CC BY
4УДК69.624.078.4
АНАЛИЗ КОНСТРУКТИВНОЙ НАДЕЖНОСТИ СБОРНО-МОНОЛИТНОГО
ПЕРЕКРЫТИЯ СИСТЕМЫ «АРКОС»
Мурзаков Н.В., студент группы 15 стр(мп)ТПОТУРС, Оренбургский государственный университет, Оренбург e-mail: kolya-93ru@yandex.ru
Мамыкин А.В., студент группы 15 стр(мп)ТПОТУРС, Оренбургский государственный университет, Оренбург e-mail: mamykin@ogp56.ru
Жилищный строительный рынок России постепенно завоевывает каркасные строительные технологии. Одним из известных представителей этой системы является сборно-монолитный каркас серии Б1.020 1-7 (системы «АРКОС»), разработанный институтом БелНИИС (г. Минск). В статье рассматриваются решения данной системы с точки зрения российских норм.
Ключевые слова: сборно-монолитное перекрытие, опорный узел, бетонные шпонки.
Каркас многоэтажного здания, включающий колонны со сквозными проемами на уровне перекрытий, имеющие на боковых гранях шпонки и монолитные железобетонные ригели с продольной сквозной напрягаемой арматурой, объединяющие сборные плиты и колонны в единый пространственный каркас, а продольная сквозная напрягаемая арматура ригелей пропущена через проемы колонн и размещена с перегибами согласно эпюре моментов с применением поперечных жестких вставок в межплитных швах. [1]
Выполнение сборных плит П-образного поперечного сечения с опиранием их верхней полкой на бетонные шпонки несущих ригелей позволяет существенно снизить величину нагрузки от собственной массы перекрытий и благодаря этому увеличить размеры сетки колонн. Это особенно важно для общественных и производственных зданий, перекрытия в которых могут быть выполнены с устройством легких подвесных потолков. [2]
По результатам анализа проектных решений серии Б1.020.1-7 (системы «АРКОС») фрагментов перекрытий выводы следующие:
1. Решения опорных узлов многопустотных плит с устройством в их пустотах бетонных шпонок, независимо от положительных экспертных оценок, полученных по результатам демонстрационных испытаний, принципиально противоречат требованиям нормативных документов РФ, так как их хрупкое разрушение в крайне ответственных опорных узлах изгибаемых плит перекрытий представляет «недопустимый риск, связанный с возможным причинением вреда». Такие решения на основании требований Федерального Закона РФ от 30.12.2009 № 384-ФЗ «О безопасности зданий и сооружений» и ГОСТ Р54257-2010 «Надежность строительных конструкций и оснований», недопустимы.
2. Проектные решения перекрытий в серии не предусматривают конструктивные мероприятия, необходимые для реализации принятой расчетной модели «пространственных» оболочек.
При использовании в перекрытиях многопустотных плит, изготовленных по технологии безопалубочного формования, и не имеющих выпуски рабочей арматуры, в серии Б1.020.1-7 не выполнены требования анкеровки арматуры на опорах. В связи с этим плиты висят лишь на бетонных шпонках, имеющих трещины. При наличии последних в уровне низа шпонок (см. рис. 1) рабочая арматура плит не включена в работу.
Рисунок 1. Схема загружения и излома опорных узлов плит (Примечание: 1 -монолитные железобетонные ригели; 2 - многопустотные плиты; 3 - трещины в бетонных шпонках при повороте опорных сечений плит; 4 - бетонные шпонки глубиной 100. ..120 мм)
3. При использовании плит безопалубочного формования, в связи с отсутствием анкеровки рабочей арматуры, в серии не выполнены требования (СП 52- 101 - 2003, СП 52- 102 - 2004), что ненадежно и повышает риск хрупкого среза опорных сечений плит.
При принятой в серии ограниченной глубине бетонных шпонок и их ограниченном по требованиям надежности расчетном количестве существует высокая вероятность выкола (выкрашивания) бетона в опорных кромках плит, что создает опасность их хрупкого разрушения, снижающего надежность опорного узла (рис. 2)
Р 5
♦ Г
1
100—120
Рисунок 2. Схема выкола бетона в опорных кромках плит (Примечание: 1 -монолитный ригель; 2- многопустотные плиты; 4 - опорная бетонная шпонка; 5 - условная призма выкола бетона в опорных кромках плит)
4. Рекламные заявления авторов о снижении расхода стали в многопустотных плитах и перекрытиях в целом до 30, 40 (или 50) % за счет учета в них распорных усилий при соблюдении строительных норм не соответствуют действительности. Необходим дополнительный объективный анализ.
Практикой установлено, что в связи с неупругими деформациями бетона, податливостью опорных узлов, а также релаксацией арматуры, в особенности в преднапряженных конструкциях, усилия распора с годами ослабевают, что снижает эксплуатационную надежность перекрытий. В связи с этим, а также вследствие существенного усложнения расчетного механизма в проектной практике РФ распорные усилия в плоских перекрытиях не учитывают. Кроме того, известно, что при учете стесненных деформаций плит их расчетную схему следует принимать в виде внецентренно сжатых элементов, что требует установку в верхней зоне конструктивной арматуры в количестве, указанном в «Пособии к СП 52-101-2003». Таким образом, при соблюдении норм РФ и по этим требованиям эффект от учета распора в плитах будет практически нулевым, а заявленная авторами экономия арматуры отсутствует.
