CC BY
16Крупнопанельное домостроение
------ЖИЛИЩНОЕ ---
строительство
Научно-технический и производственный журнал
УДК 67.03.00
С.В. СЕРГЕЕВ1, д-р техн. наук (sergey.sergeev.v@mail.ru), Н.С. СОКОЛОВ1, канд. техн. наук (ns_sokolov@mail.ru); Е.Д. ВОРОБЬЕВ2, канд. техн. наук (vorobev@bsu.edu.ru)
1 Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова (428015, Россия, Чувашская Республика,
г. Чебоксары, Московский пр., д. 15) 2 Белгородский государственный национальный исследовательский университет (308015, г. Белгород, ул. Победы, 85)
Натурные наблюдения за строительством сборно-монолитного здания с «безригельным» каркасом
Одной из приоритетных задач национальной политики РФ является обеспечение безопасности и надежности зданий и сооружений, служащих средой жизнедеятельности. В связи с этим при строительстве или реконструкции зданий и сооружений в сложных инженерно-геологических условиях, а также для эксплуатируемых зданий и сооружений, попадающих в зону влияния нового строительства в условиях существующей застройки, необходимо осуществлять геотехнический мониторинг. Основной целью мониторинга является своевременное выявление недопустимых отклонений в строящихся или реконструируемых зданиях и сооружениях, а также в существующих объектах, находящихся в зоне влияния нового строительства, и их основания от проектных значений. По полученным данным разрабатываются мероприятия по предупреждению или устранению негативных последствий.
Ключевые слова: безопасность, надежность, карст, суффозия, деформация, «безригельный» каркас, деформометр, свая ЭРТ.
Для цитирования: Сергеев С.В., Соколов Н.С., Воробьев Е.Д. Натурные наблюдения за строительством сборно-монолитного здания с «безригельным» каркасом // Жилищное строительство. 2017. № 3. С. 58-61.
S.V. SERGEEV1, Doctor of Sciences (Engineering) (sergey.sergeev.v@mail.ru), N.S. SOKOLOV1, Candidate of Sciences (Engineering) (ns_sokolov@mail.ru); E.D. VOROBIEV2, Candidate of Sciences (Engineering) (vorobev@bsu.edu.ru) 1 Chuvash State University Named After I. N. Ulyanov (5, Moskovsky Avenue, Cheboksary, 428015, Chuvash Republic, Russian Federation) 2 Belgorod State National Research University (85, Pobedy Street, Belgorod, 308015, Russian Federation)
Field Observations over Construction of a Precast-Monolithic Building with «Girderless» Frame
One of the priorities of the national policy of the Russian Federation is to ensure the safety and reliability of buildings and structures that serve as living environment. In this regard, it is necessary to perform the geotechnical monitoring when constructing and reconstructing buildings and structures under complex engineering-geological conditions as well as for operated buildings and structures within the area of influence of new construction under conditions of the existing development. The main objective of monitoring is the timely identification of unacceptable deviations in newly built or reconstructed buildings and structures as well as in existing objects located in the areas of influence of new construction and their bases from design values. According to the results obtained, measures for preventing or eliminating negative consequences are developed.
Keywords: safety, reliability, karst, suffusion, deformation, "girderless" frame, deformometer, bored-injection pile.
For citation: Sergeev S.V., Sokolov N.S., Vorobiev E.D. Field observations over construction of a precast-monolithic building with «girderless» frame. Zhilishchnoe Stroitel'stvo [Housing Construction]. 2017. No. 3, pp. 58-61. (In Russian).
Мониторинг включает в себя визуальные и инструментальные наблюдения за поведением строительных конструкций и их оснований в процессе строительства и в начальный период эксплуатации и осуществляется по специально разработанной методике [1-9]. Как правило, он состоит из следующих основных этапов:
1. Проведение обследования существующих зданий и сооружений, попадающих в зону влияния нового строительства. Построение теоретической модели с прогнозом передачи нагрузки от здания или сооружения на основание и определение величин деформаций основания во всех точках в зоне влияния строящегося объекта (теоретические исследования).
2. Проведение визуального и измерительно-технического наблюдения, контроля и приемки каждого отдельного
58| -
этапа строительных работ (практические измерения), выполняемое посредством геодезических и геотехнических измерений. Измерение деформаций сооружений (осадки, крены, горизонтальные смещения и др.); фиксация и наблюдение за раскрытием трещин; измерение деформаций и усилий в конструкциях при помощи датчиков. Наблюдение за состоянием основания сооружения, окружающего массива грунта и за гидрогеологической обстановкой: измерение напряжений и деформаций в грунтовом массиве; наблюдения за развитием опасных геологических и инженерно-геологических процессов (карст, суффозия, оползни, оседания поверхности и др.).
