CC BY
19Раздел 2. Строительные науки
ПРОГРЕССИВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩЕГО РАЗВИТИЯ ТЕХНОЛОГИИ МОНОЛИТНОГО И СБОРНО-МОНОЛИТНОГО ДОМОСТРОЕНИЯ В
КРЫМУ
Акимов С.Ф., Головченко И.В., Шаленный В.Т., Куренько А.В.
Академия Строительства и Архитектуры ФГАОУ ВО "КФУ им. В.И. Вернадского"
Адрес: г. Симферополь, ул. Павленко, 3, корпус 2, к. 304
e-mail [email protected]; e-mail [email protected]; e-mail [email protected]; e-mail [email protected]
Аннотация. В результате анализа недавно выполненных работ, а также особенностей развития строительной отрасли в Республике Крым, показано целесообразность и предпочтительные направления дальнейших научных исследований и их внедрения в практику домостроительного производства. К таким перспективным направлениям отнесено развитие монолитного и сборно-монолитного строительства с использованием относительно технологичных разборно-переставных индустриальных опалубочных систем, увеличения несущей способности каркасов за счет более полного и эффективного использования предварительного напряжения, повышения качества монтажа и бетонирования вертикальных конструкций путем обеспечения точности геодезических измерений, интенсификации набора прочности бетона в экстремальных условиях его твердения, новых способов выполнения штукатурных работ по бетонным и каменным конструкциям, а также их алмазной резки навесным оборудованием с гидроприводом отечественного производства.
Ключевые слова: железобетонные конструкции, бетонирование, монтаж, электропрогрев бетона, штукатурные маяки, алмазная резка.
Введение
Повышение технического уровня проектирования и строительства зданий и сооружений из монолитного и сборно-монолитного железобетона, как наиболее распространенных и до сих пор перспективных видов современного строительства, нам представляется достаточно актуальной научно-прикладной задачей, подпадающей под выработанный в последнее время синергетический сценарий социально-
экономического развития российской экономики с необходимостью новой индустриализации[1]и импорто замещением, в том числе, и в строительном комплексе Республики Крым.
Анализ публикаций
В указанном аспекте, и нами проделана определенная работа, заключающаяся в ниже представленном обзоре.
Большинство железобетонных конструкций на сегодня бетонируются с использованием распространенных индустриальных разборно-переставных опалубочных систем ведущих мировых производителей[2], конкурирующих на мировом рынке строительного оборудования и оснастки. Нами обращено внимание на конструктивно-технологические особенности такого оборудования различных изготовителей, выдвинута и нашла подтверждение гипотеза о влиянии этих особенностей на продолжительность и трудоемкость арматурно-опалубочных и бетонных работ. Отличительной особенностью предложенных в результате и апробированных норм времени является их разделение на процессы по сборке и
разборке индустриальных разновидностей опалубки, а также бетонирования и ухода за бетоном. В отличие от ныне действующих норм, такая дифференциация позволяет применить их для построения графиков производственных процессов возведения строительных объектов с целью установления его продолжительности и трудоемкости. Появилась возможность и решена практически задача многовариантного
имитационного компьютерного моделирования организационно-технологических процессов
возведения железобетонных каркасов пяти объектов-представителей с использованием опалубок различных производителей. Имея данные по срокам строительства, вычислениями получены другие показатели технологичности возведения, такие как трудоемкость и себестоимость, причем последний в двух вариантах условий приобретения: покупка или аренда. В результате подтверждено и предположение о наличии существенных резервов для снижения затрат ресурсов при использовании той или иной разборно-переставной системной опалубки[3].
