CC BY
42УДК 691
Демичев Ярослав Сергеевич
магистрант,
Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет
DOI: 10.24411/2520-6990-2019-11219 КЛАССИФИКАЦИЯ ТИПОВ СУХОГО СОПРЯЖЕНИЯ.
ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ ТЕХНОЛОГИИ СУХОГО МОНТАЖА
Demichev Yaroslav Sergeyevich
Undergraduate,
St. Petersburg state University University of architecture and civil engineering
CLASSIFICATION OF TYPES OF DRY COMPOUND.
ADVANTAGES AND DISADVANTAGES OF DRY INSTALLATION TECHNOLOGY
Аннотация
В данной статье рассмотрена технология сухого монтажа сборных железобетонных зданий и сооружений, подразумевающая отсутствие сварки и минимизацию монолитных процессов при возведении конструкций. Проанализированы существующие, на данный момент времени технологические решения сопряжения сборных железобетонных конструкций с минимальным количеством сварочных и бетонных процессов. Приведена классификация сухих соединения, а также их положительные и отрицательные стороны. Сформулирован вектор развития данной технологии
Abstract
This article discusses the technology of dry installation of prefabricated reinforced concrete buildings and structures, implying the absence of welding and minimization of monolithic processes in the construction of structures. Currently, technological solutions are associated with the assembly of reinforced concrete structures with a minimum number of welding and cast-in-situ concreting. The article provides a classification of dry compounds, as well as their positive and negative sides. The vector of development of this technology is formulated.
Ключевые слова: сухой монтаж, болтовые соединения, скоростной монтаж, сборный железобетон.
Keywords: dry installation, bolted connections, installation of high-speed equipment, precast concrete.
При постоянном росте потребности в новых площадях для гражданских и промышленных целей, вопрос об увеличении скорости возведения зданий и сооружений в массовом строительстве становится с каждым годом все острее. Строительство из сборного железобетона давно зарекомендовало как способ для решения данной проблемы.
Рост спроса на здания из сборного железобетона, который предсказывают многие эксперты, способствовал поиску новых решений по усовершенствованию данной технологии [9]. Одним из таких решений является «сухой» способ монтажа, который подразумевает уменьшение или полный отказ от использования сварки и уменьшение монолитных процессов при монтаже.
На основе изучения мировых источников, касающихся данной технологии монтажа, проведено исследование степени разработанности «сухого» метода соединения сборных железобетонных конструкций. Были выделены следующие виды сухой технологии соединения сборных железобетонных элементов: анкерно-болтового типа; вставочного типа; защелкивающего типа; блокировочного типа.
Далее более подробно рассмотрены варианты соединений, разделенные вышеперечисленной классификацией.
Вариант соединения конструктивных элементов полносборных железобетонных зданий ан-керно-болтового типа. Одним из решений, обуславливающих уход от сварки и замоноличивания, является соединение конструктивных элементов
болтами. Данное соединение осуществляется путем соединения элементов с помощью затягивания гайками болтов или закладных анкерных болтов. Ан-керно-болтовой тип соединения применим для соединения практически любых конструкций. Этот вид соединения, по заверению производителей, легко проектируется и благодаря инновационному экономичному способу монтажа не требует обеспечения раскосов для длительной поддержки конструкции во время монтажа, так как после затяжки гаек, болты принимают на себя действующий момент сил [1-4, 6, 8].
Вариант соединения конструктивных элементов полносборных железобетонных зданий вставочного типа. Вставочный вид соединения применяется в большинстве случаев в узле колонна-балка. Данный тип сопряжения подразумевает, что нагрузка, после установки элемента в проектное положение, воспринимается выступающим элементом, будь это консоль, выдвигаемый нож, кронштейн и т.д. Скрытость вставочных соединений повышает эстетическое восприятие, а также сопротивление огню, воде и агрессивным средам. При использовании данного вида связи уменьшается возможное минимальное сечение элементов, что дает возможность использовать более легкие конструкции [1, 2, 5, 7].
Вариант соединения конструктивных элементов полносборных железобетонных зданий защелкивающего типа. Соединения защелкивающего типа представляют собой систему, состоящую из
защелкивающего механизма и анкерной части. Бетонные элементы с защелками и бетонные элементы с анкерными частями на месте устанавливаются в проектное положение и фиксируются друг с другом. Защелка затягивается в анкерную часть ключом с храповым механизмом. Это тип соединения так же, как и вышеуказанный вставочный, является скрытым и обладает теми же преимуществами, однако имеет небольшую несущую способность и применим лишь к соединению навесных стеновых панелей [1].
Вариант соединения конструктивных элементов полносборных железобетонных зданий блокировочного типа. В данную категорию отнесены
петлевые соединения и соединения с механическим зацеплением. Объединяющий принцип данных видов сопряжения заключается в блокировке соединяемых элементов, которое осуществляется по средствам скоб, петель, замков и крюков. Соединение блокировочного типа применяется для соединения стеновых панелей и плит перекрытия друг с другом или с колоннами. Несмотря на то, что при данном способе отсутствуют сварочные процессы, омоноличивание стыка по прежнему играет большую роль [1, 2].
