Анализ эффективности строительства сборно-монолитных жилых многоэтажных зданий каркасно-связевой схемы с применением лёгких бетонов в сейсмических районах Крыма

2. Гинзбург Л. К. Противооползневые удерживающие конструкции. - М., Стройиздат, 1979. - 80 с.

3. Основания и фундаменты: Справочник/Под ред. Г. И. Шевцова - М.: Высш. шк., 1991. - 383 с.

4. Завриев К. С., Шпиро Г. С. Расчеты фундаментов мостовых опор глубокого заложения. - М., Транспорт, 1970. - 206 с.

УДК 69.057; 69.07

АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ СТРОИТЕЛЬСТВА СБОРНО-МОНОЛИТНЫХ ЖИЛЫХ МНОГОЭТАЖНЫХ ЗДАНИЙ КАРКАСНО-СВЯЗЕВОЙ СХЕМЫ С ПРИМЕНЕНИЕМ ЛЁГКИХ БЕТОНОВ В СЕЙСМИЧЕСКИХ РАЙОНАХ КРЫМА

Пушкарёв Б.А., Арбузова Т.А., Здоровенко А.А.

Национальная академия природоохранного и курортного строительства

Рассмотрены технико-экономические показатели, применяемые для определения эффективности строительства зданий различных конструктивных схем. Выполнен анализ публикаций по сборно-монолитному способу строительства. Сделан обзор строительства сборно-монолитных зданий. Приведены преимущества этого класса строительства по сравнению со сборным и монолитным строительством. Обращено внимание на необходимость выполнения технико-экономических расчётов при выборе конструктивных схем, материалов и методов строительства в сейсмических районах Крыма. Сформулированы цель и задачи научно-исследовательской магистерской работы А. А. Здоровенко.

Сборно-монолитное строительство, лёгкий бетон, сейсмика, многоэтажные жилые здания, технико-экономические показатели, эффективность

Введение

В проектной практике экономическая эффективность применяемых в строительстве материалов и изделий рассчитывается при сравнении нескольких возможных вариантов принимаемых решений с использованием взаимозаменяемой продукции, а также для определения рациональной области применения новых материалов и изделий. При сравнении вариантов выбирается лучший материал (по эффективности применения), который определяется наименьшей суммой приведенных затрат с учетом капитальных вложений в производство данной продукции; наименьшая трудоёмкость строительства, наименьшие затраты на машины и механизмы; наилучшая технология строительства; наименьшая себестоимость строительства и эксплуатации с учётом их экологичности, а также наименьшие энергозатраты на производство материалов, на строительство и эксплуатацию здания. На эффективность строительства также влияют объёмно-архитектурные, конструктивные решения и способы строительства: монолитные, сборные и сборно-монолитные. Сборно-монолитный класс строительства, в последнее время, заказчики и проектировщики применяют очень редко. Однако, только этот класс строительства зданий может включать в себя лучшее в железобетоне: применение высокопрочных сталей; применение сборных предварительно-напряжённых конструкций из тяжёлых и лёгких бетонов; замена ручного труда механизированным с изготовлением большей части конструкций на заводах железобетонных изделий; создание жёстких конструктивных схем, не уступающих монолитным.

Анализ публикаций

Исследованиями в области сборно-монолитных конструкций занимались В.Н. Байков, А.П. Васильев, А.А. Гвоздев, Е.П. Гуров, О.О. Довженко, С.А. Дмитриев и др. [1-

