Предложения по применению композитной арматуры в каркасах зданий

2. Бобровицкий И. И., Шилкин Н. В. Гибридная вентиляция в многоэтажных жилых зданиях// АВОК. - 2010 - №3.

3. Технические рекомендации по организации воздухообмена в квартирах жилых зданий. Р Нп «АВОК» 5.2-2012. - М., 2012. - 24 с.

4. Гинзбург Э. Я. Расчет отопительно-вентиляционных систем с помощью ЭВМ. - М., Стройидат, 1979. - 184 с.

5. Кривошеин А. Д. Прогнозирование работы систем естественной вентиляции жилых зданий с организованным притоком воздуха// Известия Вузов. Строительство. - 2011. - №4 - С. 43 - 52.

RESEARCH OF PROCESSES OF DISTRIBUTION

OF AIR IN HYBRID SYSTEMS VENTILATIONS OF RESIDENTIAL BUILDINGS

A. D. Krivoshein, I. V. Andreev

Features of distribution of differences of pressure and air expenses in ventilation systems with the centralized mechanical removal of air and the decentralized inflow are considered. Influence on air exchange of rooms of a number of external and internal factors is shown.

Keywords: ventilation, residential buildings, aerodynamic calculation, air handling unit.

Bibliographic list

1. Malyavina E. G., Biryukov, S. V., Dianov S. N. Air regime of a high-rise residential building for a year.

Part 2. Air mode for mechanical ventilation.//AVOK, 2005. - №1.

2. Bobrovitsky I. I., Shilkin N. V., Hybrid ventilation in multi-storey residential buildings / / AVOK. - 2010, № 3.

3. Technical recommendations for the organization of air in the apartments of residential buildings. P NP "AVOK" 5.2-2012. - M., 2012. - 24 p.

4. Ginsburg E. Ya. Calculation of heating and ventilation systems with a computer. - M., Stroyi-date, 1979. - 184 p.

5. Krivoshein A. D. Prediction of natural ventilation of residential buildings with organized air intake / / Math. Universities. Building. - 2011. - № 4. -P.43 - 52.

Кривошеин Александр Дмитриевич -кандидат технических наук, доцент,

заведующий кафедрой «Городское

строительство и хозяйство» Сибирской государственной автомобильно-дорожной

академии. Основное направление научных исследований - энергосбережение в зданиях, вентиляция. Общее количество публикаций -103. Адрес эл.почты: gshomsk@mail.ru

Андреев Игорь Валентинович - аспирант, Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии. Основное направление научных исследований - вентиляция зданий.Общее количество публикаций - 2. Адрес эл.почты: andr-ig@ya.ru

УДК 69.07 - 69.003.13

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПО ПРИМЕНЕНИЮ КОМПОЗИТНОЙ АРМАТУРЫ

В КАРКАСАХ ЗДАНИЙ

А. Д. Рахмонов, Н. П. Соловьев

Аннотация. В статье представлены предложения по комбинированному армированию элементов монолитных и сборно-монолитных каркасов с рациональным использованием композитной и стальной арматуры. По результатам технико-экономического сравнения дано обоснование целесообразности применения композитной арматуры.

Ключевые слова: композитная арматура, технико-экономическое обоснование, комбинированное армирование, неразрезные балки монолитных каркасов.

Введение

В современном строительстве, наряду с традиционной стальной арматурой, растет применение композитной арматуры.

Ежегодно увеличивающийся темп роста объемов производства композитный арматуры свидетельствует о том, что российский рынок по этому направлению является динамично развивающимся. По оценкам ResearchTechart [1] в 2008 году

объем российского рынка композитной арматуры в стоимостном выражении вырос на 14 % по сравнению с аналогичным показателем предшествующего года. В следующем году под влиянием кризиса строительной отрасли рост рынка сократился и составил по итогам 2009 года 8,6 %.В 2010 году, ввиду начала выхода из кризиса отрасли и оживления платежеспособного спроса потребителей, ориентированных на

поиск наиболее эффективных и экономичных решений, темп роста российского рынка композитной арматуры составил уже 11 %, а за 2011 год превысил докризисный уровень и составил порядка 15 %. По итогам 2012 года темп роста производства композитной арматуры вырос до 20 %.

В отличие от рынка стальной строительной арматуры рынок композитной арматуры не ощутил на себе столь сильного влияния замедления строительства. На протяжении 2008 - 2013 годов на российском рынке ежегодно наблюдалась положительная динамика темпов роста производства композитной арматуры.