Примеры вариантов сухих узлов сопряжения железобетонных элементов каждого типа изображены на рисунке 1.
Рис. 1. Примеры вариантов сухих узлов сопряжения железобетонных элементов (а- анкерно-болтовое балка-колонна крайняя [1]; Ь - анкерно-болтовое балка-колонна рядовая [1]; с - вставочное балка-колонна крайняя [2]; d - вставочное балка-колонна крайняя [6]; е - вставочное балка-колонна рядовая [6]; f - вставочное балка-колонна рядовая[10, 12]; g - вставочное балка-колонна крайняя [10, 12]; И - анкерно-болтовое колонна-фундамент [6,7,8];
1 - колонна-колонна [6,7,8]; ] - анкерно-болтовое балка-колонна крайняя [11]; к- вставочное балка-колонна рядовая[10, 12]; 1, т - анкерно-болтовые фасадные системы [2,8]; , п - анкерно-болтовые балконные системы [1]; о - анкерно-болтовое колонна-фундамент [11]; р - анкерно-болтовое колонна-колонна [11]; q - анкерно-болтовое панель-панель [6]; г - анкерно-болтовое панель-панель [8]; 8 - анкерно-болтовое панель-панель [8]; 1 - анкерно-болтовое панель-панель [9]; и - защелкивающее панель-панель [6])
О степени разработанности и применимости решений сухой технологии в строительстве можно судить по наличию предложенной на рынке продукции для осуществления сухого соединения железобетонных элементов.
В настоящее время появляется все больше компаний, производящих продукцию, для нестандартного закрепления ЖБК. Информация о компаниях, производящих продукцию для осуществления сухих соединений конструкций из сборного железобетона представлена в табл. 1.
Таблица 1
Компании, производящие продукцию для сухого сопряжения конструкций из сборного железобетона
Страна Наименование Этажность Тип конструктивной схемы, для которой предназначается продукция
Финляндия AnStar 2-10 Каркасные
Peikko 2-10 Каркасные
Бескаркасные
Норвегия Invisible Connections AS 4-7 Каркасные
Германия Halfen 2-25 Каркасные
Неполный каркас
Бескаркасные
Туннельные
B.T. Innovation GmbH 2-30 Каркасные
Pfeifer 1-4 Каркасные
Италия BS Italy 4-10 Каркасные
Мальта iAS 5-7 Каркасные
США Concretex 1-2 Бескаркасные
JVI 4-7 Каркасные
Австралия Threadsure Connection Systems and Adjusta 10-20 Бескаркасные
По табл. 1 видно, что на данный момент наибольшее число производителей продукции, для осуществления монтажа железобетонной конструкции с отсутствием сварки и минимальным количеством процессов замоноличивания, сосредоточено в Западной Европе [11]. Также по табл. 1 наблюда-
ется преобладание решений для каркасного домостроения и недостаток технологических решений в вариантах с несущими стенами.
Проанализировав существующие узловые соединения были сведены основные характеристики одного крепежного элемента каждого вида соединений в табл. 2.
Таблица 2
Характеристики типов сухих узлов сопряжения
№ п/п Конструктивный узел Тип соединения Максимальная продольная нагрузка кН Максимальная поперечная нагрузка кН|| Максимальная поперечная нагрузка кН-— (только для Огнезащита по сравнению с мокрым соединением Возможность отсутствия Необходимость ожидание Количество монолитного бетона по сравнению с Оснастка и приспособления при монтаже
1 Колонна- фундамент Анкерно- болтовой 938 225 - 70% - + 72% Траверса, строп 2х ветвевой, уровень, опалубка, ключ гаечный, кувалда
Траверса, строп 2х
2 Колонна-колонна Анкерно- болтовой 938 225 - 70% - + 85% ветвевой, уровень, ключ гаечный, кувалда, прес-опалбка
Анкерно- болтовой 938 219 70% + 0% Траверса, строп 2х ветвевой, уровень, ключ гаечный, кувалда
3 Колонна-балка
Вставочный 300 1500 - 8090% - - 30% Траверса, строп 2х ветвевой
Строп 2х ветвевой,
Анкерно-болто-вой 52,5 30 17,7 6070% - + 100% уровень, ключ гаечный, подкосы, кувалда, опалубка
4 Панель-панель вертикальное Защелкивающий 24 11 8 8090% + - 0 Строп 2х ветвевой, уровень
Строп 2х ветвевой,
Петлевой тип 36,1 40,6 5,4 8090% - + 150% уровень, глубинный вибратор, подкосы, опалубка
5 Панель-панель горизонтальное Анкерно-болто-вой 938 225 225 70% - + 100% Строп 2х ветвевой, уровень, ключ гаечный, кувалда, опалубка
Защелкивающий 24 11 8 8090% + - 0 Строп 2х ветвевой, уровень, ключ гаечный
6 Фасадные ограждения Анкерно-болто-вой 24 19,9 - 30% + - 0 Строп 2х ветвевой, уровень, ключ гаечный
7 Балконные плиты Анкерно-болто-вой 33 19 - 70% - + 80% Строп 4х ветвевой, ключ гаечный, уровень, опалубка
Проанализировав табл. 2 видно, что сухие соединения применимы для сопряжения практически всех конструкционных элементов здания.
