Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор отечественных и зарубежных технологий 10
1.1 Анализ современного домостроения с применением трубобетонных конструкций 10
1.2 Отечественный и зарубежный опыт применения трубобетонных конструкций при возведении каркасных зданий 14
1.3 Способы повышения эффективности трубобетонных элементов 27
1.4 Выводы по 1-й главе 33
2. Экспериментальные исследования трубобетонных элементов 34
2.1 Цели и задачи исследований 34
2.2 Методика экспериментальных исследований 35
2.2.1 Характеристика образцов и объем исследований 35
2.2.2 Методика испытания и измерительные приборы 44
2.3 Результаты экспериментальных исследований 49
2.3.1 Прочностные характеристики бетонов 49
2.3.2. Прочность и деформативность трубобетонных образцов 55
2.4 Выводы по 2 главе 79
3. Оценка методики расчета трубобетонных элементов и ее применение при проектировании многоэтажных каркасных зданий 80
3.1.Сопоставительный анализ методик расчета иссушен способности центрально и внецентренно сжатых трубобетонных элементов 80
3.1.1 Цели и задачи анализа 80
3.1.2 Методы расчета центральносжатых трубобетонных элементов 82
3.1.3 Оценка расчета внецентренносжатых трубобетонных элементов 86
3.1.4 Способы расчета трубобетонных конструкций на центральное и внецентренное сжатия в соответствии с отечественными и зарубежными нормами 89
3.2 Сравнение строительно-технологических характеристик каркаса здания при замене железобетонных колонн натрубобетонные 93
3.2.1 Цель и объект сравнения 93
3.2.2 Подбор трубобетопных колони 95
3.2.3 Результаты расчетов 99
3.3 Выводы по 3 главе 101
4. Технология возведения каркасных зданий с колоннами из трубобетона 102
4.1 Конструкт и вно-технологи чес кое решение стыка трубобстонных колонн в каркасных зданиях 103
4.2 Организациейно-технолотческая модель возведения многоэтажного каркаса с трубобетонными колоннами 109
4.3 Сопоставительный анализ технологий возведения каркасного здания с железобетонными и трубобетонными колоннами 115
4.3.1 Общая характеристика 47 этажного административно-торгового комплекса «Миракс-Плаза» 116
4.3.2 Опалубочные системы для возведения каркаса здания с железобетонными и трубобетонными колоннами 118
4.3.3 Расчет параметров прогрева греющими проводами 121
4.3.4 Назначение параметров выдерживания бетона перекрытия .123
4.3.5 Результаты сопоставительного анализа 127
4.4 Выводы по 4 главе 129
5. Возведение конструкций каркаса с трубобетонными колоннами в зимний период времени 130
5.1 Оценка метода зимнего бетонирования при возведении каркасных зданий с колоннами из трубобетопных элементов 132
5.2 Расчет параметров термообработки бетона при конвективном прогреве трубобетонных колонн и перекрытия 135
5.3 Расчет мощности и количества теплогенераторов для конвективного обогрева трубобетопных колонн и перекрытий 141
5.4 Исследования технологии конвективного обогрева каркаса с трубобетонными колоннами 143
5.5 Возведения несущих конструкций здания «Мнракс-Плаза» с трубобетонными колоннами 147
5.6 Возведения несущих конструкций здания «Миракс-Плаза» с железобетонными колоннами
5.7 Результаты сопоставительно-аналитического исследования 159
5.6 Выводы по 5 главе 160
Общие выводы 161
Список использованной литературы 163
- Отечественный и зарубежный опыт применения трубобетонных конструкций при возведении каркасных зданий
- Методы расчета центральносжатых трубобетонных элементов
- Опалубочные системы для возведения каркаса здания с железобетонными и трубобетонными колоннами
- Исследования технологии конвективного обогрева каркаса с трубобетонными колоннами
Введение к работе
Актуальность темы исследования. Строительство многоэтажных и зданий повышенной этажности с применением монолитного железобетона, является одним из основных направлений социально-экономического развития страны. Возведение таких объектов влечет за собой разработку новых объемно-планировочных и конструктивных решений, а также более эффективных технологий, обеспечивающих повышение интенсивности возведения зданий, их эксплуатационной надежности и долговечности.