7,10-12]. А.А. Гвоздев, А.П. Васильев, С.А. Дмитриев в своей работе предложили модель для изучения сцепления нового бетона со старым [1]. Учёные Полтавского института О. О. Довженко, В.В. Погребний, Т.Ю. Качан, А.Р. Скубицкий [2,3] в 2010 - 2011 годах провели экспериментальные исследования клеевого соединения нового бетона со старым на примере образцов Гвоздева и Мерша. Е.П. Гуров из Санкт-Петербурга в своей работе [4] предложил новую конструкцию сборно-монолитных ригелей вписанных в толщу перекрытия (со скрытыми опорными консолями) и как вариант - сборно-монолитный ригель, выступающий за нижнюю плоскость перекрытия (с открытыми опорными консолями). А.С. Семичев в своей работе [8] обосновывает целесообразность применения сборно-монолитных систем для многоэтажных зданий. Белорусские строители впервые в мире разработали и построили девятиэтажные здания с монолитными ригелями из напрягающего бетона и предварительно напряжёнными многопустотными плитами дисков перекрытий с хорошими технико-экономическими показателями. Б. А. Пушкарёв и П. А. Кореньков [10] предложили новую конструкцию сборно-монолитного перекрытия с применением предварительно напряжённых многопустотных панелей исключающую применение инвентарной опалубки для бетона замоноличивания.

Цель и постановка задач

Авторы поставили перед собой цель: в магистерской дипломной научно-исследовательской работе А.А. Здоровенко выполнить анализ эффективности строительства сборно-монолитных многоэтажных зданий каркасно-связевой схемы с применением лёгких бетонов в сейсмических районах Крыма, для чего выполнить следующие задачи:

- определить технико-экономические показатели эффективности сборно-монолитного строительства жилых многоэтажных зданий каркасно-связевой схемы с наружным контуром из лёгких бетонных блоков в сейсмических районах Крыма;

- определить технико-экономические показатели эффективности сборно-монолитного строительства жилых зданий каркасно-связевой схемы с наружным контуром из легких бетонов и панелями перекрытия из керамзитобетона в сейсмических районах Крыма;

- выполнить сравнение технико-экономических показателей эффективности строительства многоэтажных монолитных жилых зданий каркасно-связевой схемы из тяжёлого бетона и сборно-монолитных с применением лёгких бетонов в сейсмических районах Крыма и дать предложения по применению наиболее эффективного варианта.

Методика исследования

Анализ публикаций, статей и патентов, с последующим определением технико-экономических показателей с учётом себестоимости, сроков строительства зданий, стоимости применённых железобетонных конструкций и энергозатратности на их производство.

Результаты и их анализ

Анализ проектов показывает, что при строительстве зданий со сборно-монолитным каркасом, резко снижается номенклатура применяемых конструкций и изделий. Количество необходимых элементов ограничено 8 -10 наименованиями: это могут быть колонны (сечением 0,4x0,4 м высотой на 1 - 2 этажа), плиты пустотного настила (любой длины до 12м), панели шахт грузопассажирских лифтов, диафрагмы жесткости, вентиляционные блоки, лестничные марши. Поэтажно опертые стены (наружные и перегородочные) возводятся из вибропрессованных мелких камней или кирпича. Теплоизоляция наружных стен осуществляется с помощью пенополистирольных или минерализованных плит, или ячеистобетонных блоков плотностью 400 - 450кг/м3. Для ограждения каркаса зданий могут использоваться и панели, но технология их изготовления должна предусмотреть возможность изменения их габаритов, главным образом длины.

Процесс строительства может включать в себя обустройство свайного поля для отдельных блок-секций с заливкой ростверков фундаментов со стаканами, расстановку

сетки колонн и их фиксацию с помощью поддерживающей опалубки. Опалубка (инвентарная), доски (шириной 0,6м), как правило, изготавливаются из фанеры и поддерживаются двумя брусками, а также металлическими лесами. Опалубка устанавливается между колоннами и на нее укладываются плиты пустотного настила, изготовленные методом безопалубочного формования. Достоинство последних - любая длина и высокая несущая способность при пониженном вдвое расходе металла (проволоки Вр11 диаметром 5 мм).

Между торцами плит отстоящих друг от друга на 400мм вставляется арматурный каркас, который фиксируется проволокой с арматурой колонн и в дальнейшем служит для армирования несущего или связевого ригеля. В проёмы между плитами укладывается бетонная смесь, которая заходит в заглушённые пустоты плит на глубину 100 - 150 мм, образуя шпонки. Шпонки могут быть усилены за счет армирования. Полученный монолитный ригель располагается внутри перекрытия, что обеспечивает гибкость планировочных решений и возможность трансформации внутреннего пространства здания.

