Снижение материалоемкости изделий крупнопанельного домостроения Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

Крупнопанельное домостроение

------ЖИЛИЩНОЕ ---

строительство

Научно-технический и производственный журнал

УДК 693.9

Е.Ф. ФИЛАТОВ, главный технолог ([email protected])

ООО УК «Брянский завод крупнопанельного домостроения» (241031, г. Брянск, ул. Речная, 99А)

Снижение материалоемкости изделий крупнопанельного домостроения

На примере Брянского завода крупнопанельного домостроения показана работа предприятия с научно-исследовательским институтом по сокращению материалоемкости железобетонных изделий крупнопанельного домостроения. В результате проведенных совместно с ЦНИИЭП жилища экспериментально-теоретических исследований, в том числе проверочных расчетов на ЭВМ, по унификации армирования цокольных (над техподпольями) плит перекрытий, опираемых по контуру, и полученных положительных результатов было исключено дополнительное контурное армирование плит перекрытий и сокращена номенклатура плит.

Ключевые слова: крупнопанельное домостроение, плиты перекрытия, арматурная сталь, штампованные закладные детали.

E.F. FILATOV, Chief Technologist, ([email protected]) OOO UK "Bryansk Large-Panel Préfabrication Plant" (99A, Rechnaya Street, 241031, Bryansk, Russian Federation)

Reduction in Material Consumption of Products of Large-Panel House Prefabrication

On the example of the Bryansk Large-Panel Prefabrication Plant, work of the enterprise with the scientific-research institute aimed at reducing the material consumption of reinforced concrete products of large-panel housing construction is shown. As a result of experimental-theoretical research conducted together with TSNIIEP zhilishcha, the checking calculation with a computer including, in the unification of reinforcement of plinth (over the services cellar) floor slabs supported along the contour, and positive results obtained, the additional contour reinforcement of floor slabs has been excluded, and the range of slabs has been reduced.

Keywords: large-panel housing construction, floor slabs, reinforcement steel, stamped inserts.

При освоении зональной серии многоэтажных крупнопанельных жилых домов серии 90СБ на Брянском заводе крупнопанельного домостроения проведена целенаправленная работа по снижению материалоемкости изделий крупнопанельного домостроения (КПД) на основе плодотворной научно-исследовательской работы, в том числе многочисленных статических испытаний конструкций в ЦНИИЭП жилища. Началом этой важной для предприятия и монтажников работы послужило совершенствование конструкций цокольного этажа крупнопанельных зданий со свайными основаниями. Вторым направлением стало совершенствование армирования плит перекрытий, опертых по контуру. Первоначально в рабочей документации по изготовлению плит перекрытий был предусмотрен класс бетона В 12,5 (М 150). Однако практика изготовления плит перекрытий в горизонтальном положении (на конвейерных линиях), а также нестабильное качество портландцемента привели к переходу на традиционный класс бетона В 15 (М 200). К этому времени проведенные многочисленные испытания плит перекрытий актуализировали принятие решения по перерасчету армирования (концентрация и разрежение арматуры как факторы снижения металлоемкости опертых по контуру железобетонных плит перекрытий жилых домов). Начатая работа по совершенствованию армирования плит перекрытий была продолжена внедрением в производство внутренних стеновых панелей штампованных закладных изделий.

Значительная часть крупнопанельных зданий возводится на свайных безростверковых фундаментах. В этом слу-

зо| —

чае плиты цокольного этажа опираются непосредственно на оголовки. По контуру они пригружены внутренними стеновыми панелями. В связи с этим работа плит перекрытий над техподпольем имеет некоторые особенности.