Основная часть

Неметаллическая арматура за счет высокой прочности позволяет снизить материалоёмкость конструкций и обеспечить экономию стали. Сегодня по соотношению параметров «цена - качество» для армирования железобетонных конструкций наиболее перспективной является базальтопластиковая арматура (АБП). Она имеет достаточно хорошее сцепление с бетоном, что позволяет открыть наиболее рациональные сферы применения арматуры [2]. Отличительная специфика базальтовых материалов - их высокая коррозионная стойкость к агрессивному воздействию внешней среды. Такая специфика базальтопластиковой арматуры не просто позволяет широко использовать её в

строительстве, но, и более того, существенно увеличивать межремонтный цикл

эксплуатации конструкций.

В настоящее время известны варианты применения высокопрочных эффективных видов композитной арматуры при строительстве фундаментов зданий, в дорожном строительстве, в конструкциях, работающих в условиях ускоренной коррозии стальной арматуры и бетона. Прямая замена стальной арматуры на композитную в массовых железобетонных конструкциях затруднительна из-за существенно меньшего модуля деформаций композитных материалов [3]. Однако применение АБП в статически неопределимых неразрезных железобетонных балках и плитах в качестве надопорной арматуры при сохранении в пролетных сечениях армирования из стальной арматуры может оказаться достаточно эффективным.

На рисунке 1 показан принцип комбинированного армирования, на рисунке 2 предложены варианты практического применения комбинированного армирования в монолитных балочных и безбалочных каркасах, в сборно-монолитных каркасах [4].

Предложенные технические решения были подтверждены проведенными испытаниями статически неопределимых балок с комбинированным армированием.

Стальная арматура

АБП/

////)>

у

а т

Рис. 1. Принцип комбинированного армирования неразрезных балок

а)

АБП

эс

Стальная , арматура

АБП

Стальная арматура

6)

АБП

АБП

Стальная арматура

\ Стальная арматура

АБП АБП /

Г 1 .......II 1 ...... 1111

ТТ т

/ Стальная / арматура \ Стальная арматура

Рис.2. Варианты комбинированного армирования в каркасах зданий: а) в монолитных балочных каркасах, б) в монолитных безбалочных каркасах, в) в сборно-монолитных каркасах

Были изготовлены и испытаны три серии статически неопределимых конструкций в виде двухпролетных неразрезных балок прямоугольного сечения с размерами 100 х 160ф) мм и общей длинной 3.5 м (расчетные пролеты по 1.68 м). Всего было испытано шесть балок.

Во всех образцах, как с комбинированным, так и с традиционным армированием, в качестве продольной нижней рабочей арматуры использовалась обычная стальная арматура класса А400. В первой серии опытных балок продольная верхняя арматура была также стальной, а в балках с комбинированным армированием в надопорных зонах устанавливались стержни диаметром 6 и 8 мм АБП производства ООО «Гален» г. Чебоксары. Поперечная арматура балок представляла собой замкнутые хомуты 05 мм класса В500. Для всех балок использовался тяжелый бетон класса В25. Результаты испытаний позволили выявить характер реализации перераспределения

усилий в статически неопределимых балках и возможность применения комбинированного армирования [6].

Технико-экономическое обоснование целесообразности использования

композитной АБП в статически неопределимых железобетонных

конструкциях представлено на примере армирования балок в монолитных балочных каркасах.

Железобетонные балки монолитных каркасов в пролетном сечении армируются в продольном направлении рабочими металлическими стержнями 1, 5 и конструктивными 2, 4 (рис. 3а), в опорном сечении положение рабочей и конструктивной арматуры меняется [5]. В предлагаемом решении при комбинированном армировании производится замена верхней надопорной и конструктивной стальной арматуры 6, 7 базальтопластиковыми стержнями (рис. 3б).

1-1 2-2

1-1 2-2

Рис. 3. Армирование пролетного и опорного сечения монолитных балок а) традиционное армирование балки: 1,5 - нижняя рабочая стальная арматура, 2,4- верхняя надопорная и конструктивная стальная арматура, 3 - поперечная арматура, б) комбинированное армирование сечения балки: 1,5 - нижняя рабочая стальная арматура, 6,7 - верхняя надопорная и конструктивная базальтопластиковая арматура

При замене стального армирования на равнопрочную композитную арматуру, экономию можно получить от разницы в стоимости арматуры, за счет меньших затрат на её транспортировку, погрузку и разгрузку. Также положительный экономический эффект достигается за счет экономии расходных материалов при резке стержней, помимо этого снижаются расходы на электричество и трудоемкость арматурных работ.

Проведено сопоставление стоимости балок с традиционным армированием из обычной арматурной стали, с разработанным предложением при комбинированном армировании. Сравнение производилось по критериям стоимости и трудоемкости изготовления железобетонных балок.