В результате многочисленных испытаний установлено, что несущая способность каркаса значительно повышается за счет защемления (распора) нижней зоны плит пустотного настила. Кроме того, при значительном пролете (более 7м) плиты раздвигаются, и между ними вставляется и бетонируется арматурный каркас, что повышает жесткость перекрытия и позволяет возводить здания с шагом колонн до 9х9м.

По данным предприятий освоившим строительство зданий со сборно-монолитным каркасом, последние имеют по сравнению с панельными домами

- удельный расход металла ниже на 32%,

- удельный расход железобетона ниже на 35%,

- стоимость возведения коробки здания ниже на 24%.

Сборно-монолитный каркас здания (сооружения), работающий как рамносвязевая система, воплотил в себе положительные свойства, как полносборного каркаса, так и ряд преимуществ монолитных конструкций. Жесткое сопряжение ригеля с колонной (уменьшение пролетного изгибающего момента за счет перераспределения его на опорный), а также включение в работу сборно-монолитного ригеля примыкающих участков перекрытия (расчетное тавровое сечение) позволило значительно уменьшить расход железобетона на 1 м2 общей площади здания по сравнению с другими расчетными схемами несущих каркасов. Расход сборного железобетона в сборно-монолитном каркасе составляет 0,1...0,15 м3 на 1 м смонтированного каркаса. Высота этажа ограничений не имеет и зависит только от прочностных характеристик колонн, поэтому применение каркаса возможно для зданий различного назначения: жилых, общественных, производственных, административно-бытовых, а также при строительстве мостов и путепроводов.

Колонны могут быть сечением от 200х200 мм до 400х600 мм и изготавливаются в форме длиной до 24 м. Материал колонн - тяжелый бетон классов В15-В30. Для сопряжения колонн с ригелями, в них в уровне перекрытия предусматриваются участки с открытой арматурой, усиленной арматурными связями. Стыковка колонн осуществляется без сварки - при помощи "штепсельного" стыка и обеспечивается за счет пропуска продольных арматурных стержней одной колонны в тело другой, что позволяет соединять колонны одного размера сечения с другим. Высота этажа допускается любая. Это обусловлено гибкостью технологии и универсальностью оборудования.

Сборные ригеля могут быть ненапряженные и предварительно-напряженные сечением от 80х300мм и более с пролетом до 15,0м. Расчётным сечением ригеля является тавр, полкой которого служит перекрытие.

Материал ригелей - тяжёлый бетон класса В30, продольное армирование предварительно напрягаемыми канатами 12 К7.

Рис. 1. Узел сопряжения колонна-ригель

Сопряжение ригеля с колонной жесткое (рис.1). Здания высотой до 6 этажей включительно не имеют диафрагм жесткости. Все усилия воспринимаются жесткими (рамными) узлами каркаса. Здания высотой более 6 этажей имеют диафрагмы жесткости, которые совместно со сборно-монолитным каркасом воспринимают расчетные усилия.

Замоноличивание узла сопряжения производится бетоном класса В30. Универсальность оборудования позволяет изменять сечение и длину выпускаемых ригелей в соответствии с расчетными данными для различных зданий и нагрузок на перекрытия. Перекрытие состоит из предварительно напряжённых железобетонных плит (несъёмная опалубка) или пустотного настила.

Перекрытие с применением предварительно напряжённых железобетонных плит состоит из плит толщиной 60мм, служащих несъёмной опалубкой и монолитного армированного слоя толщиной 80-140 мм укладываемого сверху. Сцепление монолитного слоя со сборной плитой осуществляется за счёт шероховатой верхней поверхности плиты, выполняемой в заводских условиях путём обнажения крупного заполнителя. Материал плит - тяжёлый бетон класса В35. Продольное армирование предварительно напрягаемой проволокой 5 Вр11.