Проводившиеся экспериментальные и теоретические исследования (в ЦНИИЭП жилища, ВЗИСИ, ЦНИИСК им. В.В. Кучеренко (Руководство по проектированию и строительству крупнопанельных жилых домов на без-ростверковых свайных фундаментах. М.: Стройиздат, 1979; Барков Ю.В., Дронов Ю.П., Сендеров Б.В., Захаров В.Ф. Работа плит перекрытий, опертых на безроствер-ковые свайные фундаменты // Сборник научных трудов ЦНИИЭП жилища. Работа конструкций жилых зданий из крупноразмерных элементов. М., 1986. С. 93-98; Сен-деров Б.В. Работа панелей перекрытий, опертых на без-ростверковые свайные фундаменты // Сборник научных трудов ЦНИИЭП жилища. Конструкции крупнопанельных домов. М. 1978. № 5. С. 85-89; Гендельман Л.Б., Захаров В.А., Келешева Л.Ф., Преображенская Н.В. Прочность цокольных панелей с отверстиями при опирании на точечные опоры // Сборник научных трудов ЦНИИЭП жилища. Работа конструкций жилых зданий из крупноразмерных элементов. М. 1986. С. 76-80; Зырянов В.С. К расчету прочности опертых по контуру плит перекрытий панельных зданий // Сборник научных трудов ЦНИИЭП жилища. Конструкции крупнопанельных зданий. М. 1980; [1-5]) работы цокольных плит перекрытий, опираемых на оголовки свай, имели существенные недостатки: несоответствие опирания проектным условиям на контуре плит, а также

^^^^^^^^^^^^^ И02016

Научно-технический и производственный журнал

Large-panel housing construction

Начало отгиба а

1

80 ^

1

б 250

Начало отгиба

1-1 РАЗВЕРТКА

L

2 отв. 011

с b d / -Ф--ФН 5 25 12 5 2 15 2

Р Я ф ф £

20 25 30 30 30 30 30 20

240 ^

о о о*-

« 320 ^

Обозначение Марка Рис.

1.100.3-2-001 МШ1 а

-01 МШ2 б

Усовершенствованные штампованные закладные детали

слишком большие шаги свай - до 2,85 м (в применяемых в настоящее время сериях крупнопанельных зданий не превосходит 2 м). Вследствие этих причин при экспериментальных исследованиях разрушение происходило в коротком направлении поперек плит. На основе полученных результатов рекомендовалось устанавливать дополнительное контурное армирование. А это, например при разработке ОАО «Брянскгражданпроект» зональной серии жилых крупнопанельных домов, привело к увеличению номенклатуры плит перекрытий. Кроме того, на строительной площадке использование разунифицированных плит перекрытий цокольного и вышележащих этажей вызывало определенные трудности.

С целью решения указанных задач в ЦНИИЭП жилища были проведены экспериментально-теоретические исследования работы плит и стен, дискретно опираемых на оголовки свай.

Проведению исследований предшествовал анализ конкретных условий крупнопанельного домостроения в Брянской области, в том числе и в условиях применения свайных безростверковых оснований.

В ходе проведения экспериментально-теоретических исследований [6-7] решались следующие задачи:

- изучение особенностей трещинообразования, дефор-мативности и характера разрушения плит перекрытий, опираемых дискретно по контуру на оголовки свай, с учетом их защемления в платформенном стыке;

- выявление возможных отличий работы плит с дискретным и сплошным опиранием по контуру;

- обоснование возможности отказа от дополнительного контурного армирования дискретно опираемых плит при наиболее распространенных в проектной практике шагах свай, не превышающих 2 м.

Прототипами для опытных плит послужили плиты перекрытий крупнопанельных жилых домов серий 90 и 121, размерами 3,6x6 м, в которых максимальный шаг свай обычно не превышал 2 м. Опытные образцы плит изготавливались в 1/2 натуральной величины с коэффициентами армирования, равными коэффициентам армирования плит-прототипов.

Были изготовлены две серии плит по два образца в каждой. Для 90-й серии аналогом послужили плиты толщиной 160 мм, для 121-й серии - 120 мм. Особенностью серии было то, что в каждой серии вместе с основным образцом плиты испытывался контрольный образец-аналог со сплошным опиранием по контуру. Это дало возможность сравнить работу плит перекрытия цокольного этажа с рядовыми междуэтажными перекрытиями.

Для экспериментального исследования был спроектирован и изготовлен специальный стенд. Его конструкция позволяла имитировать как дискретность опирания по контуру, так и работу платформенного стыка.

