или искусственную шероховатость
поверхности сборного

элемента, непосредственно соприкасающегося с монолитным
бетоном.

3 следует применять бетон высокой прочности и арматуры класса не ниже А500.

68


Вывод

Проанализировав современные тенденции и технологии в железобетонном
строительстве
,

можно
выделить

несколько

важных моментов. Во
-
первых,
строительство в России как и в мире давно пришло к моменту, когда пора
переходить от традиционных укоренившихся методов до современных,
технологически передовых и
усовершенствованных

схем, технологий и конструкций.

Во
-
вторых,

мы видим, что в настоящее время довольно широко разработаны
теоретическая база
, созданы новейшие СП, регламенты, серии, по которым совсем
скоро можно будет обновлять существующие СНиП и ГОСТ. А это в свою очередь
приведет к повсеместному использованию нов
ых методов.

В
-
третьих, крупнейшие
строительные компании и ЖБИ
-
заводы принимают генеральную стратегию,
позволяющую следовать заданному плану государства. Поэтому вскоре все больше
будет ориентировано на создание и выпуск конструкций и элементов, облегчающих

монтаж зданий,

улучшающих комфорт будущих потребителей и в первую очередь
делающих доступным для всех слоев населения.

Все это позволяет нам сделать вывод, что материалы данной работы актуальны
и будут востребованы. Далее в заключительной главе мы рассмот
рим детально и
проведем расчет технологии сборно
-
монолитного каркасного домостроения, который
наглядно позволит рассмотреть все возможности и преимущества нововведений.









69


ГЛАВА 3. РАСЧЕТ ЖИЛОГО ДОМА ПО ТЕХНОЛОГИИ СБОРНОГО
-
МОНОЛИТНОГО КАРКАСА

3.1.

Технология Сборно
-
монолитного каркасного домостроения

В России технология сборно
-
монолитного каркасного домостроения появилась
относительно недавно, по сравнению с европейскими странами. Конечно, в первое
время приходилось заимствовать их опыт.
В то же вре
мя, с накоплением опыта в
новом направлении домостроения, все чаще приходилось сталкиваться с проблемами,
возникающими на стыке западной технологии с российскими условиями:
географическими, климатическими, экономическими, нормативно
-
правовыми,
системой ста
ндартизации, ресурсными, возможностями отечественной
промышленности строительных и конструкционных материалов, технической
оснащенностью строительных орга
низаций и т.д
. Объективно выходило, что в том
виде, как существует технология сборно
-
монолитного карка
са на Западе, в России она
не получит широкого распространения, ес
ли эти проблемы не будут решены
[30].




России необходим свой отличный от других стран путь становления новой
строительной индустрии на базе современных технологий. Необходимо не догонять
Запад, а переступить его по технологии на две
-
три ступени и идти дальше.


Решающими факторами такого про
екта должны
быть:





1
)

экономия

энергии в технологическом процессе производства продукции и
строительстве;



2
)
снижение

трудовых и материальных затрат;




3
)

высокое

качество и потребительские свойства продукции.


Так родилась концепция будущего "легког
о" здания: сборно
-
монолитный каркас,
монтируемый из изделий заводского изготовления: колонна, ригель, плита
-
несъемная
опалубка или "пустотка" с замоноличиванием узлов и отсутствием сварочных работ
на стройплощадке.

Так, жесткие климатические условия в п
одавляющем большинстве регионов
России, где 8 месяцев в году наружный воздух имеет минусовую температуру, причем
в очень широких пределах, потребовали серьезных проектных и технологических
решений по отработке узлов наружных стен, обеспечивающих защиту от
промерзания, повышенного внимания при производстве работ в зимних условиях.



Сборно
-
монолитный железобетонный каркас здания представляет собой
строительную конструкцию с упрощенной технологией монтажа, без применения или
70


сведение к минимуму количества под
держивающей монтажной оснастки, состоящую
из колонн и перекрытия, имеющую нижнюю плоскость перекрытия без выступающих
элементов. Сборные длинномерные колонны имеют в плоскости перекрытия
пропуски бетона для монолитного узлового соединения колонна
-
ригель,

штепсельные стыки для соединения колонн по высоте и усиленные столики в
нижней плоскости перекрытия для монтажного опирания ригелей, за счет чего
исключается или минимизируется использование поддерживающей монтажной
оснастки. Диск перекрытия состоит из не
сущих и связевых ригелей и плит
перекрытия. Ригели имеют сборную и монолитную части. Сборная часть ригеля имеет
преднапряженное армирование, что увеличивает пролет ригеля и цилиндрическую
полость по всей длине ригеля, которая открыта в верхней части для ус
тановки
арматурных каркасов. Монолитная часть ригеля имеет высоту на 5070 мм выше
верхней плоскости перекрытия на высоту цементно
-
песчаной стяжки, что позволяет
создать тавровое сечение ригеля с дифференцированным, в зависимости от
изгибающего момента, а
рмированием. Монолитная часть несущего ригеля, скрытого
в наружных стенах, с наружной стороны ограничивается несъемной опалубкой.
Плиты перекрытия опираются на несущий ригель, скрытый в перекрытии через
бетонные шпонки, ограниченные в пустотах плит перекры
тия пробками с
отверстиями, через которые транзитно проходит арматура, частично по эпюре
моментов, что увеличивает несущую способность перекрытия и жесткость
конструкции. Плита перекрытия имеет срез, через который она опирается при
монтаже на несущий ригел
ь, скрытый в перекрытии, угловой формы, для снижения
концентрации напряжения в точке перегиба, а угол среза рассчитан таким образом,
что соскальзывания плиты при монтаже не происходит. Конструкция сборной части
ригелей, плит перекрытия и несъемной опалубки

позволяет изготавливать их по
технологии непрерывного формования. 1 н.п. ф
-
лы, 2 з.п. ф
-
лы, 6 ил.

Полезная модель относится к области строительства и может быть
использована при строительстве жилых и общественных зданий любой этажности.

Известен каркас зд
ания системы SCOP РРВ см. Справочное пособие к СНиП
2.03.01
-
84. Проектирование железобетонных сборно
-
монолитных конструкций,
рис.40, а так же несколько подобных железобетонных каркасов: каркас БЕЛГПИ по
патенту на изобретение 2202026 РФ, Кл. E04B 1/18,

2003 г.; сборно
-
монолитный
каркас многоэтажного здания Казань
-
ХХ1в по патенту на изобретение 2281362 РФ,
Кл. E04B 1/20, 2006 г.; каркас многоэтажного здания по патенту на изобретение
71


2226593 РФ, Кл. E04B 1/18, 2004 г.; сборно
-
монолитный железобетонный к
аркас
многоэтажного здания Казань
-
1000 патент РФ 2184816, 10.06.2002, Кл. E04B 1/20;
полносборный железобетонный каркас здания по патенту на полезную модель 73680
E04B 1/18 2006.01, недостатками которых являются, например, недостаточная
жесткость узл
ов и отсутствие верхней несущей арматуры в стыке ригель
-
колонна,
сложность монтажа из
-
за применения поддерживающей оснастки, армирование
несущего ригеля без преднапряжения, недостаточная жесткость диска перекрытия и
ряд других недостатков.

