МЕТОДЫ РАЗВИТИЯ ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ГНУТОФОРМОВАННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ЗДАНИЯ

АННОТАЦИЯ

В статье представлены результаты исследований по разработке новых пространственных железобетонных конструкций на основе гнутоформованных дисперсно армированных элементов. Рассматриваются конструктивные решения, использующие оболочки и плоские элементы с комбинированным армированием стальной фиброй и тканой сеткой. Приведены методы изготовления элементов на гибкой опалубке, а также преимущества таких конструкций, включая повышенную жесткость, экономичность и технологичность. Предложена конструкция павильонного типа для применения в строительстве, включая сейсмические зоны. Описаны преимущества тонкостенных элементов и их оптимальное использование в строительстве.

ABSTRACT

The article presents the results of research on the development of new spatial reinforced concrete structures based on curved formwork elements with dispersed reinforcement. The structural solutions, using shells and flat elements with combined reinforcement of steel fibers and woven mesh, are discussed. Methods for manufacturing elements on flexible formwork, as well as the advantages of such structures, including increased rigidity, cost-effectiveness, and technological efficiency, are described. A pavilion-type building design for construction applications, including seismic zones, is proposed. The benefits of thin-walled elements and their optimal use in construction are outlined.

Ключевые слова: пространственные конструкции, железобетон, дисперсное армирование, гнутоформование, стальная фибра, оболочка, гибкая опалубка, прочность, экономичность.

Keywords: spatial structures, reinforced concrete, dispersed reinforcement, curved formwork, steel fiber, shell, flexible formwork, strength, cost-effectiveness.

Введение. В лаборатории пространственных конструкций НИИЖБ Госстроя России разработаны примеры решений пространственных конструкций, в основе которых лежат сборные элементы в виде оболочек, имеющих в плане форму ромба или вытянутого четырехугольника.

Для изготовления сборных элементов оболочек применяется метод погиба свежеотформованного армированного бетонного листа на жесткой опалубке. Лабораторные исследования и опыт изготовления показали, что при изготовлении тонкостенных железобетонных изделий методом погиба наилучшим видом армирования является дисперсное в виде стальной фибры или частых тканых  сеток из тонкой  проволоки.

В данной статье приведены общие сведения о пространственных железобетонных кровельных покрытиях, их конструкции, основах проектирования тонкостенных пространственных конструкций. Также описаны материалы по областям применения пространственных железобетонных кровельных покрытий, их преимуществам, недостаткам и научным подходам к их устранению.

Плоскостные конструкций покрытий  характеризуются относительно большим собственным весом и расходом материалов на 1 м² перекрываемой площади.  Разработка и внедрение новых технологичных пространственных конструкций зданий, позволяющих  сократить расход материалов и снизить собственный вес конструкций, имеет  важное значение.

Применяемые пространственные покрытий отличаются значительным разнообразием, включая в себя различные формы поверхности складок и оболочек. опыт изготовления показали, что при изготовлении тонкостенных железобетонных изделий методом погиба наилучшим видом армирования является дисперсное в виде стальной фибры.

Сущность дисперсного армирования заключается в том, что вводимые в бетонную смесь стальные фибры или частая сетка способствуют улучшению работы бетона при воздействии различных нагрузок. Количество вводимых в бетон фибр в большинстве случаев колеблется от 0,5-2 по объему и величины действующих усилий.

Методология. Результатом большинства исследований, введение в бетон фибров в количестве 1-1,5% по объему увеличивает его прочность на растяжение до 100%, прочность на изгиб на 150-200%, прочность на сжатие повышается в меньшей степени, порядка 15-25%.

На основе анализа конструктивных форм рассмотренных решений  была предложена и разработана новая конструкция здания павильонного типа не имеющая недостатков, присущих конструкциям.

Рисунок 1. План модели фрагмента проектируемого здания

Конструкция предлагаемого здания собирается из тонкостенных дисперсно армированных элементов в виде оболочек (2 типоразмера, рис. 2 и 3) и плоских ребристых треугольных элементов (2 типоразмера, рис. 4 и 5). Пространственные элементы имеют в плане вид вытянутого четырехугольника и обращены выпуклостью внутрь здания. Распор воспринимается стальными затяжками диаметром 30 мм, расположенными в уровне пола с шагом 6 м. Фундамент под зданием по всему контуру ленточный с бетонной стяжкой наверху. В зависимости от грунтовых условий он может устраиваться сборным из типовых фундаментных блоков или монолитным.

