CC BY
78
М. К.. Кудерин1, Ронни Берндстон2
Бетонный бержттн кетеруге арналFан коспаларды езгерту
Ю. ТораЙFыров атындаFы Павлодар мемлекетлк университетi, Павлодар к., Казахстан; 2Лунд университетi, Лунд к., Швеция.
Материал 12.12.16 баспаFа тYстi.
М. К. Кудерин1, Ронни Берндстон2
Модифицирующая добавка для повышения долговечности бетона
1Павлодарский государственный университет имени С. Торайгырова, г. Павлодар, Казахстан;
2Лундский университет, г. Лунд, Швеция.
Материал поступил в редакцию 12.12.16.
Мацала цоспасыныц салыстырмалы жогары утцырлыц жогары бержтш бетондар мен твзiмдiлiгiн алуга мумктдж беретт, бетон цоспалары ушт кyрделi химиялыц цоспалар дамытудыц кейбiр багыттарын талцылайды.
В статье рассмотрены некоторые направления по разработке комплексной химической добавки для бетонных смесей, позволяющая получать бетоны повышенной прочности и долговечности при относительно высокой подвижности смеси.
УДК 669.183
М. К. Кудерин1, Г. М. Мажидов2, Г. Н. Каржаубаева3
:д.т.н., профессор, 2,3магистранты, Павлодарский государственный университет имени С. Торайгырова, г. Павлодар
ПРИМЕНЕНИЕ ПРОГРЕССИВНЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И СОВРЕМЕННЫХ КОНСТРУКТИВНЫХ СХЕМ ВОЗВЕДЕНИЯ ЗДАНИЙ
Применение прогрессивных строительных технологий и современных конструктивных схем возведения зданий, предполагает использование предварительно напряженных арматурных элементов.
Ключевые слова: монолитное строительство, инновационные технологии, предварительно напряженный элемент, постнапряжение, трещиностойкость.
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время усиливается тенденция повышения доли монолитных конструкций в общем объеме строительных работ. Мировая практика строительства показывает, что на сегодняшний день из существующих технологий возведения зданий и сооружений наиболее перспективным является именно монолитное строительство.
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
В монолитном строительстве наблюдается рост себестоимости из-за перерасхода материальных ресурсов, повышение трудоёмкости процессов и спад темпов строительства. Эти негативные факторы являются следствием применения необоснованных, зачастую морально устаревших технологических способов возведения зданий, неудачных конструктивных решений, отсутствия точности в проектировании, грамотной организации производственного цикла и необходимой подготовки строителей.
Многие из перечисленных недостатков монолитного строительства представляется возможным устранить за счёт внедрения инновационных, прогрессивных технологии. Инновации обусловливают прогрессивные изменения, в первую очередь, за счёт снижения стоимости и сроков строительства, повышения качества возводимых объектов, комфортности проживания и эксплуатации. Применение прогрессивных строительных технологий и современных конструктивных схем возведения зданий, предполагает использование предварительно напряженных арматурных элементов.
При проектировании подобных конструкций основополагающим является определение усилий отпора каната (эффект вывешивания), который определятся в зависимости от пролета, величины усилия натяжения в канате и формы раскладки каната. В дальнейшем отпор каната прикладывается к конструкции как внешняя нагрузка.
Расчет может производиться при помощи специализированного программного обеспечения, а так же при помощи традиционных программных средств путем приложения к расчетной схеме внешней нагрузки [1].
Прочность преднапряженных железобетонных конструкций не зависит от величин предварительного напряжения арматуры. Вот почему расчет на прочность любых предварительно напряженных конструкций ничем не отличается от расчета на прочность железобетонных конструкций без предварительного напряжения (расчет по I предельному состоянию). А при проверке трещиностойкости (расчет по II предельному состоянию) силы обжатия являются внешними силами наряду с внешней полезной нагрузкой [2, 3].
В следствии, трещиностойкость преднапряженных конструкций в 2-3 раза больше трещиностойкости железобетонных конструкций без предварительного напряжения. Это обусловлено тем, что предварительное обжатие арматурой бетона, значительно превосходит предельную деформацию натяжения бетона [4].
Анализ имеющихся статей и публикаций по этой теме показывает, что результатов по исследованию преднапряженных монолитных каркасов не достаточно. При этом отсутствуют вариации расчета данных задач при использовании ПК с применением метода конечных элементов.
Задачи исследования
Получить наиболее точную картину напряженно-деформируемого состояния конструкции с преднапряжением и без преднапряжения.
В связи с этим одной из задач исследования должна быть разработка концепции и построение конечно-элементных моделей постнапряженных каркасов, адекватно описывающую физическую сущность данных каркасов. Кроме того необходимо произвести исследование поведения модели конструкции с целью установления зависимостей от изменения внешних и внутренних параметров. Построение зависимостей: толщины перекрытия, расхода бетона и арматуры в каркасе здания от длины пролета при применении обычного и преднапряженного железобетон.
