КОНСТРУКТИВНАЯ СИСТЕМА ЗДАНИЙ ПАВИЛЬОННОГО ТИПА ИЗ ТОНКОСТЕННЫХ ОБОЛОЧЕК

АННОТАЦИЯ

В статье рассматривается конструктивная система зданий павильонного типа, основанная на применении тонкостенных железобетонных оболочек, изготовленных методом гибкого формования с дисперсным армированием. Проведён комплекс экспериментально-теоретических исследований, направленных на выявление особенностей технологии изготовления и эксплуатационных характеристик данных конструкций. Установлено, что использование стальной фибры и проволочных сеток способствует повышению трещиностойкости, морозостойкости и огнестойкости оболочек. Полученные результаты подтвердили эффективность дисперсного армирования в обеспечении прочности и долговечности железобетонных элементов. Особое внимание уделено вопросам технологичности производства, снижению материалоёмкости и повышению эксплуатационной надёжности конструкций.

ABSTRACT

The article presents the structural system of pavilion-type buildings based on thin-walled reinforced concrete shells produced using flexible forming with dispersed reinforcement. A comprehensive experimental and theoretical study was carried out to analyze the manufacturing technology and performance characteristics of these structures. It was found that the use of steel fiber and wire meshes improves crack resistance, frost resistance, and fire resistance of the shells. The results confirmed the effectiveness of dispersed reinforcement in enhancing the strength and durability of reinforced concrete elements. Special attention was given to the technological feasibility of production, material efficiency, and operational reliability of the structures. The study concludes that the developed shells are highly promising for architectural and construction practice in pavilion-type buildings.

Ключевые слова: тонкостенные оболочки, дисперсное армирование, сталефибробетон, трещиностойкость, морозостойкость, огнестойкость, долговечность, гибкое формование, надёжность, конструктивная система

Keywords: thin-walled shells, dispersed reinforcement, steel fiber concrete, crack resistance, frost resistance, fire resistance, durability, flexible forming, reliability, structural system

Введение. Развитие современной строительной науки тесно связано с разработкой и внедрением тонкостенных железобетонных конструкций, обладающих высокой прочностью и минимальной материалоёмкостью. Особое внимание уделяется пространственным оболочкам, которые обеспечивают снижение собственного веса и возможность перекрытия больших пролётов при малом расходе бетона и арматуры[1,2,3]. Однако широкое распространение таких конструкций ограничивается сложностью технологии изготовления сборных элементов и их монтажом.

В данной работе представлено экспериментально-теоретическое исследование тонкостенных железобетонных оболочек, изготовленных методом гибкого формования с использованием дисперсного армирования. Новизна исследования заключается в том, что оболочки выполнялись из дисперсноармированного бетона с введением стальной фибры или проволочных тканых сеток, что позволило значительно повысить трещиностойкость и долговечность элементов.

Методология. Для изготовления опытных образцов применялся дисперсноармированный бетон класса В25. В качестве армирования использовались два варианта: стальная фибра диаметром 0,5 мм и длиной 50 мм, равномерно распределённая в объёме бетона, а также тканые проволочные сетки с ячейкой 12×12 мм, укладываемые в два слоя по толщине панели. Коэффициент армирования составлял 1% для плоских элементов и 1,5% для пространственных оболочек[4]. Толщина панелей равнялась 20 мм, прочность и жёсткость обеспечивались контурными рёбрами, армированными каркасами из стали класса A-III с закладными деталями[5].

Процесс формования заключался в следующем: свежеотформованный бетонный лист армировался выбранным видом дисперсного армирования и укладывался на гибкий жёсткий поддон. За счёт изгиба поддона формировалась поверхность, близкая к цилиндрической. Таким образом удавалось получать оболочечные элементы с различными геометрическими параметрами при минимальном использовании сложной опалубки и оборудования.

Испытания опытных образцов проводились в несколько этапов. Для оценки трещиностойкости применялись методы испытания на изгиб и сжатие. Образцы нагружались до появления первых трещин и до разрушения, при этом фиксировались характер и развитие трещин. Для определения морозостойкости использовались циклы замораживания и оттаивания в соответствии с действующими нормативами. Дополнительно исследовалась огнестойкость, при которой образцы подвергались воздействию высоких температур с контролем несущей способности, и водонепроницаемость, определяемая методом постепенного повышения давления воды на поверхность элемента.

Результаты. Дисперсное армирование обеспечивает значительное повышение эксплуатационных свойств тонкостенных элементов. При изгибе прочность увеличивалась на 18–22% по сравнению с традиционными железобетонными панелями. Трещиностойкость при этом возрастала за счёт равномерного распределения напряжений и торможения роста трещин. Морозостойкость сталефибробетона достигала 200 циклов, что в 1,5–2 раза выше аналогичных показателей у обычного бетона. При воздействии огня оболочки сохраняли целостность при температуре до 600 °С в течение одного часа, что соответствует повышенной огнестойкости. Марка по водонепроницаемости повысилась с W6 до W10, что особенно важно для эксплуатации зданий в агрессивных климатических условиях.

Обсуждение. Практическая значимость исследования подтверждается разработкой опытных элементов, применённых при проектировании павильонного здания пролетом 12 м. Его стены и покрытие были выполнены из одинаковых оболочечных элементов, соединённых в пространственную систему. Такое решение позволило повысить жёсткость здания и обеспечить благоприятное распределение изгибающих моментов.

Рисунок 1. Обший здание павильонного типа из гнутоформованных дисперсноармированных элементов

1. Гнутоформованные элементы-оболочки покрытия; 2. Гнутоформованные стеновые элементы-оболочки; 3. Плоские ребристые стеновые панели (глухие); 4. То же с оконным проёмом; 5. Плоские ребристые панели покрытия.

Заключение. Проведённые исследования доказали высокую эффективность применения дисперсноармированного бетона в тонкостенных оболочках. Технология гибкого формования обеспечивает простоту изготовления и снижение металлоёмкости оборудования, а использование стальной фибры или проволочных сеток значительно повышает эксплуатационную надёжность элементов. Полученные результаты создают основу для дальнейшей разработки новых конструктивных систем зданий, в которых предложенные оболочки могут быть использованы как основные несущие элементы.

Список литературы:

1. Шугаев В.В. Пространственные конструкции из элементов, формуемых на плоскости с последующим погибом.//Исследования железобетонных тонкостенных пространственных конструкций. НИИЖБ, Москва,1991.
2.  Волков И.В., Беляева В.А. Сталефибробетонные конструкции зданий и сооружений (Серия "Строительные конструкции": обзорная информация. ВНИИНТПИ. Вып.7) Mосква, 1990.
3. Рекомендации по проектированию и изготовлению сталефибробетонных конструкций. /НИИЖБ, ЛенЗНИИЭП, ЦНИИ промзданий Mосква, 1987.
4. КТБ НИИЖБ. Альбом чертежей: Здание павильонного гнуто- формованных элементов пролетом 12 м. - Москва, 1990.
5. Матниязов Б.И. Пространственная работа тонкостенных элементов стен и покрытия здания  из дисперсноармированного бетона. Диссертационная работа. Ташкент, 1996г.