Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ технологических особенностей монтажа каркасов промышленных зданий с применением колонн кольцевого сечения 10
1.1. Конструктивные решения каркасов одноэтажных и многоэтажных промышленных зданий 10
1.2. Анализ факторов, влияющих на точность монтажа колонн кольцевого сечения 21
1.3. Анализ эффективности применения грузозахватных устройств для монтажа колонн кольцевого сечения 33
Выводы 39
2. Исследование факторов, влияющих на трудоемкость и качество монтажа колонн кольцевого сечения 40
2.1. Классификация факторов, влияющих на точность монтажа колонн кольцевого сечения 40
2.2. Экспериментальные исследования влияния силовых факторов на точность монтажа каркасов зданий 47
2.3. Исследование влияния конструкций узловых сопряжений каркасов зданий на трудоемкость и качество монтажных работ 68
Выводы 90
3. Исследование и разработм технологии монтажа каркасов зданий с применением колонн кольцевого сечения 92
3.1. Методика расчета перемещений колонн подвоздействием силовых факторов 92
3.2. Технологические схемы монтажа каркасов многоэтажных промышленных зданий 98
3.3. Комплексный метод монтажа одноэтажных промышленных зданий с "ядром жесткости" 103
3.4. Технология транспортирования колонн кольцевого сечения 113
3.5. Разработка приспособлений для монтажа колонн кольцевого сечения 120
3.6. Экономическая эффективность применения новых конструктивных и технологических решений 131
Выводы 144
Общие выводы 146
Литература 148
Приложения 163
- Анализ эффективности применения грузозахватных устройств для монтажа колонн кольцевого сечения
- Экспериментальные исследования влияния силовых факторов на точность монтажа каркасов зданий
- Исследование влияния конструкций узловых сопряжений каркасов зданий на трудоемкость и качество монтажных работ
- Комплексный метод монтажа одноэтажных промышленных зданий с "ядром жесткости"
Введение к работе
В соответствии с "Основными направлениями экономического и социального развития СССР на I98I-I985 годы и на период до 1990 года", принятыми ХХУІ съездом КПСС, в одиннадцатой пятилетке развитие науки и техники должно еще в большей мере подчинено решению экономических и социальных задач. Предусматривается дальнейшее повышение эффективности капитальных вложений на основе использования достижений научно-технического прогресса, что должно привести к экономии в строительстве всех видов ресурсов, в том числе цемента - до 5...7#, металла - 7...9%, к повышению производительности труда на 16...19% и,соответственно, к снижению стоимости строительства зданий и сооружений.
Объемы и область применения сборного железобетона с каждым годом расширяются. В настоящее время в стране ежегодно выпускается более 125 млн.м3 сборного железобетона, в том числе для промышленного строительства более 35 млн.м3. Это объясняется боль шими преимуществами железобетонных конструкций по сравнению с конструкциями из дерева, металла и пластмасс. Однако железобетонные конструкции имеют недостатки, главным из которых является большая масса элементов. Кроме того, широко применяемая в настоящее время вибрационная технология формования сборных железобетонных конструкций трудоемка, энергоемка и требует значительного расхода металла на оснастку. Эта технология плохо подается автоматизации и улучшению тяжелых условий труда рабочих.
В этой связи с каждым годом все большее применение начинают находить безвибрационные методы формования железобетонных конструкций, позволяющие устранять свойственные вибрационной технологии недостатки.
В нашей стране в последние годы получила широкое применение безвибрационная технология изготовления колонн кольцевого сечения методом центрифугирования. Центрифугированные колонны, при одинаковых с традиционными колоннами сплошного сечения функциональных характеристиках, позволяют сократить расход бетона до 40% и стали до 3096. С 1976 года в Белорусской ССР запроектировано и построено более 45 промышленных объектов с применением центрифугированных колонн кольцевого сечения. За этот период экономический эффект только от внедрения прогрессивной технологии изготовления конструкций составил оісоло 1,5 млн.руб.
