Введение к работе
Актуальность работы. Актуальность диссертационной работы определяется следующими факторами: сокращением сроков строительства малоэтажных зданий; необходимостью снижения стоимости применяемых строительных материалов и стоимости 1 м2 ; улучшением эксплуатационных качеств здания - повышением огнестойкости, надежности и долговечности строительных конструкций с использованием местных материалов применительно к малоэтажным зданиям различного назначения; необходимостью дальнейшего совершенствования конструктивных решений малоэтажного строительства с применением прогрессивных методов строительства.
Недостатки современных конструктивных решений одно-, двух- и трехслойных стен малоэтажных зданий показали необходимость проведения дальнейших исследований по разработке новых конструктивных решений стен с применением местных материалов, в том числе ежегодно возобновляемых сельскохозяйственных отходов.
Целью диссертационной работы является разработка новой конструкции стены сельских малоэтажных зданий различного назначения на основе использования местных материалов, отвечающих современным требованиям экологии, экономики и технологии возведения.
Основные задачи работы:
выбрать слои многослойной стены малоэтажных зданий с применением местных материалов и обосновать их расположение в составе конструкции;
сформулировать принцип формообразования многослойной стены;
разработать узлы сопряжения многослойной стены с основными несущими элементами здания;
провести экспериментальные исследования работы новой многослойной конструкции стены;
разработать алгоритм инженерного расчета новой многослойной конструкции стены;
разработать практические рекомендации по применению и проектированию многослойной стены в составе малоэтажных зданий.
Объект исследований - новая конструкция многослойной стены малоэтажных зданий.
Теоретической и методологической основой исследований являются разработки отечественных и зарубежных ученых в области создания и совершенствования рациональных несущих конструкций малоэтажных зданий для строительства в сельских и пригородных районах и методов их расчета. Для решения задач, поставленных в диссертационной работе, использовались стандартные и нестандартные методики, позволяющие оценить работу новой многослойной конструкции стены с учетом экономической и конструкционной безопасности на основе принципа формообразования.
Научная новизна диссертационной работы состоит в следующем: 1) обосновано применение торкрет-бетона в качестве несущих слоев новой
конструкции многослойной стены;
проведено формообразование многослойной стены с учетом расположения слоев и образования контактного слоя, обосновано его функциональное назначение; сформулирован принцип формообразования многослойной стены;
предложено применение сборных пространственных рам из деревянных
брусков в местах сопряжения многослойной стены с основными элементами несущего остова здания для обеспечения его жесткости;
впервые экспериментально на натурных фрагментах определены механические характеристики слоев многослойной стены и ее несущая способность и пожаробезопасность;
предложена расчетная схема многослойной стены и разработан алгоритм инженерного расчета;
разработаны практические рекомендации по применению и проектированию многослойной стены в составе малоэтажных зданий.
Достоверность полученных результатов обеспечена применением в исследованиях научно-обоснованных методик, использованием аттестованного лабораторного оборудования, статистических методов обработки полученных результатов, сопоставимостью полученных результатов с ранее выполненными исследованиями других авторов и нормативными данными, а также необходимыми испытаниями и их положительным практическим эффектом.
Практическая значимость работы заключается в совершенствовании конструктивных решений многослойных стен на основе экспериментально-теоретических исследований: использовании местных органических материалов, повышении энергоэффективности, снижении материалоемкости и трудоемкости изготовления, разработке алгоритма расчета и рекомендаций по возведению. Результаты исследований явились основой для разработки проекта мансардного дома в г. Пугачев Саратовской области. Отдельные положения диссертации использованы в курсовом и дипломном проектировании на кафедре «Промышленное и гражданское строительство» Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.»
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на научных конференциях: международных - г. Пенза - Пензенская государственная архитектурно-строительная академия, 2008-2010 гг.; г. Москва - Московский государственный строительный университет, 2010 г.; всероссийских - г. Москва ООО «Европейский Технический Институт», г. Миасс XXVIII Российская школа по проблемам науки и технологий, 2008; региональных г. Саратов - Саратовский государственный технический университет, 2008-2009 гг.; г. Балаково - Балаковский институт техники, технологии и управления (филиал) ФГБОУ ВПО СГТУ, 2007-2010 гг. В 2011 г. автор работы - участник программы У.М.Н.И.К (Саратов - СГТУ, Пенза - ПГТА). Представление проекта на международном интернет-фестивале «Молодые ученые за инновации: создавая будущее» (2 место).
Личный вклад. Разработка новой конструкции многослойной стены для малоэтажных зданий с применением местных материалов.
Разработка узлов сопряжения новой конструкции многослойной стены с основными элементами здания.
Проведение экспериментальных исследований новой многослойной конструкции стены.
Разработка алгоритма инженерного расчета новой многослойной конструкции стены и программы на языке программирования С#.
Разработка практических рекомендаций по применению и проектированию многослойной стены в составе малоэтажных зданий.
Разработка проектного предложения для строительства одноэтажного жилого дома площадью 84 кв.м для участия ООО «Пугачёвжилстрой» в Федеральной целевой программе «Свой дом».
Реализация и внедрение результатов работы:
Результаты теоретических и экспериментальных исследований приняты к практической реализации в рамках участия в Федеральной целевой программе «Свой дом» ООО «Пугачёвжилстрой» в составе проектно-технических мероприятий при организации строительства малоэтажных жилых зданий молодым специалистам на селе. Разработаны практические рекомендации по применению и проектированию стен малоэтажных зданий с использованием новой многослойной конструкции несущих стен. Результаты проведенных экспериментально-теоретических исследований внедрены в учебный процесс Саратовского государственного технического университета имени Гагарина Ю.А. по специальности 270100 «Промышленное и гражданское строительство».
На защиту выносятся:
- новая конструкция многослойной стены для сельских зданий различного
назначения;
- принцип формообразования пятислойной конструкции стены с обоснованием
расположения слоев в составе конструкции;
обеспечение жесткости несущего остова малоэтажных зданий с применением новой конструкции многослойной стены;
результаты экспериментальных исследований по определению несущей способности новой конструкции многослойной стены и ее эксплуатационные характеристики;
расчетная схема многослойной стены и алгоритм ее расчета;
технико-экономические показатели новой конструкции многослойной стены.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 9 статей общим объемом 31с. (личный вклад автора - 22 с), из них 3 - в изданиях перечня ВАК. Получен патент на полезную модель Российской Федерации № 98441, опубликован 20.10.2010 г., получено свидетельство на программу для ЭВМ № 2012611926, опубликовано 20.02.2012 г.
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, основных выводов, изложена на 181 страницах и содержит 128 страниц машинописного текста, 84 рисунка, 43 таблицы, список литературы из 172 наименований и 3 приложения.