Реализация государственной программы «Жилище» на 2012–2016 годы, требует поиска оптимальных конструктивно-технологических и организационных решений, по возведению малоэтажных жилых зданий с обеспечением высоких темпов строительства с сохранением высокого качества работ, снижение материальных и трудовых ресурсов.
Этим требованиям отвечают здания каркасной и каркасно-ствольной конструктивных схем с вертикальными несущими конструкциями из трубобетонных элементов, что позволяет не только сократить продолжительность строительства, но и уменьшить расход стали, бетона и сечения вертикальных несущих элементов. Трубобетонные конструкции, которые являются основными несущими элементами зданий, создают условия, снижающие явление прогрессирующего обрушения при техногенных и других воздействиях.
Более чем полувековая практика применения трубобетонных конструкций в области строительства показала достаточно высокую конструктивно-технологическую эффективность при возведении зданий и сооружений различного технического назначения. Активные научные исследования и практический опыт возведения малоэтажных и высотных зданий имеют место в США, Германии, Японии, Великобритании, Австралии, КНР и др. странах.
В Российской Федерации также ведутся разработки, направленные на использование трубобетонных конструкций в массовом строительстве. Однако существует ряд факторов, сдерживающих широкое применение трубобетона, таких как: слабая нормативная база, отсутствие эффективной методики расчета, недостаток научных исследований, а также технологий возведения каркасов зданий.
Использование трубобетонных элементов в качестве вертикальных несущих конструкций каркасов зданий обеспечивает одновременно со снижением материалоемкости и трудоемкости повышение гибкости архитектурно-планировочных решений.
Главными моментами при возведении таких зданий являются: обеспечение совместной работы бетонного ядра и стальной оболочки, а также устройство стыковых соединений колонн по высоте и перекрытиям, что требует разработки принципиально новых конструктивно-технологических решений.
Целью диссертационного исследования является разработка организационно-технологической модели возведения каркасов зданий с колоннами из трубобетонных элементов, позволяющей повысить интенсивность возведения зданий с учетом различных климатических условий.
Для достижения поставленной цели был сформулирован и решен следующий ряд аналитических и практических задач:
- разработана одноцикличная технология бетонирования вертикальных и горизонтальных конструкций, обеспечивающая снижение продолжительности возведения каркаса зданий;
- предложена и исследована конструкция стыка, обеспечивающая индустриальную технологию монтажа оболочек и опалубочных систем, а также совместную работу бетонного ядра и стальной оболочки;
- установлено влияние фактора водоцементного отношения на интенсивность набора прочности бетонным ядром, позволяющее оптимизировать составы бетонных смесей при условии их подачи и укладки с использованием бетононасосного транспорта;
- проведен комплекс экспериментальных исследований по оценке конструктивно-технологических решений стыков вертикальных и горизонтальных конструкций;
- оценена методика расчета несущей способности центрально и внецентренно сжатых трубобетонных элементов с учетом совместной работы бетонного ядра и стальной оболочки;
- оценены современные методы тепловой обработки и разработаны организационно-технологические решения, обеспечивающие интенсивность производства работ по возведению каркасов зданий в различных климатических условиях.
Объектом исследования является комплексно-экспериментальная работа по оценке деформативно-прочностных характеристик трубобетона с последующей разработкой технологии возведения каркасных зданий с трубобетонными колоннами.
Метод исследования – экспериментально-аналитический. Экспериментальные исследования проведены в лабораторных условиях с целью определения строительно-технологических характеристик трубобетона, оценки степени влияния В/Ц на интенсивность набора прочности бетонного ядра и оценки конструктивно-технологических решений узлов сопряжения трубобетонных колонн по высоте и перекрытиям.
Научная новизна исследования заключается в следующем:
- проведен комплекс аналитических и экспериментальных исследований по оценке несущей способности центрально и внецентренно сжатых трубобетонных конструкций с ядром из модифицированных высокопрочных бетонов, включающий определение характера деформаций и разрушений трубобетонных элементов на различной стадии твердения;
- установлено определяющее влияние фактора водоцементного отношения на интенсивность набора прочности бетонным ядром, позволяющее оптимизировать составы бетонных смесей и назначать технологические режимы возведения зданий;
- разработана конструкция стыков вертикальных трубобетонных элементов по высоте и перекрытиям в многоэтажных каркасных зданиях путем гильзового соединения, обеспечивающая совместную работу оболочки и бетонного ядра. При этом достигается повышение несущих характеристик каркаса и технологичности возведения;
- разработана одноцикличная технология бетонирования вертикальных и горизонтальных несущих конструкций, обеспечивающая снижение продолжительности возведения каркаса зданий.