Однако, очевидно, что разработка новых конструкций должна вестись с учетом их технологичности не только на стадии изготовления, но также на стадии их монтажа. Вместе с тем существующие методы возведения каркасов зданий с применением традиционных прямоугольных колонн не могут быть эффективно использованы для монтажа новых конструкций - колонн кольцевого сечения. Это обусловлено рядом факторов, главными из которых являются гладкая цилиндрическая поверхность и более сложная конструкция узловых сопряжений, требующих высокого качества при производстве сварочных работ и замоноличивании. Существующая оснастка для производства погрузочно-разгрузочных работ не приспособлена для колонн кольцевого сечения. Таким образом, экономический эффект, получаемый за счет нового способа изготовления колонн,может значительно снизиться из-за увеличения затрат при их монтаже.
С этой точки зрения тема диссертационной работы, посвященная разработке эффективной технологии монтажа, обеспечивающей снижение трудоемкости и повышение качества монтажных работ при возведении промышленных зданий с применением новых конструкций,актуальна.
Целью настоящего исследования является разработка технологии монтажа каркасов одноэтажных и многоэтажных промышленных зданий с применением центрифугированных железобетонных колонн кольцевого сечения, обеспечивающей заданную точность установки конструкций и повышение производительности труда.
Диссертационная работа выполнена на кафедрах "Технология строительного производства" и "Железобетонные и каменные конструкции" Белорусского ордена Трудового Красного Знамени политехнического института.
Исследования проводились в соответствии с "Комплексной программой проектных, исследовательских и экспериментальных работ по созданию и внедрению в строительство новых железобетонных конструкций, изготавливаемых методом центрифугирования"№ 22536-28, утвержденной Госстроем СССР 20 апреля 1975 г., Программой работ по решению республиканской научно-технической проблемы № 19 "Разработать и внедрить эффективные строительные конструкции на основе высокопрочных и легких бетонов, полимербетонов, пластмасс и других материалов и механизировать технологические линии для их производства, обеспечивающие снижение материалоемкости на 20... 25% и повышение производительности труда в 1,5...2 раза", утвержденной постановлением Совета Министров БССР № 2 от 4 января 1978 г., Целевой комплексной научно-технической программой О.Ц.ОЗІ "Развитие перспективных технологических и индустриальных методов строительства на основе создания и широкого применения эффективных строительных материалов, изделий и конструкций, машин, оборудования и инструмента, обеспечивающих снижение при их применении в строительстве трудоемкости на 2Ь% и материалоемкости на 10% " и Программой 0.55.01 задания 02.09 "Произвести исследования, разработать и внедрить в практику проектирования новых типов одноэтажных производственных зданий с элементами жесткости в виде устоев, этажерок и связей, обеспечивающих восприятие горизонтальных нагрузок".
Научная новизна: предложена, научно обоснована и эксперимен-тельно подтверждена эффективная технология монтажа одноэтажных и многоэтажных промышленных зданий с центрифугированными колоннами кольцевого сечения.
Обоснован метод монтажа каркасов многоэтажных промышленных зданий, учитывающий особенности поведения и динамику изменения напряженно-деформированного состояния элементов каркаса на стадиях монтажа.
Разработаны и исследованы новые узлы сопряжения элементов каркасов с центрифугированными колоннами кольцевого сечения, обеспечивающие технологичность монтажа и требуемое качество работ (а.с. HP 947351, 962483).
Разработан метод монтажа каркасов одноэтажных промышленных зданий с элементами жесткости, обеспечивающий комплексность монтажа конструкций одноэтажных промышленных зданий,сокращение сроков производства монтажных работ.
Разработан комплект монтажных приспособлений, позволяющий обеспечить требуемое качество монтажа каркасов с применением центрифугированных колонн кольцевого сечения и обеспечивающий повышение производительности труда при производстве монтажных работ (а.с. № 981545).
Практическое значение работы заключается в следующем:
новая технология позволяет повысить точность и надежность сборки каркасов промышленных зданий с колоннами кольцевого сечения, а также существенно уменьшить трудоемкость их монтажа;
методика учета деформаций колонн в плоскости поперечных рам каркасов многоэтажных промышленных зданий дает возможность корректировки монтажа процесса, что, в свою очередь, позволяет обеспечить требуемую точность монтажа конструкций с наименьшими затратами;
новые конструктивные решения узловых соединений дают возможность проектировать каркасы зданий с высокой степенью монтажной технологичности при снижении материалоемкости;
комплект монтажной оснастки обеспечивает заданную точность монтажа с высокими технико-экономическими показателями.