3. Принятие решений и мер по обеспечению конструктивной безопасности зданий и сооружений в случае возникновения расхождений между теорией и практикой,
^^^^^^^^^^^^^ |3'2017
Научно-технический и производственный журнал
Large-panel housing construction
Рис. 1. Общий вид строящегося в Белгороде здания со сборно-монолитным «безригельным» каркасом
влияющих на надежность. Уточнение прогнозов в части изменения напряженно-деформированного состояния грунтового массива и внесение коррективов в проектные решения, а также разработка в случае необходимости противо-аварийных и защитных мероприятий.
Ранее методика была апробирована при строительстве жилого здания с монолитным каркасом на фундаментной плите [5]. Авторами осуществлялся [5-9] мониторинг строительства сборно-монолитного здания с «безригельным» каркасом, общий вид которого приведен на рис. 1.
Пространственный каркас жилого дома выполнен в «безригельном» исполнении с несущими колоннами (сечение 500x500 мм) и «ригелями» (сечение 240x280(11) мм). «Безригельным» каркас называется потому, что несущими элементами перекрытия являются предварительно напряженные ванты, которые после натяжения обетонируются для придания каркасу большей жесткости и меньшей де-формативности. Ванты выполняются из шести предварительно напряженных канатов К-7-15, при этом каждый ка-
нат натягивается отдельно. Согласно проектному решению, натяжение происходит в два этапа: первый - натяжение канатов по прямой с усилием 10 т на канат; второй - оттяжка канатов на шпонки, крепящиеся к плитам.
При этом усилие натяжения в каждом канате достигает 150 кН. Канаты проходят через колонны в специальных отверстиях, которые после первого этапа забиваются цементным молочком. Второй этап натяжения происходит после набора прочности бетоном «пробок».
Для наблюдения за поведением несущих конструкций здания и основанием была создана измерительная сеть. Измерение осадок фундаментов под колоннами производилось методом высокоточного геометрического нивелирования способом «из середины» с помощью высокоточных нивелиров Н-05 и инварных реек.
Измерение величин деформаций в конструкциях производилось при помощи специально созданной сети, состоящей из струнных преобразователей линейных деформаций, установленных до бетонирования, на уровне расположения нижней рабочей предварительно напряженной арматуры монолитных «ригелей», показанных на рис. 2. Замеры прогибов и деформаций монолитных «ригелей» осуществлялись также при помощи системы индикаторов часового типа, установленных в пролетных и опорных сечениях «ригелей», показанных на рис. 3. На нижнюю плоскость монолитных «ригелей» были смонтированы замерные базы, расстояние между которыми периодически, по мере нагру-жения, измерялось механическим тензометром с индикаторным прибором часового типа.
По полученным результатам натурных исследований деформаций на уровне расположения нижней предварительно напряженной рабочей арматуры и нижней плоскости монолитного «ригеля» определено его фактическое напряженно-деформированное состояние.
После набора необходимой прочности бетона монолитного «ригеля» и демонтажа временных подпорок и опалубки при помощи установленных приборов были измерены де-
Рис. 2. Деформометр, закладываемый до бетонирования монолитного «ригеля»
Рис. 3. Индикатор часового типа, измеряющий деформации узла сопряжения «ригеля» и колонны
3'2017
59
Крупнопанельное домостроение
------ЖИЛИЩНОЕ ---
СТРОИТЕЛЬСТВО
Научно-технический и производственный журнал
формации, по которым определены напряжения. На уровне верхнего ряда канатов напряжения сжатия в бетоне составили 5700 кПа, а на уровне нижнего ряда канатов напряжения сжатия в бетоне составили 4500 кПа. Напряжения на нижней плоскости монолитного «ригеля» составили 4000 кПа.
Полученные данные подтверждают совместную работу сборных колонн и плит перекрытий за счет натяжения высокопрочной канатной арматуры, проходящей в двух взаимно перпендикулярных направлениях через отверстия в колонне, которая предполагалась на этапе его проектирования и расчета. При этом сборные элементы перекрытий служат упором при натяжении канатов. Образовавшиеся «узлы трения» между колоннами и перекрытиями воспринимают усилия от вертикальной нагрузки, что позволяет применять сборные железобетонные колонны без консолей, используя при монтаже инвентарные металлические столики.
По измеренным вертикальным деформациям двадцати двух колонн определены напряжения при модуле деформации 30 тыс. МПа. В среднем напряжения достигают 13,6 МПа при соотношении максимальных к минимальным 2. Это отличие объясняется конструктивными особенностями здания.
