Технологические аспекты применения виброформ для изготовления крупноразмерных железобетонных изделий

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРИМЕНЕНИЯ ВИБРОФОРМ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КРУПНОРАЗМЕРНЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ИЗДЕЛИЙ

К.А.Бахмудов

Дагестанский государственный технический университет, г. Махачкала

Очевидно, что без восстановления и дальнейшего развития производственной мощности строительного комплекса республики Дагестан, базой которого являются предприятия стройиндустрии, не могут быть успешно решены неотложные социальные, экономические и энергетические проблемы, накопившиеся за последние годы.

Исходя из здравого смысла, достоверных экономических соображений и обширной производственной практики, определим, что основными видами массового строительства в ближайшие годы для гражданского и промышленного строительства будет сборно-монолитные варианты [1].

Научно-экспериментальные исследования, проектные разработки совместно с отраслевыми НИИ и проектно-технологическими институтами крупных российских и украинских организаций показали, что одним из наиболее перспективных направлений в строительстве одноэтажных промышленных зданий является применение конструктивных решений покрытий с плитами, перекрывающими пролеты 18-24 м без стропильных конструкций, т.е. с применением так называемых плит размером на «пролет».

Наиболее рациональной областью применения этих конструкций являются одно и двухпролетные здания, в том числе с подвесным подъемно-траспортным оборудованием в которых отсутствует крупногабаритное оборудование, устанавливаемое между колоннами вдоль здания, а также отсутствуют перепады пролетов зданий по высоте. Плиты типа «П», размерами 3х18 м,3х24 м, малоуклонная плита 2Т пролетом 18 м, плита «КЖС» пролетом 18 м, гиперболическая панель пролетом 18 м, могут найти применение в гражданских зданиях различного назначения (спортивные и актовые залы, гаражи, магазины, павильоны, складские помещения и т.п.) со средними пролетами.

Учитывая, что с развитием социально-экономического прогресса в республике возникнет большая необходимость в строительстве промышленных и гражданских зданий с большими пролетами, применение крупноразмерных железобетонных конструкций очевидна. Поэтому изготовление и монтаж плит «П» с площадью покрытия от 54 м2 до 72 м2 является наиболее эффективным с экономической и технологической точки зрения. В настоящее время существуют новые технологии и конструктивные мероприятия иностранных компаний, которые по сравнению с применением плит типа «П» являются дорогостоящими, тем более что унифицированные виброформы наилучшим образом можно использовать в существующих заводах сборного железобетона. Применение указанных железобетонных конструкций по сравнению с существующими технологическими процессами и конструкциями, позволяют снизить расход бетона на покрытие на 10-20% стали 12-19%, одновременно снижают трудозатраты на монтаже от 8 до 25% и стоимость строительства. Снижение материалоемкости происходит главным образом за счет уменьшения высоты стен, облегчения подвесных путей транспорта и зенитных фонарей, трудозатрат - за счет сокращения количества монтажных элементов на покрытие здания.

Изготовление плит типа «П» на заводах ЖБИ осуществляется в силовых и несиловых формах с откидными или съемными продольными бортами. Укладка бетонной смеси производиться специальным бетоноукладчиком или переносными бадьями. Уплотнение бетонной смеси в продольных ребрах осуществляется навесными и глубинными вибраторами, в полке плиты - вибронасадкой бетоноукладчика или виброрейкой длиной 3м.

Именно указанная технология, изготовление плит типа «П», определила предпосылки на создание эффективного виброформовочного оборудования в качестве универсальных виброформ различной грузоподъемности, а также оптимизация их динамических и конструктивных параметров. [2].Причем, виброформа помещена в ямную пропарочную камеру для последующей тепловой обработки железобетонных изделий. Для изучения динамических возможностей предложенной стационарной виброформы ( стенда ) составлена динамическая модель, где передача колебаний осуществляется через переходной кронштейн с двумя вибровозбудителями, установленными на расстоянии 21 друг от друга с разной угловой скоростью и ш2 , (рис.1.) авторское свидетельство № 1715603 от 01.11.1991 г. [3].

f

Рис.1.Динамическая модель вибростенда с двумя вибровозбудителями.