За прототип поле
зной модели принят железобетонный каркас со сборно
-
монолитным скрытым ригелем по патенту на изобретение 2357049 РФ, Кл. E04B 1/20,
2006.01, который представляет собой железобетонную систему с жесткими,
замоноличенными в построечных условиях стыками: коло
нна
-

ригель, ригель
-

плиты
пустотного настила, где перекрытие образовано многопустотными плитами,
несущими и связевыми скрытыми ригелями, имеющими толщину, равную толщине
многопустотной плиты перекрытия. Недостатками этого каркаса являются сложная
конс
трукция ригелей, которые изготавливаются обычными методами формовки и
применение плит перекрытия агрегатно
-
поточной технологии изготовления.

Задачей предлагаемой полезной модели является упрощение технологии
монтажа сборно
-
монолитного каркаса здания за сче
т исключения или сведение к
минимуму количества поддерживающей монтажной оснастки, увеличение несущей
способности перекрытия, увеличение пролета несущего ригеля, а так же применение
сборных элементов каркаса, отформованных по технологии непрерывного
формов
ания.

Для достижения указанного технического результата предлагается следующее:
первое
-

ригели в процессе монтажа опираются на колонны, за счет чего исключается
или минимизируется использование поддерживающей монтажной оснастки, второе
-

монолитная часть
несущего ригеля на 5070 мм выше верхней плоскости перекрытия
по высоте цементно
-
песчаной стяжки, т.е. имеет тавровое сечение, армирование
которого осуществляется дифференцированно, в зависимости от изгибающего
момента в сечении ригеля, что увеличивает пр
олет ригелей, третье
-

плиты
перекрытия имеют срез угловой формы, который рассчитан таким образом, что
соскальзывания плиты при монтаже не происходит, а бетонные шпонки в пустотах
плит ограничены пробками с отверстиями, через которые транзитно проходит
арм
атура, частично по эпюре моментов, что увеличивает несущую способность
72


перекрытия, четвертое
-

монолитная часть несущего ригеля, скрытого в наружных
стенах, с внешней стороны ограничивается несъемной опалубкой, пятое
-

сборные
части ригелей имеют цилиндрич
ескую полость по всей длине ригелей, открытую в
верхней плоскости для установки арматурных каркасов, а изготавливается по
технологии непрерывного формования.

Полезная модель поясняется на чертежах.

На фиг.1 показана схема перекрытия.

На фиг.2 представлено
сечение по несущему ригелю, скрытому в наружной
стене.

На фиг.3 сечение по несущему ригелю, скрытому в перекрытии.

На фиг.4 показано сечение по связевому ригелю, скрытому в перекрытии.

На фиг.5 показан угловой срез плиты перекрытия для опоры на несущий
риг
ель, скрытый в перекрытии.

На фиг.6 представлена схема опирания несущих ригелей, скрытых в
перекрытии и связевых ригелей, скрытых в перекрытии на колонну.

Сборно
-
монолитный железобетонный каркас здания представляет собой
строительную конструкцию с упрощенн
ой технологией монтажа, без применения или
сведение к минимуму количества поддерживающей монтажной оснастки, состоящую
из колонн 1 фиг.1 и перекрытия, которое образованно плитами перекрытия 2
фиг.15, несущими ригелями, скрытыми в перекрытии 3 фиг.1, 3

и 6, связевыми
ригелями, скрытыми в перекрытии 4 фиг.1, 4 и 6 и несущими ригелями, скрытыми в
наружной стене 5 фиг.1 и 2, причем скрытые в перекрытии ригели 3 фиг.1, 3 и 6,
имеют нижнюю плоскость без выступающих элементов, а верхняя часть ригелей
м
онолитится выше на 5070 мм плиты перекрытия на высоту цементно
-
песчаной
стяжки, для создания таврового сечения 6 фиг.3 и 4. Плита перекрытия 2 фиг.3 и 5
имеет срез 7 фиг.5, через который она опирается при монтаже на несущий ригель,
скрытый в перекры
тии 3 фиг.1, 3 и 6, угловой формы, для снижения концентрации
напряжения в точке 8 фиг.5, а угол среза рассчитан таким образом, что
соскальзывания плиты при монтаже не происходит. Плиты перекрытия, после
заполнения монолитной части несущего ригеля скрыт
ого в перекрытии 3 фиг.1, 3 и
6 опираются на него через бетонные шпонки 9 фиг.2 и 3, ограниченные пробками с
отверстиями 10 фиг.2 и 3, через которые транзитно проходит арматура 11 фиг.2 и
3, замоноличенная в шпонках 9 фиг.2 и 3 и отверстиях пробо
к 10 фиг.2 и 3, а для
контроля заполнения шпонок бетоном предусмотрены отверстия 12 фиг.2 и 3.
73


Монолитная часть несущего ригеля, скрытого в наружных стенах, с наружной
стороны ограничивается несъемной опалубкой 13 фиг.2. Монолитная часть ригелей
арми
руется каркасами 14 фиг.24 дифференцированно, в зависимости от
изгибающего момента. Колонны стыкуются по высоте с использованием
штепсельного стыка, а ригели транзитно, во взаимоперпендикулярном направлении
через колонны объединены в узлах жесткими м
онолитными стыками. Колонны
имеют усиленные площадки 15 фиг.6, для опирания на них ригелей. Сборная часть
всех ригелей имеет цилиндрическую полость 16 фиг.24 по всей длине ригеля,
которая открыта в верхней части для установки арматурных каркасов 17 фи
г.24.
Конструкция сборной части ригелей, плит перекрытия и несъемной опалубки
позволяет изготавливать их по технологии непрерывного формования.

1. Сборно
-
монолитный железобетонный каркас здания, представляющий
собой строительную конструкцию, состоящую из
колонн, имеющих в плоскости
перекрытия пропуски бетона для монолитного узлового соединения, в котором
объединяются сборно
-
монолитные несущие и связевые ригели с колоннами и
перекрытием, состоящим из плит перекрытия, опертых непосредственно или через
бетонн
ые шпонки на несущие ригели и связевых ригелей, где сборная часть ригелей,
скрытых в перекрытии, используется в качестве несъемной опалубки для создания
нижней плоскости перекрытия без выступающих элементов, отличающийся тем, что
монолитная часть несущего
ригеля, скрытого в перекрытии, и связевого ригеля имеет
высоту на 5070 мм выше верхней плоскости перекрытия по высоте цементно
-
песчаной стяжки, т.е. имеет тавровое сечение, армирование которого осуществляется
дифференцированно, в зависимости от изгибающе
го момента в сечении ригеля, что
увеличивает пролет ригелей, которые в процессе монтажа опираются на колонны, за
счет чего исключается или минимизируется использование поддерживающей
монтажной оснастки, а сборная часть ригелей имеет цилиндрическую полость
по всей
длине ригелей, открытую в верхней плоскости для установки арматурных каркасов.