Результаты исследований использованы проектным институтом IP I Госстроя СССР и институтом"Белпромпроект"Госстроя БССР при разработке типовых серий центрифугированных колонн и стоек кольцевого сечения 1.423-6(выпуск І-5)и І.423-6Б и при разработке типовой серии 2.429-1(выпуск 1-3)узлов сопряжений центрифугированных колонн с ограждающими и несущими конструкциями каркасов.
Полученные данные диссертационной работы использованы при разработке ГОСТ 23444-79 "Стойки железобетонные центрифугированные кольцевого сечения для производственных зданий и инженерных сооружений" и "Руководства по проектированию, изготовлению и применению железобетонных центрифугированных конструкций кольцевого сечения".
Предложенные рекомендации были внедрены при строительстве 5-этажного здания с сеткой колонн 6x9 м производственного корпуса IP 25 производственного объединения "Горизонт", 5-этажного здания с сеткой колонн 6x12 м главного производственного корпуса фабрики цветной печати, одноэтажного главного корпуса приборостроительного завода в г.Минске и других промышленных объектов, возводимых производственным строительно-монтажным объединением "Промстроймонтаж" Минпромстроя БССР. Использование разработанного комплексного метода монтажа при строительстве одноэтажного с элементами жесткости здания цеха запчастей производственного объединения БелАВТОМАЗ в г.Жодино с центрифугированными железобетонными колоннами кольцевого сечения позволило снизить трудоемкость монтажных работ на 21,5% и сократить сроки возведения здания на 11,2%. По расчетам Проектного института № І (ПИ-І) Госстроя СССР суммарный экономический эффект от внедрения результатов исследований на строительстве 24 объектов составил 250 тыс. рублей.
Результаты работы доложены на XXXIX научной конференции профессорско-преподавательского состава Белорусского ордена Трудового Красного Знамени политехнического института (Минск, 1983 г.); на научно-технической конференции "Безвибрационные методы формования железобетонных конструкций"(Минск, 1979 г.); на У Всесоюзной конференции "Экспериментальные исследования инженерных сооружений" (Таллин, 1981 г.); на Республиканской научно-технической конференции "Проблемы создания новых строительных конструкций и технологии производства" (Минск, 1982 г.); на Всесоюзном семина-не "Новые эффективные конструкции многоэтажных каркасных зданий для промышленного и гражданского строительства" (Киев, 1982 г.).
Основное содержание диссертации опубликовано в 5 статьях. По теме диссертации получено 3 авторских свидетельства.
На защиту выносятся:
методика расчета деформаций колонн кольцевого сечения, позволяющая учитывать возникающие в процессе монтажа сварочные и другие монтажные нагрузки;
новые решения узловых сопряжений колонн кольцевого сечения в каркасах зданий, обеспечивающие высокую степень монтажной технологичности;
технология монтажа каркасов одноэтажных и многоэтажных промышленных зданий с применением центрифугированных железобетонных колонн кольцевого сечения.
Анализ эффективности применения грузозахватных устройств для монтажа колонн кольцевого сечения
Грузозахватные устройства (рис. 1.5) являются связующим звеном между рабочим органом подъемно-транспортной машины и грузом при его перемещении. Взаимодействие грузозахватного устройства с грузом может осуществляться несколькими способами: груз подхватывается элементами грузозахватного устройства и поддерживается ими; груз зажимается элементами грузозахвата и удерживается за счет сил трения; груз притягивается грузозахватным устройством и удерживается за счет вакуумного или электромагнитного воздействия. Дня взаимодействия с грузами, у которых масса, жесткость, габариты и конфигурация могут быть переменными, в ограниченных пределах применяются специализированные грузозахваты.