Средняя величина осадок колонн после стабилизации составила 13,5 см при соотношении максимальных к минимальным 1,25. Осадки незначительно превысили допускаемые по СП 22.13330.2011 «Свод правил. СНиП 2.02.01.83. Основания зданий и сооружений. Актуализированная редакция». Это объясняется наличием в основании 12-метровых забивных свай [10] водонасыщенных меловых грунтов. При этом относительные разности осадок не превысили допускаемых величин.
Следует отметить, что мел представляет собой мягкую неслоистую тонкозернистую слабосцементированную породу. Он состоит из тонких (2-10 мкм) зерен кальцита, его обломков, остатков кокколитов (2-5 мкм) и фораминифер. Отдельные слои мела почти полностью состоят из кокколитов или кокколиты преобладают в них. Мел отличается от известняков меньшей твердостью и наличием микроканалов, образованных микроорганизмами, которые питаясь мелом, пронизывают его в разноориентированных направлениях. Мел интенсивно впитывает воду, и при этом его прочность в водонасыщенном состоянии резко снижается. Кроме того, он обладает свойством тиксотропности, что является ценным строительным качеством для заглубленных сооружений, таких как забивные, задавливаемые и буровые сваи.
Благодаря специфичности физико-механических свойств гипса одним из наиболее приемлемых типов буровых свай для рассматриваемых инженерно-геологических условий является буроинъекционная свая, изготовленная по разрядно-импульсной технологии, - свая ЭРТ с промежуточными опорами («подпятниками») [11-15]. Несущая способность таких свай по грунту превосходит Fa забивных и задавливаемых свай примерно в 1,3 раза.
Дополнительным преимуществом свай ЭРТ по сравнению с другими типами свай является цементирующий эффект грунтового основания, что повышает надежность эксплуатации основания, фундаментов и всего здания в целом.
Таким образом, для повышения безопасности и надежности зданий и сооружений необходимо осуществлять геотехнический мониторинг, использование которого рекомендуется при строительстве или реконструкции зданий и сооружений в сложных инженерно-геологических условиях, а также на стесненных территориях.
60| —
Список литературы
1. Мангушев Р.А., Никифорова Н.С., Конюшков В.В., Осо-кин А.И. Проектирование и устройство подземных сооружений в открытых котлованах. М.: АСВ, 2013. 256 с.
2. Мангушев Р.А., Веселов А.А., Конюшков В.В., Сапин Д.А. Численное моделирование технологической осадки соседних зданий при устройстве траншейной «стены в грунте» // Вестник гражданских инженеров. 2012. № 5 (34). С. 87-98.
3. Маковецкий О.А., Зуев С.С., Хусаинов И.И., Тимофеев М.А. Обеспечение геотехнической безопасности строящегося здания // Жилищное строительство. 2014. № 9. С. 34-38.
4. Пономарев А.Б. Геотехнический мониторинг жилого дома // Жилищное строительство. 2015. № 9. С. 41-46.
5. Сергеев С.В., Сенюшкин В.В. Исследование работы здания с монолитным каркасом как системы на упругом основании. Международная научно-практическая конференция «Город и экологическая реконструкция жилищно-коммунального комплекса XXI века»: Сборник статей. Москва, 2006. С. 45-51.
6. Гроздов В.Т. Техническое обследование строительных конструкций зданий и сооружений. СПб.: Центр качества строительства, 1998. 96 с.
7. Рекомендации по оценке состояния и усилению строительных конструкций промышленных зданий и сооружений. М.: Стройиздат, 1989. 23 с.
8. Сергеев С.В., Воробьев Е.Д. Геотехнический мониторинг строительства зданий и сооружений в условиях г. Белгорода. Москва - Белгород: РААСН. 2008. Т. 2. С. 76-83.
9. Рыбалов А.И., Рыбалов М.А. Опыт использования меловых грунтов в качестве основания // Труды международной конференции «Геотехнические проблемы мегаполисов». Москва, 2010. С. 1389-1390.
10. Соколов Н.С., Рябинов В.М. Об одном методе расчета несущей способности буроинъекционных свай ЭРТ // Основания, фундаменты и механика грунтов. 2015. № 1. С. 10-13.
11. Соколов Н.С., Рябинов В.М. Об эффективности устройства буроинъекционных свай с многоместными ушире-ниями с использованием электроразрядной технологии // Геотехника. 2016. № 2. С. 28-34.
12. Соколов Н.С., Рябинов В.М. Особенности устройства и расчета буроинъекционных свай с многоместными уши-рениями // Геотехника. 2016. № 3. С. 60-66.
13. Соколов Н.С., Рябинов В.М. Технология устройства бу-роинъекционных свай повышенной несущей способности // Жилищное строительство. 2016. № 9. С. 11-14.