2. Сборно
-
монолитный железобетонный каркас здания по п.1, отличающийся
тем, что монолитная часть несущего ригеля, скрытого в наружных стенах, с внешней
стороны ограничив
ается несъемной опалубкой, которая как и сборные части ригелей
изготавливается по технологии непрерывного формования.

3. Сборно
-
монолитный железобетонный каркас здания по п.1, отличающийся
тем, что плиты перекрытия имеют срез угловой формы, рассчитанный та
ким образом,
что соскальзывания плиты при монтаже не происходит, а бетонные шпонки в пустотах
74


плит ограничены пробками с отверстиями, через которые транзитно проходит
арматура, частично по эпюре моментов, что увеличивает несущую способность
перекрытия.


75


Фундаменты

Сборный ленточный фундамент из фундаментных подушек и блоков,
применяющийся, главным образом, в строительстве зданий и сооружений с
массивными стенами, отличается высокой скоростью и простотой возведения,
возможности всесезонного строительства.
Недостатком сборного ленточного
фундамента является недостаточная жесткость для возведения в сильносжимаемых,
пучинистых, просадочных грунтах и грунтах с неравномерной осадкой. Существует
несколько вариантов решения этой проблемы.

Устройство монолитного ле
нточного фундамента, представляющего собой
жесткую горизонтальную железобетонную раму, проложенную под несущими
стенами, обеспечивает большую жесткость, устойчивость и гидроизоляцию от
грунтовой влаги, а так же характеризуется надежностью и долговечностью.

Главными
недостатками этого типа фундамента являются большие затраты труда
квалифицированных рабочих, необходимость устройства опалубки, удорожание
работ при зимнем бетонировании. Скорость возведения монолитного ленточного
фундамента может сравниваться со

сборным только при комплексом использовании
прогрессивных технологий.

Известен противокарстовый сборный ленточный фундамент патент RU
2397292 C1, МПК E02D 27/00, 2006 г. Фундамент выполнен армированным в
горизонтальных швах между плитами и блоками едиными

арматурными
неразрезными сетками, а в вертикальных торцевых пазах блоков
-

арматурными
анкерами, соединенными с нижней и верхней неразрезными сетками и с монтажными
петлями на сварке в процессе строительно
-
монтажных работ для жесткого
объединения всех сбо
рных элементов фундамента в сплошную балку
-
стенку. Он
обладает большой жесткостью, геостойкостью, запасом прочности и предназначен
для использования при возведении фундаментов зданий на закарстованных
территориях. Однако, сложность конструкции затрудняет е
е монтаж. Так же данное
техническое решение не будет экономически эффективно в случае сильносжимаемых
непросадочных грунтах вследствие его избыточной несущей способности и
металлоемкости. Арматурные стержни в швах кладки фундамента недостаточно
защищены от

коррозии растворным швом.

Прототипом заявленного технического решения является ленточный
фундамент из сборных элементов с монолитным поясом, включающий фундаментные
блоки
-
подушки, армированный шов поверх блоков
-
подушек, стеновые
76


фундаментные блоки и желез
обетонный пояс, укладываемый по верхнему ряду
стеновых фундаментных блоков см. Современные строительные материалы.
Технологии работ: [справ, пособие].
-

М.: Стройинформ, 2007.
-

с.15
-
17. Недостатком
этого типа ленточного фундамента увеличение сроков возв
едения и удорожание
конструкции за счет устройства монолитного железобетонного пояса, для которого
требуется применение опалубки.

Техническим результатом является уменьшение сроков возведения,
повышение технологичности монтажа за счет использования сборных

элементов при
обеспечении необходимой жесткости и надежности конструкции фундамента.

Технический результат достигается тем, что сборно
-
монолитный ленточный
фундамент включает железобетонные сборные фундаментные плиты, сборные
стеновые фундаментные блоки и

железобетонный пояс, уложенный по верхнему ряду
стеновых фундаментных блоков. Согласно полезной модели железобетонный пояс
состоит из одного или нескольких рядов сборных железобетонных блоков U
-
образного поперечного сечения с трапецеидальной выемкой, обра
зующих лоток по
всей длине фундамента, и замоноличеными в них непрерывными арматурными
каркасами.

В случае сильносжимаемых грунтов сборно
-
монолитные пояса устраиваются в
каждом поясе стеновых фундаментных блоков.

Для совместного использования с существующи
ми бетонными блоками стен
подвалов марок ФБС и ФБП предлагается изготавливать железобетонные блоки с
внутренней полостью аналогичных типоразмеров. На фигуре представлен сборно
-
монолитный ленточный фундамент с одним рядом сборных железобетонных блоков.

1
-

железобетонный пояс, включающий один ряд сборных железобетонных
блоков, с внутренней полостью, в поперечном сечении имеющей вид трапеции
ориентированной большим основанием вверх;

2
-

замоноличенный в полости блока непрерывный арматурный каркас;

3
-

стеновы
е фундаментные блоки ФБС;

4
-

армированный шов;

5
-

железобетонные сборные фундаментные плиты;

6
-

песчаная подготовка толщиной до 10 см.

Сборно
-
монолитный ленточный фундамент, включающий железобетонные
сборные фундаментные плиты, сборные стеновые фундам
ентные блоки и
железобетонный пояс, уложенный по верхнему ряду стеновых фундаментных блоков,
77


отличающийся тем, что железобетонный пояс состоит из одного или нескольких
рядов сборных железобетонных блоков U
-
образного поперечного сечения с
трапецеидальной вы
емкой, образующих лоток по всей длине фундамента, и
замоноличеными в них непрерывными арматурными каркасами.


78


Рис. 3.1. Монтаж ригеля СМК


Ригели

и плиты

Полезная модель относится к области строительства, а именно к строительству жилых
общественно
-
гражданского назначения зданий и может быть использовано в
соединениях железобетонных ригелей и колонн. Технический результат
-

снижение
трудоемкости сборки, повышение эксплуатационных возможностей за счет сборки
ригеля с соединительными элемен
тами в заводских условиях, повышение надежности
за счет получения упруго податливого узла соединения. Устройство содержит
колонну и ригель, опорные консоли которого выполнены в виде закладных деталей,
рабочую арматуру колонны, соединительные элементы ригел
я, выполненные в виде
стального троса с запрессованными на его концах обжимными муфтами и
дополнительные арматурные стержни, сопряженные с соединительными элементами.
В колонне выполнена выемка бетона до оголения рабочей арматуры, сопряженная с
ригелем, из
готовленным в процессе заводского производства в виде единого узла,
включающего в себя опорные консоли и, по меньшей мере, два указанных тросовых
соединительных элемента, каждый из которых закреплен концами с обжимными
муфтами в теле ригеля, а его средняя
часть образует петлю, выступающую за пределы
торца ригеля. В указанной выемке колонны размещены элементы сборно
-
79


монолитного узла включающего в себя: по меньшей мере, четыре упомянутых
дополнительных арматурных стержня; петли соединительных элементов,
сопря
женные внутренней поверхностью с дополнительными арматурными
стержнями; оголенные элементы рабочей арматуры колонны и опорные консоли
ригеля, которые замоноличены бетонным раствором в колонне в объеме указанной
выемки фиг.5
-

в бюлл, 1 н.п. ф
-
лы, 8 ил.