Для анализа допустимых соотношений статических моментов первого и второго вибровозбудителей исследуем характер движения виброформы в пространстве. Упрощенные дифференциальные уравнения движения поддона:

Мхо = SС х cos/ + S2 х cos21

M y0 = Sа х sin сt + S2 х sin 21

J zw = Sа х (/ х cost +/ х sin t) + S22 х (-/ х cost +/ х sin а21) где, М - приведенная масса конструкции с изделием;

Л - момент инерции тела относительно оси Z;

- статические моменты дебалансов 1-го и 2-го вибровозбудителей; Ш1, Ш2 - угловые скорости дебалансов, соответственно 1 -го и 2-го вибровозбудителей; е - расстояние от плоскости симметрии N до оси вращения вала вибровозбудителя; I - расстояние от центра масс тела до оси вращения вибровозбудителей.

После решения системы независимых уравнений для вынужденных колебаний

0 — (щ , щ Л 2 , П — (щ

поддона, преобразования неравенств и, обозначив ш0 — (щ1 + щ2 )/2, П — (у - щ2 )/2

учитывая, что л примут вид:

АХ* — - 282

* м

м 12

х (]2 + В2) , уравнения для максимальных значений амплитуд

" х I . У а х е . . '

(еовП/ -12—^-2 sinП) х ео8^t +12—^-^в1пQt х t

Ь + В Ь + В

- 8 2 м

п У*хе У*хI . (1 -12 х —--) х sln сt -12—-^ х sln соЛ

Ь + В2 0 ] + В2 1

АУ* — - 282 * м

10 У* х I X* х е . (1 +12^—^-)cosс0t -12^-^slnс0t

] + В2

Ь + В2

х sin Qt -

- 82 м

10 X*хе X*хI . 12 х —--х cosю1t + (1 +12^-г-) х slnю1t

] + В2 14 ] + В2 1

Полученные формулы ( 2 ) позволяют определить максимальные значения амплитуд в зависимости от заданных конструктивных параметров Ь, В, е ,1. (Табл.1).

Таблица 1

Упрощенные формулы для определения амплитуд виброперемещений угловых точек стационарной виброформы

Условия Характер колебаний при 81= 82 = 8

С — С — с П — 0 Преимущественно поперечно -прямолинейные колебания 28 АХ — -—cos0 х г м АУ — 0

П) 0 Сложные пространственные колебания АХ — -П ± 6 Ь х ^ я1пП1) х соя с 1 М Ь2 + В2 0 лт7- 2S , В х 1 . АУ —--(1 ± 6—--)зт£М) х соя с^ М Ь2 + В2

Условия

Характер колебаний

при 81 > 8

<< = 2 = < Преимущественно поперечно - АХ = -5 + ^С08Ы ± + 5 X 6 Ь Х \ 8Ш О( М М Ь + В2

О = 0 прямолинейные колебания АУ = + 5 х (1 ± 6 В Х \ )мп О М Ь2 + В2 В

АХ = - 252(СОБо^ ± 6 Ь Х1 _ Б1П О) х ео8< 1 - М Ь2 + В2 0 зави сим

<><2 0)0 Сложные пространственные колебания 5 / 1 у Ь х 1 . - —-2(С08,^ ± Х6 —-— Б1П(ОЛ) М 1 Ь2 + В2 1 А Т-Т 25. ^ _ В Х 1 , АУ = 2 (1 ± 6 . ,)Б1пОг) X собю^ МЧ Ь2 + В27 7 0 5 ^ /л у В Х 1 . . . --1-2 X (1 ± 6 —--) Б1П О ) X Б1П < ^ М Ь2 + В2' ; 1 ости от соот нош ени я стат

ических моментов дебалансов вибровозбудителей и от соотношения их угловых скоростей определяется характер колебаний подвижной рамы.

С использованием формул (2) проанализированы частные случаи характера колебаний, приведенные в табл.2, где сведены формулы для определения амплитуд виброперемещений угловых точек при равенстве угловых скоростей вала вибровозбудителя - второму и при равенстве статического момента дебаланса первого вибровозбудителя - второму и наоборот.