Так, во всех смоделированных вариантах технологии, по всем рассмотренным показателям, преобладает технология с использованием опалубочной системы фирмы Peri. Несколько хуже является использование опалубочной системы Ulma, а еще хуже показатели демонстрирует именно наиболее распространённая и предусмотренная действующими в Украине нормативами опалубка фирмы Doka. Разница в удельной себестоимости составляет до 259 грн./м3 железобетона (7%) при покупке необходимого комплекта опалубки и до 532
грн./м (13,5%) на условиях ее аренды. Еще большие колебания наблюдаются в показателях удельной трудоемкости железобетонных работ: от 0,2 чел. -чел./м3 для самого высокого объекта-представителя (всего 1,44%) до 4,63 чел. - чел./м3 (31,4%). Удельные затраты на опалубку всегда оказывались большими, чем затраты на эксплуатацию машин и выплат по заработной плате, иногда даже вместе взятые, и достигают до 21% общей себестоимости. Причем, расходы на арендованную опалубку в среднем в два раза больше, чем на купленную или взятую в лизинг.Имея такие результаты, можно видеть существенные резервы экономии трудозатрат и себестоимости при обоснованном принятии решений по использованию рациональных систем опалубки и условий их приобретения.
Сегодня требуется взвешенный подход и 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, том числе, возможна реализация и не разрезной конструктивной схемы с вытекающими отсюда улучшенными технико-экономическими показателями проекта. Как очевидное преимущество при этом - увеличение перекрываемых пролетов традиционными сборными много пустотными плитами перекрытий.
Прототипом для развития такого перспективного направления сборно-монолитного строительства стала конструктивная система «Сочи», получившая дальнейшее развитие в уже достаточно распространенной и в Российской Федерации системе АРКОС БелНИИС[4]. Развивая эту конструктивную систему, в ПГАСА ее несколько усовершенствовали в плане конструкции и технологии устройства монолитных уширенных ригелей, реализовав затем ее и с нашим участием при строительстве торгово-выставочного центра Мириада в Днепропетровске[5].
Параллельно в Российской Федерации развиваются и другие направления сборно-монолитного многоэтажного каркасного
строительства гражданских зданий. К таким перспективным и уже частично используемым конструктивным системам следует отнести рамную систему КУБ-1, затем получившей развитие в системе КУБ-2,5. ЦНИИЭПжилища в своих работах предлагает модернизацию зарубежной технологии безопалубочного формования многопустотных железобетонных плит перекрытий с созданием в них локальной зоны усиления для возможности увеличения перекрываемых пролетов высотных каркасно-панельных домов[6].
Несомненно, инновационной следует признать и разработанную проектно-строительной фирмой ООО «ВИАКОН.ПРО» из Екатеринбурга универсальную сборно-монолитную систему с
оригинальной конструкцией сборного коробчатого ригеля из железобетона. После монтажа самого ригеля, пустотных плит перекрытия на его стенки, в образованную полость устанавливается арматурный каркас и укладывается бетонная смесь. Таким образом получают усиленный монолитный железобетонный пояс в уровне перекрытия каждого этажа, что крайне важно для сейсмически опасных районов страны, к которым относится и Республика Крым. Подобную сборно-монолитную
строительную систему разрабатывают также специалисты Юго-Западного государственного университета совместно с Орловским академцентром РААСН[7], а также Казанского государственного архитектурно-строительного университета. Там уже выполнены испытания натурального фрагмента разработанной ими системы «Казань ХХ1в» с опиранием плиты на 40 мм вплоть до его разрушения, произошедшем не на опоре, а в пролете многопустотной сборной железобетонной плиты раздроблением бетона ее сжатой зоны[8].
Однако представленные, безусловно перспективные разработки, не предусматривают использование предварительного напряжения каркаса и, если теоретически существует возможность использовать сборные предварительно напряженные плиты перекрытий, то при монтаже плит по известным методам, обратный их выгиб, полученный еще в результате заводского изготовления и монтажа (Рис.1), будет потерян полностью или частично. А это может стать одним из направлений сокращения нерационального использования ресурсов строительного
производства. Кроме того, требуют дальнейшей проработки и вопросы качества производства монолитных и сборно-монолитных железобетонных конструкций, их последующей отделки, а также ликвидации, как завершающего этапа жизненного цикла большинства зданий и сооружений гражданского и специального назначения.
'О
Рис.1. Обратный выгиб предварительно напряженной пустотной плиты в процессе ее монтажа траверсой с клещевыми захватами
Цель
Ресурсосберегающее развитие технологий монолитного и сборно-монолитного домостроения с учетом эффективности не только строительно-монтажных, но и последующих отделочных работ, а также ликвидации ранее созданных строительных конструкций.