Определение трудоемкости

изготовления железобетонных балок и балок с комбинированным армированием производилось по руководству [7]. Для расчета были приняты средние значения цен региона, отраженные в информационно-аналитическом бюллетене по вопросам ценообразования в строительстве Республики Марий Эл [8]. Результаты расчетов представлены в таблицах 1, 2,3.

Таблица 1 - Расчет полной стоимости материалов в варианте с традиционным армированием стальной арматурой

№ п/п Наименование работ Масса

I Изготовление плоского каркаса КР-1 8.62 49.1*4.4)/1000 = 0.216 0.216*117.42=25.36 17.27*14 =242 891.8+25.36 =917.16

2010 А400 7.0 м 5.52 11.06*14 =154.8

208 А400 7.0 м 10.64 24.86*6 =149.2

2012 А400 6.0 м 24.62 69.15*5 =345.8

2020 А400 5.0 м 49.1 891.8

II Соединение стержни (хомутов) 05 Вр-500 0.15 м (37 шт.) (2 шт.) 6.66 6.66*7.8/1000 = 0.052 0.052*117.42=6.2 8.2*22.2 = 186 186+6.2 =192.2

III Сборка пространственного каркаса 49.1 49.1*19.35/1000= 0.95 0.95*117.42 =111.55 111.55

IV Укладка каркаса в опалубку 49.1 49.1*2/1000 = 0.098 0.098*117.42=11.53 11.53

V Формирование (бетонирование) 0.1057 м3 0.1057*7 =0.74 0.74*117.42 =86.89 0.1057 *5200 =549.64 549.64+86.89 =636.53

Итого 2.03 1869.1

Таблица 2 - Расчет полной стоимости материалов в варианте с комбинированным армированием

№ п/п Наименование работ Масса

I Изготовление плоского каркаса КР-1 8.62 23.04*8.65/1000 =0.199 0.199*117.42=23.4 17.27*14 =242 889.01+23.4 =912.41

2010 А400 7.0 м 0.56 16.76*14 =234.6

206 АБП 7.0 м 10.64 24.86*6 =149.16

2012 А400 6.0 м 3.22 52.65*5 =263.25

2012 АБП 5.0 м 23.04 889.01

II Соединение стержни (хомутов) 05 Вр-500 0.15 м (37 шт) (2 шт) 6.66 6.66*7.8/1000 =0.052 0.052*117.42=6.2 8.2*22.2 =186 186+6.2 =192.2

III Сборка пространственного каркаса 23.04 23.04*20.55/1000=0.473 0.473*117.42=35.87 35.87

IV Укладка каркаса в опалубку 23.04 23.04*2/1000 =0.046 0.046*117.42=5.4 5.4

V Формирование (бетонирование) 0.108 м3 0.108*7 =0.756 0.756*117.42=88.78 0.108*5200 =561.6 561.6+88.78 =650.3

Итого 1.5 1722.1

Таблица 3 - Результаты сравнения вариантов железобетонных балок с обычным и комбинированным армированием по стоимости и трудоемкости

Трудоемкость

Традиционное Комбини- Традиционное Комбини-

Виды работ армирование рованная армирование рованная

армирование армирование

1.Изготовление плоского 0.216 0.199 917.16 912.41

каркаса КР-1

2.Соединение отдельных 0.052 0.052 192.2 192.2

стержни

3. Сборка простран 0.95 0.473 111.55 55.59

ственного каркаса

4. Укладка каркаса в опалубку 0.098 0046 11.53 5.4

5.Формирование (бетонирование) 0.74 0.756 636.53 650.3

ИТОГО 2.056 1.526 1868.97 1815.9

25.7 % 2.83 %

Анализ стоимости и трудоемкости балок выполнен на основе сравнения параметров материалов, отличающих рассматриваемые варианты. Трудоемкость оценивалась по ЕНиР на соответствующие работы.

Заключение

Таким образом, по результатам выполненной работы (таблица 3), можно сделать следующие выводы.

Сопоставление данных по стоимости и трудоемкости показало, что вариант с комбинированным армированием балок позволяет снизить стоимость и трудоемкость на 2.83 % и 25,7 % соответственно, что при больших объемах строительства приведет к весомому экономическому эффекту.

Конструктивные особенности

разработанных (предлагаемых) вариантов бетонных балок с комбинированным

армированием снижают стоимость и трудоемкость их изготовления на стройплощадке в сравнении с балками с традиционным армированием.

Библиографический список

1. Маркетинговое исследование рынка композитной (стеклопластиковой и базальтопластикой) арматуры. [Электронный ресурс] URL: http://research-techart.ru/report/composite-reinforcements.htm

2. Климов Ю. А., Солдатченко А. Д., Орешкин О. С. Экспериментальные исследование сцепления композитной неметаличесской арматуры с бетоном //Градостроительства и территориальное планирование / Научно -технический сборник выпуск Киев. - 2011 .- №42 -С.168-175

3. Волчок Д. Что такое композитное арматура? // «Кирпич» журнал для строителей по призванию.-2012 г. - №5. - С. 6-11.

