CC BY
24Научно-технический и производственный журнал
-------ЖИЛИЩНОЕ ---
СТРОИТЕЛЬСТВО
Large-panel housing construction
УДК 693.9:699.841
О.В. ФОТИН, директор проектно-конструкторского департамента (fotin@new-gorod.ru)
ЗАО «Иркутский домостроительный комбинат» (664047, г. Иркутск, ул. Трудовая, 60, оф. 315)
Система РКД «Иркутский каркас» многоэтажных зданий и сооружений
Приведена система РКД «Иркутский каркас» (рамно-связевый каркас с диафрагмами). Подробно описаны конструктивные особенности решения узла колонна - ригель системы и его монтаж. Рассмотрены вопросы сокращения трудозатрат и ресурсов на производство изделий и их монтаж. Приведены параметры применения системы РКД «Иркутский каркас» для условий Иркутска, сейсмически активного района строительства. Отмечено, что оборудование для производства изделий системы РКД «Иркутский каркас» в основном российского производства.
Ключевые слова: строительство многоэтажных зданий и сооружений, система РКД «Иркутский каркас» (рамно-связевый каркас с диафрагмами), узел колонна - ригель, сейсмически активные районы строительства, ресурсосбережение, энергосбережение.
O.V. FOTIN, Director of Design-and-Engineering Department (fotin@new-gorod.ru) ZAO "Irkutsk Integrated House Building Factory" (60, 135, Trudovaya Street, 664047, Irkutsk, Russian Federation)
FBD "Irkutsk Frame" System for Multi-Storey Buildings and Structures
The FBD "Irkutsk Frame" system (rigid frame bracing system with diaphragms) is presented. Structural features of the design of a unit of the column-girder system and its assembling are described in details. Issues of reducing labor expenditures and resources for producing details and their assembling are considered. Examples of using the FBD "Irkutsk Frame" system under conditions of Irkutsk, seismically active region of construction, are presented. It is noted that the equipment for manufacturing products of the FBD "Irkutsk Frame" system is mainly domestic production.
Keywords: construction of multi-storey buildings and structures, FBD "Irkutsk Frame" system (rigid frame bracing system with diaphragms), column-girder unit, seismically active region, resource saving, power saving.
В настоящее время важнейшими для строительного комплекса Российской Федерации являются задачи, связанные с вопросами ресурсоэнергосбережения, сокращения трудозатрат и импортозамещения. Основные направления ресурсоэнергосбережения в строительстве зданий на различных его стадиях (стадии выбора исходных материалов для бетонов, изготовления этих бетонов и конструкций из них, стадии монтажа конструктивно-технологической системы (КТС) здания и его возведения и, наконец, на стадии его эксплуатации) и конкретные пути реализации этих направлений представлены в работах НИИСФ РААСН [1-5]. В соответствии с учетом содержащихся в этих работах рекомендаций по созданию и возведению каркасов зданий в данных статьях рассматривается узел сопряжения колонна - ригель, являющийся одним из самых важных элементов каркаса сборных и сборно-монолитных многоэтажных зданий. Значительный резерв в снижении металлоемкости конструктивной системы здания, а следовательно, и энергозатрат на изготовление ее элементов и монтаж может быть реализован за счет совершенствования конструкций этого узла.
Данный узел постоянно изменяется и совершенствуется во многих системах каркасных зданий. Постоянный поиск конструкторами наиболее удобного по всем параметрам принципа конструирования узла колонна - ригель создает большое разнообразие технических и технологических решений. Практически все технические решения требуют применения большого количества монтажных приспособлений для поддержания ригеля в проектном положении до требуе-
5 2015 ^^^^^^^^^^^^^
мого набора прочности бетона замоноличивания узла [6-10], что ведет к значительным трудозатратам по их установке, демонтажу, перемещению и содержанию. Узел стыка колонна - ригель серии 1.020.1-2с/89 (Серия 1.020.1-2с/89. Конструкции каркаса межвидового применения многоэтажных общественных зданий, производственных и вспомогательных зданий промышленных предприятий для строительства в районах сейсмичностью 7, 8 и 9 баллов и в несейсмичных районах, с изготовлением изделий каркаса в единых опалубочных формах. ТбилЗНИИЭП, 1989 г.) требует специальной опалубки на заводе ЖБИ и квалифицированного трудоемкого исполнения на строительной площадке за счет ванной сварки верхних стержней арматуры ригеля с выпусками из колонны. Эти решения повышают трудоемкость с увеличением сроков строительства зданий и сооружений, что ведет к дополнительным затратам ресурсов и энергии.
