Особенности проекта возведения неразрезрых сборно- монолитных перекрытий торгово-выставочного центра Мириада в Днепропетровске Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

РАЗДЕЛ 2.

СТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ, ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯ

УДК 624.012.44/.45

ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТА ВОЗВЕДЕНИЯ НЕРАЗРЕЗРЫХ СБОРНО-МОНОЛИТНЫХ ПЕРЕКРЫТИЙ ТОРГОВО-ВЫСТАВОЧНОГО ЦЕНТРА МИРИАДА В ДНЕПРОПЕТРОВСКЕ

112 1 Шаленный В.Т. , Акимов С.Ф. , Несевря П.И. , Купреев А.В. .

1 - Национальная академия природоохранного и курортного строительства,

- Приднепровская государственная академия строительства и архитектуры

Работа посвящена особенностям возведения неразрезных сборно-монолитных перекрытий на основе многопустотных плит здания торгово-выставочного центра Мириада в г. Днепропетровске по ул. Калиновая, 9. Вначале, по заданной отметке перекрытия, укладывались плиты, опирая их на ранее установленные инвентарные подмости. Далее, в пределах захватки, устраивались монолитные соединительные полосы - ригели со шпонками, между торцами уложенных плит. Для этого устанавливают мелкощитовую опалубку в уровне низа сборных плит, опирая ее на телескопические стойки. После выдерживания бетона устанавливают опалубку колонн верхнего яруса, и выполняют бетонирование. Затем этапы повторяются. Предложенные организационно-технологические и конструктивные решения позволяют их рекомендовать для внедрения и на других подобных объектах. Технология, каркасное здание, сборно-монолитное перекрытие, монтаж, бетонирование

Введение

Сегодня требуется взвешенный подход к определению области рационального применения сборного и монолитного железобетона. В связи с этим, в последние годы в строительстве распространение получают и компромиссные сборно-монолитные конструкции зданий. При таком принципиальном переходе от сборного варианта к сборно-монолитной системе возможна реализация неразрезной конструктивной схемы с вытекающими отсюда улучшенными экономическими показателями проекта. В нашем случае, это увеличение перекрываемых пролетов традиционными сборными многопустотными плитами перекрытий. Однако реализация проектов сборно-монолитного многоэтажного строительства наталкивается на проблемные вопросы проектирования технологии и организации их возведения. В данной статье, на конкретном примере, излагается сущность оригинальной, реализованной на практике разработки, где часть авторов непосредственно участвовали в осуществлении проекта (проф. Шаленный В.Т. - руководитель утвержденных ПОС и ППР, доц. Несевря П.И. - их ответственный исполнитель).

Анализ публикаций

Разработке предшествовал анализ ряда известных конструктивных предложений, кратко характеризуемых далее. В работе [1] при конструировании перекрытия в сборно-монолитном исполнении использовались хорошо зарекомендовавшие себя в строительной практике многопустотные плиты. Авторами [2] разработано перекрытие, в котором многопустотные плиты в местах соединения с монолитным ригелем здания выполняют со скосом под углом 45°-60°. В плитах сверху предложено устраивать отверстия для ограничителей бетона, что предотвращает произвольное попадание бетонной смеси в пустоты плиты (рис. 1).

л.

.4» 1 ■■ V -..

/ ■•'К''

■■у

V

-

/Я

х-';;:

/о. < > ■

/

V /

Рис. 2. Способ устройства сборно-монолитного перекрытия со шпонками, заходящими в пустоты: 1 - опалубка; 2 - арматурный каркас ригеля; 3 - дополнительные плоские арматурные каркасы; 4 - ограничители; 5 - сборные многопустотные плиты перекрытия

' ¡/ \± • 'и.

Рис. 1. Способ устройства сборно-монолитного железобетонного перекрытия со скосами торцов пустотных плит: 1 - опалубка; 2 - арматурный каркас ригеля; 3 - сборные много пустотные плиты; 4 - скошенные стороны плит; 5 отверстия для ограничителей бетона

Также в работах [1, 3] предложено соединять сборные многопустотные плиты с монолитными ригелями путем установки в пустоты плоских каркасов со специальными ограничителями (рис. 2). Такое перекрытие имеет облегченную конструкцию в сравнении со сплошным бетонным при достаточной его прочности.