Практическая значимость диссертационного исследования состоит в разработке технологии возведения каркасов зданий и узлов сопряжений вертикальных и горизонтальных конструкций, обеспечивающих совместную работу бетонного ядра и стальной оболочки с возможностью восприятия технологической нагрузки от перекрытий и способствующей повышению интенсивности возведения зданий на 25-30%, снижению расхода материалов на вертикальные конструкции: металла в 2,3, бетона в 2,1 раза. Новизна технических решений подтверждена патентами на изобретения РФ.
Достоверность полученных результатов, выводов и рекомендаций, изложенных в диссертационной работе, подтверждены комплексом экспериментальных исследований, статистической обработкой экспериментальных данных, применением стандартизованных методов измерений и анализа.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на XIII и XIV Международных межвузовских научно-практических конференциях молодых ученых, докторантов и аспирантов «Строительство-формирование среды жизнедеятельности» в г. Москве (2010, 2011г.г.), по итогам XIV конференции доклад по теме исследования был удостоен диплома второй степени. Отдельные положения и результаты диссертации докладывались и были одобрены на XIII Научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава Института строительства и архитектуры в МГСУ г. Москве (2010г).
Новизна исследований подтверждена тремя патентами на изобретения №2402662, №2420636, №2417290 и поданной заявкой на изобретение №2011110440/03 от 21.03.2011 «Способ соединения трубобетонных колонн по высоте и перекрытиям», опубликованной 20.06.2011 бюллетень №17.
Публикации. По теме диссертационного исследования опубликовано 4 работы общим объемом 0,96 п.л., в т.ч. лично автором – 0,91 п.л., в реферируемых журналах по списку ВАК - 2 работы объемом 0,48 п.л., в т.ч. лично автором 0,43 п.л. и 3 патента на изобретения РФ.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, основных выводов, списка использованных источников из 109 наименований трудов отечественных и зарубежных авторов. Содержание работы изложено на 172 страницах машинописного текста, в том числе 101 иллюстрация, 20 таблиц и 58 формул.
Отечественный и зарубежный опыт применения трубобетонных конструкций при возведении каркасных зданий
В первых сооружениях с использованием трубобетона применялось многотрубное армирование, при котором несущим элементом был пакет из трубобетонных стержней малого диаметра (мост в предместье Парижа 1931г., мост через реку Неву в Санкт-Петербурге). Далее в 40-х годах с появлением монотрубной системы, считается развитием трубобетонных конструкций, к которым относятся различные конструкции мостов, фермы, опоры ЛЭП и т.д. [38].
Построенное производственное здание на Семилукском заводе огнеупоров с применением стоек рам из трубобетонных стержней диаметром 114мм и толщиной стенки 4мм наглядно демонстрирует экономический эффект. Масса отдельной несущей стойки снизилась более чем в 6 раз, их стоимость в 3,5 раза, а расход металла сократился в 1,5 раза [35].