В результате получены все необходимые предпосылки для разработки опытно-промышленного образца такого вибростенда. [3].Принципиальное отличие динамического режима виброформы, обеспечивающее повышенную технологическую эффективность уплотнения бетона по сравнению со стационарными металоформами с навесными вибраторами типа «ИВ» или вибровалами на бортах, в том, что виброформа вызывает объемное уплотнение одновременно всего массива уложенной бетонной смеси пространственными колебаниями. Вертикальные составляющие виброперемещений поддона виброформы вызываются несовпадением центра масс колебательной системы с плоскостью действия вынуждающей силы по высоте.

С конструктивной и технологической точки зрения большую роль играет расположение вибровозбудителя в плане относительно геометрических очертаний формы. Наши исследования показали, что наиболее целесообразным является расположение вибровозбудителей с коротких сторон виброформы, причем дебалансные валы которых должны вращаться в противоположных направлениях с одинаковой угловой скоростью, предполагая их синхронизацию.

После определения всех геометрических и конструктивных параметров виброформы и уточнения ее массы на основании динамической модели уточняются эпюры распределения составляющих виброперемещений по трем осям и сроятся изоамплы, на основании чего устанавливаются зоны пониженной технологической активности виброформы и даются технологические рекомендации по формованию изделия.

Нами разработаны унифицированные узлы и выполнены рабочие чертежи для модернизации, существующей формы в виброформы. В унифицированные узлы входят вибровозбудители с вынуждающей силой от 54 кН до 250 кН, при частоте вращения двигателя 2500 об./мин. и угловой скоростью << = 150с1, упругая опора с грузоподъемностью 4 тонн ( а.с. №1610123 от 01.08.1990 г.), причем унифицированные узлы разделены на три виброкомплекта, в зависимости от грузоподъемности формы, соответственно ВК -1, ВК-2, ВК-3. При этом масса виброкомплекта ВК-1 от 700 до 840 кг, ВК-2 от 870 до 1190 кг, ВК-3 от 1590 до 2060 кг. [4].

Есть основание полагать, что дальнейшее проектирование виброформ будет

основываться на использование более совершенных конструктивных решений, которые позволяют сократить удельный вес виброформ, а также разработать методы оценки рациональности конструкций с учетом технологических факторов. Конструкции виброформ с использованием одиночных вибровозбудителей с вертикальным валом экономичны по энергопотреблению и обеспечивают качественное уплотнение бетонной смеси.

Затраты металла на доработку виброформ составляют от 4% до 8% от массы формы вместе с изделием, что является вполне рентабельным для производства при любых складывающихся ценах на металл и комплектующие изделия. Причем, при работе на усовершенствованных виброформах обеспечиваются благоприятные условия труда формовщиков, удовлетворение требований санитарных норм по уровню шума и вибрации на рабочих местах.

Разработчики на основании договора на передачу НТД может доработать и передать комплект конструкторской документации виброкомплектов и их структурных схем применительно к конкретным условиям производства и оказать помощь по разработке технологического регламента на выпуск железобетонных изделий.

Библиографический список:

1. К.А.Олехнович. Технологические и экономические аспекты применения сборных железобетонных изделий// Бетон и железобетон в Украине.2000.-№2.-с.28-31.

2. К.А.Бахмудов, Ю.И.Виноградов, К.А.Олехнович// Виброформы для изготовления крупноразмерных и объемных железобетонных изделий. Разработка и применения.(Полт.ИСИ-Полтава,1986.-25с.-Деп.в ЦНИИТЭстроймаш 26.10.86, № 155-сд.

3. К.А.Бахмудов, Оптимизация динамических и конструктивных параметров стационарных виброформ для изготовления крупноразмерных железобетонных конструкций: Автореф. Дис.. .канд.техн.наук. -ХИСИ. Харьков. 1992. -29 с.

4. К.А.Бахмудов, Виброкомплекты к стационарным виброформам для изготовления крупноразмерных железобетонных конструкций. Инф. листок НТД № 90-166, ХТИ, 1990.

5. А.с. 1610123 (СССР) Упругая виброопора. Бахмудов К.А., Виноградов Ю.И., Нестеренко Н.П., Олехнович К.А. МКИ4 F16f 3/08 опубл. в Б.И.1990,№44

6. А.с. 1715603 ( СССР) Устройство для изготовления изделий из бетонных смесей. Бахмудов К.А., Ю.И.Виноградов., Нестеренко Н.П., Олехнович К.А. МКИ4 В28 В 1/08. опубл. в БИ. 1992. № 8.