При выполнении монтажных работ наибольшее применение имеют грузозахваты с ручным, частично дистанционным и полуавтоматическим управлением, как наиболее простые и надежные в работе, имеющие сравнительно небольшой вес и низкую стоимость. Автоматизированные грузозахватные устройства используются ограниченно / 6,
У нас в стране и за рубежом разработаны системы по простран ственному и жесткому подвесу грузозахватных устройств кранов, позволяющие их использовать с ориентированным управляемым захватом. Однако, из-за высокой стоимости и сложности такие системы также не нашли еще широкого применения.
Перспективными являются методы беспетлевого монтажа колонн, позволяющие сократить расход металла за счет ликвидации петель, снизить трудоемкость подготовки колонн к монтажу. При этом отпадает также операция по срезке петель. Беспетлевой монтаж колонн позволяет широко применять клещевые, фрикционные, штырьевые, строповые, клиновые и другие устройства с дистанционным управлением, применение которых при погрузке, разгрузке и монтаже железобетонных конструкций позволяет повысить производительность.
Штырьевые грузозахватные устройства применяются для монтажа железобетонных колонн, снабженных специальными полостями или отверстиями. Захваты выполняют в виде подвешенной к стропу обоймы П-образной формы, в нижней части боковин которой имеются отверстия с входящим в них штырем. Вытягивание штыря осуществляется привязанным к нему канатом, проходящим внутри трубки. Такие захваты имеют небольшую массу и высокую надежность. Однако,применение такого типа штырьевых захватов связано с необходимостью ручного вытягивания штыря, что часто затруднено из-за действия на него массы обоймы захвата или ее перекоса. Несмотря на указанные недостатки, штырьевые захваты нашли широкое применение для монтажа колонн сплошного сечения. В то же время,применяемые захваты в типовом исполнении для монтажа центрифугированных железобетонных колонн кольцевого сечения не подходят в связи с отличием конфигурации колонн.
При отсутствии отверстия в колонне применяют приспособление с полуавтоматическим замком. Колонна охватывается двумя стропами: основным, подвешенным к крюку крана, и дополнительным универсальным, концы которого примыкают к основному соединительным звеном и полуавтоматическим пружинным замком, Расстроповка производится выдергиванием штыря замка, после чего дополнительный строп повисает соединительным звеном на основном. При подъеме колонн стропом с полуавтоматическим замком необходимо следить за тем, чтобы трос для расстроповки не входил в соприкосновение с окружающими предметами, во избежание случайного натяжения и самопроизвольной расстроповки груза, В процессе эксплуатации необходимо следить за состоянием канатных строп, за наличием и правильным размещением подкладок,т.к. в местах перегибов под прямым углом канат получает повреждения и быстро выходит из строя / 6 /. Наличие указанных недостатков резко снижает эффективность применения стропа с полуавтоматическим замком для монтажа колонн прямоугольного сечения, а тем более колонн кольцевого сечения, гладкая круглая поверхность которых не позволяет обеспечить надежный захват таких конструкций строповым устройством.
Разновидностью приспособления с полуавтоматическим замком является применяемый в настоящее время при строительстве большинства экспериментальных объектов Белоруссии кольцевой строп для монтажа колонн кольцевого сечения. Натурные исследования показывают, что при строповке колонн таким стропом не обеспечивается их вертикальное положение, что повышает трудоемкость и снижает качество монтажа.
На ряде объектов монтаж колонн кольцевого сечения осуществлялся с использованием грузозахватного приспособления фрикционного типа (рис. 1.6), разработанного Минским опорным пунктом ЦНЙИОМТП. Применение указанного приспособления вызывает значительные трудозатраты на строповку и расстроповку колонн.
Широкое применение на строительно-монтажных работах нашли поддерживающие грузозахваты (подхваты) / 6, 48 /. Для строповки прямоугольных консольных колонн применяются рамочные подхваты. Такие приспособления просты и надежны в эксплуатации, имеют устройство для дистанционной расстроповки. В то же время наличие верхней рамки утяжеляет строповочное устройство и усложняет процесс строповки. Применение такого типа грузозахватных приспособлений для строповки крановых центрифугированных железобетонных колонн кольцевого сечения возможно при соответствующей конструктивной переработки.