Специалисты ЗАО «ИДСК» изучили опыт ведущих предприятий России в области строительства из сборных железобетонных конструкций, где были проведены реконструкции и смонтированы современные технологические линии от ведущих производителей. Рассмотрены известные решения каркасных зданий в сейсмически активных районах: безригельный каркас «КУБ» различных модификаций, каркасная система с плоскими сборно-монолитными перекрытиями «Сочи», система АРКОС, сборно-монолитные каркасы со скрытым стальным ригелем и другие, в том числе сборно-монолитные каркасы для несейсмичных районов строительства. Все это помогло в разработке системы РКД «Иркутский каркас». Конструк-
- 65
Крупнопанельное домостроение
ц м .1
Научно-технический и производственный журнал
Рис. 1. Узел сопряжения колонна — ригель: 1 — сборная железобетонная колонна; 2 — сборный железобетонный ригель; 3 — верхняя арматура узла колонна — ригель; 4 — опорная конструкция колонны; 5 — выпуски арматуры из нижних торцевых граней ригелей; 6 — отверстие для пропуска верхней арматуры узла «колонна — ригель»; 7 — замкнутые вертикальные выпуски в пониженной части ригелей; 8 — верхние выпуски из торца средней части ригеля; 9 — отверстие в колонне; 10 — бетон замоноли-чивания; 11 — закладная деталь колонны
1
4
6
4
1
; у» * У / / " \
/ 1
/
Т . 1
V
< / ' Л / ? / -1
3
2
Рис. 2. Узел сопряжения ригель — плита: 1 — сборная железобетонная пустотная плита перекрытия безопалубочного формования; 2 — сборный железобетонный ригель; 3 — цементный раствор; 4 — бетон замоноличивания; 5 — инвентарная заглушка; 6 — отверстие для пропуска верхней арматуры узла «колонна — ригель» (по рис. 1)
тивные решения были рассмотрены Центром исследований сейсмостойкости зданий ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко ОАО «НИЦ «Строительство» и выдано Заключение об оценке возможности применения зданий и сооружений с конструктивной системой РКД «Иркутский каркас» в районах с сейсмичностью 7-9 баллов.
Система РКД «Иркутский каркас» - рамно-связевый каркас с диафрагмами. Это система строительства многоэтажных зданий и сооружений как в сейсмически опасных районах, так и в несейсмичных. Система РКД «Иркутский каркас» предназначена для применения в строительстве многоэтажных жилых домов, школ, детских садов, торговых центров и других общественных и вспомогательных зданий, промышленных предприятий, многоэтажных паркингов и т. п. Каркас вписывается практически в любые архитектурно-планировочные решения с возможностью свободной планировки помещений в любой период проектирования, строительства и эксплуатации.
Основой системы РКД «Иркутский каркас» является запатентованное решение узла сопряжения колонна - ри-
гель [11] и применение очень эффективных ресурсоэнергосберегающих сборных железобетонных предварительно напряженных многопустотных плит перекрытия. Изготовление этих плит на «длинных» стендах методом безопалубочного формования с использованием стабилизированных высокопрочных арматурных канатов и высокопрочной проволоки Вр-2 позволяет сократить в 1,5-2 раза расход высокоэнергоемкой стальной арматуры за счет отказа от стержневой напрягаемой арматуры и исключения в плитах арматурных сеток и каркасов. Применение метода безопалубочного формования позволяет отказаться от дорогостоящего оборудования с высокоэнергозатратными технологическими процессами по изготовлению сварных арматурных изделий (сеток и каркасов) [12].
При этом современное технологическое оборудование позволяет производить несущие сборные железобетонные изделия (колонна, ригель, диафрагмы жесткости) заданной длины, высоты и конфигурации. Эти элементы каркаса производятся без предварительного напряжения на «длинных» стендах с нижней греющей поверхностью и подвижными боковыми бортами без предварительного напряжения.
