Трехслойные железобетонные стеновые панели с композитными гибкими связями

УДК 699.86

А.Н. ЛУГОВОЙ, канд. техн. наук, начальник конструкторского отдела, А.Г. КОВРИГИН, инженер, руководитель группы технической поддержки

ООО «Бийский завод стеклопластиков»

Трехслойные железобетонные стеновые панели с композитными гибкими связями

Применение новых материалов в строительстве, таких как композитные гибкие связи для трехслойных железобетонных стеновых панелей, требует тщательной проверки эксплуатационных характеристик таких материалов. Для выполнения всех требований строительных норм по безопасной эксплуатации зданий необходимо проведение технической оценки новых материалов с определением коэффициентов работы в условиях воздействий агрессивных сред, долговременных механических воздействий и других факторов, моделирующих реальные условия эксплуатации. Для связей СПА 7,5 Бийского завода стеклопластиков определены коэффициенты работы, на основании которых предложена методика по расчету количества связей и правила их установки.

Ключевые слова: крупнопанельное домостроение; композитные гибкие связи; требования нормативной документации, коэффициенты условий работы; комплекс технической оценки композитных гибких связей; методика расчета количества связей.

A.N. LUGOVOY, Candidate of Sciences

Three-Layer Reinforced Concrete Wall Panels with Composite Flexible Ties

The use of new materials in construction, such as composite flexible ties for three-layer reinforced concrete wall panels, requires a careful examination of operational characteristics of these materials. To meet the requirements of the building code for safe operation of buildings it is necessary to make a technical assessment of new materials with the determination of operation coefficients under conditions of aggressive media impact, long-term mechanical impacts and other factors simulating actual operating conditions. For ties SPA 7.5 of the Biysk zavod stekloplastikov, the operation coefficients have been determined; new methods for calculation of the number of ties and rules of their installation are proposed on the basis of these coefficients.

Keywords: large panel housing construction, composite flexible ties, requirements of technical documentation, factors of working conditions, complex of technical assessment of composite flexible ties, methods for calculation of number of ties.

Крупнопанельное домостроение (КПД) на протяжении десятков лет является одним из наиболее экономически оправданных направлений по созданию нового жилищного фонда. В последние годы КПД переживает второе рождение и заводы многих регионов России технически перевооружаются, устанавливая современное автоматизированное оборудование с повышенной производительностью [1—3].

Одновременно с развитием технологий повышаются требования к энергетической эффективности зданий. Так, трехслойные стеновые панели с эффективным утеплителем , требования к которым установлены в ГОСТ 31310 «Панели стеновые трехслойные железобетонные с эффективным утеплителем. Общие технические условия», позволили увеличить теплозащитные характеристики ограждающих конструкций жилых и общественных зданий до значений, регламентируемых СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий. Актуализированная редакция СНиП 23-02—2003». При этом одним из основных факторов, снижающих тепло-эффективность трехслойных панелей, выступает наличие теплопроводных включений («мостиков холода») между железобетонными слоями панели, такими как металлические гибкие связи, железобетонные шпонки, другие соединительные элементы из теплопроводных материалов [4, 5].

Замена теплопроводных соединителей композитными гибкими связями решает проблемы «мостиков холода». Использование композитных связей также позволяет уменьшить трудозатраты на их расстановку при изготовлении панели. Кроме того, в панелях сложной конфигурации связи позволяют осуществить более равномерное распределение нагрузок в элементах в сравнении с крупными соединителями (шпонками).

Единственным препятствием для широкого распространения гибких связей из ПКМ является отсутствие полноценной нормативной базы. В общем случае при проектировании трехслойных стеновых панелей проектировщи-

ки обязаны руководствоваться положениями ГОСТ 31310 «Панели стеновые трехслойные железобетонные с эффективным утеплителем». Однако в указанном ГОСТе нет требований к характеристикам гибких связей, методике расчета их количества, обеспечивающего надежность панели в течение назначенного срока эксплуатации, и прочих положений, регламентирующих их применение. Поэтому в соответствии с постановлением Правительства РФ № 1636 и приказом Минрегиона России № 292, а также Федеральным законом № 184-Ф3 «О техническом регулировании» связи из ПКМ для трехслойных стеновых панелей до последнего времени рассматривались как новый конструкционный материал. Производителям же гибких связей из ПКМ необходимо было оформлять техническое свидетельство — нормативный документ, допускающий их к применению в строительстве, устанавливающий технические требования к данной продукции и определяющий методику корректного прочностного расчета.