Пол
езная модель относится к области строительства, а именно к строительству жилых
общественно
-
гражданского назначения зданий и может быть использовано в
соединениях железобетонных ригелей и колонн.

Известен сборно
-
монолитный узел соединения колонны с ригелем,

содержащий
колонну и, по меньшей мере, один ригель, опорные консоли которого выполнены в
виде закладных деталей, рабочую арматуру колонны, соединительные элементы
ригеля, выполненные в виде стального троса с запрессованными на его концах
обжимными муфтами

и дополнительные арматурные стержни, сопряженные с
соединительными элементами патент России RU 2072408, МПК Е04В 1/38,
опубликовано: 20.03.1998 г..

Данное техническое решение является наиболее близким к изобретению, поэтому
принято за прототип.

Недостат
ками прототипа являются трудоемкость сборки, ограниченные
эксплуатационные возможности из
-
за сборки элементов узла на строительной
площадке, невысокая надежность из
-
за отсутствия металлических консолей и
высокой жесткости закрученных тросов, исключающих ко
мпенсацию колебательных
процессов в соединении.

Технический результат от использования заявленного технического решения
заключается в снижении трудоемкости сборки за счет использования тросов в виде
гибких петель, повышении эксплуатационных возможностей бл
агодаря сборки в
заводских условиях ригеля с консолями и с выступающими за пределы монтажного
габарита петлевыми соединительными элементами, повышение надежности за счет
получения упруго податливого узла соединения.

Ниже приведены общие и частные существен
ные признаки, характеризующие
причинно
-
следственную связь полезной модели с указанным техническим
результатом.

Сборно
-
монолитный узел соединения колонны с ригелем, содержащий колонну и, по
меньшей мере, один ригель, опорные консоли которого выполнены в вид
е закладных
80


деталей, рабочую арматуру колонны, соединительные элементы ригеля, выполненные
в виде стального троса с запрессованными на его концах обжимными муфтами и
дополнительные арматурные стержни, сопряженные с соединительными элементами.
На уровне при
мыкания ригеля к колонне в последней выполнена выемка бетона до
оголения рабочей арматуры колонны, сопряженная с ригелем прямоугольной формы
с полками для опирания плит перекрытия и, изготовленным в процессе заводского
производства в виде единого узла, вкл
ючающего в себя опорные консоли из стального
прокатного профиля на его торце, ориентированными вдоль оси ригеля и, по меньшей
мере, два указанных тросовых соединительных элемента, каждый из которых
закреплен концами с обжимными муфтами в теле ригеля, а его

средняя часть образует
петлю, выступающую за пределы торца ригеля. Петли всех соединительных
элементов расположены в параллельных горизонтальных или вертикальных
плоскостях снаружи опорных консолей. В указанной выемке колонны размещены
элементы сборно
-
мон
олитного узла включающего в себя: по меньшей мере, четыре
упомянутых дополнительных арматурных стержня; петли соединительных
элементов, сопряженные внутренней поверхностью с дополнительными
арматурными стержнями; оголенные элементы рабочей арматуры колонны

и опорные
консоли ригеля, которые замоноличены бетонным раствором в колонне в объеме
указанной выемки

Изобретение иллюстрируется чертежами, где: на фиг.1 представлен сборно
-
монолитный узел, вид сбоку; на фиг.2
-

вид А
-
А на фиг.1; на фиг.3
-

вид Б на фиг.2
;
на фиг.4
-

вид В на фиг.3; на фиг.5
-

вид Г
-
Г на фиг.1; на фиг.6
-

вид Д
-
Д на фиг.5; на
фиг.7
-

вид Е
-
Е на фиг.5; на фиг.8
-

вид Е
-
Е на фиг.5, вариант.

Устройство состоит из колонны 1 и, по меньшей мере, одного ригеля 2, опорные
консоли 3 которого выполн
ены в виде закладных деталей 4.

Колонна 1 имеет рабочую арматуру 5, а соединительные элементы 6 ригеля 2,
выполнены в виде стального троса с запрессованными на его концах обжимными
муфтами 7.

Сборно
-
монолитный узел соединения колонны 1 с ригелем 2 имеет до
полнительные
арматурные стержни 8, сопряженные с соединительными элементами 6.

На уровне примыкания ригеля 2 к колонне 1 в последней выполнена выемка бетона
до оголения рабочей арматуры 5 колонны 1, сопряженная с ригелем 2.

Ригель 2 имеет прямоугольную фор
му и снабжен полками 9 для опирания плит
перекрытия.

81


Ригель 2 изготовлен в процессе заводского производства в виде единого узла, с
указанными опорными консолями 3 из стального прокатного профиля,
расположенными на его торце и, ориентированными вдоль оси ри
геля 2 и, по меньшей
мере, с двумя указанными тросовыми соединительными элементами 6, каждый из
которых размещен концами с обжимными муфтами 7 в теле ригеля 2, а его средняя
часть образует петлю, выступающую за пределы торца ригеля 2.

Петли всех соединител
ьных элементов 6 расположены в параллельных фиг.6
горизонтальных фиг.2 или вертикальных фиг.3 плоскостях снаружи опорных
консолей 3.

В указанной выемке колонны 1 размещены следующие элементы сборно
-
монолитного узла: по меньшей мере, четыре упомянутых

дополнительных
арматурных стержня 8; петли соединительных элементов 6, сопряженные с
внутренней поверхностью с дополнительными арматурными стержнями 8; рабочую
арматуру 5 колонны 1 и опорные консоли 3 ригеля 2, которые замоноличены
бетонным раствором в об
ъеме 10 указанной выемки в колонне 1.

Сравнение заявленного технического решения с уровнем техники известным из
научно
-
технической и патентной документации на дату приоритета в основной и
смежной рубриках не выявило средство, которому присущи признаки, иде
нтичные
всем признакам, содержащимся в предложенной заявителем формуле полезной
модели, включая характеристику назначения. Т.е., совокупность существенных
признаков заявленного решения ранее не была известна и не тождественна каким
-
либо известным техническ
им решениям, следовательно, оно соответствует условию
патентоспособности "новизна".