Многоэтажная колонна 1 (рис. 1) имеет отверстия 9, разделяющие ее на отдельные участки с шагом на этаж. Через отверстия 9 проходит верхняя арматура 3 узла колонна - ригель, расположенная на уровне верхней арматуры сборного железобетонного ригеля 2 в месте максимальных изгибающих моментов жесткого узла. Под отверстиями 9 в теле колонны 1 имеются опорные конструкции 4, приваренные к закладным деталям 11 колонны, на которые опираются выпуски арматуры 5 из нижних торцевых граней ригелей 2. Ригель 2 переменного сечения по длине имеет выпуски арматуры 5 из нижних торцевых граней и отверстие 6 для пропуска верхней арматуры 3 узла колонна - ригель.
Многоэтажные колонны каркаса 1 устанавливаются и закрепляются на фундаменты в проектное положение. Монтаж ригелей 2 производится опиранием нижних выпусков арматуры ригеля 5 на опорные конструкции колонн 4. Ригель 2 имеет переменное поперечное сечение с двумя боковыми полками, или одной для опирания плит перекрытия, либо без боковых полок. На расстоянии примерно 1/3-1/4 длины с каждой стороны сечение ригеля меньше, чем в середине, где ригель имеет полную высоту. Сечение ригеля рассчитано на восприятие пролетных моментов от собственного веса, веса плит перекрытия, монтажной нагрузки при его монтаже и на полную эксплуатационную нагрузку после замоноличивания узла колонна - ригель. При такой конструкции ригелей не требуются временные монтажные приспособления для фиксации конструкций пере-
5
Научно-технический и производственный журнал
Large-panel housing construction
крытия до набора проектной прочности бетона замоноли-чивания, установка и демонтаж которых требует значительного количества времени. Кроме того, пространство под ранее смонтированными перекрытиями свободно от временных монтажных приспособлений для проведения других строительных работ. После монтажа ригелей 2 производится монтаж плит перекрытия (рис. 2). Через отверстия 6 в средней сжатой зоне ригелей 2 и отверстия 9 в теле колонн 1 верхняя арматура 3 узла колонна - ригель перемещается к месту ее установки в проектное положение. При этом не нарушается целостность замкнутых вертикальных выпусков 7 в пониженной части ригелей и не снижается несущая способность ригелей на монтажные и эксплуатационные нагрузки. В проектном положении арматура 3 фиксируется приваркой ее к верхним выпускам 8 из торца средней части ригеля 2.
Сборные железобетонные пустотные плиты перекрытия безопалубочного формования 1 (рис. 2) монтируются на полки сборного железобетонного ригеля 2 по слою цементного раствора 3. Инвентарные заглушки 5 в плитах 1 устанавливаются на заводе-изготовителе.
Далее узлы колонна - ригель и ригель - плита одновременно замоноличиваются бетоном 10 (рис. 1) и 4 (рис. 2).
Снижение трудозатрат на монтаж узла колонна - ригель системы РКД «Иркутский каркас» с исключением ванной сварки и применение сборных железобетонных предварительно напряженных многопустотных плит перекрытия безопалубочного формования позволят значительно сократить энергозатраты на возведение каркаса здания.
Главное преимущество системы РКД «Иркутский каркас» - простота и универсальность. Многоэтажные сборные железобетонные колонны могут иметь любую заданную высоту этажа. Сборные железобетонные ригели длиной до 9 м без предварительного напряжения арматуры. Пустотные плиты перекрытия безопалубочного формования позволяют перекрывать пролеты. Наличие и расстановка диафрагм жесткости определяются инженерным расчетом конкретного здания.
Данная технология обеспечивает надежность в эксплуатации здания при высокой заводской готовности. Простота монтажа с одновременным снижением стоимости строительства обеспечиваются за счет:
- упрощения монтажа каркаса за счет исключения трудоемкой ванной сварки (колонна - ригель);
- изготовления с высоким качеством конструкций практически для всего здания в заводских (технологичных) условиях;
- минимального количества технологической оснастки;
- минимального объема сварочных работ;
- производства строительно-монтажных работ круглосуточно и круглогодично.
