CC BY
307
1866, nr101. - S. 3.
25. Truskawiec : «Naftusia», krytydeptak [Dokumentikonograficzny] / CBNPolona [Електронний ресурс]. - Режим доступу : http://www.polona.pl/dlibra/doccontent2?id=18262& from=&from=generalsearch&dirids=23&lang=en
26. Truskawiec-Zdrój, deptak przy Marysi [Dokument ikonograficzny] / CBN Polona http://www.polona.pl/dlibra/doccontent2?id=16790&from=&from=generalsearch&dirids=23&lang=en
27. Truskawiec-Zdrój, «ZródloMarjiideptak» [Dokumentikonograficzny] [Електронний ресурс]. - Режим доступу : http://www.polona.pl/dlibra/doccontent2?id=28168&from =&from=generalsearch&dirids=23&lang=en
28. Truskawiec, zdrójMaryiikrytydeptak [Dokumentikonograficzny] [Електронний ресурс]. -Режим доступу: http://www.polona.pl/dlibra/doccontent2?id=28175&from=&from= generalsearch&dirids=23&lang=en
29. Truskawiec-Zdrój, krytydeptakna «Adamówce» [Dokumentikonograficzny] / CBNPolona [Електронний ресурс]. - Режим доступу : http://www.polona.pl/dlibra/doccontent2id= 29513&from=&from=generalsearch&dirids=23&lang=en
30. W^clawowicz-Bilska E. Historyczne zalozenia zdrojowisk w ksztaltowaniu wspólczesnych osrodków balneologicznych w Polsce / Elzbieta W^clawowicz-Bilska. Monografía. - Kraków, 1990. -108 s.
31. W^clawowicz-Bilska E. Uzdrowiska polskie. Zagadnienia programowo-przestrzenne / Elzbieta W^clawowicz-Bilska. - Kraków, 2008. - 166 s.
32. W^glarz B. A. Spacerkiem po starej Szczawnicy i Rusi Szlachtowskiej / B. A. W^glarz. -Pruszków, 1994. - S. 45.
33. Zieleniewski M. Ilustrowany opis zakladów zdrojowo-k^pielnych w Galicji istniej^cych / Michal Zieleniewski. - Kraków, 1871. - S. 2.
34. Zieleniewski M. Ilustrowany przewodnik w podrózy do Szczawnicy / Michal Zieleniewski. -Kraków, 1869. - S. 7.
35. Zieleniewski M. Nowe lazienki w Krynicy pod wzgl^dem architektonicznym, technicznym i balneoterapeutycznym / Michal Zieleniewski. - Kraków, 1866. - S. 31 - 32.
36. Zieleniewski M. Nowy chodnik kryty do przechadzki, przy zdroju mineralnym w Krynicy / M. Zieleniewski. „Tygodnik Ilustrowany", 1869, nr 75, s. 265 - 266.
УДК 728.2:693.97.001.63:69.059.7
ТРУБОБЕТОННЫЙ КАРКАС - РАЦИОНАЛЬНЫЙ ВЫБОР ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ВЫСОТНЫХ ЗДАНИЙ
И. Могилевцева, асс., О. Разумова, к. т. н., доц.
Ключевые слова: трубобетонный каркас, трубобетонные конструкции, объемно-планировочные решения
Введение. Современные технологии в сфере строительства позволяют не только увеличить надежность зданий, но и сделать их значительно привлекательнее. Применяя разнообразные архитектурно-планировочные решения и новые технологии в строительстве, архитекторы имеют возможность для самовыражения и создания индивидуальных проектов, коренным образом отличающихся от предыдущих.
Сейчас во многих странах получил распространение такой вид монолитных железобетонных конструкций как трубобетон, его использование позволяет увеличить устойчивость зданий в несколько раз.
Анализ публикаций. В первых сооружениях с использованием трубобетона применялось многотрубное армирование, при котором несущим элементом был пакет из трубобетонных стержней малого диаметра. Примером использования многотрубных пакетов является арочный мост пролетом 9 м в восточном предместье Парижа, построенный в 1931 г. (рис. 2). Две арки этого моста состоят каждая из шести труб диаметром 60 х 3,5 мм, заполненных бетоном.
