Введение к работе
Важное место в системе мер по ускорению научно-технического прогресса в строительстве занимает разработка эффективных железобетонных конструкций многоэтажных зданий. При этом особое значение приобретают требования рентабельности и трансформации зданий, которые приводят ко все возрастающему применению сборных каркасов во всех областях многоэтажного строительства.
Существующие конструктивные решения каркасов ориентированы в основном на проектирование зданий традиционной прямоугольной 1 формы в плане, хотя здания должны пркшшать любую форму и более полно соответствовать их функциональному назначению. В этой связи перед проектировщиками стоит задача поиска оригинальных объемно-планировочных и рациональных конструктивных решений, позволяющих создать нбвые типы промышленных и гражданских зданий на основе не только прямоугольной сетки колонн, но и криволинейных или круглых очертаний в плане.
Однако, если исходить из существующей методики проектирования, то для строительства разнообразных по функциональному назначению и объемко-плаккроаочным параметрам многоэтажных зданий потребуется и большая номенклатура сборных железобетонных изделий. Для специализации, механизации и автоматизации производства необходимо резко сократить количество типоразмеров изделий массового применения, изготавливая их по гибким технологиям в универсальных переналаживаемых формах. Поэтому важное значение при разработке конструкций таких зданий имеет реализация принципа "от изделий - к проектам", т.е. выбор оптимальной номенклатуры сборных железобетонных изделий высокой технологичности.
Например, такая высокомеханизированная технология,как центрифугирование,может быть успешно применена для изготовления линейных несущих изделий эффективных лечений из высокопрочных бетонов. Центрифугирование дает'-возможность полной механизации технологических процессов изготовления колонн и ригелей высокого качества. В ограниченном объеме формооснастки за счет варьирования толщины стенки сечения элемантов, изменения прочности бетона и характера армирования возможно изготовление широкой номенклатуры элементов. Однако при изготовлении таких элементов необхо-
димо преодолеть ряд технологических трудностей, связанных с созданием консолей, фиксацией закладных деталей, устройством различных уширений и т.д.
Снижение трудоемкости изготовления и монтажа каркасов может быть достигнуто и за счет уменьшения количества сборных Блементов, например, плит перекрытий, путем укрупнения их размеров, при этом максимальная вариантность архитектурно-планировочных решений зданий достигается применением сравнительно незначительной номенклатуры сборных изделий.
Цель настоящей работы - решение комплексной научной проблемы создания новых типов каркасов многоэтажных зданий с различной конфигурацией в плане на основе технологии изготовления и применения эффективных несущих центрифугированных железобетонных изделий и укрупненных элеыентов, обеспечивающих снижение материалоемкости, трудоемкости и стоимости строительства.
С 'этой целью предложено новое направление в решении сворных железобетонных каркасов многоэтажных зданий, установлен ряд закономерностей изготовления и поведения предлагаемых изделий и конструкций на различных стадиях их работы, что позволило решить веяную народнохозяйственную проблему.
Проблема решалась по нескольким направлениям, для чего был выполнен комплекс исследований, включающий:
решение вопросов технологии изготовления на ременных и роликовых центрифугах новых типов изделий для многоэтажных зданий, ранее не встречавшихся в практике центробежного формования;
исследования физико-механических свойств центрифугированного бетона и железобетонаj
разработку унифицированных крупноразмерных предварительно напряженных треугольных плит перекрытий и решение технологических задач их изготовления, транспортирования и монтажа;
совершенствование конструктивных решений и форм зданий на основе предложенных изделий;
экспериментально-теоретические исследования напряженно-деформированного и предельного состояний тонкостенных элементов, узлов их сопряжений, а также фрагментов каркасов и перекрытий зданий;
исследование эффективности предлагаемых конструкторских
и технологических решений при строительстве многоэтажных зданий.