В настоящее время утвержден и введен в действие ГОСТ 54923—2012 «Композитные гибкие связи для многослойных ограждающих конструкций. Технические условия», в котором регламентированы требования к композитным связям и некоторые их физико-механические характеристики. При этом соответствие этому ГОСТу не может являться допуском для использования гибких связей в трехслойных стеновых панелях по следующим причинам:

1. В ГОСТ 54923—2012 регламентированы требования по прочности сцепления связей с бетоном несущего или облицовочного слоя и требования по остаточной прочности материала связей на растяжение после выдержки в щелочной среде. При этом нет требования по прочности сцепления связей с бетоном несущего или облицовочного слоя после выдержки связей в щелочной среде. А это важнейший параметр, который определяет несущую способность соединительного узла в течение назначенного срока эксплуатации трехслойной панели, в конструкции которой

заложены гибкие связи из ПКМ. Исследования, проведенные Бийским заводом стеклопластиков, показывают, что в подавляющем большинстве случаев именно этот параметр определяет критическую нагрузку на узел сцепления, тогда как в прочности самих связей даже после выдержки в щелочной среде остается запас.

2. В ГОСТ 54923—2012 нет установленного порядка определения понижающих коэффициентов, учитывающих динамические и некоторые климатические воздействия на прочность гибких связей и узлов их анкеровки в бетоне. Следовательно, для правильного расчета несущей способности гибких связей требуется разработка дополнительной методики.

3. В Приложении Н ГОСТ 54923—2012 приведена рекомендованная схема расположения гибких связей, которая дает только очень общее представление о правилах их установки. Для того чтобы полностью реализовать прочность гибких связей и получить теплоэффективную, надежную стеновую панель без избыточных связей, следует установить более конкретные требования по расстановке гибких связей.

Перечисленные выше положения необходимо учитывать для выполнения следующих требований нормативной документации:

— ГОСТР 54257—2010 «Надежность строительных конструкций и оснований»:

...4.2.1. «Расчет строительных объектов по предельным состояниям должен проводиться с учетом: 1) деградации свойств материалов; 2) условий изготовления конструкций, возведения зданий и сооружений и особенностей их эксплуатации.

...5.3.1. Для каждой расчетной ситуации необходимо учитывать все возможные неблагоприятные расчетные сочетания (комбинации) нагрузок, которые следует устанавливать на основе результатов анализа всех возможных реальных вариантов одновременного действия различных нагрузок и с учетом возможности реализации различных схем приложения кратковременных нагрузок или отсутствия некоторых из них...

... 6.5. При расчете конструкций, работающих при высоких или низких температурах, повышенной влажности, в агрессивных средах, при повторных воздействиях и т. п. условиях, следует учитывать возможные изменения их свойств во времени, в первую очередь деградацию физических свойств материала (прочности, упругости, вязкости, ползучести, усадки).

...8.1. Возможные отклонения расчетной схемы строительного объекта от условий его реальной работы следует учитывать, используя коэффициенты условий работы.

8.2. Коэффициенты условий работы необходимо устанавливать:

— в нормах, регламентирующих расчет конструкций и оснований;

— на основе экспериментальных и теоретических данных, а также данных о действительной работе материалов, конструкций и оснований в условиях производства работ и эксплуатации объекта.

— ГОСТ Р 31310—2005 «Панели стеновые трехслойные железобетонные с эффективным утеплителем»:

...5.3.4.3. Прочность соединительных связей между наружным и внутренним бетонными слоями панелей обеспечивается принятыми в рабочих чертежах материалом и размерами сечения элементов связей, параметрами и конструкцией их анкеру-ющей части, а также предусмотренными в рабочих чертежах мерами по обеспечению их коррозионной стойкости.

— СП 63.13330.2012 «Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения»:

...4.1. Бетонные и железобетонные конструкции всех типов должны удовлетворять требованиям:

— по безопасности;

— по эксплуатационной пригодности;

— по долговечности;

а также дополнительным требованиям, указанным в задании на проектирование.