Рисунок 2. Сборный стеновой элемент-оболочка П-I

Рисунок 3. Сборный стеновой элемент-оболочка П-II

Сборные элементы предлагаемого пространственного здания  разработаны с дисперсным комбинированным армированием. Дисперсное армирование принято в двух вариантах стальными фибрами, равномерно распределенными по сечению или проволочными ткаными сетками с квадратными ячейками. Стальная фибра изготовляется из малоуглеродистой проволоки общего назначения диаметром 0,5 мм, длиной 50 мм или из стального листа. Коэффициент армирования принимается по объему: для плоских сборных элементов 1% и для пространственных гнуто формованных элементов - 1,5%. В случае армирования ткаными сетками применяется сетка из проволоки диаметром I мм, которая укладывается в 2 слоя. Элементы готовят из мелкозернистого бетона класса В25, они имеют толщину поля 20 мм. Прочность и жесткость элементов обеспечена за счет контурных ребер, армированных каркасами из арматурной стали класса A-III, к которым крепятся закладные детали с анкерами. Плоские треугольные элементы имеют в поле ребра жесткости.

Рисунок 4. Сборный стеновой элемент T-1

Рисунок 5. Сборный элемент покрытия T-2

Отличительной особенностью рассматриваемой конструкции устраняющей присущие этим решениям недостатки, является то, что однотипные элементы стен и покрытия смещены относительно друг - друга на половину ширины шага сборных элементов. Это дало возможность по новому решить наиболее напряженный стык сборных элементов оболочек П-1 и П-2 отойдя от прямой линии их сопряжения, совпадающей с местом возникновения максимальных изгибающих моментов.

Применение оболочек вогнутых внутрь здания позволяет поднять вверх линии сопряжения сборных элементов, что улучшает условия работы  замоноличенных стыков на водонепроницаемость.

Такое конструктивное решение обеспечивает существенное повышение продольной и поперечной жесткости здания и лучшие условия для восприятия максимальных изгибающих моментов.

Результаты. В лаборатории пространственных конструкций НИИКБ разработан  новых видов эффективных пространственных конструкций из гнутоформованных сталефибробетонных элементов.

В основе всех этих конструкций лежат сборные элементы в форме ромба или вытянутого четырехугольника, которые готовят в виде плоского листа на гибкой опалубке, представляющей из себя соединенные между собой линейным шарниром две половины жесткой рамы, к которой прикреплен гибкий лист в виде тонкой стальной мембраны толщиной 0,7-1 мм.

После формования плоской плиты борта формы поднимают на требуемую высоту, при этом свежеотформованная плита изгибается, принимая проектное криволинейное очертание. После достижения изделием необходимой прочности, борта формы откидываются и изделие извлекается из формы (рис. 6).

Рисунок 6. Форма с гибким поддоном для изготовления пространственных элементов методом гнутья и распалубка готового гнутоформованного элемента

Заключение. Экспериментально показано, что дисперсное армирование в виде стальной фибры позволяет удачно сочетать прочностные и технологические свойства материала, что дает возможность на его основе создавать тонкостенные железобетонные элементы высокой прочности с использованием современной технологии погиба изделий в свежеотформованном виде.

В условиях близких к заводским отработана технология изготовления сборных криволинейных элементов стен и покрытия здания из дисперсноармированного бетона погибом свежеотформованных плоских плит на гибких поддонах.

Показана экономическая целесообразность изготовления сборных элементов здания не на заводах сборного железобетона, а на мобильных полигонах, располагаемых вблизи места строительства.

Пространственный характер работы сборных элементов и конструкции здания в целом, подтвердившийся в результате проведенных исследований, позволяет достичь высокой экономичности и рекомендовать конструкцию здания павильонного типа, собираемую из тонкостенных дисперсноармированных элементов для применения в строительстве, в том числе в сейсмических районах и районах с сухим и жарким климатом.

Список литературы:

1. A.с. 1583297, МКИ В 28 В 7/00. Форма для изготовления тонкостенных криволинейных изделий из бетонных смесей./Шугаев В.В., Людковский А.М., Левина С.Г. и др. (Россия)//Открытия, изобретения. 1990, N29
2. Матниязов Б.И. Пространственная работа тонкостенных элементов  стен и покрытия здания  из дисперсноармированного бетона. Диссертационная работа.Ташкент, 1996г.
3. КТБ НИИЖБ. Альбом чертежей: Здание павильонного типа гнуто формованных элементов пролетом 12 м. - М., 1990
4. Матниязов, Б. И., Ботиров, Б. Ф., & Ботирова, Н. Ш. (2024). ТОНКОСТЕННЫХ Железобетонных пространственных конструкций зданий павильонного типа. Журнал академических исследований нового Узбекистана, 1(1), 137-141.
5. Матниязов, Б. И., Ботиров, Б. Ф., & Ботирова, Н. Ш. (2024). ТОНКОСТЕННЫЕ ГНУТОФОРМОВАННЫЕ КОНСТРУКЦИИ С ДИСПЕРСНЫМ АРМИРОВАНИЕМ ДЛЯ БЫСТРОВОЗВОДИМЫХ ЗДАНИЙ. Центральноазиатский журнал междисциплинарных исследований и исследований в области управления, 1(1), 178-181.