А еще раньше, в бывшем СССР, ЦНИИЭПом при участии НИИЖБа было разработано плоское сборно-монолитное перекрытие «Сочи» [4]. В перекрытии применены уже в то время широко изготавливаемые на заводах круглопустотные плиты, между торцами которых, в пределах толщины плиты, выполняются монолитные железобетонные главные балки (ригели), а в колоннах квадратного, прямоугольного или круглого сечения, на уровне перекрытий, для пропуска арматуры монолитного ригеля, должны быть не забетонированные участки или отверстия в бетоне. По длинным сторонам панелей также оставляются зазоры, в которых образуются монолитные балки, предназначенные для превращения сборных однопролетных панелей в неразрезную балочную плиту (рис. 3).

л

е-

/

7

7

7

7

с

I

1

■ С.

0-

-Е5-

¥

Рис. 3. Фрагмент перекрытия «Сочи»: 1 - колонна; 2 - круглопустотная плита; 3 - монолитный ригель; 4 - монолитная связевая балка; 5 - монолитный прогон

Рис. 4. Конструкция сборно-монолитного каркаса зданий системы «Аркос»: а - общий вид каркаса; б, в - разрезы перекрытия; 1 - железобетонные колонны; 2 - многопустотные плиты; 3 -несущие ригели; 4 - связевые ригели; 5 -консоли для устройства эркеров и балконов

Позже созданная конструктивная система многоэтажных жилых и общественных зданий «Аркос» (архитектурно-конструктивная открытая система) [5], имела существенные отличия от других применяемых ранее систем зданий. Рассматриваемая система включает сборно-монолитный каркас с плоскими дисками перекрытий, поэтажно опертые перегородки и наружные стены. Диски перекрытий в каркасе (рис. 4) образованы сборными многопустотными плитами и монолитными несущими и связевыми ригелями, выполненными сквозными на всю длину и ширину здания.

Сборные многопустотные плиты в ячейках перекрытий размещены группами, и каждая плита оперта по торцам на несущие ригели посредством бетонных шпонок. Несущие и связевые ригели, объединенные между собой в плоскости перекрытия в единую перекрестную раму, защемлены в колоннах.

Разработанное под руководством проф. Савицкого Н.В., перекрытие ПГАСА [6] стало результатом анализа и учета достоинств рассмотренных конструктивных систем ИМС, «Сочи», «Сарет», «Аркос», «РАДИУСС» [4]. За основу разработки сборно-монолитного перекрытия ПГАСА было взято перекрытие «Аркос», но имеются отличия от системы сборно-монолитного перекрытия по серии Б 1.020.1-7, направленные на повышение надежности конструкции перекрытия и возможности использования имеющейся базы стройматериалов и индустрии.

В новой системе перекрытия выполнены из сборных круглопустотных плит и монолитных несущих ригелей высотой 270 мм (в поперечном направлении), в продольном направлении устраиваются монолитные балки высотой 220 мм (на высоту плит перекрытия). Опирание плит на ригели осуществляется устройством армированных бетонных шпонок, в осях расположения деформационных швов, на полки тавровых монолитных балок. В пролетах, где на ригель передаются значительные сосредоточенные нагрузки, сечение развивается по высоте от плоскости низа перекрытия. Класс бетона монолитных элементов перекрытия В30.

Расчетное сечение несущих ригелей включает монолитную часть и сжатые полки сборных плит. Для включения плит в работу между ними выполняются монолитные швы шириной 100 мм. В осях расположения деформационных швов работа сборных плит не учитывается.

Монолитные участки перекрытий могут выполняться облегченными (с пенополистирольными вкладышами размером 500х500х100 (мм) в качестве пустотообразователей) из монолитного железобетона. Высота сечения монолитных участков 220 мм. Монолитные участки опираются на основные ригели каркаса здания и балки монолитного участка, которые располагаются в толщине монолитного участка и сопрягаются с ригелями жестко. Класс бетона монолитных участков перекрытия В30.

Как указывалось ранее, главной особенностью сборно-монолитного перекрытия является узел сопряжения сборных железобетонных плит с монолитным ригелем и включение в работу плит перекрытия. Сопряжение сборных круглопустотных плит перекрытия с монолитным ригелем выполняется через бетонные и железобетонные шпонки в пустотах, т.е. бетон ригеля заходит в пустоты плиты на 150 мм. Принципиально это решение показано на рис. 5.

Плиты перекрытия включаются в работу совместно с ригелем перекрытия благодаря монолитным железобетонным вставкам между плитами шириной 100 мм.

Габариты многопустотных плит в каждой ячейке выполнены укороченными, а монолитная часть несущих ригелей вследствие этого - уширенной (ширина ригеля 900 мм). Это позволяет существенно нарастить жесткость перекрытий с плитами толщиной 22 см при действии вертикальной нагрузки, а верхняя и нижняя рабочая арматура несущих ригелей может быть сравнительно просто размещена в один слой.