Данное техническое решение промышленно применимо, поскольку в описании к
заявке и названии полезной модели указано его назначение, оно может быть
изготовлено промышленным с
пособом и использовано для соединения колонн и
ригелей.

Техническое решение работоспособно, осуществимо и воспроизводимо, а
отличительные признаки устройства позволяют получить заданный технический
результат
-

снижение трудоемкости сборки, повышение эксплу
атационных
возможностей за счет сборки ригеля с соединительными элементами в заводских
условиях, повышение надежности за счет получения упруго податливого узла
соединения, т.е. являются существенными.

82


Полезная модель в том виде, как она охарактеризована в
каждом из пунктов формулы,
может быть осуществлена с помощью средств и методов, описанных в прототипе,
ставшим общедоступным до даты приоритета полезной модели. Следовательно,
заявленное техническое решение соответствует условию патентоспособности
"промышл
енная применимость".

Устройство реализуется следующим образом.

В заводских условиях изготовляют ригель совместно с закладными консолями 3,
которые передают поперечные усилия от ригеля на колонну 1 и тросами 6 с
обжимными муфтами 7, которые предварительно с
кладываются пополам, образуя на
торце ригеля петли выступающие за его пределы. При этом петли могут быть
ориентированы в горизонтальной или вертикальной плоскостях. Тросы передают
усилия, работая как арматура в бетоне. Это фактически арматура только гибкая
. Для
усиления анкеровки тросовых петель в бетоне предусматривается установка
дополнительных арматурных стержней 8, которые примыкают к тросу со стороны
внутренней части петли.

В колонне 1 имеется выемка бетона до оголения арматуры 5, с помощью
вспомогател
ьных средств ориентируют ригели 2 относительно колонны 1 в заданное
положение. При этом в процессе сборки петли тросов подгибают и заводят между
арматурой 5 колонны 1, а затем перед заливкой бетоном расправляют в проектное
положение.

Затем узел в объеме вы
емки в колонне 1 заливается бетоном и после твердения бетона
узел становится упруго податливым.

Использование полезной модели позволяет снизить трудозатраты на сборку,
расширить эксплуатационные возможности и повысить надежность узла соединения
и самого об
ъекта строительства.

Петлевые выпуски из троса позволяют получить возможность смонтировать ригель с
выступающими за пределы монтажного габарита элементами петлями, что
значительно улучшает технологию соединения колонны с ригелями, т.к. в случае
применени
я петель из обычной арматурной стали вставить ригель в пространство в
колонне не представляется возможным.

Сборно
-
монолитный узел соединения колонны с ригелем, содержащий колонну и, по
меньшей мере, один ригель, опорные консоли которого выполнены в виде за
кладных
деталей, рабочую арматуру колонны, соединительные элементы ригеля, выполненные
в виде стального троса с запрессованными на его концах обжимными муфтами и
83


дополнительные арматурные стержни, сопряженные с соединительными элементами,
отличающийся тем,

что на уровне примыкания ригеля к колонне в последней
выполнена выемка бетона до оголения рабочей арматуры колонны, сопряженная с
ригелем прямоугольной формы с полками для опирания плит перекрытия,
изготовленным в процессе заводского производства в виде е
диного узла,
включающего в себя опорные консоли из стального прокатного профиля на его торце,
ориентированные вдоль оси ригеля, и, по меньшей мере, два указанных тросовых
соединительных элемента, каждый из которых закреплен концами с обжимными
муфтами в те
ле ригеля, а его средняя часть образует петлю, выступающую за пределы
торца ригеля, причем петли всех соединительных элементов расположены в
параллельных горизонтальных или вертикальных плоскостях снаружи опорных
консолей, при этом в указанной выемке колон
ны размещены элементы сборно
-
монолитного узла, включающего в себя: по меньшей мере, четыре упомянутых
дополнительных арматурных стержня; петли соединительных элементов,
сопряженные внутренней поверхностью с дополнительными арматурными
стержнями; оголенные
элементы рабочей арматуры колонны и опорные консоли
ригеля, которые замоноличены бетонным раствором в колонне в объеме указанной
выемки.






Рис. 3.2. Стык ригеля и колонны до омоноличивания

84




Рис. 3.3. г. Марьино, МО, Жилой Дом по технологии СМКД.
04.03.2014г

3.2.

Сравнительный анализ технико
-
экономических показателей
различных типов жилых домов

Для сравнения технической и экономической эффективности строящихся
типов домов приведены показатели кирпичных, панельных, монолитных домов в
сравнении с строительством домов по новой технологии в расчете на 1 кв.м. площади.
Данные приведены при сопоставим
ых качествах жилых

домов.

Таблица 3.1. Сравнение эффективности строящихся домов

Показатели


Ед.
изм.


Сравниваемые объекты


каркасно
-
монолитн
ый

8
4 кв.дом


панельны
й
8
4кв.дом


монолит
ный
8
4кв.дом


кирпичный

8
4кв.дом


1
. Сметная стоимость в ценах 2013

года н
а
1м2 среднегодовая с 01.01.13

по
01.09.13
г.


т.руб.


2
3,05


2
3,97


2
3,65


2
3,12


2. Основные материалы:












85


-

цемент


т


0,28


0,34


0,37


0,24


-

цемент пр. к М400


т


0,24


0,33


0,37


0,24


в том числе на сборные изделия


т


0,07


0,26


0,16


0,14


-
сталь


т


0,02


0,04


0,04


0,02


-

сталь пр. с 38/23


т


0,02


0,05


0,05


0,03


-

в том числе на сборные изделия


т


0,02


0,05


0,03


0,03


3. Бетон и железобетон


мЗ


0,7


1,06


1,3


0,34


в том числе монолитный тяжелый


мЗ


0,54


0,09


0,1


0,01


легкий


мЗ


-


0,01


0,73


0,07


сборный тяжелый


мЗ


0,03


0,61


0,37


0,48


легкий




-


0,56


0,1


0,08


4. Лесоматериалы




0,16


0,12


0,11


0,07


5. Кирпич




0,32


0,01


0,01


0,38


6. Объем строительный




12427,1


6219,4


5980,7


5547


7. Общая площадь




2538,4


1455,2


1461,2


1374,04


8. Жилая площадь


1226,80

824,8

836,7

856,2

86








9. Летние помещения




218,3


67,2


18,2


118,5








СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ КАРКАСНЫХ
ЗДАНИЙ


В
настоящее время в практике российского домостроения наиболее отработаны 6
видов конструктивных схем каркасных зданий:


• Связевый каркас межвидового применения 1.020
-
1/87.


• Каркас с безбалочными безкапительными перекрытиями
-

КУБ
-
2.5

.


Сборно
-
монолитный каркас межвидового применения с применением плиты
-
несъемной опалубки
t
6 см патент № 2107784.



