CC BY
16
УДК 624.012.4
Смолянко А.М.
студент 2 курса магистратуры СПбГАСУ г. Санкт-Петербург, РФ Научный руководитель: Нагманова А.Н.
к.э.н., доцент каф. ТСП СПбГАСУ г. Санкт-Петербург, РФ
ТЕХНОЛОГИЯ УСИЛЕНИЯ КОНСТРУКЦИИ «СТЕНА В ГРУНТЕ» НА ОСНОВЕ ПРИМЕНЕНИЯ УСОВЕРШЕНСТВОВАННЫХ АРМАТУРНЫХ КАРКАСОВ
Аннотация
Для обеспечения прочности и изгибной жесткости «стены в грунте» часто применяется увеличение толщины конструкции, диаметра и количества используемой арматуры, что ведет к ее значительному удорожанию. В данной статье рассмотрено устройство арматурных каркасов, используемых для усиления «стены», а также предложены рекомендации по снижению денежных затрат на возведение конструкции, как одного из основных недостатков данной технологии, при сохранении ее прочностных характеристик.
Ключевые слова:
Стена в грунте, ограждение котлованов, технологии строительства, подземные сооружения,
арматурные каркасы.
«Стена в грунте» является мощным ограждающим сооружением, на которое воздействуют большие нагрузки от бокового давления грунта [2]. Нагрузки многократно превышают те, что испытывают обычные несущие стены многоэтажного здания. Вследствие этого, для обеспечения устойчивости и сохранения несущей способности «стены» требуется увеличивать толщину ограждающей конструкции и использовать арматуру большого диаметра с минимально допустимым шагом, а впоследствии устанавливать мощные раскрепляющие конструкции или большое количество грунтовых анкеров.
В качестве армирующих элементов «стены в грунте» используются прямоугольные арматурные каркасы. Пространственные арматурные каркасы представляют собой плоские сетки из арматурных стержней, расположенные параллельно относительно друг друга и объединенные в общую объемную систему перпендикулярно установленной соединительной арматурой в виде отдельных прямых прутьев или гнутых закладных деталей («лягушек»).
В зависимости от способа изготовления и расчетной прочности объемные арматурные каркасы по способу соединения подразделяют на:
• сварные каркасы, изготавливаемые с применением метода контактной сварки;
• вязаные каркасы, в которых элементы арматуры связываются между собой стальной проволокой.
В отдельных случаях пространственные каркасы могут изготавливаться в виде пространственной структуры, повторяющей форму готовой строительной конструкции, что достигается путём сгибания сеток специальным оборудованием.
В зависимости от диаметра стержней арматуры, пространственные каркасы подразделяют на:
• лёгкие (при диаметре рабочей арматуры от 3 до 12 мм);
• тяжёлые (диаметр более 12 мм) [3].
Используемая при изготовлении арматура, в свою очередь, подразделяется на гладкую и рифленую. Последний тип применяется чаще всего, поскольку рифленая структура поверхности арматурных стержней при повышенных нагрузках на конструкцию позволяет обеспечить более надежное сцепление прутьев с бетонным раствором. В свою очередь, гладкие арматурные стержни используются в конструкциях, на которые действует небольшая нагрузка, а также в качестве обвязки.
Пространственные арматурные каркасы могут принимать различные геометрические формы,
повторяющие форму армируемого элемента или конструкции. Для армирования железобетонных плит, как правило, используют прямоугольные каркасные конструкции. Для армирования свай или колонн круглого сечения применяют каркасы цилиндрической формы, для свай и колонн квадратного сечения, соответственно, прямоугольной.
Монтаж арматурных каркасов для «стены в грунте», длина которой может достигать 40 и более метров, занимает значительный промежуток времени. Процесс сварки каркасов зачастую происходит прямо на рабочей площадке, что, в свою очередь, негативно влияет на исходные характеристики конструкции и влияет на расчетные данные, вследствие недостатка фактической квалификации персонала, когда уровень квалификации на деле не соответствует разряду работника, и человеческого фактора.