В 1936 г. под руководством академика Г. П. Передерия был сооружен мост пролетом 101 м через р. Нева в Санкт-Петербурге, в котором применена известная схема безраскосной фермы. Крупногабаритный пакет из 40 труб диаметром 140 х 5 мм использован в качестве верхнего параболического пояса пролетного строения. Трубы изготовлены из малоуглеродистой стали марки Ст5. Впоследствии система пакетного трубобетона не применялась из-за сложности изготовления.
Рис. 3. Общий вид моста через р. Нева
Рис. 4. Поперечное сечение арки моста
Цель статьи. Изучить историю возникновения трубобетонных конструкций. Рассмотреть конструкционные и строительно-технические свойства трубобетона, а также показать возможность его применения в самых различных областях строительства.
Началом широкого развития трубобетонных конструкций следует считать появление монотрубной системы. В 1940-х годах проф. В. А. Росновский предложил использовать в качестве конструктивного элемента мостов одну тонкостенную стальную трубу, заполненную бетоном, и в ряде проектов показал ее преимущества по сравнению с обычными решениями. Им были предложены различные конструкции мостов с применением такого решения, а впоследствии по одному из этих предложений был построен железнодорожный мост через р. Исеть вблизи г. Каменск-Уральский.
Рис. 5. Общий вид моста р. Исеть вблизи г. Каменск-Уральский
Изготовление трубобетона. При изготовлении трубобетона используются круглые цилиндрические, а также призматические (квадратные или прямоугольные) трубы. В некоторых случаях внутри бетонного ядра устанавливается арматура: гибкая - в виде стержней или жесткая - уголки, двутавры и др. В нашей стране такие конструкции используют для свай, представляющих собой металлические цилиндрические оболочки диаметром 1 600 мм с армированным бетонным ядром. Армирование ядра позволяет уменьшить диаметр оболочки и, следовательно, поперечный габарит конструкции, что имеет большое значение.
Рис. 7. Армирование бетонного ядра: а - гибкой арматурой; б - жесткой арматурой в виде трубы; в - то же, уголком; г - тоже, двутавром
а б в
Рис. 8. Примеры армирования бетонного ядра: а - трубобетонный сердечник неармированный; б - то же, с высокопрочной арматурой; в - жесткий рамный узел, колонна с перекрытием
Технология заполнения труб бетоном. При широком применении трубобетонных конструкций необходим индустриальный и высокопроизводительный способ заполнения труб бетоном, обеспечивающий высокую прочность и однородность бетонного ядра.Существуют три способа уплотнения бетона в трубах: глубинным вибрированием, штыкованием и внешним вибрированием.
Наиболее эффективным и универсальным является внешнее вибрирование, осуществляемое с помощью вибростола с вертикальным и гармоническими колебаниями. При этом способе трубы, прочно прикрепленные квибростолу в вертикальном положении, вибрируют вместе с ним. Бетон подается сверху через загрузочные воронки в вибрирующую трубу, заполняет ее и одновременно уплотняется.
Существует также инъекционный способ заполнения трубы бетоном. При использовании данного способа бетон подается снизу вверх по трубе через отверстие в ее боковой грани.
Рис. 9. Схема заполнения трубы бетоном инъекционным способом
Преимущества трубобетона. Если говорить о конкретных показателях, то данная технология:
^ позволяет в 1,5 - 2 раза снизить расход бетона; ^ в 1,8 - 3 раза снижает массу конструкции;
^ вдвое экономит затраты труда в связи с отсутствием арматурных, сварочных работ и работ по монтажу опалубки;
^ по сравнению со стальными конструкциями применение трубобетонных колонн позволяет в 1,5 - 2 раза сократить расход металла при одинаковой массе конструкций;
^ трубобетонные конструкции обладают всеми достоинствами металлических конструкций в плане монтажа, отличаясь при этом более высокой огнестойкостью;
^ конструкционные свойства трубобетона позволяют применять его в самых различных областях строительства;
^ конструкции с трубобетоном работают более гибко, по сравнению с обычными армированными опорами, и выдерживают значительно большие нагрузки;
^ в открытой опалубке бетон всегда имеет усадку, в жесткой оболочке, наоборот, происходит его распирание;
^ металл, работая в связке с бетоном в закрытой конструкции, обеспечивает гораздо более высокий коэффициент устойчивости, чем в конструкциях с армированным открытым бетоном; ^ в трубобетоне трещин практически не бывает.