Сборно
-
монолитный каркас м
ежвидового применения с примене
нием пустотной
плиты.


• Монолитный безригельный каркас с шагом колонн 6 метров.




Универсальная архитектурно
-
строительная система
серии Б
-
1.020.7 Белорусская.

Связевый каркас межвидового применения 1.020
-
1/87




Высокий уровень индустриального изготовления конструктивных элементов
каркаса позволяет достичь высокой скорости его монтаж
а. Однако фиксированная
сетка колонн ограничивает планировочные решения на стадии проектирования. Из
-
за
шарнирного соединения колонн с ригелями конструктивная схема не обладает
достаточной пространственной гибкостью. В процессе монтажа каркаса
присутствуют

сварочные работы, в том числе ванная сварка арматуры больших
диаметров, что требует дополнительных высококвалифицированных специалистов и
усиленного контроля на строительной площадке.


Сборно
-
монолитный каркас межвидового применения с применением плиты
-
несъемной опалубки 6 см


87




Полное заводское изготовление всех несущих конструкций каркаса: колонн,
плит и ригелей обеспечивает их высокое качество и надежность каркаса здания.
Использование предварительно напряженных элементов каркаса позволяет увеличить
пролеты и значительно уменьшить расход металла. Шаг колонн может быть любой,
-

до 12
-
ти метров, что, в совокупности с практически не ограниченной высотой этажей,
позволяет значительно разнообразить архитектурно
-
планировочные решения.
Безсварные монтажные у
злы соединения основных элементов: колонна
-
ригель
-
плита,
а также штепсельные стыки колонн повышают жесткость каркаса, позволяя достичь
сейсмостойкости здания до 10 баллов. Простота монтажа при полном отсутствии
сварочных работ позволяет достигать высокой

скорости и качества строительства
даже при недостаточно ква
лифицированных рабочих кадрах.

Монолитный безригельный каркас с шагом колонн 6 метров




Исполнение полностью монолитного каркаса в условиях строительной
площадки требует повышенной ответственност
и работников и усиленного контроля в
процессе строительства, большой штат высококвалифицированных рабочих и
специалистов по ведению монтажных работ
. В большом объеме присут
ствуют
сварочные работы. Фиксированная сетка колонн и плоское перекрытие ограничиваю
т

планировочные решения здания.



Таблица 3.2. Удельный расход основных несущих конструкций на 1 м2

88








89


3.3.

Выводы к 3 главе




Проведя достаточно подробный анализ и сравнив существующие виды и серии
жилых домов, можно сделать вывод, что жилые здания
по технологии сборно
-
монолитного каркаса обладают целым рядом преимуществ. Эти положительные
моменты в скором времени позволят перейти на качественно новый уровень жизни в
многоквартирных домах.

Далее приведен неполный список преимуществ сборно
-
монолитного

каркасного домостроения, выгодно отличающие его от традиционных
методов строительства.


1. С использованием
сборно
-
монолитного каркаса
увеличивается общая полезная
площадь дома за счет уменьшен
ия толщины стены на 12,816,3%.

2. Благодаря
каркасной технологии
расширяются возможности использования
подвальных и цокольных площадей.
Например,

для размещения подземной
автостоянки под зданием с незначительными дополнительными затратами, так как не
требуется устройство мощных колонн и рандбалок по
д несу
щие поперечные
кирпичные стены.


3. При использовании
сборно
-
монолитного каркаса
исключаются потери площади на
температурно
-
деформационных швах здания.


4. Относительная стоимость строительства несущих конструкций
каркасного здания
снижается до 39% с

учетом возврата затрат от увеличения площади.


5.
Сборно
-
монолитный каркас
предоставляет возможность использования в
ограждающих конструкциях не конструкционных материалов с низкими
показателями прочности, но высокими тепло
изоляционными характеристиками.

6. Для
каркасного здания
происходит уменьшение в
еса несущих конструкций до 40%.

7. В связи с общим облегчением
каркасного дома
снижается нагрузка на
фундаментное основание, что также уменьшает стоимость строительства.


8.
Сборно
-
монолитный каркас

открывае
т уникальную возможность свободной
перепланировки помещений в любой период: проектирования, строительства и
эксплуатации каркасного здания

Технико
-
экономические показатели
.

Помимо непосредственных факторов,
влияющих на стоимость строительства каркаса здан
ия стоимость арматуры, бетона и
пр. следует отметить косвенные, такие как сложность плана здания, объем
строительных работ, этажность здания и прочее. Важным является факт снижения
90


собственного веса каркаса здания за счет применения многопустотных плит
п
ерекрытия, что положительно сказывается на стоимости и сроках устройства
фундаментов, данное преимущество каркаса особенно заметно при возведении зданий
в сложных инженерно
-
геологических условиях, где стоимость фундаментов
велика.

Таблица 3.3
.
Технико
-
эко
номические показатели зданий из смк






















91


ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В рамках поставленных задач проанализировано существующее состояние
индустриального строительства в России,
рассмотрено

текущее положение дел в
железобетонном производстве и выявлены основные проблемы
современного
российского домостроения.


В России в 2013 году введено 69,4 млн м2 жилья. После распада СССР только
в этом году мы приблизились на уровень ввода жилых площадей
советского периода.
Это,

конечно,

хороший результат, но если сравнивать с Китаем, который только в этом
году ввел в эксплуатацию 3,88 млрд м2. Эта цифра больше, чем общее количество
жилых площадей в России. Однако по темпам роста цен на квартиры Россия зан
имает
4 место в мире. Поэтому нужно в срочном порядке переходить к новому витку
индустриального строительства, чтобы полностью обеспечивать запросы людей,
запросы государства, которое ведет политику демографического роста населения
страны. Для того, чтобы
наращивать темпы строительства не по 5% в год, а в разы,
нужно
кардинально

пересмотреть отношение к нововведениям, в частности в области
индустриализации строительного производства.



Работа посвящена определению методов и технологий монтажных соединений
ж
елезобетонных конструкций в индустриальном строительстве. Рассмотренные
методы облегчают монтаж, ускоряют темпы строительства, а также, что немаловажно,
удешевляют конечную стоимость жилья. Проработаны узлы и соединения с
применением новых технологий. На о
снове исследования разработан эскизный
проект жилого дома, на основании которого можно увидеть все преимущества
предложенных методов и технологий. В предложенном проекте жилого дома учтены
все требования


достаточная прочность, быстрота монтажа, низкая ко
нечная
стоимость, технологичность и удобство квартир.



Разработанная в диссертации методика позволит российскому рынку
строительства набрать достаточные обороты, чтобы обеспечить население
качественным, недорогим жильем и помочь решить существующие
социальные
проблемы.



92


Список использованных источников

1.

Джонсон Ф., Хичкок Г.Р. Интернациональный стиль: архитектура, начиная с 1922
года 
The International Style: Architecture Since 1922
).