Под руководством профессора Л.И. Стороженко проводилось широкое внедрение трубобетонных конструкций при строительстве зданий и сооружений Криворожским горнорудным институтом. Применены трубобетонные колонны на строительстве общественных, гражданских и промышленных зданий, опор инженерных сооружений и др. [83]. НИИЖБ проводил реконструкцию покрытий цехов промышленных зданий без остановки производства. Под руководством профессора И.Г. Людковского спроектированы висячие железобетонные (с внешним листовым армированием) конструкции для замены отслуживших срок эксплуатации железобетонных, деревянных и комбинированных для промышленных предприятий, а также для вновь строящихся зданий с укрупненным шагом колонн до 36x36м. В кзчестве опорного контура для висячих покрытий использованы трубобетошше элементы [71 ]. В Санкт-Петербурге заканчивается строительство административного здания ОАО «Банк Санкт-Петербург» (рис. 1.1). В качестве вертикальных несущих элементов высотной части здания приняты трубобетонные колонны с внутренним армированием пространственными каркасами. Из-за принятых узлов сочетания трубобетоиных элементов с перекрытиями (рис. 1.16), стальная оболочка не выступает в роли обоймы, являясь лишь несъемной опалубкой, а заключенное внутри железобетонное ядро - традиционная железобетонная цилиндрическая колонна. ЛЭП, строительстве жилых и административных зданий и инженерных сооружений. Известен пример возведения здания в Бельгии с применением трубобетонных ферм, сократившие расход стали на 40%. Во Франции, г. Ольня трубобетонные колонны цилиндрического и прямоугольного сечения. применены при строительстве лаборатории НИИ. Экономия стали в сравнении с металлическим каркасом так же составила 40% (40]. В КНР впервые трубобстон нашел свое применение в качестве колонн при строительстве станций Пекинского метрополитена 100] 98. В настоящее время широко используется при возведении несущего каркаса высотных зданий. Трубобетонные колонны с ядром из преимущественно высокопрочных бетонов получили массовое применение в высотных зданиях крупных городов [99. 94]. В городе Гуанчжоу в 1995г. построено 33-х этажное здание торгово-административного центра «Peace World Plaza» высотой 116,3м. (рис. 1.2) с колоннами нижних пяти этажей (в том числе три подземных) из трубобетона. Благодаря технической особенности трубобетона, устройство фундамента и подземной части здания осуществлялось методом обратного хода (без устройства открытого глубокого котлована). а - разрез; б - процесс возведения подземной части с применением трубобетонных колонн В 1995г. в г. Тяньцзинь было построено 38 этажное административное здание «Tianjin Evening News» высотой 137м (рис. 1.3). Основными вертикальными несущими конструкциями были центральный железобетонный ствол и 16 трубобетонных колонн переменного сечения от 1020мм до 630мм по высоте здания. В 1999г. в г. Шинциэн построено 72 этажное торгово-административное здание «SEG Plaza» высотой 291,6м (рис. 1.4). Основными вертикальными несущими конструкциями для главной башни являются 16 массивных трубобетонных колонн, размешенных по контуру башни и 28 малодиаметровых трубобетонных колонн, образующих центральный ствол. Данное здание на сегодняшний день считается самым высоким с применением ірубобетона. В 2010 году в Гуанчжоу построено одно ИЗ самых высоких сооружении мира, это телебашня «Canton Tower» высотой 600м (рис. 1.5а), имеющая уникальную архитектурную форму конического силуэта. Монолитный железобетонный ствол замкнут оболочкой из треугольной решетки, состоящей из трубобетонных элементов (рис. 1.56, в). Данная конструкция позволяет ветровым потокам проходить сквозь конструкцию без образования завихрений, что гарантирует устойчивость башни при образовании тайфунов [101],.
Американская фирма «Skilling Word Magnusson Berkshire Inc.» в 1970-x годах разработала новую конструктивную схему «SWMB» для возведения высотных зданий. Особенностью системы является применение трубобетонных конструкций в качестве колонн из сверхвысокопрочного бетона [62]. По данной конструктивной схеме в США построено более десятка высотных зданий подчеркивающих эффективность трубобетонных элементов.
Одним из первых зданий системы «SWMB» является 58 этажное административное здание «Two Union Square» высотой 230,7м, построенное в 1988г. в г. Сиэтл, США (рис. 1.6) [63, 65]. В данном здании вертикальными несущими конструкциями являются четыре массивных колонны из стальных труб, заполненных высокопрочным бетоном, образующие центральное ядро, а по периферии здания вдоль наружных стен располагаются 14 трубобетонных колонн диаметром от 910мм до 1360мм нижней части и до 410мм в верхней части высотки. Совместная работа трубобетониого ствола и наружных стен обеспечена стальными диагональными связями в уровнях 35-38 этажей, а также сталежелезобетонными конструкциями балок и плит межэтажных перекрытий. В этом здании удалось снизить затраты на строительство высотки подобной этажности из железобетонных колонн на 30%, в частности, расход стали составил 58кг на 1м площади против 122кг затрачиваемых обычно для зданий такой этажности. Применение трубобетона позволило осуществлять бетонирование каркаса высотного здания со скоростью 4 этажа в неделю [65].