Экспериментальные исследования влияния силовых факторов на точность монтажа каркасов зданий
Указанные группы технологических погрешностей оказывают влияние на изменение геометрических размеров форм оснастки и, как следствие, на геометрию самой конструкции.
Суммарное значение погрешности изготовления центрифугированных колонн кольцевого сечения может быть определено по формуле
При этом,действительный размер колонны будет равен алгебраической сумме номинального размера и погрешности Х1 .
Входной контроль размеров колонн кольцевого сечения показал высокую точность их изготовления на Оршанском комбинате строительных изделий и конструкций производственного строительно-монтажного объединения Промстроймонтаж Минпромстроя БССР. Средние значения отклонений наружных размеров диаметров колонн от номинальных составили +1,72 мм.
Анализ результатов обмеров выпусков арматуры колонн, точность расположения которых в значительной степени влияет на качество и трудоемкость выполнения узловых сопряжений показал, что среднее значение отклонений в осях между арматурными выпусками составляет + 2,2 мм и находится в допускаемых пределах для минимальных диаметров арматуры 20 и 22 мм. Во всех случаях результаты сравнения сумм частостей с допустимыми значениями показали, что исследуемые распределения можно считать приближающимися к нормальным. Таким образом установлено, что первая группа факторов не является существенной с точки зрения точности изготовления колонн методом центрифугирования.
На накопление погрешностей JC2 , обусловленных выполнением операций по установке колонн в проектное положение,оказывают влияние следующие основные факторы: а) погрешности разбивки осей зданий и отдельных элементов и погрешности вынесения высотных отметок; б) смещение в процессе монтажа осей монтируемых элементов относительно разбивочных осей и высотных отметок; в) точность выверки элементов. Указанные факторы обусловлены инструментальными ошибками, влиянием внешней среды, ошибками при нанесении монтажных осевых рисок и др. При этом установлено, что существенного влияния на значимость этих ошибок не оказывают конфигурация элементов и конструкция узловых сопряжений, т.е. все те признаки, которые отличают центрифугированные колонны кольцевого сечения от типовых колонн. Таким образом , зависимости накопления погрешностей Хг для. центрифугированных колонн кольцевого сечения не имеют принципиальных отличий от обычных колонн прямоугольного сечения. Установка и приведение колонн кольцевого сечения в проектное положение принципиально ничем не отличается от таких же операций, производимых с обычными колоннами.
Натурные исследования показали, что способы и характеристики инструментов, применяемых в настоящее время, обеспечивают точность установки колонн кольцевого сечения в допускаемых пределах. Поэтому,в настоящей работе вопрос исследования зависимости накопления погрешностей Хг не рассматривается. Для установления закономерностей накопления погрешностей, обусловленных воздействием силовых факторов в процессе монтажа и их значимости,были выполнены экспериментальные исследования по разработанной методике.
Исследования точности монтажа каркасов многоэтажных зданий с применением колонн кольцевого сечения проводились при строительстве пятиэтажного производственного корпуса фабрики цветной печати в г.Минске.
Пространственный каркас здания был запроектирован из индустриальных конструкций по серии 1.420-6 с сеткой колонн 6x12 м. Типовые железобетонные колонны прямоугольного сечения были заменены на колонны кольцевого сечения. В поперечном направлении двухпро-летные рамы были выполнены с жесткими узлами сопряжения ригелей с колоннами. Стык осуществлялся при помощи ванной сварки выпусков арматуры колонны с надопорной арматурой ригеля, приварки металлических пластин ригеля к монтажным столикам колонны и последующим бетонированием. Стыки колонн выполнялись жесткими с расположением арматуры в углублениях, образующихся при центробежном формовании колонн.
Сборка каркаса осуществлялась в следующей последовательности: устанавливались колонны в фундамент, выверялись и временно закреплялись с помощью клиньев; осуществлялось бетонирование стыков и выдержка до набора бетоном необходимой прочности; укладывались ригели первого яруса, которые "прихваткой" крепились к монтажным столикам; укладывались связевые плиты; выполнялась электрошлаковая сварка встык выпусков регеля и колонны в медных ванночках; устанавливались недостающие элементы каркаса и плиты перекрытия.