4. Пат. 124278 Российская Федерация, МПК В048 1/38 U1. Узел сопряжения монолитной железобетонной колонны и ригеля [Текст] / Соловьев Н. П., Рахмонов А. Д.; заявитель и патентообладатель Поволж. госуд. технологич. ун-ет. Заявл. 01.08.2012; опубл. 20.01.2013, Бюл. № 2 - 3с.

5. Тихонов И. Н. Армирование элементов монолитных железобетонных зданий // Пособие к проектированию М.: 2008 г. С. 64-66.

6. Рахмонов А. Д., Соловьев Н. П. Прочность изгибаемых элементов с комбинированным армированием на основе нелинейной деформационной модели // Материалы I международной (VII Всероссийской) конференции. Новое в архитектуре, проектирование строительных конструкций и реконструкции. -Чебоксары: ЧГУ, 2012 - С. 101-106.

7. Рекомендации по определению расчетной стоимости и трудоемкости изготовления сборных железобетонных конструкций на стадии проектирования / НИИ экономики строительства Госстроя СССР, НИИ бетона и железобетона Госстроя СССР, ЦНИИПромзданий Госстроя СССР. М.:Стройиздат, 1987 г. С. 40-42, 55-57,70-71.

8. Информационно-аналитический бюллетень по вопросам ценообразования в строительстве Республики Марий Эл, Йошкар-Ола: Центр Ценообразования, 2013. - № 1.

OFFERS ON USE OF COMPOSITE FITTINGS IN FRAMEWORKS OF BUILDINGS

A. D. Rahmonov, N. P. Solovev

This paper describes a combination of monolithic reinforcement of continuous beams, made of basalt plastic reinforcement and mild steel. The substantiation of the feasibility of its use as a result of technical and economic comparison with the corresponding conventional monolithic reinforced continuous beams.

Keywords: a composite reinforcement, feasibility study, a combined reinforcement, continuous beams monolithic frames.

Bibliographic list

1. Market research of composite (fiberglass and basalt) reinforcements. [electronic resource] URL: http://research-techart.ru/report/composite-reinforcements.htm

2. Klimov Y. A, Soldatchenko A. D, Oreshkin O. S. Experimental study of coupling composite reinforcement with concrete / / Town and Territorial Planning / Scientific - Technical Collection edition number 42, Kiev.: - 2011 P.168-175.

3. Volchok D. What is a composite reinforcement? / / "Brick" magazine for builders by calling number 5, St. Petersburg.: 2012 P. 6-11.

4. Pat. 124278 Russian Federation, the IPC V048 1/38 U1. Node pair of monolithic reinforced concrete columns and waling [Text] / Soloviev N.P, Rakhmonov A.D. applicant and patentee Volga State

University of Technology is. Appl. 01.08.2012, publ. 20.01.2013, Bull. Number 2 - 3c.

5. Tikhonov, I. N. Reinforcement elements of monolithic reinforced concrete buildings / / Allowance for designing M: 2008 P. 64-66.

6. Rakhmonov A. D, Soloviev N. P. The strength of flexural members with a combined reinforcement on the basis of non-linear deformation model / / Materials of the I International (VII All-Russian) Conference. New in the architecture, design of building structures and reconstruction. - Cheboksary: ChGU, 2012 - P. 101-106.

7. Recommendations for determining the estimated cost and complexity of manufacturing precast concrete structures at the design stage / Construction Economy Research Institute of the USSR State Committee for Construction, research of concrete and reinforced concrete USSR State, TsNIIPromzdany USSR State. M. Stroiizdat 1987 P. 40-42, 55-57, 70-71.

8. The information-analytical bulletin on pricing in the construction of the Republic of Mari El, Yoshkar-Ola: Pricing Center, 2013. - № 1.

Рахмонов Ахмаджон Джамолиддинович -аспирант кафедры «Строительные конструкции и основания» Поволжского государственного технологического университета. Основные направления научной деятельности: Исследование железобетонных конструкций с комбинированным армированием стальной и композитной арматурой. Общее количество опубликованных работ: 13. email: ahmadjon2903@mail.ru

Соловьев Николай Павлович - кандидат технических наук, доцент кафедры ««Строительные конструкции и основания» Поволжского государственного технологического университета. Основное направления научных исследований: Оценка надежности и долговечности железобетонных конструкций, оптимизация железобетонных конструкций. Автор более 54 научных и методических работ. e-mail:

SolovevN.P.@volgatech.net.