Методы расчета центральносжатых трубобетонных элементов
По результатам экспериментальных исследований установлена степень влияния фактора водоцементного отношения на интенсивность набора прочности изолированного бетонного ядра. Установлено, что при нахождении его показателя в пределах 0,26-0,35 обеспечивается набор проектной прочности к 28 суточному выдерживанию при нормальних условиях. Полученные результаты позволяют оптимизировать составы бетонных смесей при условии их подачи и укладки с использованием бетононасосного транспорта, а также влияют на темпы строительства и технологию производства работ; 2. Общая несущая способность центрально и внецентренно сжатых трубобетонных образцов зависит от способа приложения нагрузки - на бетонное ядро и стальную оболочку или только на оболочку; 3. Устройство анкерных систем по высоте трубобетонных образцов не оказывает существенного влияния на несущую способность конструкции в целом, а повышает следующие характеристики: адгезию внутренней поверхности трубы с бетонным ядром и деформативные свойства. Одновременно с этим, их устройство по всей высоте трубы достаточно трудоемкий процесс, что резко снижает технологичность конструкции; 4. Трубобетонные образцы с ядром из модифицированного бетона класса по прочности B5S находятся в превышенном диапазоне упругой работы по сравнению с образцами заполненными бетоном В40, а также бетонное ядро, заключенное в стальную оболочку не обладает хрупкостью, характерной для таких классов бетонов; 5. Получены опытные данные новых конструктивно-технологических решений узлов сопряжения трубобетонных колони по высоте и перекрытиям посредством соединительной гильзы, имеющей внутреннюю анкерную систему. Данное решение обеспечивает совместную работу бетонного ядра и стальной оболочки при использовании трубобетонных элементов в многоэтажных каркасах зданий. .Сопоставитсльный анализ методик расчета несущей способности центрально и внецентренно сжатых трубобетонных элементов 3.1.1 Цели и задачи анализа
Несмотря на то, что в начале 30-х годов XX века советским ученым А.А. Гвоздевым было впервые сделано теоретическое обоснование работы бетона в стальной трубе при осевом сжатии [11], в России до сих пор отсутствует нормативная база по проектированию и расчету таких конструкций. Данная проблема привела к обширному количеству разнообразных методик их расчета, базирующихся на различных экспериментальных и теоретических исследованиях, которые зачастую противоречивы.
Исследованию трубобетона посвящены работы О.Н. Алпернной [1], А.А. Гвоздева [11], А.А. Долженко [33, 34, 35], В.В. Дегтерева [31], А.И. Кнкина [38], С.А. Коврыги [40], А.Л. Кришана [46, 47, 48], Л.К. Лукши [54], Г.М. Мартиросова [57, 58], Г.П. Передсрия [66], В.А. Росновского [72], Р.С. Саижаровского [75], Л.И. Стороженко [83, 84, 85, 86] В.М. Фонова [91], А.И. Шахворостова [95], S.-H. Cai [94, 99, 100], Philip F. Boyd [97], S. Morino [104, 105] и других.
В данных работах накоплено большое количество теоретических и экспериментальных исследований, в основном посвященных работе центрально сжатым трубобетонным элементам. Однако в вопросах расчета существуют много противоречивых представлений о работе трубобетона под нагрузкой. За предельное состояние трубобетонной конструкции одни принимают момент достижения стальной трубой предела текучести, а другие достижение элементом разрушающей нагрузки.
Целью данной диссертационной работы не является разработка новой методики расчета или совершенствование существующих, а стоит задача в повышении эффективности трубобетопных конструкций. Следовательно, для оценки несущих характеристик, необходимо ограничиться одним из наиболее известных способов расчета, позволяющим наиболее достоверно оценивать напряженно-деформированное состояние центрально и внецентренно сжатых трубобетонных элементов. Методы расчета центрально сжатых трубобстонных элементов Л.Л. Гвоздев предложил несущую способность трубобетонной стоки определять зависимостью (3.1), предполагая, что разрушающая нагрузка зависит от предельных условий бетонного ядра и стальной оболочки [11].
Опалубочные системы для возведения каркаса здания с железобетонными и трубобетонными колоннами
Ключевым момент возведения каркаса здания с трубобетонными колоннами, является возможность использования несущей способности стальной оболочки для передачи на нее нагрузки от зон, примыкающих к трубобетонным колоннам. В случае использования балочных перекрытии. технологическая нагрузка возрастает с увеличением пролета балок. К моменту заполнения бетонной смесью получается единая пространственная опалубочная система вертикальных и горизонтальных элементов. Таким образом, можно последовательно осуществлять процесс бетонирования оболочек колонн и перекрытия без перерыва на набор требуемой прочности.