рарлничи ir e /1 0

стержень \ / пенопалистирэк;

\ ,.-..X________________4

с ni e 5 e i b-

t_PHOfTUip£ pUi £!f Iй

OL? ирокольного ригеля W

Рис. 5. Сопряжение сборных круглопустотных плит перекрытия с монолитным

ригелем

Принципиально решение крепления ригелей к колоннам показано на рис. 6.

v." .■ ,ц

В u-: А

Гу- i

1; -а

F-I

пт^" __

{ > I ... - ;. :.:.h Ч _ )и,1ф|...

Рис. 6. Крепление ригелей к колоннам

Высота сечения несущих ригелей для сокращения расхода металла на их армирование увеличена на толщину стяжки пола (50 мм), то есть высота ригеля равна 270 мм при толщине плит перекрытий 220 мм. В каждом шве между плитами устраивается железобетонная шпонка шириной 100 мм, которая увеличивает пространственную жёсткость диска перекрытия и обеспечивает включение в работу сборные плиты при расчете опорных сечений монолитного несущего ригеля.

Оригинальная конструктивная система предполагала и новизну в технологии и организации производства работ, которая до настоящего времени не была освещена в публикациях. Исключение составляют только особенности возведения вертикальных конструкций нулевого цикла, производство которых пришлось и успешно произведено в зимних условиях [7].

Цель и постановка задачи исследований

Целью данной работы является повышение эффективности строительства каркасных зданий за счет применения научно обоснованных, рациональных организационно-технологических решений по устройству плит перекрытий выполненных в неразрезном сборно-монолитном варианте.

Задачей данной статьи является изложение сущности предложенной авторами и реализованной на практике оригинальной технологии устройства таких сборно-монолитных перекрытий.

Методика исследований

Литературный обзор и анализ с формированием предложений по технологии устройства перекрытий в сборно-монолитном варианте с учетом техники безопасности. Для чего детально разработаны как организационно-технологические схемы, так и графики производства работ, учитывающие особенности монтажа конструкций с обеспечением геометрической неизменяемости и устойчивости сборно-монолитного каркаса здания.

Результаты и их анализ

Проект торгово - выставочного центра в районе ул. Тверской и ул. Калиновой, 9 в г Днепропетровске разработан по заданию заказчика - ООО «КОСМОС» на основании архитектурно-планировочного задания и задания на проектирование. Проектируемое здание представляет собой двухэтажное сборно-монолитное здание с подземным паркингом. В плане здание имеет размеры 62,0 м на 129,5 м. С дальней от ул. Калиновой стороны к зданию пристроена рампа для загрузки - выгрузки поступающих в магазины товаров. По центру здания запроектирован второй свет /атриум/, размером 48,0 м на 24,0 м. Высота этажей следующая: паркинг - 3,0 м, первый этаж - 4,5 м, второй этаж - 4,8 м / в свету/.

В соответствии с указанным рабочим проектом, авторами разработан проект организации строительства (как его составная часть), а затем и проект производства работ. В данной статье мы только поэтапно изложим особенности технологии устройства сборно-монолитного перекрытия. Вначале, по заданной отметке перекрытия, укладывались плиты, опирая их на заранее установленные инвентарные подмости (рис. 7). Далее, в пределах захватки, устраивались монолитные соединительные полосы - ригели, между торцами уложенных плит. Для этого устанавливают мелкощитовую опалубку в уровне низа сборных плит, опирая её на телескопические стойки с шагом 1,0 м. Смазку выполняли бетоноотделяющим средством PERI BIO Clean, её предполагалось наносить с помощью специального бачка - распылителя фирмы PERI.

Далее краном подают пространственные армокаркасы, опираемые на подкладки для образования защитного слоя. Армокаркасы и отдельные стержни для образования шпонок в пустотах плит устанавливали отдельно, крепя их к основному каркасу вязальной проволокой. Перед этим в пустотах, для ограничения распространения бетонной смеси, вводят пенопластовые пробки на глубину шпонок (150 мм). Бетонную смесь используют литую, с осадкой конуса 20 см, что позволяло укладывать её без уплотнения. Подачу к месту укладки вели в бункерах ёмкостью 1,25 м3. Для набора распалубочной прочности в зимний период использовали электропрогрев.

Размеры и конструктивная система здания не позволяют проводить монтаж каркаса здания по этажам. Поэтому принято решение возводить здание секциями. Основным правилом монтажа конструкций является обеспечение геометрической неизменяемости и устойчивости конструкции в любом ее положении.