, Z
Научнуи новизну работы составляв? и выносятся на защиту:
результата разработки единой системы унифицированных центрифугированных изделий, на основе которой может осуществляться строительство многоэтажных зданий с различными объемно-планировочными и конструктивными решениями;
особенности технологии формования на ременных и роликовых центрифугах изделий с различными формами поперечного сечения, арматурными выпусками, образованием консолей, утолщений у. технологических отверстий, фиксацией закладных деталей;
зависимости для определения физико-механических характеристик центрифугированного бетона при одно-, двух- и трехслойном формовании;
методика оценки влияния спиральной арматуры на прочность и дефорлативность сжатых центрифугированных элементов кольцевого сечения и обоснования выбора эффективного шага спиральной арматуры; .
обобщенные зависимости для определения длины и прочности анкеровни стержневой арматуры в тонкостенных центрифугировашшх элементах;
технологические особенности йзготопления унифицированных крупноразмерных предварительно напряженных треугольных плит и решение технологических задач их транспортирования и монтажа;
предложения по совершенствования существующих типовых конструктивных решений каркасов с заменой линейных элементов сплошного сечения на центрифугированные;
результаты разработки новых конструктивных решений каркасов зданий с непрямоугольной формой в плане и гибкой плакировочной схемой со сборными горизонтальными, наклонными или спиральными перекрытиями, включающими только два сборных элемента: однотипные треугольные плиты и центрифугированные колонны;
результаты экспериментальных и теоретических исследований прочности, жесткости и трещииостойкости треугольных плит перекрытий;
результаты экспериментальных исследований и методики расчета разработанных стыков тонкостенных центрифугированных колонн и узлов их сопряжений с элементами перекрытий;
- рекомендации по расчету перекритий из треугольных плит
как пространственно-деформируемых систзм с учетом снижения зквя-
валентных равномерно распределенных нагрузок при различных схе
мах загружения; ;
- основные закономерности деформирования колонн на промежуточных стадиях монтажного процесса и методика расчета деформаций центрифугированных колонн в стадии возведения каркасов.
Практическое значение и реализация работы заюшчевтся в том, что автором выполнены исследования и разработаны методики, рекомендации и предложения, позволившие внедрить экономичные центрифугировашше изделия и укрупненные треугольные ПЛИТЫ в строительство многоэтажных зданий.
Разработанные при участии автора "Руководство по проектированию, изготовлению и применению железобетонных центрифугированных конструкций", технические условия на центрифугированные колонны и треугольные плиты перекрытий (ТУ 65 БССР 36-84-77, ТУ 65 БССР 26-317-85, ТУ 234 БССР 377-89), технологические схемы и технические решения были использованы специализированными организациями для иэготовлония оборудования по выпуску новых изделий, спецавтотранспортных средств и приспособлений для их перевозки и монтажа.
Технология массового изготовления эффективных центрифугированных изделий для многоэтажных зданий освоена на Оршанском комбинате СШВиК и Волжском комбинате промышленных предприятий (rJu-бныск), крупноразмерных треугольных плит перекрытий - на Минском заводе.эффективных железобетонных конструкций, стеновых панелей -на заводе "Ыинпромстрой" (г. Минск), Санкт-Петербургским филиалом института "Оргэнергострой" осуществлено перепроектирование цилиндрической формы с возможностью изготовления предварительно напряженных центрифугированных колонн квадратного поперечного сечения длиной до 22,1 м, а ПО "Стррймаш" изготовлены 2 силовые установки СМФ-342 для организации производства треугольных плит перекрытий, в том числе в условиях строительной площадки.
Осуществлено опытное проектирование и строительство семи объектов.