Монтаж колонн последующих ярусов производился свободным методом. Монтажным оснащением являлся групповой кондуктор, предназначенный для возведения каркасов многоэтажных промышленных зданий с ячейками колонн 6x6 м.
Исследования проводились по специально разработанной методике на следующих стадиях монтажа: после укладки ригелей на монтажные столики колонн; по окончании выполнения сварки стыка ригелей с колоннами; после загрузки ригелей плитами. На всех этапах монтажного процесса велась контрольная геодезическая съемка, а также замеры межосевых расстояний между колоннами, размеров уступов, зазоров и соединительных элементов.
При проведении межосевых замеров применялась стальная компа-рированная 20-метровая рулетка с ценой деления I мм. Зазоры, уступы и размеры соединительных элементов измерялись метровыми стальными линейками с той же ценой деления. І летка сравнивалась в лабораторных условиях с нормальным метром при с - + 24С и натяжением 5 кгс. Средняя длина I метра рулетки равнялась Cf = 1000,07 мм. Поскольку измерение проводилось в летне-осенний период, температура воздуха колебалась в значительных пределах от + 20С до + 5С.
Исследование влияния конструкций узловых сопряжений каркасов зданий на трудоемкость и качество монтажных работ
Величина сдедних значений при 2-м классе точности установки элементов для размера А и Б имеет максимальное значение + 30 мм, а для размера В - + 5 мм / 36 /.
Из сравнения допускаемых отклонений, установленных соответствующими нормативными документами, с полученными в действительности, видно что точность монтажа ниже нормативных требований. Отклонения по контролируемым размерам А, Б и В превышают допустимые, а в отдельных случаях они существенны, на что указывает величина размаха. Полученные результаты свидетельствуют о необходимости повышения точности монтажа каркасов одноэтажных промышленных зданий с колоннами кольцевого сечения.
Анализ результатов исследования пространственных деформаций колонн кольцевого сечения многоэтажных промышленных зданий, обусловленных воздействием силовых факторов на стадии укладки элементов каркаса и выполнения сварки в узлах сопряжений ригелей с колоннами, позволил сделать следующие выводы:
смещение колонн кольцевого сечения крайних рядов поперечных рам от воздействия силовых факторов по абсолютномуззначению превышает нормируемое при 2-м классе точности; колонны крайних рядов получили наибольшие пространственные деформации в результате воздействия сварочных усилий; на величину отклонений колонн средних рядов влияют знакопеременные усилия, вызываемые нагружением и сваркой. При этом смещения колонн происходят в обоих направлениях и величина их смещения не превышает допустимые; по абсолютному значению отклонения крайних колонн в 3,5...4 раза превышают отклонения средних; учитывая, что сварочные усилия вызывают значительные пространственные деформации, величина которых для колонн крайних рядов выходит за пределы допускаемых, необходимо разработать методику расчета установочных отклонений, придаваемых колоннам при монтаже свободным методом. Результаты натурных исследований точности монтажа каркасов одноэтажных промышленных зданий свидетельствуют о необходимости разработки технологии монтажа, учитывающей конструктивные особенности колонн кольцевого сечения. сопряжений каркасов зданий на трудоемкость и качество монтажных работ Учитывая конструктивные особенности колонн кольцевого сечения, заключающиеся в наличие полости в теле колонн, тонкостеннос-ти и конфигурации сечений,конструкции узловых сопряжений оказывают значительное влияние на качество монтажа и трудоемкость выполнения работ. Как показал выполненный анализ из всех предложенных конструкций стыков центрифугированных колонн кольцевого сечения наиболее эффективными являются следующие (рис. 2.8): вариант 1-е ванной сваркой выпусков продольной арматуры и металлической крестовиной с центрирующей прокладкой; вариант 2 -с ванной сваркой выпусков арматуры,расположенных в специальных подрезках стенок колонн верхнего и нижнего яруса; вариант 3-е ванной сваркой выпусков арматуры, расположенной в подрезках утолщенного оголовка колонны нижнего яруса; вариант 4-е ванной сваркой выпусков арматуры и центрифугирующей прокладкой. В первом варианте торцы колонн устраиваются плоскими, с выпусками рабочей продольной арматуры и четырьмя закладными деталями, к которым приваривается опорный элемент типа крестовины. Сопряжение колонн осуществляется через приваренные к крестовинам металлические пластины квадратной или круглой формы, размер сторон или диаметр которых принимается равным 1/4 наружного диаметpa колонны. По второму варианту выпуски продольных стержней арматуры располагаются в специально выполненных подрезках стенки колонны. Торцы колонн выполняются с бетонными выступами, на торцах которых устанавливаются закладные детали. Опирание колонны на колонну осуществляется через указанные бетонные выступы, воспринимающие нагрузки,действующие в монтажной стадии. В третьем варианте конструкции стыка торец колонны нижнего яруса запроектирован с утолщенным оголовком, в котором выполнены подрезки бетона высотой 300 мм с расположенными в них выпусками продольных рабочих стержней. Торец колонны верхнего яруса выполнен плоским и имеет выступающие на 20 мм закладные детали.Через указанные закладные детали осуществляется передача нагрузки в монтажной стадии. Обеспечение жесткости стыка центрифугированных колонн кольцевого сечения достигается путем ванной сварки выпусков рабочей арматуры элементов с последующим его обетонированием.