На сегодняшний день для условий Иркутска конструктивная система предполагается в трех вариантах исполнения (при сейсмичности площадки строительства до 9 баллов включительно):
а) до трех этажей включительно:
- железобетонный каркас без заполнения;
- железобетонный каркас с заполнением из штучной кладки, отделенной от каркаса;
- железобетонный каркас со сборными наружными стеновыми железобетонными панелями;
5'2015 ^^^^^^^^^^^^^
б) до пяти этажей включительно:
- железобетонный каркас с заполнением из штучной кладки, воспринимающей горизонтальные нагрузки;
- железобетонный каркас со сборными наружными стеновыми железобетонными панелями;
в) до девяти этажей включительно:
- железобетонный каркас с диафрагмами жесткости без заполнения;
- железобетонный каркас с диафрагмами жесткости с заполнением из штучной кладки, отделенной от каркаса;
- железобетонный каркас с диафрагмами жесткости со сборными наружными стеновыми железобетонными панелями.
Система РКД «Иркутский каркас» обладает большими возможностями для дальнейшего развития и совершенствования как для сейсмичных районов строительства, так и для несейсмичных. Сокращается количество технологической оснастки, в частности полностью отсутствуют поддерживающие на время монтажа стойки под ригели, и трудозатраты по сравнению с известными конструктивными системами, применяемыми в сейсмичных районах строительства. Значительно снижается расход энергии на производство изделий (производство плит перекрытия безопалубочного формования) и монтаж зданий (отсутствие ванной сварки узла колонна - ригель). Важно отметить с позиции государственной задачи по импортозамещению, что оборудование для производства изделий системы РКД «Иркутский каркас» в основном (более 80%) российского производства.
Список литературы
1. Ярмаковский В.Н. Ресурсоэнергосбережение при производстве элементов конструктивно-технологических систем зданий, их возведении и эксплуатации // Строительные материалы. 2013. № 6. С. 1-3.
2. Карпенко Н.И., Ярмаковский В.Н. Основные направления ресурсоэнергосбережения при строительстве и эксплуатации зданий. Часть 1. Ресурсоэнергосбережение на стадии производства строительных материалов, стеновых изделий и ограждающих конструкций // Строительные материалы. 2013. № 7. С. 12-21.
3. Карпенко Н.И., Ярмаковский В.Н. Основные направления ресурсоэнергосбережения при строительстве и эксплуатации зданий. Часть 1 (продолжение). Ресурсо-энергосбережение на стадии производства строительных материалов, стеновых изделий и ограждающих конструкций // Строительные материалы. 2013. № 8. С. 1-8.
4. Карпенко Н.И., Ярмаковский В.Н. Основные направления ресурсоэнергосбережения при строительстве и эксплуатации зданий. Часть 2. Ресурсоэнергосбережение на стадии монтажа (возведения) конструктивной системы здания и его эксплуатации // Строительные материалы. 2013. № 9. С. 46-53.
5. Семченков А.С., Бобошко В.И., Манцевич А.Ю., Шевцов Д.А. Ресурсоэнергосберегающие железобетонные колонно-панельные конструктивно-строительные системы (КСС) для гражданских зданий // Вестник МГСУ. 2012. № 2. Т. 1. С. 125-127.
- 67
Крупнопанельное домостроение
Ц M .1
Научно-технический и производственный журнал
6. Патент РФ 85174. Узел сопряжения ригеля с колонной / Мустафин И.И., Каюмова А.С., Мустафина А.И. Заявл. 11.01.2009. Опубл. 27.07.2009. Бюл. № 21.
7. Патент РФ 73365. Ригель каркасного здания / Луконин В.А., Прокопович А.А., Репекто В.В. Заявл.
09.01.2008. Опубл. 20.05.2008. Бюл. № 14.
8. Патент РФ 84881. Каркас зданий и сооружений / Вещу-ев П.С., Луконин В.А., Прокопович А.А., Репекто В.В. Заявл. 19.03.2009. Опубл. 20.07.2009. Бюл. № 20.
9. Патент РФ 96143. Каркас зданий и сооружений / Уткин В.В., Маржанский В.А., Цалюк И.Г., Королев С.А., Копша С.П. Заявл. 31.03.2010. Опубл. 20.07.2010. Бюл. № 20.
10. Патент РФ 122676. Каркас зданий и сооружений / Уткин В.В., Кузьмин А.Е., Макаркин С.В., Путилин В.П., Цалюк И.Г. Заявл. 07.06.2012. Опубл. 10.12.2012. Бюл. № 34.