М.: Просвещение, 1932.


58
с.


2.Миронов А.

В.

Философия
архитектуры: Творчество Ле Корбюзье.



М.: МАКС
Пресс, 2012.



292 с., ил., 500 экз.,


3.Горлов В.Н. Жилищное строительство в СССР
-
Достижение советского народа
исторического масштаба.


М.,
-

103 с.


4.

Журнал ЖБИ конструкции от 15.04.2013 №7


5. Дыховичный

Ю.А., Максименко В.А. Сборный железобетонный

унифицированный каркас: Опыт московского строительства. Проектирование,

исследование, изготовление, монтаж, перспективы развития. М.: Стройиздат,

1985, 296 с.


6. Матков Н.Г. Исследование работы колонн и стыков

с арматурными

сердечниками в каркасах повышенной этажности.
-

в кн. Элементы и узлы

каркаса многоэтажных зданий. М.: НИИЖБ Госстроя СССР, 1980, с. 60
-

72.


7. Матков Н.Г. Стыки железобетонных элементов каркасов многоэтажных

зданий. Обзор. Серия 8. Строит
ельные конструкции. Вып. 3. М.: ВНИИНТПИ,

1982, 95 с.


8. Рекомендации по проектированию и выполнению контактных стыков с

обрывом арматуры в железобетонных колоннах многоэтажных зданий. М.:

НИИЖБ Госстроя СССР, 1985, 51 с
.


9. Довгалюк В.И. Соединения сбор
ных железобетонных конструкций

зданий. Обзор. Серия 8. Строительные конструкции. Вып. 5. М
.:
ВНИИНТПИ
,

1989, 60
с
.,
илл
.


10.
Muess

Hans
.
Vrbundstützn für dn Sthlbtonbu. "Bton
-

und

Sthlbtonbu". KG, Brlin, 2003, №98, pp. 1...12.


11. Kintscher

M.R. Einsatz industriell vorgefertigter Verbindungselemente (Use

Industrilly prfbrictd connctin dnds. "BFT", 2005, №8, pp. 18...25.


12. Rosr Wolfn. Anndunn für Rhntrrk Scr connctions

in prefabricated reinforced concrete co
nstruction).
"BFT", 2005, №8, pp. 28...33.


13. Патент РФ №2244789, клЕ04С3/34, Е04В1/38, БИ№2, 31.07.2003.


14. Евразийский патент №010214. Стыковое соединение сборных

железобетонных колонн и способ его выполнения. клЕ04В1/38, Е04С3/34,

ЕаПВ бюллетень №3,

30.06.2008.

93


15. Берг О. Я. Физические основы теории прочности бетона и

железобетона. М.: Госстройиздат, 1962, 96 с., илл.


16. Горшкова В.М. Стыки колонн без сварки арматуры с применением

эпоксидных полимеррастворов. М.: Труды НИИЖБ, 1974, вып. 10, с. 87.
..97.


17. Маргайлик Е. Эффективные строительные конструкции и оборудование фирм
Запада. Механическое соединение арматурных стержней в строительных
конструкциях. Опыт США.


18.
Lenton
.
Taper

Threaded

Rebar

Splicing

Systems


19.Рябов А. Б. Опыт применения ме
ханических муфтовых соединений арматуры и
обоснование эффективности их применения. Санкт
-
Петербург, 2008 г.


20.Стеблов А.,Дублов И., Ленартович Д., Строительная арматура


применение и
тенденции развития.

20.В.Ишмуратов, А.Эпп. Опыт возведения многоэтажны
х зданий со сборными
колоннами. Новый уральский строитель. №01 70, 2007 г.
-

С.42
-
44).


21.
Информационно
-
справочные материалы по ценообразованию в строительстве г.
Самара ноябрь 2001г.


24.
Шерешевский И.А. Конструирование гражданских зданий.
Архитектура
-
С, 176с.


25.
СНиП 1.04.03.
-
85 изм.4 Нормы продолжительности строительства и задела в
строительстве предприятий, зданий и сооружений


26.
Официальный сайт сборно
-
монолитной каркасной системы Рекон
-
Ижора
www
.
rekon
-
izhora
.
ru


27
.
Шембаков В.А.

СБОРНО
-
МОНОЛИТНОЕ КАРКАСНОЕ ДОМОСТРОЕНИЕ.


Издание 2
-
е. История индустриального домостроения. Технология сборно
-
монолитного каркаса. Оборудование для каркасного домостроения. Руководство для
принятия решения

28
. Современные строительные материалы. Техноло
гии работ: [справ, пособие].
-

М.:
Стройинформ, 2007.
-

695 с. стр.15
-
17 прототип

2
9
. RU 2397292 C1, МПК E02D 27/00 Противокарстовый сборный ленточный
фундамент, 2006 г.





94





ПРИЛОЖЕНИЯ

П1

МЕТОДИКА РАСЧЕТА ШТЕПСЕЛЬНОГО СТЫКа

В расчет прочности
штепсельного стыка для эксплуатационной стадии входит
определение:

а прочности контактной зоны колонны, усиленной сетками ко
свенного
армирования;

б прочность стыка при сдвиге
;

б прочность защитного с
лоя бетона в зоне заделки
;

в длины зоны анкеровки обрываемой продольной арматуры в бетоне и
соответственно высоты зоны
армирования поперечными сетками.


1. МЕТОДИКА РАСЧЕТА НА СЖАТИЕ

Расчет по прочности на сжатие ведется для 2
-
х стадий: монтажной и
эксплуатационной, с использование
м единой расчетной схемы, представленной на
рис. 4
.1
. В эксплуатационной стадии, при передачи нагрузки через растворный шов,
удовлетворяющий требованиям [1], следует значение
L
loc

принимать равным
расстоянию между крайними стержнями поперечной арматуры.

Отношение
L
loc
/
a

должна удовлетворять условию:

.

Условие прочности записывается в виде:

,





(1
.1)

Несущая способность стыка определяется по формуле:



(
1
.2)

где


-

сопротивление бетона отрыву;

95



-

сопротивление поперечных стержней растяжению;



-

сопротивление бетона сдвигу;


-

сопротивление поперечных стержней сдвигу;


-

сопротивление бетона раздавливанию;


-

сопротивление продольной арматуры в скважинах;

Слагаемые обеспечивающие прочность стыка определяются по формулам:

Зона отрыва:





(1
.3)

Зона

сдвига:




Зона
раздавливания:



.