Предложения автора были внедрены также отделом экспериментальных конструкций "Белкромпроекта" Госстроя РБ совместно с БГПА при разработке серии типовых железобетонных конструкций массового применения 1.420.1-29 и шести серий конструкций для экспериментального строительства. Перечень серий приведен в диссертации. 4
Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались более чем на 30 совещаниях и конференциях, основные из которых:
научно-техническая конференция "Безвибрационные методы формования железобетонных конструкций" (г. Минск, 1979 Г.);
X международный конгресс ФИП (г. Дели, Индия, I960 г.);
всесоюзное совещание-семинар "Новые эффективные конструкции многоэтажных каркасных зданий для промышленного и гражданского строительства*(г. Киев, 1982 г.);
всесоюзное координационное совещание "Сопротивление железобетонных элементов при действии поперечных сил" (г. Клайпеда, 1983 г.);
сессии национального комитета СССР ФУЛ (г. Минск, 1982 г., г. Львов, 1984 г.);
всесоюзный семинар "Совершенствование архитектурно-строительных решений многоэтажных производственных зданкй" (г. Харьков, 1984 г.);
II всесоюзное координагдоонное совещание "Конструктивные решения и методы расчете зданий комбинированной системы с учетом податливости поддерживающих конструкций каркаса и основания" (г. Казань, 1985 г.);
всесоюзный семинар "Разработка и применение новых конструк^ ций многоэтажных зданий" (г. Киев, 1985 г.);
всесоюзное совещание-семинар "Новые эффективные конструкции многоэтажных зданий" (г. Минск, 1987 г.);
международная конференция "Железобетонные конструкции в частичном преднапряжении" (г. Братислава» 1986 г.)}
международная конференция (г. Варна, 1988 г.)}
X всесоюзная конференция "Бетон и железобетон, ресурсо- и .энергосберегающие конструкции и технологии" (г. Казань, 1933 г.);
всесоюзная конференция "Фундаментальные исследования и новые технологии в строительном материаловедении" (г. Белгород, 1989 г.);
республиканская научно-техническая конференция "Совершенствование железобетонных конструкций, работающих на 'сложные виды деформаций и их внедрение е строительную практику"(г. Полтава, 1989 г.);
зональная конференция "цули снижения материалоемкости и
стоимости в строительстве и'при реконструкции зданий"(г. Пенза, 1990 г.);
ежегодные научно-технические конференции Белорусской государственной политехнической академии (г. Шшск, 1977... 1994 га)..)
Конструкции и конструктивные системы, включающие разработки по теме диссертации, демонстрировались на республиканских и всесоюзных выставках.
За комплекс выполненных исследований и их внедрение в практику строительства автор в составе коллектива специалистов удостоен премии Совета Министров Республики Беларусь 1983 года. '
Іїубликации. Основные результаты диссертации опубликованы более чем в 60 работах. По результатам работы получено 8 авторских свидетельств.
Основные исследования проводились на кафедре железобетонных и каменных конструкций и в отраслевой научно-исследовательской лаборатории строительных конструкций Белорусской государственной политехнической академии (до 1991 г. - Белорусского политехнического института).
В исследованиях принимали участие работавшие под руководством автора аспиранты, преподаватели кафедры и сотрудники ОНИЛСК.
Автор приншал непосредственное участие в разработке рабочих чертежей экспериментальных конструкций, технологии их заводского изготовления и монтажа, а также авторском надзоре за строительством объектов.
Исследования проводились с 1976 г. в соответствии с республиканской программой 0.55.І6Ц и Целевой комплексной программой по строительству 0Ц.03І Госстроя СССР, а с 1980г. г- в соответствии с республиканской целевой программой 55.02.РЦ "Разработать, исследовать и внедрить новые центрифугированные железобетонные конструкции различных форм поперечного сечения широкой номенклатуры, каркасы одноэтажных и многоэтажных зданий".
Внедрение новых изделий и конструкций в практику строительства осуществлялось Белорусской государственной политехнической академией совместно со следующими ведущими научно-исследовательскими и проектными организациями: НШШБ, ЦНИИпромзданий, Тепло-электропроект, ЦНИИЭПзернопроект (г. Москва); ПИ-І (г. Санкт-Петербург); Белпроыпроект и Минский филиал ЦНИИЭПзернопроект (г. Минск); Горьковский Промстройпроект.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, общих выводов и списка литературы. Работа изложена на 487 стр., в том числе содержит 300 страниц машинописного текста, Г78 рисунков, 30 таблиц и библиографию из 337 наименований.