Задачи:
1.На основе представленного анализа состояния вопроса предложить возможные направления ресурсоэкономного развития технологии монолитного и сборно-монолитного домостроения, повышения его качества, а также снижения себестоимости последующих штукатурных работ.
2.Показать до сих пор неразрешенные вопросы ликвидации железобетонных конструкций и пути их решения путем использования алмазных технологий резки предложенным импорто замещающим оборудованием.
Методика и результаты исследования
Отличительными признаками
предложенного способа являются новая операция по монтажу временных пространственных опор с винтовыми домкратами в центральной части пролетов будущих перекрытий, на которые и монтируют плиты таким образом, чтобы эти плиты не опирались на вертикальные несущие конструкции, а были несколько приподняты над ними, образуя зазор, заполняемый бетоном. Наличие такого зазора в процессе монтажа обеспечивает консольное опирание предварительно напряженных много пустотных плит не на вертикальные несущие конструкции, а на пространственные временные опоры, сохраняя таким образом показанный на Рис.1 обратный выгиб плит, полученный еще в процессе их изготовления и монтажа. И таким образом, предложенный способ возведения сборного многоэтажного железобетонного каркаса здания с предварительным напряжением позволяет сохранить ранее созданное при изготовлении и монтаже много пустотных плит перекрытия их предварительное напряжение. При этом безусловно возникают и определенные распорные усилия в сборно-монолитной системе, благоприятно сказывающееся на ее несущей способности и деформативным свойствам [9]. Таким образом, появляется возможность увеличения полезных нагрузок на перекрытия или увеличения их пролетов с соблюдением допустимых прогибов, что и обеспечивает общественно необходимый ресурсосберегающий эффект предложенного способа возведения сборно-монолитного железобетонного каркаса.
Самые жесткие требования по качеству устройства вертикальных железобетонных конструкций предъявляются к допустимым отклонениям от вертикальности стен лифтовой
шахты гражданских зданий. В соответствии с требованиями, установленными в нормативных и ведомственных документах по монтажу лифтового оборудования, традиционные приборы для геодезической съемки лифтовой шахты с помощью отвесов и даже теодолитов, не способны обеспечить требуемую точность.
Относительно новыми методом контроля качества выполнения опалубочных работ при устройстве лифтовой шахты нам представляется применение приборов вертикального визирования с установкой кронштейна для подъёма деревянного настила на специально смонтированной временной площадке. Предпочтительнее использование прибора Р2Ь-100, который позволяет передавать плановое положение точки на расстояние 100 м с точностью 1 мм, а также использование кронштейна для подъёма деревянного настила на временной площадке (Рис. 2.). При использовании данного кронштейна и прибора вертикального визирования можно добиться практически нулевого отклонения. Как возможный вариант, кронштейн может состоять из двух равнополочных уголков, к которому привинчивается деревянный короб с прозрачной калькой или стеклом.
Прикидочные расчеты, выполненные на примере конкретного объекта в г. Евпатория, ул. Чапаева - пр. Победы, дом №7а, позволили установить, что устранение часто возникающих дефектов, превышающих допускаемые отклонения и имеющих место при использовании традиционной технологии выполнения железобетонных работ и контроля их качества, может стоить подрядчику от 150 тыс. до 350 тыс. руб. и от 300 чел.-час. до 650 чел.-час. дополнительной трудоемкости. Кроме того, устранение замеченных дефектов может существенно повлиять на сроки ввода лифтов объекта в эксплуатацию, с последующими дополнительными еще и штрафными санкциями. Учет специфики развития строительной и промышленной отрасли Крыма заключается в также нижеследующем. Курортно-рекреационное развитие нашего региона предполагает минимум негативного влияния на отдыхающих. Поэтому в сезон отдыха большинство местных советов курортных городов запрещают производство строительно-монтажных и отделочных работ. Повышенная сейсмичность региона предопределяет развития монолитного и сборно-монолитного домостроения, которое придется вести преимущественно при пониженных температурах наружного воздуха. Поэтому требует дальнейшего развития технологии монолитного сейсмостойкого домостроения при пониженных температурах, включая и устройство стыков сборно-монолитных конструкций. Ранее выполненные работы позволяют рекомендовать как эффективный комбинированный способ электропрогрева бетонной смеси с химдобавками (Рис.3).
