NORMALIZATION OF THE DESIGN AND CONSTRUCTION OF BUILDINGS OF CORRUGATED METAL STRUCTURES

<jats:p>In the paper the exposition of metal corrugated constructions is given. The special attention is paid to the normalization and related features. The questions, which can be solved by the operating norms, are specified.</jats:p>

section_content: In the paper the exposition of metal corrugated constructions is given. The special attention is paid to the normalization and related features. The questions, which can be solved by the operating norms, are specified. 

Металеві гофровані конструкції (МГК) є одним з раціональних і перспективних видів транспортних споруд, будівництво яких вимагає мінімальних транспортних витрат для перевезення конструкцій МГК, невеликих витрат матеріалів та трудовитрат на будівельному майданчику. Все це забезпечує прискорення темпів будівництва транспортних споруд. Будучи гнучкими конструкціями, вони працюють за рахунок сумісної роботи з навколишнім ґрунтом засипання. Це сприяє полегшенню конструкцій і дозволяє їх укладати без фундаментів [1, 2]. 

Транспортні споруди з металевих гофрованих конструкцій мають цілий ряд переваг у порівнянні з аналогічними бетонними конструкціями [3]. 

Основною з небезпек для МГК, як і для інших металевих конструкцій та споруд, є корозія. Тому, антикорозійні заходи значно впливають на кінцеву ціну конструкції. Основним засобом захисту є цинкування, яке наносять гарячим способом. Застосовується також покриття епоксидною смолою по цинкуванню в залежності від агресивності середовища [4]. 

До особливостей металевих гофрованих конструкцій можна віднести більш високі вимоги до засипки та ущільнення. Зокрема, засипання необхідно виконувати пошарово одночасно із обох боків горизонтальними шарами товщиною до 20 см по всій довжині труби на однакову висоту з пошаровим ущільненням за допомогою спеціальної техніки (рис. (371157,0 п. м. ) мостів і 129053 шт. водопропу-скних труб, одним із напрямків застосування металевих гофрованих конструкцій є ремонт існуючих малих мостів і водопропускних труб. Якщо брати труби, то в середньому, при мережі доріг загального користування 169739 км, їх кількість складає біля однієї (0,8) труби на один кілометр. Біля 29 % із цих труб вимагають ремонтних заходів. Зважаючи на те, що ремонт транспортних споруд за останніх п'ять років виконується не в достатній мірі, відсоток труб, які потребують ремонтних заходів, збільшився. 

Основними дефектами бетонних труб є тріщини кілець та їх просідання, порушення гідроізоляції стиків між кільцями, руйнування лотка і укріплень, тощо. Врахування дефектів існуючих труб і їх величини є необхідним для прийняття раціональних проектних рішень щодо ремонту. 

Застосування МГК в будівництві вимагає нових технологій, матеріалів та відповідного нормативного забезпечення, а саме, норм, які регламентують проектування, монтаж, гідравлічні та конструктивні розрахунки. Такими нормами є ВБН В. 2. 3-218-198, розроблені Державним дорожнім науково-дослідним інститутом ім. М. П. Шульгіна (ДерждорНДІ) за участю авторів статті. 

Вимоги до конструктивних особливостей, що містять ВБН В. 2. 3-218-198, мають відмінності від закордонних нормативних документів, наприклад, щодо гідроізоляції, захисту від корозії при створенні ґрунтової обойми. Закордонна розрахункова база залишається на основі емпіричних підходів і формул, створених в результаті аналізу численних експериментальних даних. 

У діючих нормах України застосовано формули опору матеріалів, що дозволяє, з точки зору фізики явища, проектувати майбутню споруду МГК. 

В основу ВБН «Проектування та будівництво споруд із металевих гофрованих конструкцій на автомобільних дорогах загального користування» покладено науковий досвід застосування гофрованих металевих водопропускних труб, накопичений у провідних науководослідних інститутах, зокрема в ДерждорНДІ, з узагальненням закордонного та вітчизняного досвіду з проектування та будівництва МГК. 

В нормативному документі, над яким працювали фахівці інституту, виконані наступні роботи:

1. Розширено номенклатуру виробів -збільшено отвір МГК до 8 м. 

2. Крім традиційних круглих, запропоновано використання конструкцій з іншими перерізами: горизонтальний еліптичний переріз, переріз з плоским дном, переріз пониженої висоти, арковий переріз. 

3. Розширено зону використання: з використанням МГК можна виконувати ремонт та нарощування залізобетонних труб. 

Ремонт існуючих залізобетонних споруд виконується методом «гільзування». За таким методом допускається встановлення металевої гофрованої конструкції всередину залізобетонної з подальшим омоноліченням зазорів. Також МГК використовуються для подовження існуючих транспортних споруд при реконструкції або капітальному ремонті доріг. 

4. Передбачено використання нових геосинтетичних матеріалів для армування ґрунтової обойми навколо конструкції та укосів насипу біля вхідного та вихідного оголовків та ін. 

Проведена робота вимагала використання та аналізу нормативних документів, які діяли ще на території колишнього СРСР та нових сучасних вітчизняних нормативних документів, адаптованих до кліматичних та сейсмічних умов України, з врахуванням правил охорони праці та техніки безпеки. 

Після апробації прийнятих норм ВБН В. 2. 3-218-198 у вітчизняній практиці будівництва було встановлено, що, загалом, норми дають можливість проектувати споруди та будівництво нових і реконструкцію існуючих транспортних споруд на автомобільних дорогах загального користування. 

Разом з тим, оскільки переваги у певних випадках таких споруд на транспортними спорудами із залізобетону є беззаперечними, постало питання будівництва споруд з прогонами, більшими ніж 8 м (аж до 25 м). Такий досвід будівництва існує в Європі. Тож, існує необхідність розробки вітчизняних норм з проектування і будівництва споруд з металевих гофрованих конструкцій, що працюють разом із ґрунтом засипки під автомобільною дорогою для прогонів до 25 метрів. 

Проаналізувавши діючий ВБН В. 2. 3-218-198, для можливості проектувати та будувати споруди з прогоном до 25 метрів необхідно переглянути або доповнити норми наступними вимогами:

-необхідно розширити сферу застосування;

-оскільки граничні значення певних показників нормовані числовими значеннями, врахувати всі можливі випадки для прогонів значної довжини є складною задачею, яку, в кожному конкретному випадку, повинен вирішувати проектант виходячи з умов проектування та будівництва. Внаслідок цього, такі показники, як будівельний підйом, розміри і глибина розташування протифільтраційних екранів, параметри металевої п'яти вузла з'єднання металоконструкції і фундаменту (у випадку арочної конструкції труби) та деякі інші, слід встановлювати розрахунком;

-оскільки споруд із прогонами більше ніж 8 м в Україні практично нема, необхідним було б здійснення науково-технічного супроводу будівництва таких споруд згідно вимог ДБН В. 1. 2-5 [7], який виконуватимуть проектувальники об'єкта або базові організації з науковотехнічної діяльності, що мають ліцензію на виконання певного виду робіт відповідно до завдань супроводу;

-вимогами щодо граничних деформацій, які повинні не перевищувати величин, встановлених проектом;

-оскільки споруди будуть мати прогони від 8 до 25 м, їх, як і всі інші нові споруди, необхідно після завершення будівельних робіт випробовувати на відповідність нормам, прикладаючи проектне навантаження. При цьому, слід фіксувати напруження, деформації, які не повинні перевищувати допустимі значення; необхідно розширити номенклатуру МГК для можливості оптимізації вибору конструкцій МГК при проектуванні, наприклад, так, як це показано в табл. 1 або 2.