Технология строительства на базе преднапряженных железобетонных конструкций
При использовании монолитного железобетона часто сталкиваются с проблемой низкой трещиностойкости бетона при его растяжении. Чтобы скомпенсировать возникающее в процессе эксплуатации растяжение, необходимо создать в железобетоне усилие сжатия, при этом знак напряжения в бетоне будет противоположен знаку напряжения от эксплуатационной нагрузки. Требуемое напряжение обеспечивается передачей усилия натяжения арматурных элементов. Растянутый арматурный элемент железобетонной конструкции будет стремиться вернуться в первоначальное состояние, т.е. сжаться, тем самым, создавая усилие обжатия бетона в растянутой зоне [5].
Существуют две основные технологии строительства основанные на натяжении стальных канатов, что придает дополнительную прочность постройкам - это постнапряжение и преднапряжение.
Отличие технологии постнапряжения от преднапряжения, осуществляемого в условиях завода ЖБИ, заключается в том, что напрягаемая арматура натягивается после бетонирования и набора бетоном достаточной передаточной прочности. Для того чтобы обеспечить натяжения арматуры после твердения бетона, арматура должна иметь возможность свободного перемещения в бетоне. Для этого напрягаемая арматура помещается в пластиковую (для системы без сцепления) или металлическую (для системы со сцеплением) трубку. Передача усилий на бетон осуществляется при помощи устанавливаемых на концы напрягаемых элементов анкерных устройств.
При натяжении на бетон применяются высокопрочная проволока в виде пучков и арматурные канаты [4]. Основным элементом системы является арматурный семипроволочный канат диаметром от 6 до 15 мм. Канат в заводских условиях заключается в пластиковую оболочку с прослойкой смазочного состава.
Канатная арматура поставляется, как правило, в бухтах весом 2,5-3 т. Такой канат в оболочке получил в нашей стране и за рубежом наименование «моностренд». В процессе арматурных работ канат размещается в арматурных каркасах и фиксируется по торцам конструкции при помощи анкерных устройств.
Преднапряженный бетон позволяет сокращать расход дефицитной стали в строительстве. Предварительное обжатие растянутых зон бетона значительно отдаляет момент образования трещин в растянутых зонах элементов, ограничивает ширину их раскрытия и повышает жесткость элементов, практически не влияя на их прочность.
Применение предварительного напряжения арматуры
и и и
высшей степени убедительной демонстрацией эксплуатационной надежности предварительного напряжения железобетона является его успешное использование
для производства железнодорожных шпал. Жесткие динамические нагрузки, ощутимые температурные перепады, увлажнение и высушивание, замораживание и оттаивание, воздействие нефтепродуктов и других агрессивных веществ предъявляют исключительно высокие требования к надежности и долговечности этих изделий. Есть участки железной дороги, где преднапряженные железобетонные шпалы прослужили более 40 лет и не имеют каких-либо существенных повреждений.
В большинстве развитых зарубежных стран из предварительно напряженного железобетона во все возрастающих объемах изготавливают конструкции перекрытий и покрытий зданий различного назначения, значительную часть изделий, используемых в инженерных сооружениях и в транспортном строительстве; появились производства элементов наружного архитектурного оформления зданий.
Между тем, в мире монолитный железобетон большей частью является предварительно напряженным. В первую очередь, таким способом возводятся большепролетные сооружения, жилые здания, плотины, энергетические комплексы, телебашни и многое другое.
В Германии и в Японии из монолитного преднапряженного железобетона широко строятся резервуары яйцевидной формы для очистных сооружений. За рубежом все более широкое применение находят монолитные перекрытия увеличенного пролета с натяжением арматуры на бетон. Только в США таких конструкций ежегодно возводится более 10 млн.куб.м. Значительный объем таких перекрытий сооружается в Канаде.
Помимо традиционных строительных целей монолитный предварительно-напряженный железобетон нашел широкое применение для корпусов реакторов и защитных оболочек атомных электростанций. Защитные оболочки для реакторов АЭС стали обязательными. Именно отсутствие такой оболочки явилось причиной чернобыльской катастрофы.
Традиционно обширной областью применения предварительно напряженного железобетона является мостостроение. В США, например, сооружено более 500 тысяч железобетонных мостов с различными пролетами. Из предварительно-напряженного железобетона сооружаются мосты, которые строятся по индивидуальным проектам. Мосты пролетом до 50 м возводятся в сборном варианте из железобетонных преднапряженных балок.
Достижения в мостостроении из преднапряженного железобетона имеются и в других странах. В Австралии, в г. Брисбен, построен балочный мост с центральным пролетом 260 м, наибольшим среди мостов этого типа.
Возможности повышения эффективности сборных железобетонных конструкций можно показать на примере плит перекрытий. В Казахстане на долю этих изделий приходится более трети общего производства сборных элементов. За рубежом значительное распространение имеет безопалубочное формование плитных конструкций на длинных стендах. Натяжение канатной арматуры на таких стендах, как правило, групповое при мощности домкратов 300-600 т.