Характеристики несущей способности сухих соединений, которые отображены в табл. 2, подтверждаются рядом проведенных механических испытаний. По их результатам поведение сухих соединений близко к поведению «мокрых» сборных и монолитных образцов, а в некоторых видах болтовых соединений железобетонных элементов выше, чем у сопоставляемого образца.
По информации в табл. 2 о количестве необходимой оснастки и приспособлений при монтаже можно сказать, что многое из перечня необходимого оборудования при устройстве мокрых узлов, а в частности подпорки, раскосы, все сварочное оборудование, утрачивает свою необходимость.
Также по табл. 2 видно, что при использовании практически любого типа сухого сопряжения понижается количество бетона, применяемого для омо-ноличивания узла, а ряде соединений монолитный бетон отсутствует вовсе. Тем не менее, в большинстве случаев необходимость омоноличивание узла безусадочным бетоном, ввиду обеспечения равномерного распределения нагрузки, защиты соединений от огня и коррозии, эстетических требований, уменьшения тепловых потерь и восприятия бетоном сжимающих усилий. В связи с последней причиной во многих типах соединений остается необ-
ходимость в технологическом ожидании набора бетоном прочности, прежде чем переходить к монтажу вышележащей конструкции. Ввиду замоноли-чивания стыков технологию нельзя назвать в полной мере сухой. В соединениях, где не предусмотрено омоноличивание узла возникает проблема защиты соединения от огня и внешней среды [1-8].
Кроме этого, по заключениям сторонних исследований по простоте замены поврежденных конструкций, возможности повторного применение элементов и возможности работы в практически любых погодных условиях сухая технология возведения железобетонных полносборных зданий имеет преимущество при выборе способа монтажа.
Но, несмотря на все положительные стороны сухого монтажа, при выборе способа сборки железобетонных элементов отечественные компании выбирают «мокрые» виды соединения сборных железобетонных элементов.
Это происходит вследствие некоторых факторов, большинство из которых, как видно из таблицы 3, обусловлены сложившейся ситуацией в строительной индустрии России [10, с. 51].
Повышение собственной квалификации ради нескольких проектов экономически невыгодно. Обучение требует временных и финансовых затрат. Это отпугивает российских строителей из-за видимого удорожания производства.
Таблица - 3 [элементов
Положительные Отрицательные
Отсутствие сварочных процессов Низкая технологическая обеспеченность предприятий
Уменьшение монолитных процессов Отсутствие нормативной базы для новых соединений в России
Возможность повторного применения элементов Пониженная защита от огня и коррозии
Независимость от погодных условий Недостаточное сопротивление огню и потоку воды при неплотном сопряжении и открытых металлических элементах
Возможность заменить конструкцию на любом этапе Финансовые затраты на перевооружение предприятий
Рассмотренные соединения, ввиду отсутствия сварных швов и частичного отказа от использования бетонной смеси, обладают множеством положительных качеств. Однако необходимость в омо-ноличивании узлов не позволяет максимально сократить количество технологических процессов и оставляет необходимость ожидания набора прочно-
сти бетонной смеси, в следствии процесс возведения здания значительно не ускоряется. Кроме того в вариантах сопряжения, где омоноличивание узла не требуется, не решена проблема сопротивления воздействия огню и агрессивным средам.
Целью дальнейшего исследование будет создание такой сборной железобетонной системы
строительства здания, при которой появится возможность отказаться от бетонирования узлов при этом обеспечив надёжность конструкции.
Список литературы
1.Peikko. URL: https://www.peikko.com (дата обращения 01.09.2019)
2.AnStar. URL: https://www.anstar.fi (дата обращения 01.09.2019).
3.Halfen. URL: https://www.halfen.com/ru/ (дата обращения 01.09.2019).
4.Innovation B.T. URL: https://www.bt-innova-tion.de (дата обращения 03.09.2019).
5.Invisible Connections AS. URL: https://www.invisibleconnections.no (дата обращения 05.09.2019).
6.BS-Italia. URL: www.bs-italia.it (дата обращения 05.09.2019).
7.JVI. URL: https://jvi-inc.com/ (дата обращения: 07.09.2019).
8.Concretex. URL: https://www.concretex.co.za (дата обращения: 11.09.2019).
9.Xilin Lu. Precast concrete structures in the future, 2014. Berlin Structural Concrete, URL: https://onlineli-
brary.wiley.com/doi/full/10.1002/suco.201490005 (дата обращения: 15.09.2019).
10. Состояние и перспективы развития саморегулирования строительной индустрии в России. Белова Н.Е., Ворона-Сливинская Л.Г., Воскресенская Е.В. Экономика и управление. 2019. № 7 (165). С. 49-55.
11. Strategic priorities for development of housing construction and renovation sector. Voskresenskaya E., Vorona-Slivinskaya L., Achba L. В сборнике: E3S Web of Conferences. 2019. С. 05010.