Нагружение плит производилось до полного образования механизма разрушения, когда начинал происходить непрерывный рост деформаций и плиты «садились» на страховочные балки испытательного стенда. Величина прогибов достигла при этом приблизительно 1/33 - 1/35 короткого пролета. Ширина раскрытия нижних трещин составляла от 1,7 до 3,9 мм, верхних надопорных - от 1,5 до 3 мм. В то же время образовавшиеся на первых этапах нагруже-ния волосяные трещины в промежутках между оголовками свай при разрушении имели ширину раскрытия не более 0,05-0,07 мм.

Эксперименты показали, что характер разрушения дискретно опираемых плит и плит со сплошным опиранием при шагах свай до 2 м практически аналогичен. Это может служить основанием для отказа от установки дополнительного контурного армирования в плитах с дискретным опирани-ем на оголовки свай при их шагах, не превышающих 2 м. Жесткость плит с дискретным опиранием даже несколько выше, чем у аналогов со сплошным опиранием по контуру, что объясняется меньшей величиной основного рабочего пролета, поскольку ширина оголовков свай на опоре значительно превосходит ширину опирания на внутреннюю стеновую панель.

На основе полученных результатов были внесены дополнения в методику расчета плит методом предельного равновесия с учетом новых значений расчетных пролетов, расчетной схемы плит в зависимости от ее относительной гибкости. Внесены изменения в рабочие чертежи цокольных плит перекрытий об отказе от контурного армирования плит перекрытий, опираемых дискретно на оголовки свай при шагах, не превышающих 2 м, и их унификации с рядовыми междуэтажными плитами крупнопанельных жилых домов.

10'2016

31

Крупнопанельное домостроение

------ЖИЛИЩНОЕ ---

строительство

Научно-технический и производственный журнал

Таблица 1

Результаты расчета плит междуэтажных перекрытий серии 90.СБ

Марки плит Вид опирания Расчетные пролеты, см Тип нагрузки Нагрузки, кПа Рабочая арматура

Короткого направления Длинного направления

нормируемые расчетные Сетка Отдельные стержни Сетка Отдельные стержни

0; шаг Экспл. Монтаж 0; шаг Экспл. Монтаж

П1л; П1пр По контуру 352x652 Рядовая 5,6 6,5 8; 400 - -

П2л; П2пр 352x562 СК; ПГ 6,3 7,3

П3-2; П3-2-1 352x498 Рядовая 5,6 6,5 6; 400 2 010

П7; П8 292x652 СК; ПГ 6,4 7,3 1 08

П13 352x562 Рядовая 5,6 6,5

П18-3 8; 400 - - 5; 300 -

П18 ПГ 6 6,9

П25; П26 292x562 СК 6,3 7,2

П34; П35 292x442 Рядовая 5,6 6,5 -

П36; П37 292x406 ПГ 6 6,9 6; 400 -

П38; П39 Чердак 4,8 5,4

П41-3; П41-4 292x562 Рядовая 5,6 6,5 1 012

П48 352x562 СК 7,2 8,3 8; 400 1 08

П3-3 Балочные 146 Коридор 7,1 8,1 6; 400 - констр. -

П50; П51

Примечания. Толщина всех плит 16 см. Бетон тяжелый класса В15. СК - сантехкабина. ПГ - перегородка гипсобетонная.

В настоящее время плиты перекрытий крупнопанельных жилых домов, опертых по контуру и трем сторонам, армируют, как правило, сварными сетками.

Существовавшими до недавнего времени методами расчета нельзя было учесть выгоду концентрации арматуры на различных участках по площади плиты. Разработанные ЦНИИЭП жилища предложения по новым методам расчета плит с учетом пространственной работы (Зырянов В.С., Шабынин А.И. Напряженно-деформированное состояние плит перекрытий и стен, опираемых дискретно на оголовки свай // Расчет и оптимальное проектирование конструкций: Материалы международного симпозиума. Владимирский государственный технический университет, 1996. С. 29-30; Рекомендации по расчету и конструированию сборных сплошных плит перекрытий жилых и общественных зданий. М.: ЦНИИЭП жилища, 2005. 92 с.; Шабынин А.И., Филатов Е.Ф. Совершенствование конструкций цокольного этажа крупнопанельных зданий со свайными основаниями // Сборник научных трудов БГИТА. Повышение качества строительных работ, материалов и проектных решений. Брянск, 1998. С. 172-177) позволяют эффективно использовать арматуру как при равномерном армировании, так и в еще большей степени при концентрации ее расположения в наиболее напряженных сечениях. Теоретически выгодна концентрация арматуры у центра плит, опертых по контуру. На других участках плит арматура устанавливается соответственно с разрежением. Экономия стали за счет рационального размещения арматуры при указанных способах ее концентрации и разрежения оценивается в 10-12%.