Недостатки трубобетона. К недостаткам можно отнести следующие моменты:
• относительно высокая стоимость стальных труб большого диаметра;
• пониженная, по сравнению с обычным железобетоном, коррозионная стойкость, что ведет к дополнительным затратам на ее обеспечение;
• возможность расслоения бетонной смеси при заполнении труб небольшого диаметра;
• отсутствие надежных вариантов стыков трубобетонных колонн с несущими конструкциями перекрытий зданий;
• возможность отслаивания бетонного ядра от оболочки вследствие неблагоприятного влияния усадки бетона;
• возможность разрыва металлической оболочки под действием внутреннего давления паров связанной воды, освобождающейся при сильном нагревании во время пожара;
• сложность обеспечения совместной работы бетонного ядра и внешней стальной оболочки при эксплуатационных нагрузках .
Строительство с применением трубобетонных каркасов. В мире накоплен достаточный опыт строительства высотных сооружений с применением трубобетона и монолитных конструкций в сейсмоопасных зонах. В качестве примера можно упомянуть Японию или Китай, где, несмотря на расположение крупных городов в зонах высокой сейсмичности,
возводятся небоскребы, которые неоднократно выдерживали мощные удары подземной стихии. В Китае ни одно из 80-этажных зданий (!) не пострадало во время землетрясений.
В нескольких новых небоскребах в Китае, в частности, в 610-метровой башне в Гуанчжоу, в качестве несущих конструкций предусмотрено использование трубобетона.
Рис. 10. Телебашня в Гуанчжоу, Китай
Комбинированные стале - Тжелезобетонные несущие конструкции применены и в 508-метровой мегабашне в Тайпэе, столице Тайваня. В качестве колонн там использованы сварные металлические короба сечением 2,4 х 3,0 метра, заполненные бетоном. Каждая из колонн рассчитана на нагрузку 3 8 тысяч тонн.
Рис. 11. Высотное здание Taipei 101 в Тайване, Китай: а - общий вид; б - план этажа
Украина. Логично и экономически целесообразно в стране, изобилующей рудными месторождениями и металлопрокатными заводами, вести строительство с применением металлокаркаса, особенно учитывая тот факт, что экспорт металлопродукции уменьшается, и увеличение внутреннего потребления отечественной продукции для поддержания общего объема производства становится все более актуальным. Нужно помнить, что в Украине за последние десятилетия значительно сокращен объем кирпичного и каркасно-панельного домостроения. Панельное домостроение (самый быстрый и дешевый вид строительства на протяжении последних 40 лет) сведено «на нет» за счет уменьшения количества домостроительных комбинатов с 84 в советское время до 8 производственных комбинатов сегодня. Увеличение же монолитно-каркасного домостроения требует значительных капиталовложений на опалубку, оно зависит от погодных условий, характеризуется значительной материалоемкостью и, как следствие, - достаточно высокой стоимостью и
значительными сроками строительства.
Металлокаркасное же строительство в трубобетонном варианте обладает всеми достоинствами традиционного домостроения, но экономичнее и быстрее, как минимум в два раза. Уже поэтому строительство на основе трубобетона должно стать на поток вместо панельного домостроения. При этом нам не нужно заново, как в советское время, нести расходы и создавать 84 новых домостроительных комбината — по этой технологии такие комбинаты просто ненужны. Производство организуется непосредственно на строительной площадке, а о скорости строительства уже упоминалось.
Экономичность и скорость - не главный «козырь» трубобетона, во многих случаях важней его сверхустойчивость, способность выдерживать длительные предельные нагрузки (вспомним трагедии с обрушениями российского аквапарка и торгового центра, сколько погибло людей!) Кроме того, земля в городах дорожает, стройки «растут» ввысь, а строить высотки с применением трубобетона, как показала мировая практика, и дешевле (доступность), и быстрей (не нарушается ритм жизни города), и надежней (строим-то на века): в трубобетоне, как ни в какой другой конструкции, идеально сочетаются свойства металла, как обоймы, работать на изгиб и растяжение и способность бетона работать на сжатие.
Что касается применения трубобетона современными днепропетровскими застройщиками, то в этой области успешно работает компания «Созидатель», которая возвела по этой технологии здания, АЖК «Аркадиевская башня» и АЖК «Днепровский» (рис. 12 — 14).
Рис. 13. АЖК «Днепровский»
Рис. 14. Возведение АЖК «Днепровский» с использованием трубобетоного каркаса
В ПГАСА ведется активная работа по изучению трубобетонных конструкций. Применение этой конструктивной системы используется для разработки и выполнения дипломных проектов на различных кафедрах академии (рис. 15, 16).
