CC BY
38Научно-технический и производственный журнал
-------ЖИЛИЩНОЕ ---
СТРОИТЕЛЬСТВО
Крупнопанельное домостроение: расчет конструкций
УДК 69.056.53
В.П. БЛАЖКО, канд. техн. наук, руководитель отдела ОАО «Центральный научно-исследовательский и проектный институт жилых и общественных зданий (ЦНИИЭП жилища)» (Москва)
Тенденции в развитии конструктивных систем панельного домостроения
Приведен краткий обзор применяемых в странах Евросоюза конструктивных систем и соединений в крупнопанельном домостроении. Отмечены перспективы распространения данного опыта в России.
Ключевые слова: многопустотный настил, безопалубочное формование, болтовые соединения, перекрестно-стеновая система, сборно-монолитная система.
В настоящее время в европейских странах здания из изделий высокой заводской готовности строятся, существуют заводы, совершенствуется технология изготовления изделий и комплектующих, разработаны и находят применение различные конструктивные решения изделий и способы их соединения. Существуют роботизированные линии для производства строительных конструкций. Предприятия индустриального домостроения стран Евросоюза способны производить комплекты изделий для зданий под конкретный заказ. Одна из составляющих востребованности зданий из изделий заводского изготовления заключается в высоком качестве изделий и точности монтажа.
В России упор делался в основном на количество построенных квадратных метров. В настоящее время ситуация начинает меняться. Так, в некоторых городах местные власти просто запрещают строить безликие крупнопанельные коробки либо обязывают застройщика маскировать панельный фасад штукатуркой или навесными системами. Для выживания отдельные собственники начинают заниматься перевооружением заводов КПД, приобретая за рубежом технологии и оборудование. На некоторых предприятиях пытаются модернизировать старые серии, внося косметические изменения, и тем самым стараются продлить свое существование. На самом деле никакие модернизации на базе старого оборудования и конструктивных решений без кардинального изменения качества производства и монтажа не оправдают ожидаемых результатов. При общении с представителями зарубежных компаний, которые предлагают для внедрения на нашем рынке свои изделия и проекты, можно было слышать от российских специалистов такое мнение, что в России генетически не способны строить также качественно, как и на Западе. Начиная модернизацию, нельзя себя программировать на отрицательный результат - это неверно и вредно.
Зарубежные компании вместе с новейшими технологиями предлагают гибкие технологии, рассчитанные на штучное изготовление стеновых панелей, плит перекрытий и добора.
Из изделий, полученных по данным технологиям, могут быть собраны традиционные здания перекрестно-стеновой системы с перекрытиями, опирающимися по контуру и по
трем сторонам, а также стеновые системы с перекрытиями из многопустотного настила безопалубочного формования. Одной из отличительных особенностей гибких технологий является упрощение стыков панелей наружных стен, повсеместно применяются плоские вертикальные и горизонтальные стыки между панелями наружных стен. Герметизация стыков достигается применением высококачественных герметиков и точностью геометрии стыков. Предлагаются конструктивные решения, при которых производится принудительное стягивание на монтаже вертикальных стыков, что позволяет герметизировать стыки, не выходя на фасад здания - все делается с монтажного горизонта.
Весьма характерен для зарубежных фирм отказ от применения на монтаже сварных соединений для соединения изделий. Вместо этого применяют болтовые соединения, соединения с применением тросовых петлевых выпусков с последующим омоноличиванием полости стыка бетоном. Последний вид соединения наиболее прост, нечувствителен к погрешностям монтажа, но требует омоно-личивания стыков. Данный вид соединения распространен в Финляндии и Прибалтике. Основной несущий элемент
- коробочка с петлевым тросовым выпуском крепится на борт формы на магнитах или гвоздях (в случае деревянных бортов). Соединение (рис. 1) рассчитано на восприятие сдвиговых усилий в вертикальных стыках. Для увеличения несущей способности тросовых элементов фирмы изготовители рекомендуют бетонировать стыки бетонами класса не ниже В40.
В болтовых соединениях предлагаемых одной из иностранных фирм (рис. 2) применяются специальные шины
- стяжные болты, уголки и полосы. Соединение позволяет компенсировать погрешности монтажа в трех плоскостях. Система может применяться: для соединения стеновых панелей между собой, при этом воспринимаются усилия растяжения и сдвига в плоскости стыка; для соединения стеновых панелей с плитами перекрытий с возможностью восприятия усилий сдвига между перекрытием и стеновой панелью; для соединения перекрытий между собой в горизонтальной плоскости для образования общего диска жесткости. В рассматриваемом случае вертикальные стыки меж-
42012
43
Крупнопанельное домостроение: расчет конструкций
ц м .1
Научно-технический и производственный журнал
Соединительный элемент HLB LOOP BOX HLB D (ТИП 1)
Рис. 1. Вертикальный стык (а) внутренних панелей с использованием соединительных элементов (б)
Рис. 2. Болтовое соединение стеновых панелей
ду стенами заполняются раствором, который обеспечивает звукоизоляцию между смежными помещениями.
Рассматриваемая система удобна тем, что после затяжки болтов можно снимать с панелей страховочные монтажные приспособления, система нечувствительна к зимним условиям монтажа, так как прочность соединения обеспечивается болтовым соединением без использования раствора или бетона для придания стыкам прочности и неизменяемости.