Под руководством В.С. Зырянова были проведены экспериментально-теоретические исследования прочности и деформативности элементов плит перекрытий. У части образцов плит перекрытий арматура короткого направления устанавливалась с концентрацией у центра,

32| -

у других (эталонных) - равномерно, т. е. с постоянным шагом. Эти опыты подтвердили эффективность и целесообразность концентрации арматуры у центра плит, что согласуется с результатами зарубежных исследователей (Р. Тэйлор, Л. Мэгер, В. Хэйс, Д. Робинсон, Ц. Меруани), сделавших вывод об эффективности концентрации арматуры у центра и разрежения в приопорных участках плит перекрытий.

Результаты расчета плит междуэтажных перекрытий для крупнопанельных жилых домов серии 90СБ приведены в табл. 1.

Технико-экономические показатели снижения расхода стали в плитах перекрытий зонального типового проекта 90СБ-7 на примере 10-этажной 40-квартирной рядовой блок-секции приведены в табл. 2.

Около 10% общего объема стали, потребляемой в крупнопанельном домостроении, затрачивается на изготовление закладных деталей, служащих для соединения железобетонных панелей сваркой при монтаже жилых домов. Изготавливают закладные детали преимущественно мелкими партиями в арматурных цехах домостроительных предприятий, при этом расходуется значительное количество электроэнергии, электродов, флюса и других сварочных материалов.

С вводом в эксплуатацию Брянского завода крупнопанельного домостроения на предприятии были внедрены усовершенствованные штампованные закладные детали (МШ-1, МШ-2) (см. рисунок), включенные в общесоюзный каталог серии 1.100.3 - 6, выпущенный ЦНИИЭП жилища.

Проведенные экспериментальные и теоретические исследования позволили сделать вывод, что в случае применения для крупнопанельных жилых домов широко применяемых в проектной практике свайных оснований с шагом свай до 2 м можно отказаться от дополнительного армирования цокольных плит перекрытий и внутренних стен. Это

^^^^^^^^^^^^^ И02016

Научно-технический и производственный журнал

-------ЖИЛИЩНОЕ ---

СТРОИТЕЛЬСТВО

Large-panel housing construction

Таблица 2

Технико-экономические показатели снижения расхода стали в плитах перекрытий зонального типового проекта 90.СБ-7 на примере 10-этажной 40-квартирной блок-секции

Расход стали в сетках на одну плиту Вес сеток на один этаж

Марки плит №№ сеток По проекту ОАО «Брянскгражданпроект» По предложениям ЦНИИЭП жилища Количество плит на один этаж Вариант (I) ОАО «Брянскгражданпроект» По предложениям ЦНИИЭП жилища (II)

As1 As2 As1 As2

П3-2; П3-2-1 С1 26 06 15 05 13 06 12 05 2 57,92

П7; П8 С6 44 06 12 05 17 08 10 05 2 72,88

П13 С2 29 06 15 05 15 08 12 05 2 64,88

П18 С2 29 06 15 05 15 08 12 05 1 32,44

П25; П26 С8 38 06 12 05 15 08 10 05 1 31,52 См. примеч. 2

П34; П35 С7 30 05 12 05 12 06 10 05 2 37,08

П36; П37 С9 28 05 11 05 11 06 10 05 2 33,26

П48 С10 38 06 15 05 15 08 12 05 1 38,83

ИТОГО: 368,81 кг

Примечания. 1. А8| - короткого направления; А82 - длинного направления. 2. По отношениям площадей Аа(П) / Аа(1) найдены усредненные коэффициенты снижения веса, которые составили для арматуры Ая - 0,7; для арматуры А82 - 0,83; эквивалентный для обоих направлений с учетом большего влияния Ая коэффициент составил 0,75, при этом экономия стали на один этаж будет 368,81 (1-0,75)=92,2 кг на 10 перекрытий, не считая перекрытия над техподпольем, 92,2x10=922 кг.