Организационно-технологическая модель возведения каркаса может осуществляться по двум технологическим схемам: 1 — с разбивкой этажа на технологические захватки, обеспечивающие поточность производства работ; 2 - по однозахватной схеме на площадь этажа. По первой схеме процесс возведения каркаса начинается с установки монтажных элементов (стальных оболочек оснащенных соединительными гильзами) в проектное положение. Учитывая относительно малый вес стальных оболочек, их строповка может осуществляться при помощи крестовой траверсы за опорный «воротник» имеющий технологические отверстия для крюков (рис. 4.7а) или путем пальцевого захвата через специально выполненное отверстие в верхней части соединительпой гильзы (рис. 4.76). Далее производится выверка и временное закрепление монтажного элемента с использованием инвентарных подкосов. Постоянное крепление сопрягаемых элементов осуществляется болтовым соединением. После чего устраивается опалубка и армирование безбалочных перекрытий. В случае использования балочных перекрытии, технологическая последовательность состоит в монтаже балок, укладке несъемной опалубки из профилированного настила, основного и дополнительного армирования. Сокращение технологических операций за счет отсутствия армирования колонн и сложных сопряжений с перекрытиями приводит к снижению продолжительности подготовительного цикла. Бетонирование захваток типового этажа осуществляется непрерывно со скоростью подачи смеси 8...12м3/ч.
По второй технологической схеме выполняется непрерывный процесс последовательного возведения этажей. При достижении прочности бетона перекрытия 1,5...2,0МПа осуществляется монтаж оболочек колонн последующего этажа, опалубки перекрытия, армирование и последующая укладка бетонной смеси. Демонтаж опалубки нижележащего этажа осуществляется после набора прочности не менее 50% с использованием стоек переопирания и 60% при пролете превышающем 8м. За счет непрерывности процессов достигается дополнительное снижение продолжительности работ по возведению типового этажа на 15-20%.
При устройстве балочного перекрытия первоначально монтируются металлические балки с заводом их в конструкцию соединительных гильз через выполненные в них прорези стенки и опиранисм на внутренние отгибы. Временное крепление балок к цилиндрическому поясу выполняется электродуговой сваркой углового шва, что обеспечит пространственную жесткость конструкции на период подготовительных работ перед бетонированием. Далее производится раскладка профилированного настила по верхним полкам балкам с креплением на самонарезающие винты и армирование отдельными арматурными стержнями (рис. 4.8). Связь металлических балок перекрытия с ядром жесткости осуществляется путем сварного соединения встык через металлическую пластину или уголок к закладной детали.
В случае безбалочного перекрытия (рис. 4.9) устраивается стоечно-балочная система с укладкой опалубочных панелей. Далее осуществляется раскладка на опорные «воротники» сеток дополнительного армирования зон сопряжений перекрытий с колоннами, которые связываются с арматурными сетками нижнего и верхнего уровнен. Причем, для повышения темпов арматурных работ целесообразно использовать пространственные арматурные блоки.
Для сопряжения междуэтажных перекрытий с ядром жесткости предполагается соединение рабочей арматуры при помощи выпусков. В случае возведения ядра жесткости с опережением в один или несколько этажей, арматура выпусков заворачивается в армированный или вспененный полиэтилен и загибается горизонтально, а в момент сочленения с перекрытием отгибается и объединяется с арматурой перекрытия. Также возможен вариант опнрания перекрытия на опорный металлический «столик», закрепляемый на стене ядра жесткости через закладігую деталь.
После выполнения подготовительных работ, перед бетонированием конструкций каркаса (монтаж металлических оболочек и устройство опалубки балочного или безбалочного перекрытия), когда обеспечена пространственная жесткость, осуществляется укладка бетонной смеси вертикальных и горизонтальных конструкций в одном цикле - одноцикличное бетонирование.
Первоначально бетонная смесь укладывается во все стальные оболочки до отметки верха плиты перекрытия и без перерыва на набор прочности бетонируется перекрытие. Это позволяет увеличить площадь технологических захваток, более рационально использовать бетононасосный транспорт при непрерывной подаче бетонной смеси и сократить продолжительность возведения несущих конструкций типового этажа. Пример производства работ по возведению несущих конструкций каркаса здания с одноцикличной укладкой бетонной смеси проиллюстрирован на рис.4.10 технологическими схемами.