5. Конструктивное решение закрытого опорного узла неразрезных сборно-монолитных колонн и монолитных ригелей, в связи с его неконтролируемым качеством исполнения, имеет пониженную эксплуатационную надежность.
Конструкция закрытого опорного узла многоэтажных (на 2-3 эт.) сборно-монолитных колонн в серии Б1.020.1-7 (в системе «АРКОС») принята в уровне перекрытий и совмещена со стыком пересекающихся монолитных несущих и связевых ригелей. При значительном
насыщении узла вертикальной, продольной и поперечной арматурой, а также с учетом реальных производственных условий «закрытое» исполнение узла не может обеспечить его качественное замоноличивание и надлежащий контроль, особенно в зимних условиях.
6. Эксплуатационная безопасность перекрытий серии Б1.020.1-7 (системы «АРКОС») не имеет полного расчетного обоснования, отвечающего нормам РФ. С этой точки зрения ее применение в действующей редакции неправомерно даже при статических нагрузках. Декларируемая авторами возможность использования решений серии и при аварийных нагрузках, и в сейсмических районах, носит рекламный характер. Для зданий, строящихся на сложных неравномерно деформируемых грунтах, использование этих решений по соображениям безопасности также недопустимы.
Каркасы многократно испытаны в натурных условиях нагрузками по уровню, соответствующему расчетным - по 1-ой группе предельных состояний (по прочности). [3]
Реальная работа принятых авторами «пространственных оболочек» подтверждается картиной деформаций, полученной по результатам испытаний фрагментов перекрытий, где заявленные «оболочки» работают лишь в одном направлении. Незначительное отличие деформаций плит и связевых ригелей, составляющее 0,2 мм, является следствием установленного в них армирования и некорректно принятой схемы загружения, в которой нагрузка приложена только в пределах сборных плит и непосредственно на связевых ригелях отсутствует. [4]
7. Имеющиеся несоответствия требованиям норм и «Сводов правил» РФ в решениях
серии
Ссылки авторов на ГОСТ 8829 неправомерны, так как:
1. Данный ГОСТ относится к методам контрольных испытаний нагружением и оценке прочности, жесткости и трещиностойкости отдельно взятых, имеющих конкретные геометрические размеры изделий одной марки, а не натурных комплексных, геометрически и статически несхожих сборно-монолитных в том числе распорных строительных систем построечного исполнения, с использованием в них бетонных связей «ненулевой жесткости».
2. Согласно СНиП 52-01-2003, «... конструкции должны иметь начальные характеристики, чтобы с надлежащей степенью надежности при различных расчетных воздействиях в процессе строительства и эксплуатации зданий сооружений были исключены разрушения любого характера или нарушения эксплуатационной пригодности, связанные с причинением вреда жизни или здоровью граждан, имуществу и окружающей среде». В серии Б1.020.1-7 ключевыми элементами, отвечающими за безопасность перекрытий, являются опорные шпонки в пустотах плит. Их отказы в серии ничем не подстрахованы.
3. Согласно ГОСТ 8829 (п. 9.1.4), «Изделия признают удовлетворяющими предъявляемым требованиям прочности, если разрушающая нагрузка составляет не менее 100% контрольной ...». В данном ГОСТе отсутствует механизм определения контрольных нагрузок, соответствующий образованию трещин в бетонных шпонках.
Б1.020.1-7 (системы «АРКОС») свидетельствуют о том, что проектные решения и оценку надежности конструкций в серии следует приводить в соответствие с требованиями существующих норм РФ с полным учетом реальных уровней и условий их загружения в период эксплуатации.[5]
Достаточно сказать, что в имеющихся зарубежных аналогах сборно-монолитных перекрытий с использованием многопустотных плит (даже при более высокой организации и культуре производства) по соображениям безопасности не допускается устройство опорных сечений в виде бетонных шпонок. [6]
Литература
1. Пат. 2118430; Российская Федерация, МПК7E04B1/18, E04H9/02. Приемопередающее устройство / МордичА.И.; заявитель и патентообладатель Белорусский науч.-исслед. ин-т по строительству. - № 96111542/03; заявл.05.06.1996; опубл. 27.08.1998.
п
2. Пат. 2226593; Российская Федерация, МПК Е04В1/18. Приемопередающее устройство / Мордич А.И.; заявитель и патентообладатель Белорусский науч.-исслед. ин-т по строительству. - № 2002118292/032002118292/03; заявл. 08.07.2002; опубл. 10.04.2004.
3. Указания по проектированию каркаса [Электронный ресурс]. «Минсктиппроект» - Режим доступа: https://dwg.ru/dnl/2199 - (дата обращения: 20. 10. 2016).
4. Гуров, Е.П. Анализ и предложения по конструктивной надежности и безопасности сборно-монолитных перекрытий в каркасе серии Б1.020.1-7 (в системе «АРКОС») / Е. П.Гуров // Бетон железобетон. - 2012. - № 2. - С. 6-11.
5. Гуров, Е.П. Анализ и предложения по конструктивной надежности и безопасности сборно-монолитных перекрытий в каркасе серии Б1.020.1-7 (в системе «АРКОС») / Е.П.Гуров // Бетон железобетон. - 2012. - №5. - С. 16-18.
6. Гуров, Е.П. Сборное домостроение. Стратегия развития / Е.П. Гуров // СтройПРОФИль. - 2010. - № 5. - С. 10-15.