В стыке по первому варианту металлическая крестовина работает на изгиб и, с целью экономии металла, запроектирована только на восприятие нагрузки от собственной массы колонны. Несмотря на это, расход металла на указанное узловое сопряжение весьма значителен (табл. 2.3), что является недостатком этого типа стыка.
Такая конструкция стыка колонн впервые в отечественной практике была применена при строительстве экспериментального корпуса производственного объединения "Горизонт" в г.Минске. Исследования показали, что открытый доступ к выпускам рабочей арматуры позволил без дополнительных трудозатрат обеспечить качественную ванную сварку стержней.
Комплексный метод монтажа одноэтажных промышленных зданий с "ядром жесткости"
Деформации измерялись с помощью индикаторов часового типа с ценой деления LI0"3 и электротензорезисторами сопротивления с базой 50 и 20 мм. Прогибы измерялись прогибомерами ПАО-6. Шири на раскрытия трещин замерялась оптическим трещиномером МПБ-2.
Испытания показали, что относительные продольные деформации образцов с замоноличенным стыком в б раз превысили деформации образцов без стыка по длине. Несущая способность стыков оказалась ниже несущей способности целого сечения на 14#.
Следует учесть, что бетонирование стыков опытных образцов осуществлялось в горизонтальном положении и никаких зазоров, кроме усадочных трещин, между бетоном замоноличивания и стволом колонны обнаружено не было. В то же время,наличие зазоров величиной до 8 мм, обнаруженных в узлах сопряжений колонн на экспериментальном объекте и зачеканенных впоследствии раствором, может увеличить деформативность стыков. При этом следует учесть, что зачеканка таких зазоров является сложно контролируемым и трудоемким процессом.
Таким образом, возникает необходимость разработки методов и технологической оснастки, обеспечивающих качественное бетонирование стыков колонн кольцевого сечения.
Второй вариант стыка расположением выпусков продольной арматуры в подрезах стенки колонн и бетонными выступами оказался менее металлоемким. В этом стыке вместо металлических крестовин, предназначенных для обеспечения центральной передачи монтажных нагрузок, осуществлено сопряжение колонн по периметру, в четырех точках которого на концах выступов установлены закладные детали. Однако, выполненные экспериментальные исследования стыка при эксцентриситетах приложения продольной силы выявили большую концентрацию усилий в бетонных выступах и их высокую гибкость, что не позволило рекомендовать этот стык для опытно-промышленного внедрения. Следует также отметить выявившуюся при подготовке стыка к испытаниям его низкую технологичность. В частности, при такой конструкции не обеспечивается возможность монтажа колонн на всю высоту здания "насухо" (необходимо поярусное бетонирование стыков по мере возведения) и требуется большое количество бетона на его замоноличивание. При этом возникают трудности с обеспечением качественного уплотнения бетона в стыке.
Усовершенствованный стык колонн (вариант 3), с расположением выпусков рабочей арматуры в углублениях оголовка колонн нижних ярусов, был применен на строительстве экспериментального корпуса фабрики цветной печати в г.Минске.