Предварительно напрягаемая арматура применяется также в системах пола, в жестком пространственном каркасе, поперечных балках и плитах, в
центральном ядре жесткости, фундаментах, в грунтовых анкерах и бутовых кладках. Существуют альтернативные решения использования предварительно напряженной арматуры - для строительства сборных зданий в сейсмических областях, основанные на методе систем подвесных мостов [10].
Так же преднапряжение применимо и для усиления конструкций [11]. На примере монолитного перекрытия было показано, что применение метода усиления с использованием постнапрягаемых стрендов позволяет обеспечить допустимые прогибы конструкции, а также восстановить ее несущую способность. Применение данного метода моделирования и расчета системы усиления предложено проектными и строительными организациями для обоснования надежности и эффективности усиливаемых монолитных конструкций методом постнапряжения.
ВЫВОДЫ
Таким образом, инновации в виде применения предварительно напряженной арматуры в строительстве обусловливают прогрессивные изменения, обеспечивают динамическое развитие строительной отрасли, в первую очередь, за счёт снижения стоимости и сроков строительства, повышения качества возводимых объектов, комфортности проживания и эксплуатации.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1 Дзюба, И. С., Ватин, Н. И., Кузнецов, В. Д. Монолитное большепролетное ребристое перекрытие с постнапряжением. Технология и конструкции. - СПб. : Изд-во СПбГПУ, 2008. - 67 с.
2 Голышев А.В., Бачинский В.Я., Полищук В.П. и др. Проектирование железобетонных конструкций. Справочное пособие. - Киев : Изд-во Будiвельник, 1990. - 544 с.
3 СП 52-102-2004. Предварительно напряженные железобетонные конструкции./ НИИЖБ Госстроя России. - М. : Изд-во Сройиздат, 2004. - 300 с.
4 Мадатян, С. А. Новые технологии и материалы для арматурных работ в монолитном железобетоне // Технологии бетонов. - № 3. - М. : 2006. - C. 52-54.
5 Современные технологии эффективного строительства [Электронный ресурс]. - http://www.stefs.ru.
6 Dolan, Charles W., Darwin, David, Nilson, Arthur H. Design of Concrete Structures. - США : Изд-во McGraw-Hill Science/Engineering/Math, 2003. - 896 с.
7 Кишиневская, Е. В., Ватин, Н. И., Кузнецов, В. Д. Усиление железобетонных конструкций с использованием постнапряженных стрендов и композиционных материалов // Инженерно строительный журнал, №3. - 2009. - С. 29-32.
Материал поступил в редакцию 12.12.16.
М. К. Кудерин, Г. М. Мажидов, Г. Н. Каржаубаева
Озык к¥рылыс технологияларын жэне замануи конструктивен схемаларын т^ргызу гимараттарын пайдалану
С. Торайгыров атындагы Павлодар мемлекеттiк университетi, Павлодар к.
Материал 12.12.16 баспага TYCTi.
M. K. Kuderin, G. М. Magidov, G. N. Karjaubaiyeva
Application of advanced construction technologies and modern structural schemes of construction buildings
S. Toraighyrov Pavlodar State University, Pavlodar.
Material received on 12.12.16.
Озыц цурылыс технологияларын жэне замануи конструктивтж схемаларын тургызу гимараттарын цолдануы, алдын-ала кернеуленген арматураларды элементтерт пайдалануын болжайды.
Application of advanced construction technologies and modern structural schemes of construction buildings involves the use ofprestressed reinforcing elements.
УДК 69.693.5
М. К. Кудерин1, Л. В. Снитко2, Т. Д. Базарбек3, Н. Шырынхан4
1д.т.н., профессор, Павлодарский государственный университет имени С. Торайгырова, г. Павлодар; 2Костанайский инженерно-педагогический университет, г. Костанай; 3магистранты, Павлодарский государственный университет имени С. Торайгырова, г. Павлодар
ФУНДАМЕНТ ДЛЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ОПОР ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ
Из практики эксплуатации опор линий электропередачи напряжением 35-110 кВ в Казахстане и других регионов известно, что при обводнении грунтов, в частности, супесей суглинков и глин, в период весеннего половодья и затяжных дождей в осенний период, значительно нарушается устойчивость железобетонных опор установленных как в сверленые котлованы без ригелей, так и в сверленные и вкопаные котлованы с ригелями.
Ключевые слова: железобетонные конструкции, устойчивость сооружений.
ВВЕДЕНИЕ
По данным КазГИИ [1] на территории Казахстана подтапливается более 144 городов и посёлков. Для некоторых городов республики (Павлодарской, Костанайской, Акмолинской и др. областей) характерны периодические колебания уровня грунтовых вод с периодичностью 7-10 лет. По данным ТОО «ГиП Проект»