11. Патент РФ на полезную модель № 143211. Сборный железобетонный каркас многоэтажного здания / Фо-тин О.В., Зимина А.С., Киселев Д.В. Заявл. 17.02.2014. Опубл. 20.07.2014. Бюл. № 20.
12. Ярмаковский В.Н., Семченков А.С., Козелков М.М., Шевцов Д.А. О ресурсоэнергосбережении при использовании инновационных технологий в конструктивных системах зданий в процессе их создания и возведения // Вестник МГСУ. 2011 № 3. Т. 1. С. 209-2015.
References
1. Yarmakovsky V.N. Energy saving by production of elements of constructive and technological systems of buildings, their construction and operation. Stroitel'nye Materialy [Construction mate^ls]. 2013. No. 6, pp. 1-3. (In Russian).
2. Karpenko N.I., Yarmakovsky V.N. The main directions of energy saving at construction and operation of buildings. Part 1. Energy saving at a stage of production of construction materials, wall products and the protecting dsigns. Stroitel'nye Materialy [Construction mate^ls]. 2013. No. 7, pp. 12-21. (In Russian).
3. Karpenko N.I., Yarmakovsky V.N. The main directions of energy saving at construction and operation of buildings. Part 1 (continuation). Energy saving at a stage of production of construction materials, wall products and the protecting designs. Stroitel'nye Materialy [Construction mate^ls]. 2013. No. 8, pp. 1-8. (In Russian).
4. Karpenko N.I., Yarmakovsky V.N. The main directions of energy saving at construction and operation of buildings. Part 2. Energy saving at a stage of installation (construction) of constructive system of the building and its operation. Stroitel'nye Materialy [Construction mate^ls]. 2013. No. 9, pp. 46-53. (In Russian).
5. Semchenkov A.S., Boboshko V.I., Mantsevich A.Yu., Shevtsov D.A. The resource-energy saving ferroconcrete columned and panel constructive and construction systems (CCS) for civil buildings. Vestnik MGSU. 2012. No. 2, T. 1. Pp. 125-127. (In Russian).
6. Patent Russian Federation 85174. Uzel sopryazheniya rigelya s kolonnoi [Knot of interface of a crossbar to Column]. Mustafin I.I., Kayumova A.S., Mustafina A.I. Declared
11.01.2009. Published 27.07.2009. Bulletin No. 21. (In Russian).
7. Patent Russian Federation 73365. Rigel' karkasnogo zdaniya [Crossbar of the frame building]. Lukonin of V.A., Prokopovich A.A., Repekto V.V. Declared 09.01.2008. Opubl. 20.05.2008. Bulletin No. 14. (In Russian).
8. Patent Russian Federation 84881. Karkas zdanii i sooruzhenii [Framework of buildings and Constructions]. Veshchuyev P.S., Lukonin V.A., Prokopovich A.A., Repekto V.V. Declared 19.03.2009. Published 20.07.2009. Bulletin No. 20. (In Russian).
9. Patent Russian Federation 96143. Karkas zdanii i sooruzhenii [Framework of buildings and Constructions]. Utkin V.V., Marzhansky V.A., Tsalyuk I.G., Korolev S.A., Kopsha S.P. Declared 31.03.2010. Published 20.07.2010. Bulletin No. 20. (In Russian).
10. Patent Russian Federation 122676. Karkas zdanii i sooruzhenii [Framework of buildings and Constructions]. Utkin V.V., Kuzmin A.E., Makarkin S.V., Putilin V.P., Tsalyuk I.G. Declared 07.06.2012. Published 10.12.2012. Bulletin No. 34. (In Russian).
11. Patent Russian Federation for useful model No. 143211. Sbornyi zhelezobetonnyi karkas mnogoetazhnogo zdaniya [Combined ferroconcrete framework of the multystoried building]. Fotin of O.V., Zimin A.S., Kiselyov D.V. Declared 17.02.2014. Published 20.07.2014. Bulletin No. 20. (In Russian).
12. Yarmakovsky V.N., Semchenkov A.S., Trestles M.M., Shevtsov D.A. About energy saving when using innovative technologies in constructive systems of buildings in the course of their creation and construction. Vestnik MGSU. 2011 No. 3, T. 1, pp. 209-2015. (In Russian).
Подписка
http://ejournal.rifsm.ru/
02854884