Опирание колонны на колонну осуществлялось через три закладные детали, расположенные по периметру окружности на равном расстоянии друг от друга. После выверки и временного закрепления монтируемой колонны между отдельными закладными деталями оставались зазоры. Эти зазоры заполнялись металлическими пластинами. Затем закладные детали сваривались между собой.
При этом варианте стыка трудоемким оказался процесс установки и снятия съемных медных форм для выполнения ванной сварки арматурных выпусков. Углубления, в которых расположены выпуски арматуры, были выполнены в виде усеченного конуса обращенного вершиной вниз. Стесненные условия не позволили применить струбцины для закрепления форм на стержнях. Поэтому для их крепления применялись клинья, вставляемые враспор между бетоном и арматурой. Съему медных ванночек, состоящих из 2-х полуформ, препятствовал образующийся при сварке наплыв металла. В результате, стандартные формы применить не удалось и были изготовлены специальные формы с меньшей толщиной стенки и скругленными кромками. Установка поперечной арматуры и омоноличивание стыка не вызвало каких-либо осложнений.
Анализ полученных данных показывает, что более эффективным является стык по 3-му варианту, как наиболее технологичный и имеющий лучшие показатели по расходу материалов (табл. 2.3) и трудоемкости на его устройство (табл. 2.4). Кроме того, в отличие от сопряжения на металлических крестовинах, этот стык позволяет вести "сухой" монтаж колонн на всю высоту здания. Вместе с тем следует отметить, что трудозатраты на сварку выпусков рабочей арматуры в третьем варианте более чем в 1,5 раза превысили этот показатель для стыков на металлических крестовинах. Это было вызвано, как указывалось выше, стесненными условиями выполнения сварочных работ в подрезках бетона.
На основании комплексного анализа результатов экспериментальных и натурных исследований был разработан четвертый вариант стыка (рис. 2.1 г), защищенный авторским свидетельством (а.с.947351). Преимущество этого стыка заключается в способности воспринимать монтажные нагрузки на всю высоту здания без замоноличива-ния; в свободном допуске к свариваемой арматуре; в наличии расположенных по центру закладных деталей, между которыми можно разместить центрирующую прокладку; в малом расходе металла. Для широкого применения такой конструкции стыка необходимо технологическое обеспечение для изготовления колонн с разрезкой на 3 и более этажей. Разработка такой технологии ведется в настоящее время в производственном строительно-монтажном объединении "Пром-строймонтаж" Минпромстроя БССР.
Большое влияние на качество возведения каркасов и снижение трудоемкости монтажных работ оказывает конструкция стыков ригелей с колоннами. Узловые сопряжения ригелей с колоннами кольцевого сечения по конструктивному исполнению можно подразделить на 2 типа: бесконсольные или со "скрытыми" консолями (рис. 2.12; 2.13) и с опиранием ригелей на металлические или железобетонные монолитные консоли (рис. 2.14; 2.15).
В бесконсольных сопряжениях опирание ригеля производится на металлические столики, приваренные к закладным деталям колонн. Ригеля выполняются укороченными и опираются на колонны металлическими пластинами ("ножевыми" опорами) или выпусками нижней рабочей арматуры с последующей приваркой к элементам столика. Надопорная арматура ригеля соединяется с арматурными выпусками колонн ванной сваркой.
Закрепление арматурных выпусков колонн предусмотрено двумя способами. При первом - устанавливается металлическое кольцо толщиной ІЇ = 12...14 мм и закладная сегментная деталь, на внутренней поверхности колонны, высотой 200 мм и толщиной О = 22...25 мм. При втором способе (а.с. № 962489) арматурные выпуски пропускаются через отверстия в колонне и замоноличиваются. При опираний на консоли колонн ригеля принимаются типовым по серии ИИ-20/70 или 1.420. Надопорная арматура ригеля соединяется с выпусками колонны также ванной сваркой. Для исследования технологичности узлов сопряжения ригелей с колоннами и проверки их несущей псособности были изготовлены образцы всех типов сопряжений. Образцы выполнялись в натуральную величину.