4.2. Для удовлетворения требований по безопасности конструкции должны иметь такие начальные характеристики, чтобы при различных расчетных воздействиях в процессе строительства и эксплуатации зданий и сооружений были исключены разрушения любого характера или нарушения эксплуатационной пригодности, связанные с причинением вреда жизни или здоровью граждан, имуществу, окружающей среде, жизни и здоровью животных и растениям.

4.3. Для удовлетворения требований по эксплуатационной пригодности конструкция должна иметь такие начальные характеристики, чтобы при различных расчетных воздействиях не происходило образование или чрезмерное раскрытие трещин, а также не возникали чрезмерные перемещения, колебания и другие повреждения, затрудняющие нормальную эксплуатацию (нарушение требований к внешнему виду конструкции, технологических требований по нормальной работе оборудования, механизмов, конструктивных требований по совместной работе элементов и других требований, установленных при проектировании).

5.1.6. При расчете элементов сборных конструкций на воздействие усилий, возникающих при их подъеме, транспортировании и монтаже, нагрузку от массы элементов следует принимать с коэффициентом динамичности, равным: 1,6 — при транспортировании;1,4 — при подъеме и монтаже.

Допускается принимать более низкие, обоснованные в установленном порядке, значения коэффициентов динамичности, но не ниже 1,25.

5.1.14. Для конструкций сложной конфигурации (например, пространственных) кроме расчетных методов оценки

научно-технический и производственный журнал £J\±Jг\i>\'::

~36 май 2015 Ь^ШШ'

Л

несущей способности, трещиностойкости и деформативно-сти могут быть использованы также результаты испытания физических моделей...

Бийский завод стеклопластиков на протяжении более 20 лет изучает эксплуатационные характеристики композитных гибких связей и виды воздействий на них. На основании полученных данных совместно с Сибирским государственным университетом путей сообщения под руководством доктора технических наук, профессора В.П. Устинова разработана методика расчета количества гибких связей СПА7,5 для обеспечения надежности трехслойной стеновой панели на весь срок эксплуатации (до 100 лет). На основании этих исследований и рекомендаций и выпущенных на их основе технических свидетельств гибкие связи СПА7,5 были внедрены в качестве соединительных элементов на более чем 20 заводах КПД РФ и порядка 10 за границей.

Опыт работы с гибкими связями и эксперименты по использованию различных типов гибких связей показали, что наиболее важным с точки зрения обеспечения надежности является оценка их долговечности при работе в щелочной среде бетона. При этом обязательно необходимо учитывать воздействия прочих эксплуатационных факторов, таких как переменное замораживание/оттаивание, воздействие высоких температур в условиях пожара, динамические воздействия при транспортировке и ветровом давлении и другие. Все указанные нагрузки и воздействия

учтены в методике, изложенной в вышеупомянутых рекомендациях, соответствующими коэффициентами надежности и условий работы.

Резюме

ГОСТ 54923—2012 «Композитные гибкие связи для многослойных ограждающих конструкций. Технические условия» позволил внести некоторую ясность в определении композитных гибких связей как таковых и был необходим, чтобы избежать попадания на производство заводов КПД гибких связей низкого качества. При этом ГОСТ 54923—2012 не решает проблемы проведения корректных расчетов на весь срок эксплуатации стеновых панелей. Поэтому чтобы выполнить требования строительных норм по надежности и долговечности стеновых панелей, в настоящее время при проведении расчетов следует пользоваться такой технической документацией, как: Техническое свидетельство № 3535—12 «Панели сте-

Гибкая связь СПА 0 7,5мм

ДЛЯ ТРЕХСЛОЙНЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ПАНЕЛЕЙ

й/1 ч

шш

I

Соответствует требованиям нормативной документации

Огнестойкость в системе

Долговечность 100 пет

Ще л очес то й кос ть

Теп л оэффе кти в ность

Ш Ш

I 1 г-Ь-Ь —

высокая прочность

Применяется более чем на 30 заводах России и стран СНГ

БИЙСКИЙ ЗАВОД СТЕКЛОПЛАСТИКОВ

WSilG России. Л(11;н*>ии KtnU. : у Л Лвмшнгрэдадя. 0й I

т ft л.I "fI. I ;. *7 (3354)Л42-Л44. E-mail крафкиз ш VMW.bza.rft

Реклама

Некоммерческое партнерство производителей извести

Союз

Производителей Извести

Цели партнерства:

• Формирование цивилизованного рынка извести для производства строительных материалов и химической продукции в России

• Защита интересов поставщиков и производителей извести

• Координация усилий членов партнерства по защите прав и интересов перед третьими лицами

• Расширение рынка сбыта продукции

Задачи партнерства:

• Содействие повышению профессионального уровня членов партнерства

• Представление и защита интересов производителей извести

• Сотрудничество с органами власти по выработке и принятию решений, направленных на создание благоприятной экономической и правовой ситуации для производитлей извести

• Взаимная поддержка членов партнерства

• Организация сотрудничества между членами партнерства в профессиональной деятельности

Приглашаем всех заинтересованных в расширении рынка, развитии технологии

производства и применения извести вступить в Некоммерческое партнерство производителей извести

394000, г. Воронеж, пр-т Революции, 1А Тел./факс: (473) 239-84-95 e-mail: spi-2006@yandex.ru www.soyuzizvest.ru

новые железобетонные с гибкими связями из стеклопла-стиковой арматуры», «Рекомендации по применению стеклопла-стиковой арматуры (СПА) в качестве гибких связей трехслойных стеновых панелей», СТО «Железобетонные трехслойные панели системы «Стайродом»», СТО «Система «Термо-КРОСТ» Стены и панели стеновые трехслойные бетонные и железобетонные». Подтверждением правильности выполнения расчетов должны служить положительные результаты обязательных испытаний по относительному сдвигу слоев стеновой панели, успешно пройденные пожарные испытания и испытания гибких связей на щелочестойкость и несущую способность. Пока в РФ нет полноценной нормативной документации и для комплексного определения физико-механических и эксплуатационных характеристик гибких связей каждый производитель обязан и вынужден определять эти характеристики и подтверждать соответствие им для каждого выпускаемого вида связей. Перечисленная выше техническая документация включает в себя методику расчета для гибких связей Бийского завода стеклопластиков и коэффициенты условий работы для них. Эти коэффициенты и методика, разумеется, могут быть использованы только в отношении гибких связей СПА, выпускаемых Бийским заводом стеклопластиков. Для определения характеристик любых других видов гибких связей обязательно проведение комплексных исследований и утверждение в надлежащем порядке корректно рассчитанных (в результате этих исследований) коэффициентов надежности и условий работы с оформлением соответствующих документов (ТС, СТО, ТУ и т. п.).

Список литературы

1. Николаев С.В. Модернизация базы крупнопанельного домостроения — локомотив строительства социального жилья // Жилищное строительство. 2011. № 3. С. 3—7.

2. Николаев С.В. Возрождение крупнопанельного домостроения в России // Жилищное строительство. 2012. № 4. С. 2-8.

3. Сапачева Л.В., Юмашева Е.И. Крупнопанельное домостроение остается самым быстрым и экономичным // Жилищное строительство. 2014. № 10. С. 3-10.

4. Луговой А.Н. Повышение энергоэффективности ограждающих конструкций // Строительные материалы. 2011. № 3. С. 32-33.

5. Луговой А.Н., Ковригин А. Г. Композитные гибкие связи для трехслойных панелей // Строительные материалы. 2014. № 5. С. 22-24.

References

1. Nikolaev S.V. Modernization of Base of Large-Panel Housing Construction is a Locomotive of Social Housing Construction. Zhilishchnoe Stroitel'stvo [Housing Construction]. 2011. No. 3, pp. 3—7. (In Russian).

2. Nikolaev S.V. Revival of large-panel housing construction in Russia. Zhilishchnoe Stroitel'stvo [Housing Construction]. 2012. No. 4, pp. 2-8. (In Russian).

3. Sapacheva L.V., Yumasheva E.I. Large Panel Building Construction Remains the Most Rapid and Cost-Effective. Zhilishchnoe Stroitel'stvo [Housing Construction]. 2014. No. 10, pp. 2-8. (In Russian).

4. Lugovoy A.N., Kovrigin A. G. Composite Flexible Bracings for Three-Layered Thermal Efficient Panels. Stroitelnye Materialy [Construction materials]. 2011. No. 3, pp. 32-33. (In Russian).

5. Lugovoy A.N. Enhancement of Energy Efficiency of Enclosing Structures. Stroitelnye Materialy [Construction materials]. 2014. No. 5, pp. 22-24. (In Russian).

38

май 2015

iA