резки дисковыми, цепными или канатными пилами преимущественно с гидроприводом.
Рис.2. Схема контроля и устранения отклонений от вертикали при возведении лифтовой шахты прибором вертикального визирования: 1 -разборно-переставная опалубка, 2 - площадка бетонирования, 3 - узел крепления уголка к каркасу опалубки, 4 - подкос, 5 - металлические конструкции для монтажа деревянного настила, 6 -деревянная подкладка, 7 - настил, 8 - инвентарные подмости, 9 - прибор вертикального визирования Р2Ь-100, 10 - кронштейн
Рис. 4. Устройство для крепления маячкового профиля: а) - готовая конструкция установленного маяка перед оштукатуриванием поверхности; б) - узел "А" этой конструкции с разрезом стены; в) - устройство для крепления инвентарного маяка, с установленным маячковым профилем, вид снизу; г) - устройство для крепления инвентарного маяка, с установленным маячковым профилем, разрез 1-1; д) - держатель для крепления инвентарного маяка, вид в аксонометрии без самого маячкового профиля
В этом направлении, предлагается закрепление такого инструмента либо на временных поддерживающих конструкциях (лесах и подмостях) (Рис. 5, [11]). либо на модернизированных автопогрузчиках с вилочными захватам[12, 13]. Имеющиеся мощности машиностроительных заводов позволяют производить предложенное оборудование на отечественных предприятиях, исключив импорт подобного из Европы и Азии.
Рис. 3.Общий вид участка ухода за бетоном колонн с электропрогревом и химдобавками
В части последующих отделочных работ, дальнейшего развития требует и традиционная технология «мокрой» штукатурки. Ее трудоемкость можно существенно снизить при использовании вместо растворных маяков специальных профилей из оцинкованной стали или других материалов, оригинальным способом закрепляемых и выверяемых на поверхности стены ([10], Рис. 4).
Для Крыма характерны и реконструкция либо ликвидация ранее созданных или не достроенных, пришедших в негодность или не соответствующих современным требованиям строительных объектов. Возникают вопросы безопасного разделения железобетонных и каменных конструкций на транспортабельные элементы с использованием алмазных технологий
Рис. 5. Макет дисковой алмазной пилы на поддерживающих конструкциях инвентарных лесов
Выводы и направления дальнейших исследований
На основе проведенного анализа предложены конструктивные, технологические и организационные решения, способствующие сокращению потребления ресурсов при проектировании, строительстве, эксплуатации и ликвидации объектов гражданского назначения из монолитного и сборно-монолитного железобетона, заключающиеся в нижеследующем:
1. Использование рациональных разборно-переставных опалубочных систем индустриального изготовления, позволяющих снизить трудоемкость и себестоимость, а также сократить сроки возведения.
2. Применение технологии монтажа многопустотных плит перекрытий на временные инвентарные опоры для сохранения обратного выгиба этих плит до набора прочности бетоном омоноличивания.
3. Повышения качества бетонирования верти-кальных монолитных конструкций за счет
предложенного способа выверки опалубки и сборных конструкций приборами вертикального визирования.
4. Комплексное использование электрообогрева и химдобавок в зимних условиях бетонирования монолитных, а также стыков сборно-монолитных каркасов.
5. Совершенствование технологии устройства штукатурных покрытий путем применения инвентарных маяков с предложенным новым способом их временного закрепления на предварительно устроенные дюбели.
6. Инвентарных маяков с предложенным новым способом их временного закрепления на предварительно устроенные дюбели.
7. Алмазные импорто замещающие технологии резки бетонных и железобетонных конструкций с использованием дисковых, цепных либо канатных пил, монтируемых на поддерживающих конструкциях или самоходных подъемно-транспортных машинах.