Исследования технологии конвективного обогрева каркаса с трубобетонными колоннами
К основным вопросам исследования «зимнего бетонирования» посвящены работы российских и советских ученых: А.С. Арбеньева [3, 4], А.А. Афанасьева [5, 6 7], В.Я. Гсндина [12], С.Г. Головнева [13], А.И. Гныри [29], Н.Н. Данилова [30], СВ. Комиссарова [41], Б.М. Красновского [43], Б.А. Крылова [49, 50,51], С.А. Миронова [61], Н.И. Подгорнова [69] и др.
Результатами их исследований является современная технология производства бетонных работ в зимних условиях, располагающая разнообразными методами тепловой обработки бетона, что позволяет, выбрать наиболее рациональный для каждого вида конструкции.
Следует отметить, что ускоренные методы твердения бетона в оболочке, требуют принципиально нового подхода к оценке технологических режимов тепловой обработки. При назначении тепловой обработки трубобетонных конструкций, необходимо учитывать распределение температуры в бетонном ядре с учетом внешнего и внутреннего теплового воздействия от экзотермических процессов.
Одним из важных этапов возведения несущих элементов каркаса, является производство бетонных работ в зимних условиях, когда ожидаемая среднесуточная температура наружного воздуха становится ниже +5"С, а минимальная суточная температура ниже отметки 0С. Согласно СНиП 3.03.01-87, бетонные работы в зимний период могут производиться при среднесуточной температуре наружного воздуха в рабочей зоне не ниже -20С.
Нормальной температурой среды, обеспечивающей благоприятные условия для твердения бетона, условно считается 15...20 С. Низкая температура (от 0 до -10 С) существенно снижают или исключают процесс гидратации цемента. Замерзание бетона, особенно в раннем возрасте, отрицательно влияет на дальнейший набор прочности бетона, а также его структуру, вызывает деструктивные процессы, снижающие физико-механические характеристики бетона, а после оттаивания не достигает проектных показателей. Из-за раннего замораживания значительно уменьшается сцепление бетона со стальной арматурой в железобетоне [3], что недопустимо в трубобетонных элементах, когда данный показатель является наиболее важным в обеспечении совместной работы стальной оболочки и бетонного ядра.
Особенности производства бетонных работ в зимний период заключаются в специальных мероприятиях, предохраняющих замерзание бетона до приобретения им критической прочности, регламентируемых СНиП 3.03.01-87 в зависимости от метода бетонирования, вида конструкции и характера воздействия на бетон, что обеспечивает достижение бетоном проектных физико-механических характеристик
В ряде случаев, особенно при бетонировании массивных конструкций, тепловыделения от экзотермии цемента бывает достаточным для набора прочности бетоном. В данной работе рассматриваются конструктивные элементы с модулем поверхности Мп 4,35м" , для которых необходимо тепловое воздействие, обеспечивающее ускоренный набор прочности.
При возведении основных несущих конструкций зданий с колоннами из трубобетонных элементов в условиях отрицательных температур наружного воздуха, основная технологическая задача заключается в назначении наиболее рационального способа производства бетонных работ с учетом теплотехнических характеристик стальных оболочек колонн.
При выборе способов производства работ в зимний период времени, необходимо руководствоваться следующими условиями: !. предотвращение снижения температуры бетонной смеси в процессе ее транспортировки, укладки в конструкции и набора регламентируемой прочности; 2. обеспечение темпов бетонных работ, определяемых ППР; 3. повышение оборачиваемости опалубки. Существует два направления методов зимнего бетонирования: пассивная и активная обработка бетона. К первому направлению относятся способы, не предусматривающие дополнительной обработкой теплом: введение в бетон повышенного количества солей и комплексных противоморозных добавок, использование методов термоса. При активной обработке бетона применяются различные термоактивные опалубки, предварительно разогретые бетонные смеси, электропрогрев, воздушный конвективный прогрев, обогрев бетона греющими проводами, инфракрасными лучами, индукционный прогрев и др. Основная особенность, оказывающая влияние на выбор способа зимнего бетонирования каркаса с трубобетонными колоннами - высокая теплопроводность стальной оболочки, отбирающая в течение некоторого времени тепло у свежеуложенного бетона, что может привести к замораживанию его периферийных слоев с развитием дальнейших деструктивных процессов.