14. Соколов Н.С. Технологические приемы устройства бу-роинъекционных свай с многоместными уширениями // Жилищное строительство. 2016. № 10. С. 54-59.
15. Соколов Н.С. Подходы к увеличению несущей способности буроинъекционных свай усиления // Материалы III Международной (IX Всероссийской) конференции «Новое в архитектуре, проектировании строительных конструкций и реконструкции» (НАСКР-2016) - 2016. Чебоксары: ЧГУ, 2016. С. 304-316.
References
1. Mangushev R.A., Nikiforova N.S., Konyushkov V.V., Osokin A.I. Proektirovanie i ustroistvo podzemnykh sooruzhenii v otkrytykh kotlovanakh [Designing and the
^^^^^^^^^^^^^ |3'2017
ЖИЛИЩНОЕ
Научно-технический и производственный журнал
Л
Large-panel housing construction
2.
3.
4.
5.
6.
7.
device of underground constructions in open ditches]. Moscow: ASV, 2013. 256 p.
Mangushev R.A., Veselov A.A., Konyushkov V.V., Sapin D.A. Numerical simulation of adjoining developments technology settlement in process of trench slurry wall construction. Vestnik grazhdanskikh inzhenerov. 2012. No. 5 (34), pp. 87-98. (In Russian).
Makovetsky O.A., Zuev S.S., Khusainov I.I., Timofeev M.A. Ensuring geotechnical safety of the building under construction. Zhilishchnoe Stroitel'stvo [Housing Construction]. 2014. No. 9, pp. 34-38. (In Russian).
Ponomarev A.B. Geotechnical monitoring of the apartment house. Zhilishchnoe Stroitel'stvo [Housing Construction]. 2015. No. 9, pp. 41-46. (In Russian). Sergeev S.V., Senyushkin V.V. Research of work of building with monolithic framework as system on elastic foundation, The collection of articles from Intern. scientific-practical conference «City and ecological reconstruction of housing and communal complex of the XXI century», Moscow, 2006, pp. 45-51. (In Russian).
Grozdov V.T., Technical survey of building structures of buildings and constructions [Tekhnicheskoe obsledovanie stroitel'nykh konstruktsii zdanii i sooruzhenii]. St. Petersburg: Centr kachestva stroitelstva, 1998. 96 p. Recommendations for assessment and strengthening of building constructions of industrial buildings and structures [Rekomendatsii po otsenke sostoyaniya i usileniyu stroitel'nykh konstruktsii promyshlennykh zdanii i sooruzhenii]. Moscow: Stroyisdat, 1989. 23 p. (In Russian). Sergeev S.V., Vorobyov E.D., Geotechnical monitoring of construction of buildings and structures in the environment of Belgorod [Geotekhnicheskii monitoring stroitel'stva zdanii
i sooruzhenii v usloviyakh Belgoroda]. Moscow - Belgorod: RAASN, No. 2, 2008, pp. 76-83. (In Russian).
9. Rybalov A.I., Rybalov M.A., The experience of using chalk soils as basis. Papers of the international conference «Geotechnical problems of megacities». Moscow, 2010, pp. 1389-1390. (In Russian).
10. Sokolov N.S. Ryabinov V.M. About one method of continuous flight augering EDT-piles carrying capacity calculation. Osnovaniya, fundamenty i Mekhanika gruntov. 2015. No. 1, pp. 10-13. (In Russian).
11. Sokolov N.S., Ryabinov V.M. About effectiveness of the appliance of continuous flight augering piles with multiple caps using electric-discharge technology. Geotehnika. 2016. No. 2, pp. 28-34. (In Russian).
12. Sokolov N.S., Ryabinov V.M. Special aspects of the appliance and the calculation of continuous flight augering piles with multiple caps. Geotehnika. 2016. No. 3, pp. 60-66. (In Russian).
13. Sokolov N.S. Ryabinov V.M. The technology of appliance of continuous flight augering piles with increased bearing capacity. Zhilishchnoe Stroitel'stvo [Housing Construction]. 2016. No. 9, pp. 11-14. (In Russian).
14. Sokolov N.S. Technological methods of appliance of continuous flight augering piles with multipoint widenings. Zhilishchnoe Stroitel'stvo [Housing Construction]. 2016. No. 10, pp. 54-59. (In Russian).
15. Sokolov N.S. Approaches to increase the bearing capacity of strengthening continuous flight augering piles. Materials of 3nd International (9th All-Russian) conference «New in architecture, design of building structures and reconstruction» (NASKR-2016). Cheboksary: Chuvash State University, 2016, pp. 304-316. (In Russian).
4 W" -
Тел ±7 (49S) 7ЙЗ-06-2Э +? (499) 161-àl-26 ww^ stoneiaiuu stonefair^expo-design.ru
32017
61