При бетонировании монолитного слоя плита-опалубка, включая и ригели, устанавливается на металлодеревянный брус с системой инвентарных опор. Жесткость диска перекрытия достигается за счёт укладки арматурных сеток на стыках плит и над ригелями. Монолитный слой перекрытия выполняется из тяжёлого бетона класса В15-В25. Узел соединения "колонна-ригель-плита" является монолитным (рис.2). Каркас собирается без применения сварки.

- /

7> г

Рис. 2. Фрагмент опирания ригелей на колонну

Конструктивная схема с применением пустотной плиты, которая при шаге колонн до 9м, полностью сохраняет достоинства сборно-монолитного каркаса с применением плиты (несъёмной опалубки) и в настоящее время находит все более частое применение.

Сделанный анализ показывает, что в современной практике в сборно-монолитном строительстве для несущих конструкций применяется в основном тяжёлый бетон. Однако есть все технические возможности применить плиты перекрытия из керамзитобетона. Поэтому значительный интерес представляет собой сравнение технико-экономических показателей эффективности строительства многоэтажных монолитных жилых зданий каркасно-связевой схемы из тяжёлого бетона и сборно-монолитных с применением лёгких бетонов в сейсмических районах Крыма.

Результаты исследования и их анализ доложены на защите дипломной научно-исследовательской работы А. А. Здоровенко в июне 2014 г.

Выводы

1. Выполнен анализ публикаций по сборно-монолитному способу строительства.

2. Приведены обоснования применения сборно-монолитных конструкций из тяжёлых и лёгких бетонов.

3. Сформулирована цель и составлен план научно-исследовательской магистерской работы Здоровенко А.А. по определению эффективности строительства сборно-монолитных многоэтажных зданий каркасно-связевой схемы с применением лёгких бетонов в сейсмических районах Крыма

4. Исследование данной проблемы позволит определить наилучший вариант применения сборно-монолитного строительства в сейсмических районах Крыма.

Список литературы

1. Гвоздев А.А. Изучение сцепления нового бетона со старым / А.А. Гвоздев, А.П. Васильев, С. А. Дмитриев. - М., Л.: ОНТИ. - 1936. - 55 с.

2. Довженко О. О. Дослщження опору бетону зр1зу на зразках Е. Мерша / Довженко О.О., Погр1бний В.В., Качан Т.Ю. // Зб1рник наукових праць (галузеве машиновудування, буд1вництво). - Полтава: Полтавский национальний техн. Ун-т Юрия Кондратюка, Полт. НТУ. - 2010. - Вип. 2(27). - С. 31 - 38.

3. Довженко О.О. Экспериментальные исследования клеевого соединения нового бетона со старым при срезе на примере образцов Гвоздева / О.О. Довженко, В.В. Погрибной, А.В. Скубицкий. //«Бетон и Железобетон в Украине», - 2011. - № 3. -С. 13 - 15.

4. Гуров Е.П. Анализ и предложения по конструктивной надёжности и безопасности сборно-монолитных перекрытий в каркасе серии Б 1. 020.1 - 7 (в системе «АРКОС») / Е.П. Гуров. //«Бетон и железобетон», 2012 - №2. - С. 6-11.

5. Семченков А.С. Регионально-адаптированные сборно-монолитные строительные системы для многоэтажных зданий / А.С. Семченков. // «Бетон и железобетон», 2010. - №3. - С. 2-6.

6. Железобетонные конструкции. Основы теории, расчёта и конструирования // Учебное пособие для студентов строительных специальностей. Под ред. проф. Т.М. Пецольд и проф. В.В. Тура. - Брест, БГТУ, 2003 - 380 с., с ил.

7. В.Н. Байков, Э.У Сигалов. Железобетонные конструкции. Общий курс: Учебн. для вузов. - 5-е изд. Перераб. и доп. - М. Стройиздат, 1991. - 767 с.: ил.