где:

a
=
b
=
h



ширина квадратного поперечного сечения стыка;

R
b
,
R
bt
,



расчетные сопротивления бетона сжатию и растяжению,
определяемые согласно СП [6];

R
sh



расчетное сопротивление бетона сдвигу, принимаемое равным
3
R
bt
.

k



коэффициент условия работы растянутого бетона равный:



-

при
µ
sxy

1.3%,
k
=0
;



-

в других случаях
k
=0,9
;

l
sw



эффективная длина зоны поперечного армирования


расстояние от торца
нагруженной грани до оси последней сетки, принимается не более высоты сечения
колонны,
а
;

h
р



расчетная высота стыка, определяется по формуле:

,




(1
.4)

L
t


высота зоны сжатия


растяжения, определяется по формуле:

96


L
t

=
h
p

-

,




(1
.5)

ω



коэффициент полноты эпюры растягивающих напряжений в стержнях
поперечных сеток, определяемый по формуле:

,





(1
.6)

γ
sw



коэффициент эффективности косвенного армирования, определяемый по
формуле :

,





(1
.7)

ε
btu
0,00012 предельная относительная деформация бетона при осевом
растяжении;

E
s

= 200

000МПа


модуль упругости стержневой арматуры;

R
s



расчетное сопротивление стержней поперечной арматуры растяжению;

А
sw



суммарная площадь стержней сетки, пересекающие плоскость отрыва;

а



ширина поперечного сечения стыка колонны;
S
w



шаг сеток
косвенного
армирования;

γ
s



коэффициент условия работы продольной арматуры в скважине равный 0,6
для арматуры класса А400.


L
loc

-

ширина площадки передачи нагрузки, равна:

а в эксплуатационной стадии
-

расстоянию между крайними стержнями
поперечной
арматуры;


б в монтажной стадии


ширине центрирующей прокладки;

α



угол наклона грани клина к грузовой площадке, принимаемый по формуле:


(1
.8)

но, принимаемый не менее 53° и не более 77°.


97



Рис.
4.1
. Расчетная схема
штепсельного стыка при сжатии


98


Блок
-
схема 1 для расчета штепсельного стыка по прочности на сжатие

начало блок
-
схемы 1
















1. Исходные данные

Усилие
N
.


Ширина площадки передачи нагрузки
L
loc

Эксцентриситет силы е
x

и е
y

Поперечное сечение стыка
а=
b
=
h
.


Класс бетона

колонны

Продольное армирование
A
s
,

Поперечное армирование
A
sw
,
S
w
,
l
sw
.




2
.



3
.




4
.



5
.




6
.




7
.




99



продолжение блок
-
схемы 1



















8
.




9
.





10
.





11
.




12
.


для арматуры А400


13
.




14
.




100






14
.




15.


1
5
а. Увеличить размеры
сечения стыка, класс
бетона, армирование

1
5
б. Прочность
обеспечена

Конец расчета

да

нет

п.
1

101


2. МЕТОДИКА РАСЧЕТА СТЫКА НА СДВИГ

Расчетная схема штепсельного стыка при сдвиге показана на
рис.1.2
.

При действии на стык поперечных сил при основных и особых сочетаниях
нагрузок условие прочности записывается виде:


(1
.9)

С учетом опытного коэффициента
γ
b1,

интегрально учитывающее накопление
повреждений в стыке при
сейсмическом воздействии несущая способность стыка
определяется по формуле:


(1
.10)

но не более
Q
max

= Q
s
 N·µ
.

Усилия сопротивления разрушению расчетных зон записываются в следующем
виде:


(1
.11)


(1
.12)


(1
.13)

где:

γ
b1

 0,66, учитывает при наличии сейсмического воздействия;

µ


коэффициент трения бетон
-
раствор, равный 0,32.


Для определения минимального разрушающего усилия принимается
условие
а
1

a
2
.



102






Рис. 1.2
. Расчетная схема штепсельного стыка при сдвиге


103


Блок
-
схема 2 для расчета штепсельного стыка по прочности на сдвиг

начало блок
-
схемы 2















1. Исходные данные

Усилие
Q
.


Поперечное сечение стыка
а=
b
=
h
.


Класс бетона

колонны

Диаметр продольной арматуры

d
s
,

Поперечное армирование
A
sw
,

Толщина защитного слоя

нижнего элемента а
1

и а
2

верхнего элемента а
3

и а
4




2
.



а
2
a
1



а
4
a
3

3
.




4
.




5
.




6
.


да

нет

6
а.

104









продолжение блок
-
схемы 2

















7
.




8
.


9
.


8
а.

п.
1

9
а.

Прочность не обеспечена.

Увеличить толщину защитного
слоя, класс бетона, армирование.



.

Прочность обеспечена.


да

нет

нет

да

105


2.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ ПРЕДЛОЖЕННЫХ

СТЫКОВ КОЛОНН

Для проверки представленных вариантов конструкции стыков и

разработки
предложений по их расчету и конструированию были изготовлены

и испытаны до
разрушения три серии образцов стыков колонн 2К1

2К5,
3К1


3К3, 4К1

4К4. Все
изготовленные опытные образцы представляли собой

фрагменты колонн сечением
40х40 см с высотой между торцами опорных

стальных оголовков, равной 2,44; 3,08 и
2,52 м, соответственно, для серий 2К,

3К и 4К рис.
1.
3. В каждом образце с
тык был
расположен на середине его

высоты. Опытная призменная прочность бетона на
сжатие по стволам колонн в

каждом фрагменте была одинаковой и по образцам
изменялась от 34,2 до 44,0

МПа.

106




Рис.
1.3
. Конструкции образцов стыков колонн с плоскими торцами
и винтовыми

соединениями, испытанные на сжатие

а


образцы серии 2К, б


то же, серии 3К, в


то же, серии 4К

1


продольная арматура фрагментов колонн, 2


анкерные стержни, 3


сварные сетки, 4


крепежные шпильки с гайками, 5


торцовые закладные детали
, 6



угловые ниши, 7


центрирующая прокладка

В межторцовых зазорах она находилась в пределах от 31,4 до 37,0 МПа.

Продольное армирование элементов колонн и анкерные стержни были

выполнены из
арматуры А500. Сварные сетки для разных образцов были

выполнены

из арматуры
А240, А400 или А500. Торцовые закладные детали во

всех образцах, кроме 3К2,
107


представляли собой цельный стальной лист на весь

торец стыкуемых колонн. В
образце 3К2 на торцах были установлены угловые

закладные детали толщиной 20 мм,
объединенные

между собой на сварке

арматурными коротышами диаметром 10 мм из
арматуры А500.

Соединительные шпильки диаметром 27 мм в сериях 2К и 3К были
выточены

из стержней арматуры А500, а в серии 4К такие же шпильки были
изготовлены

из стали С345. Параметры испытан
ных образцов, характеристики
арматуры и

бетона представлены
на рис.
1.
3.



108




Диаграмма расчёта стоимости 14
-
ти этажного жилого дома




109


П3

Соединение колонна
-
ригель
-
плита перекрытия несъемная плита
-
опалубка


Вариант 1




Вариант 2

110




Вариант 3




Вариант 4


111









Приложенные файлы

  • pdf 27303750
    Размер файла: 4 MB Загрузок: 0

Добавить комментарий