Рис. 15. Проектные предложения жилого многофункционального комплекса. Автор - студ. С. Картынник, руководитель - асс. И. Н. Могилевцева
Рис. 16. Проектные предложения жилого многофункционального комплекса. Автор - студ. Ю. Коняхина, руководитель - О. В. Разумова
Выводы. Широкое применение трубобетонных конструкций сдерживается отсутствием нормативных документов по их проектированию и расчету. Несмотря на весьма обстоятельные исследования в этой области, надо признать, что до сих пор нет надежной и приемлемой для практического использования расчетной модели трубобетонного сечения в предельном состоянии, адекватно отражающей его специфические особенности.
Использование именно этой конструктивной системы дает огромные возможности архитекторам для разработки самых необычных зданий и сооружений, практически без ограничений, позволяя воплотить в жизнь самые смелые объемно-планировочные решения.
Трубобетонные конструкции экономичны. Их применение уменьшает вес сооружения в 2 - 3 раза, трудозатраты - в 4 - 5 раз, стоимость в 2 - 3 раза по сравнению с железобетонными. По сравнению с металлическими конструкциями при незначительном увеличении веса достигается существенное уменьшение стоимости (до 40 %) и расхода стали (в 2 - 3 раза).
Прекрасные конструкционные и строительно-технические свойства трубобетона позволяют применять его в самых различных областях строительства: мостостроении, строительстве метро, промышленных, жилых и общественных зданий различной этажности.
Поэтому можно сделать вывод, что дальнейшие исследования в этой области необходимы, полезны и перспективны.
ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
1. Кикин А. Конструкции из стальных труб, заполненных бетоном / А. И. Кикин, Р. С. Санжаровский, В. А. Трулль // М. : Стройиздат, 1974 г. - 144 с.
2. Турчин Л. Трубобетон: строим в два раза быстрей, легче, экономичней, надежней / Л. Турчин, Блог Леонида Турчина // Режим доступа: http://blog.liga.net
3. Иванов А. Трубобетонные конструкции / А. С. Иванов // Железобетонные изделия и конструкции. - 2011. - № 10. - С. 13.
4. Хамиев Р. Трубобетон - технология будущего / Р. Хамиев // Строительный весник. Элек. Издание // Режим доступа: http://subscribe.ru/archive/build.gsv/200702/28114728.html
5. Кикин А. Конструкции из стальных труб, заполненныхбетоном. / А. И. Кикин, Р. С. Санжаровский, В. А.Трулль. М. : Стройиздат, - 1974.
6. Лукша Л. Прочность трубобетона / Л. К. Лукша. - Минск : Высшая школа, 1977. - 96 с.
7. Горев В. Металлические конструкции / В. В. Горев, Б. Ю. Уваров, В. В. Филиппов // В 3т. Т.2. Конструкции зданий: учеб. для строит. вузов и др. - М. : Высшая школа, 1999. -528 с.
8. Горев В. Металлические конструкции / В. В. Горев, Б. Ю. Уваров, В. В. Филиппов // В 3т. Т.1. Элементы конструкций: учеб. для строит. узов - М. : Высшая школа, 2004. - 551 с.
9. Шуллер В. Конструкции высотных зданий / В. Шуллер. - М. : Стройиздат, 1979. -248 с.
УДК 728.2:693.97.001.63:69.059.7
ПРИНЦИПЫ ФОРМИРОВАНИЯ АРХИТЕКТУРЫ ЗДАНИЙ, СООРУЖЕНИЙ И АРХИТЕКТУРНЫХ КОМПЛЕКСОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СТАЛЬНЫХ
КАРКАСОВ
О. В. Разумова, доц., к. т. н.
Ключевые слова: формообразование, конструктивная схема, стальной каркас высотных зданий, архитектурно-пространственная и функциональная организация зданий
Введение. Анализ опыта архитектурно-пространственного проектирования и конструирования архитектурных форм с использованием стальных каркасов в Европе и за океаном показал, что его принципы будут актуальными на протяжении еще многих лет. И еще более актуальными они будут при использовании именно стальных каркасов повышенной прочности для формирования архитектуры зданий и сооружений.
Каркас здания представляет собой систему, состоящую из несущих стоек или колонн, опирающихся на них перекрытий, покрытий и связей, обеспечивающих неизменяемость пространственной геометрической формы и устойчивость здания.