Эти и многие другие особенности делают «стену в грунте» достаточно трудоемкой и дорогой технологией, применение которой занимает относительно большой промежуток времени и составляет немалую долю от общего бюджета проекта.
Для решения вышеизложенных проблем предлагается включить в конструкцию стального арматурного каркаса «стены в грунте» усиливающий элемент в виде треугольного арматурного каркаса открытого типа, также известного как тригон.
Каркас треугольного типа представляет собой в сечении равнобедренный треугольник с узкой нижней стороной, с расположенными в вершинах продольными стержнями рабочей арматуры, связанными с двух сторон зигзагообразно изогнутыми непрерывными хомутами из тонкой арматуры, приваренной с внутренней стороны к рабочим стержням. Устроенные подобным образом каркасы работают, по сути, как фермы.
Благодаря своей форме, делающей его геометрически неизменяемым элементом, такой каркас обладает повышенной изгибной жесткостью, по сравнению с обычными прямоугольными каркасами. Данный тип каркаса достаточно часто используется в качестве усиливающего элемента плит перекрытия, как сборных, так и монолитных, несущих стен, колонн, буросекущих свай. Общий вид треугольного каркаса представлен на рис. 1.
Рисунок 1 - Треугольный арматурный каркас
Диаметр используемой арматуры, размеры каркаса и прочие характеристики определяют в соответствии с результатами расчетов рабочего армирования железобетонных изделий.
Прочность треугольных арматурных каркасов связана с устойчивостью стержней, из которых они состоят. В соответствии с полученными в ходе различных испытаний данными, зависимость между прочностью каркасов и их жесткостью носит линейный характер [1]. Данное свойство позволяет обеспечить аналогичные прочностные характеристики «стены» при меньшем диаметре арматуры или большем ее шаге. Вследствие этого идет экономия на металле.
Кроме того, улучшение характеристик «стены» может позволить снизить толщину конструкции, что приведет к снижению объема используемой бетонной смеси, а также позволит снизить затраты на бентонитовый раствор, составляющий ощутимый процент от общей стоимости стены.
Другим способом снижения затрат, связанным с приведенным выше свойством, является экономия на крепежных элементах. Повышение прочностных и жесткостных параметров позволяет уменьшить площадь сечения элементов распорок или увеличить шаг грунтовых анкеров, снижая тем самым их количество. В первом случае идет очевидная экономия на требуемом для распорок металле, во втором -экономия трудозатрат на установку анкеров, что ведет к сокращению сроков строительства, которое приводит к сокращению накладных расходов и экономии бюджета проекта, а также экономии материальных и денежных затрат на сами анкеры и их установку.
Для обеспечения надежной работы арматурных каркасов с треугольной решеткой в изгибаемых железобетонных элементах необходимо обеспечить высокое качество сварных соединений между стержнями для исключения их разрушения при работе конструкций. Вследствие этого и из-за сложности производства конструкции на стройплощадке, открытые треугольные арматурные каркасы производятся преимущественно промышленным способом на специальных автоматических электросварных станках высокой производительности. Благодаря этому достигается наилучшее возможное качество сварных соединений, что положительно сказывается на характеристиках каркасов, обеспечивая высокий уровень прочности, в том числе и расчетной, что ведет к снижению требуемого диаметра или увеличению шага арматуры, приводя к экономии на металле.
Помимо всего выше сказанного, производство каркасов в заводских условиях позволяет также сэкономить один из важнейших и самых дорогих строительных ресурсов - время. Автоматическая установка обладает более высокой производительностью, чем рядовой сварщик, производя большее количество сварных соединений за меньшее время, что позволяет снизить трудозатраты на производство каркасов и, в глобальном масштабе, сроки строительства.