Другой тип болтового соединения предполагает соединение двух элементов с помощью специального стяжного замка, стяжных болтов и анкеров (рис. 3). Данный замок предлагается применять только для соединения стеновых панелей. Характерной особенностью этого рода соединения является необходимость тщательно заполнять раствором зазоры между стальным элементом замка и бетоном панели. Только в этом случае замок работоспособен. Дело в том, что отлитая из стали чашка при взаимном сдвиге панелей работает как шпонка, для чего необходим плотный контакт стенок чашки и бетона. Разрушение шпонки при этом происходит от смятия раствора и бетона по зоне контакта их с чашкой. Усилия растяжения в стыках рассматриваемого замка воспринимается болтами и анкерами в бетон. Величина предельного усилия зависит от диаметра и класса стали стяжного болта. Фирма применяет болты диаметром 16 и 20 мм. Отличительной особенностью данного вида соединения является необходимость смещать с оси стыка двух продольных стен примыкающие поперечные стены. В то же время появляется возможность стыковки стен поперечного направления и стен продольного направления в любом другом месте, что позволяет ре-ализовывать концепцию гибкого панельного домостроения. Рассматриваемое соединение обладает высокой несущей способностью и может быть рекомендовано при про-
б
а
44
4'2012
Научно-технический и производственный журнал
Крупнопанельное домостроение: расчет конструкций
ектировании здании также в сейсмически активных зонах. Наличие в чашке замка продолговатых отверстий для пропуска болтов позволяет компенсировать отклонения, возникающие при монтаже. Данный вид соединения не предусматривает возможности немедленного снятия монтажных приспособлений с панелей; необходимо также учитывать влияние отрицательных температур при заполнении ниш с чашками замка.
Одной из актуальных проблем в панельном домостроении остается вопрос живучести здания при чрезвычайных воздействиях. Обрушение секции здания в Астрахани, которое наблюдала вся страна, убедительное тому подтверждение. Для повышения живучести здания предложена система соединения всех элементов крупнопанельного здания с помощью гибких тросовых элементов, имеющих на концах втулки с резьбовыми окончаниями (рис. 4). В такой системе тросовые элементы соединяют между собой в горизонтальной плоскости стены и перекрытия, в вертикальной плоскости - стены смежных этажей (ОАО «ЦНИИЭП жилых и общественных зданий». Заявка на пол. модель № 2011146001/03(069369)). Сдвиговые напряжения воспринимаются бетонными шпонками и силами трения бетона о бетон. Практически можно получить сборно-монолитную систему, несущая способность которой будет зависеть от количества соединительных элементов на стык. Усилия в тросовых элементах определяются из расчетов здания на прогрессирующее обрушение. Технология монтажа элементов не отличается от традиционной. Гибкость соединительных элементов
позволяет компенсировать неточности монтажа и изготовления изделий. Данный тип соединения элементов между собой позволяет снизить собственные частоты колебаний здания. Это возможно за счет повышенной податливости соединений элементов системы за счет применения каната, имеющего более низкий модуль деформаций, чем стальная арматура или прокат, а также за счет достаточно большой длины соединительных элементов. Такая система может с успехом конкурировать с монолитными зданиями, особенно в сейсмически опасных районах, так как локальная подат-
Втулка
1-1
Гайка
Втулка
Рис. 4. Соединение строительных изделий с помощью гибкого тросового элемента (ЦНИИЭП жилища)
4'2012
45
Крупнопанельное домостроение: расчет конструкций
ц м .1
Научно-технический и производственный журнал
ливость в стыках приводит к снижению частоты и увеличению периода собственных колебаний, а также к увеличению рассеяния энергии при колебаниях здания.
В индустриальном домостроении за рубежом широко применяют в сборном домостроении многопустотный настил. Перекрестно-стеновая система заменяется системами, которые позволяют использовать преимущества длинномерных настилов в основном в части образования больших свободных пространств для планировок. При этом наружные стены собираются из панелей. Применяются известные «трехстенки» с внутренней продольной несущей стеной и наружными продольными несущими стенами из панелей. Вертикальные стыки панелей между собой сборно-монолитные с применением петлевых тросовых выпусков иностранных фирм. Пространственная жесткость здания обеспечивается тем, что плиты настила объединяются в один общий диск жесткости в горизонтальной плоскости путем создания по периметру плит перекрытия и в швах монолитных поясов, которые в свою очередь связываются со стеновыми панелями. Аналогично применяются системы с поперечными несущими стенами из панелей и многопустотным настилом. Данные конструктивные системы, выигрывая как коммерческий продукт в части свободы планировочных решений, менее надежны с точки зрения обеспечения устойчивости здания от прогрессирующего обрушения, чем традиционные перекрестно-стеновые системы.
Находят применение в России комбинированные системы, состоящие из несущих наружных стеновых панелей и внутреннего каркаса. Каркас составляется из сборных колонн и ригелей. Узлы соединения колонн с ригелями, а также стыки колонн по высоте сборно-монолитные без применения сварки. В качестве соединительных элементов рабочей арматуры используются обжимные муфты. Стыки омоноличиваются в построечных условиях. Связь диска перекрытий с продольными и поперечными стенами осуществляется через монолитные пояса по аналогии с упомянутым выше. При необходимости в систему встраиваются дополнительные диафрагмы жесткости. Каркасно-панельная система с многопустотными перекрытиями наиболее гибкая по своим возможностям с точки зрения вариаций планировочных решений. Однако с точки зрения обеспечения устойчивости против прогрессирующего обрушения эта система более уязвима, чем все упомянутые выше.
Обобщая в целом этот краткий обзор, можно отметить, что вектор направления развития индустриального домостроения в России смещается в сторону применения комбинированных систем, преимущественно с применением перекрытий из многопустотного настила безопалубочного формования; отказа от применения сварки при сборке сооружений; применения гибкой арматуры; применения обжимных муфт и болтовых соединений для соединения арматурных выпусков сборных колонн и ригелей.
46
42012