После распалубки колонн нижнего яруса бетонирования в том же направлении устанавливали поддерживающие конструкции и опалубку поперечных и продольных ригелей сборно-монолитного перекрытия следующего этажа (рис. 8-10). Монтировали и выверяли сборные плиты перекрытий как минимум в двух смежных буквенных и цифровых осях для каждого крана.

Рис. 7. Установленные подмости под плиты перекрытия с опалубкой для монолитных ригелей паркинга в части здания. Этап 1

гп гп гп

Рис. 8. Установленные подмости под плиты перекрытия с опалубкой для монолитных ригелей в части здания. Этап 2. Бетонирование вертикальных

конструкций

Рис. 9. Установленные подмости под плиты перекрытия с опалубкой для монолитных ригелей первого этажа в части здания. Этап 3

Рис. 10. Установленные подмости под плиты перекрытия с опалубкой для монолитных ригелей в части здания. Этап 4. Бетонирование колонн второго этажа

Транспорт бетонной смеси от бетонных заводов или установок к стройплощадке предусмотрен в автобетоносмесителях или автобетоновозах. Подача бетона к месту укладки осуществлялась при помощи кранов КБ-403 в бадьях или бункерах.

Были проведены натурные испытания участка возведенного по описанной технологии перекрытия [8]. Результаты испытания фрагмента сборно-монолитного перекрытия полной расчетной нагрузкой свидетельствуют о его прочности и трещиностойкости; полученные деформации перекрытия (18,65 мм и 14,64 мм) в пределах существующих норм. Что и позволило успешно реализовать описанный оригинальный проект, а опыт проектирования технологии и организации работ рекомендовать для использования и на других аналогичных строительных объектах. Имеющее место усложнение технологии производства работ компенсируется сокращением их сроков по сравнению с монолитными перекрытиями и материалоемкости по сравнению с полносборным вариантом шарнирного каркаса.

Вывод

Предложена и реализована на конкретном объекте новая технология возведения сборно-монолитных неразрезных конструкций перекрытий на основе многопустотных плит. Результаты ее апробации на данном объекте позволяют рекомендовать предложенные организационно-технологические и конструктивные решения для внедрения и на других подобных многоэтажных объектах.

Список литературы

1. Железобетонные покрытия многоэтажных зданий /Н.В. Савицкий, В.С. Магала, Е.В. Рабич, К.В. Шляхов, И.Н. Матюшенко //Строительство, материаловедение, машиностроение: Сб. науч. трудов. — Днепропетровск: ПГАСА. — 2009. — Вып. 50. — С. 470-474.

2. Савицкий М.В., Магала В.С. та шш. Споаб улаштування збiрно-монолiтного залiзобетонного перекриття. Патент Украши №23418А, бюл. №7, 2007р.

3. Савицький М.В., Магала В.С. та шш. Споаб улаштування збiрно-монолiтного залiзобетонного перекриття. Патент Украши №23425А, бюл. №7, 2007р.

4. Обоснование выбора плоского сборно-монолитного перекрытия ПГАСА / Н.В. Савицкий, Е.Л. Буцкая //Строительство, материаловедение, машиностроение: Сб. науч. трудов. — Днепропетровск: ПГАСА. — 2010. — Вып. 56. — С. 396-402.

5. Типовые строительные конструкции, изделия и узлы. Серия Б1. 020.1-7. Сборно-монолитная каркасная система МВБ-01 с плоскими перекрытиями для зданий различного назначения: БелНИИС.-Мн.: Минсктиппроект.-1999.

6. Плоское сборно-монолитное перекрытие / Н.В. Савицкий, К.В. Баташева, Е.Л. Токарь //Строительство, материаловедение, машиностроение: Сб. науч. трудов. — Днепропетровск: ПГАСА. — 2006. — Вып. 37. — С. 413-418.

7. Дослщження ефективносп зведення монол^них залiзобетонних конструкцш каркасу торгово-демонстрацшного комплексу "Мтаёа" у зимових умовах /В.Т. Шаленний, К.Б. Дкарев, О.А. Бщоева, 1.В. Яременко //Строительство, материаловедение, машиностроение: Сб. науч. трудов. — Днепропетровск: ПГАСА. — 2009. — Вып. 49. — С. 17-21.

8. Результаты натурных испытаний фрагмента сборно-монолитного перекрытия /Н.В. Савицкий, Е.Л. Буцкая, В.А. Чернец //Строительство, материаловедение, машиностроение: Сб. науч. трудов. — Днепропетровск: ПГАСА. — 2011. — Вып. 61. — С. 382-387.