К недостаткам улучшенного типа каркаса можно отнести повышенную сложность при изготовлении и большую стоимость каркаса, вследствие увеличения расхода арматуры, по сравнению со стандартным прямоугольным вариантом, однако оба этих недостатка нивелируются вышеописанными преимуществами.
Вывод. Изучение теории арматурных каркасов показало, что каркасы могут выполняться любых форм и размеров, в зависимости от назначения и характеристик армируемой конструкции.
Используя знания о том, что зависимость между прочностью и жесткостью арматурных каркасов треугольного типа носит линейный характер, а треугольник представляет собой геометрически неизменяемую фигуру, был предложен усовершенствованный пространственный арматурный каркас, усиленный элементами в виде пространственных арматурных каркасов треугольного типа.
Заводской путь изготовления каркасов привел к целому древу дополнительных улучшений, среди которых:
- повышение расчетных характеристик каркаса;
- уменьшение толщины «стены в грунте»;
- уменьшение требуемого объема бетонной смеси;
- уменьшение затрат арматуры;
- уменьшение затрат бентонитового раствора;
- сокращение трудозатрат на бетонирование;
- повышение качества и надежности сварных соединений;
- сокращение трудозатрат на сварочные и арматурные работы на объекте;
- сокращение денежных затрат на сварочные и арматурные работы;
- сокращение сроков строительства;
- более быстрая реализация проекта;
- раннее закрытие взятых на строительные работы кредитов.
К недостаткам улучшенного типа каркаса можно отнести повышенную сложность при изготовлении и большую стоимость каркаса по сравнению со стандартным прямоугольным вариантом, однако оба этих недостатка нивелируются вышеописанными преимуществами. Список использованной литературы:
1. Беляков В.А., Галиахметов Р.Т. Оценка возможности использования арматурных каркасов-тригонов в железобетонных изделиях. Москва: «Современные наукоемкие технологии», - 2017. - № 9. - С. 17-22
2. Ильичев В.А., Мангушев Р.А. Справочник геотехника. Основания, фундаменты и подземные сооружения: 2-е изд. доп. и перераб. / под общ. ред. В. А. Ильичева, Р. А. Мангушева. - Москва: Издательство «АСВ», 2016. - С. 509-536
3. СП 45.13330.2017. Земляные сооружения, основания и фундаменты
© Смолянко А.М., 2020
УДК 69.057
Ю.А. Терешин
студент 1 курса ЧГУ, г. Череповец В.Н. Колосов студент 1 курса ЧГУ, г. Череповец Д.А. Павлов студент 1 курса ЧГУ, г. Череповец
ПРЕИМУЩЕСТВА ТЕХНОЛОГИИ МОДУЛЬНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА ИНДИВИДУАЛЬНЫХ ЖИЛЫХ ЗДАНИЙ
Аннотация
Много людей мечтает иметь свой индивидуальный дом, однако не все себе это могут позволить, так как цена такого мероприятия довольно высока, а также это затрачивает довольно много времени. Технология модульного строительства позволяет минимизировать эти проблемы. В статье представлены преимущества использования технологии модульного строительства в сравнении с другими способами возведения индивидуальных жилых зданий.
Ключевые слова:
модульность, современно, экономить, завод, расширение
Для многих людей, планирующих строительство индивидуального жилья, камнем преткновения становится количество денежных средств, которые необходимо вложить для возведения здания. Действительно, процесс производства здания, начиная от идеи и заканчивая условным вводом в эксплуатацию жилого дома, является очень сложным и включающим в себя очень много подзадач, каждая из которых стоит определенного количества денег. Когда человек видит, сколько ему придется заплатить за удовольствие жить в своем доме, а также сколько усилий необходимо потратить, у многих пропадает мотивация даже начинать это непростое дело.
Технология модульного строительства - это процесс возведения здания из заранее изготовленных на заводе частей дома, которые необходимо соединить в единую конструкцию. Как правило такие дома из-за своей лёгкости не требуют дорогостоящих фундаментов. Зачастую используются винтовые сваи, либо же