сокращает номенклатуру изделий и расход арматурной стали. При этом внедрение результатов исследований в производство на Брянском заводе крупнопанельного домостроения позволило сократить номенклатуру плит перекрытий вдвое и снизить расход стали на 0,7 кг/м2 для перекрытия цокольного этажа, или на 15% для случаев со свайным основанием.

Итогом перехода на разреженное армирование плит перекрытий (экономичное армирование) стала экономия около тонны арматурной стали на одну блок-секцию.

Выпуск штампованных закладных деталей и применение их при изготовлении внутренних стеновых панелей позволил существенно сократить сварочные работы и материалы при изготовлении закладных деталей на предприятии.

Список литературы

1. Васильков Б.С., Макаров Г.Н. Исследование плит перекрытий на свайных фундаментах // Бетон и железобетон. 1990. № 11. С. 23-24.

2. Горбунов В.А., Себекина В.И., Титаев В.А. Расчет панелей перекрытия цокольного этажа // Жилищное строительство. 1992. № 11. С. 24-27.

3. Николаев С.В., Шрейбер А.К., Этенко В.П. Панельно-каркасное домостроение - новый этап развития КПД // Жилищное строительство. 2015. № 2. С. 3-7.

4. Ярмаковский В.Н. Ресурсоэнергосбережение при производстве элементов конструктивно-технологических систем зданий, их возведении и эксплуатации // Строительные материалы. 2013. № 6. С. 1-3.

5. Юмашева Е.И., Сапачева Л.В. Домостроительная индустрия и социальный заказ времени // Строительные материалы. 2014. № 10. С. 3-11.

6. Зырянов В.С., Шабынин А.И. Прочность и трещиностой-кость плит, дискретно опертых на оголовки свай // Жилищное строительство. 1995. № 3. С. 30-32.

7. Шабынин А.И., Зырянов В.С. К расчету балок - стенок, опираемых дискретно на оголовки свай // Жилищное строительство. 1995. № 6. С. 17-19.

10'2016 ^^^^^^^^^^^^^

References

1. Vasil'kov B.S., Makarov G.N. Issledovaniye of plates of overlappings on the pile bases. Beton i gelezobeton. 1990. No. 11, pp. 23-24. (In Russian).

2. Gorbunov V.A., Sebekina V.I., Titayev V.A. Calculation of panels of overlapping of the first floor. Zhilishchnoe Stroitel'stvo [Housing Construction]. 1992. No. 11, pp. 24-27. (In Russian).

3. Nikolaev S.V., Shreiber A.K., Etenko V.P. Panel and frame housing construction - a new stage of development of efficiency. Zhilishchnoe Stroitel'stvo [Housing Construction]. 2015. No. 2, pp. 3-7. (In Russian).

4. Yarmakovskii V.N. Energy-resources-saving under manufacturing at the elements of structural-technological building systems, their rising and exploitation. Stroitefnye Materialy [Construction Materials]. 2013. No. 6, pp. 1-3. (In Russian).

5. Yumasheva E.I., Sapacheva L.V. House-building industry and social order of time. Stroitel'nye materialy [Construction materials]. 2014. No. 10, pp. 3-11. (In Russian).

6. Zyryanov V.S., Shabynin A.I. Durability and crack resistance of plates, discretely the opertykh on ogolovka of piles. Zhilishchnoe Stroitel'stvo [Housing Construction]. 1995. No. 3, pp. 30-32. (In Russian).

7. Shabynin A.I., Zyryanov V.S. To calculation of beams -walls, the opirayemykh discretely on ogolovka of piles. Zhilishchnoe Stroitel'stvo [Housing Construction]. 1995. No. 6, pp. 17-19. (In Russian).

Подписка на электронную версию

Актуальная информация для всех работников ПЯттййЖ^ строительного комплекса 11"ЦШМЫ11)Ц

http://rifsm.rU/page/5/

33