Литература
1. Фокина З.Т. Синергетические сценарии социально-экономического развития России. Управление строительством//Вестник МГСУ. -2015. - №5. - С.122-132.
2. Развитие монолитного строительства и современные опалубочные системы /С. Г. Абрамян, А. М. Ахмедов, В. С. Халилов [и др.] //Вестник Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета. - 2014. - № 36 (55). -С. 231-239.
3. Капшук О. А. Резервы снижения трудозатрат и стоимости монолитных конструкций за счет использования рациональных систем разборно-переставных опалубок /В. Т. Шаленный, О. А. Капшук //Строительство и реконструкция. - Орел, ФГБОУ ВПО «Госуниверситет - УНПК», 2014. -№5(55) - С.118-126.
4. 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. - 63с
5. 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.
6. Николаев С.В. Панельные и каркасные здания нового поколения //Жилищное строительство. - 2013. - №8. - С.2-10.
7. Бухтиярова А.С., Колчунов В.И., Рыпаков Д.А., Филатова С.А. Исследования живучести жилых и общественных зданий с новой конструктивной системой из индустриальных панельно-рамных элементов //Строительство и реконструкция. - Орел, ФГБОУ В «Госуниверситет - УНПК», 2014. - №6(56). - С.18-24.
8. Фардиев Р.Ф., Ашрапов А.Х., Мустафин А.И. Исследования несущей способности пустотных плит перекрытия при сниженной величине опирания на ригели //Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета. - 2014. -№4. - С.172-177.
9. Кумпяк О.Г., Галяутдинов З.Р. Экспериментальные исследования опертых по контуру железобетонных плит с распором //Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. - 2015. - №3. - С.113-120.
10. Патент на полезную модель №151746Ш, РФ. Устройство для крепления маячкового профиля. МПК Б16В13/00. /Шаленный В.Т., Чубукчи Э.С., Тупицин Д.А., Заявл. 25.12.2014, №2014154637/93. Опубл. 10.04.2015, Бюл. №10.
11. Шаленный В. Т. Расширение технологических возможностей алмазного оборудования для резки конструкций путем его монтажа на средствах подмащивания /В. Т. Шаленный, Д. С. Покотило //Строительство и техногенная безопасность. Сб. науч. трудов. — Симферополь : НАПКС, 2014. — Вып. 49. — С.84— 88.
12. Патент на полезную модель №151755Ш, РФ. Оборудование для разрезания железобетонных конструкций. МПК В23Б17/00. /Шаленный В.Т., Николенко И.В., Рыжаков А.Н., Заявл. 24.12.2014, №2014154654/93. Опубл. 10.04.2015, Бюл. №10.
13. Патент на полезную модель №151758Ш, РФ. Оборудование для разрезания железобетонных конструкций. МПК В23Б17/00. /Шаленный В.Т., Николенко И.В., Рыжаков А.Н., Троян А.В., Скрыпкин М.Д., Дикарев К.Б., Мялик Т.В. Заявл. 24.12.2014, №2014154657/93. Опубл. 10.04.2015, Бюл. №10.
THE PROGRESSIVE DIRECTIONS OF RESOURCE-SAVING DEVELOPMENT OF TECHNOLOGY OF MONOLITHIC AND COMBINED AND MONOLITHIC HOUSING
CONSTRUCTION IN THE CRIMEA
Summary: As a result of theanalysis of the recently completed works, as well as features of the construction industry in the Republic of Crimea, the expediency and preferred areas for further research and their implementation in practice of housebuilding production. These promising areas related development of monolithic and precast-monolithic construction using relatively tech disassembled resettable industrial formwork systems, increasing the bearing capacity of scaffolds by more complete and effective use of pre-stress, improve the quality of installation and concreting of the vertical structures by ensuring the accuracy of geodetic measurements, intensification of curing concrete in extreme conditions of its hardening, new ways of doing plaster works on concrete and masonry structures, as well as diamond cutting attachments hydraulically domestic production
Key words : ferroconcrete designs, concreting, installation, concrete electrowarming up, plaster beacons, diamond it is sharp.