8. Никонов Н.Н. Введение в специальность. Восемь лекций о профессии: учеб пособие / Н.Н. Никонов. - М.: Издательство Ассоциации строительных вузов. -2005. - 272 с.

9. Проектирование железобетонных сборно-монолитных конструкций / Н.-и, проект.-конструкт. и технолог. ин-т бетона и железобетона. - М.: Стройиздат. 1991. - 69 с.: ил. - (Справочное пособие к СНиП).

10.Пушкарёв Б.А. Сборно-монолитные железобетонные конструкции. Сферы применения и особенности расчёта / Пушкарёв Б. А., Кореньков П. А. //

Строительство и техногенная безопасность. - Симферополь: НАПКС. - 2013. - Вып. 46. - С. 24 - 29.

11.Пушкарёв Б. А., Кореньков П. А. Методические указания по расчёту и конструированию сборно-монолитных железобетонных конструкций. -Симферополь, НАПКС. - 2013. - 25 с.

12. Пушкарёв Б.А. Особенности научного подхода к оценке экономической эффективности использования строительных материалов / Пушкарёв Б.А., Кононов В.П. // Экономика и управление. - Симферополь: НАПКС. - 2013. - №2. - С. 100 -103.

УДК 69.059.7:693.55

РАЗРАБОТКА И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ НОВОЙ ТЕХНОЛОГИИ УСИЛЕНИЯ ЛЕНТОЧНЫХ ФУНДАМЕНТОВ И ОСНОВАНИЯ В ПРОЕКТЕ РЕКОНСТРУКЦИИ ЗДАНИЯ ШКОЛЫ В ПГТ. СИМЕИЗ

Шаленный В.Т., Акимов С.Ф., Ким М.Л.

Национальная академия природоохранного и курортного строительства

Работа посвящена разработке и использованию новой технологии усиления ленточных фундаментов и основания в проекте реконструкции здания школы в п.г.т. Симеиз. Школа представляет собой непригодное для нормальной эксплуатации сооружение. Согласно поставленной задаче и возможностей подрядчика была разработана технология и организация, а впоследствии, при детальной проработке была предложена и запатентована новая технология усиления фундаментов и стен с частичной разгрузкой старого ленточного фундамента.

Реконструкция, усиление, ленточный фундамент, железобетонная обойма

Введение, анализ публикаций

Реконструкция и реставрация зданий требует разработки технологических приёмов по их укреплению. Особенно это касается укрепления старинных каменных построек, расположенных в сейсмически активных зонах Украины. С такой задачей столкнулись авторы данной работы, получив задание от заместителя поселкового головы Лях Е.Г. (решение №200, от 18 октября 2011г., пгт. Симеиз, о разрешении исполкому на выполнение проектно-изыскательных работ по реконструкции здания начальной школы в пгт. Симеиз). Несмотря на большое количество публикаций по данной теме [1-3], а также имеющееся нормативное обеспечение [4-6], каждый из подобных объектов имеет свои особенности, требующие соответствующих научно-проектных обоснований и разработок.

Вообще известны и распространены способы усиления фундаментов путем отрывания рядом с ними траншей, установки в них сборных железобетонных блоков, в которые закладывают арматуру с дальнейшим её натягиванием с помощью домкратов для уплотнения грунта с последующим заполнением бетоном зазора, который образовался [9]. Упомянутый способ может применяться преимущественно при усилении фундаментов под отдельно стоящие колонны, и в таком виде не может быть использован для усиления ленточных фундаментов под несущие каменные стены.

Более близким по технической сущности и техническому результату, который достигается, является «Способ усиления опоры». В этом предложении реализован способ усиления опоры, который включает увеличение площади фундамента, когда снаружи старого фундамента устанавливают арматуру и болтовые соединения нового фундамента, верхнюю отметку которого выполняют выше верхней отметки старого фундамента. На этой высоте закрепляют горизонтальные стальные элементы новой опоры на