В статье затрагивается тема соединения стеновых панелей друг с другом, а также передача усилий сдвига через соединения элементов. Для создания надежного соединения стык затем заливается бетоном. Другая возможность заключается в предварительном изгибе стержней перед монтажом, а затем в узком стыке, их обратном отгибе в горизонтальное положение. Тросовые петли являются хорошим решением для соединения. Панельное домостроение является одним из способов сборного строительства. Оно основано на применении предварительно изготовленных железобетонных плит или панелей заводского производства.
Ключевые слова: тросовые петли, наружные панели, несущая способность.
Введение. Панельное домостроение основано на применении предварительно изготовленных железобетонных плит или панелей заводского производства. Такие изделия используются для возведения административных и крупных жилых зданий. Подобное строительство в мировой практике нашло свое широкое распространение, этому послужили три основных предпосылки, среди них: необходимость массового строительства; наличие соответствующей сырьевой базы; комплексная подготовка площадок под массовую застройку. Панельное домостроение невозможно без наличия дорожных путей, которые должны отличаться внушительной грузоподъемностью и шириной, так как при этом используется специальная техника для доставки монтажных единиц. Рассматривая преимущества панельного домостроения, можно отметить, что такие постройки являются довольно дешевыми. Жильё в постройках такого типа более выгодно, а если проводить сравнение цены квартиры в панельном доме с жилой площадью в кирпичной постройке, то разница окажется существенной. Плюсом можно назвать еще и скорость возведения. Компоненты панельного дома, представляющие собой крупные железобетонные плиты, изготавливают на домостроительных комбинатах. По качеству любые изделия, изготовленные в заводских условиях с должным техническим контролем, всегда будут отличаться в положительную сторону от изделий, произведённых прямо на стройплощадке.
Очевидные минусы временного закрепления струбцинами наружных панелей даже при качественном выполнении крепления подкосами стеновых панелей с плитами перекрытий разрушение одной стеновой панели не должно приводить к прогрессирующему обрушению всего здания или всех конструкций, расположенных выше. Это обеспечивается специальной конструкцией узлов сопряжения элементов крупнопанельных зданий, допускающих большие пластические деформации. Проконтролировать качество выполнения узлов соединения можно только в процессе производства строительно-монтажных работ или при вскрытии узлов возведенного здания. Однако в последнем случае наносится значительный ущерб целостности конструкций, их внешнему виду и на время вскрытия узлов и их последующего ремонта затрудняется эксплуатация помещений. Следует иметь в виду, что связи в узлах соединения элементов крупнопанельных зданий друг с другом должны выполняться строго по проекту. Ниже на рисунках можно увидеть последствия некомпетентного отношения к креплению струбцинами наружной панели к плите перекрытия. Струбцины прикладываются в произвольных местах как на наружных панелях, так и на плитах перекрытия. Далее путем просверливания болтами они крепятся к соответствующим элементам. На рисунке (1). можно наблюдать результат метода просверливания, когда болт попал в арматуру плиты перекрытия.
Рис. 1. Болт, попавший в арматуру
На рисунке (2). можно наблюдать последствия просверливания. Трещина в наружной стеновой плите образовалась в результате неправильной эксплуатации.
Рис. 2. Трещина на наружной стеновой панели
Рабочие, не зная расположения арматуры в наружной панели, сверлили болт в панель, попав в арматуру. Болт сломался, по железобетонному изделию пошли трещины. В результате подобных действий может быть нарушена конструктивность изготовленного элемента. Неизвестна новая приобретенная несущая способность такой панели, вследствие подобных действий.
Для того, чтобы избежать подобные последствия необходимо на заводе под контролем технологов и отдела контроля качества просверливать дыры под подкосы в заранее указанных в технологической карте местах.
Для того, чтобы учесть сопротивление наружной стены прогрессирующему обрушению, нужно вычислить работу внутренних сил при разрушении панелей наружных стен типового этажа (Ww,ex). Поскольку при локальном разрушении внутренней стены прогрессирующему обрушению на каждом этаже сопротивляются две панели наружной стены (или одна двухмодульная), величина работы внутренних сил при разрушении панелей наружных стен типового этажа (Ww,ex) в общем случае воспринимается как сумма слагаемых и вычисляется по формуле 1.:
𝑊𝑤, 𝑒𝑥 = 𝑊¢𝑤, 𝑒𝑥 + 𝑊¢¢𝑤, 𝑒𝑥, (1)
Величина работы W¢w,ex (W¢¢w,ex) зависит от соотношения геометрических размеров панели и армирования ее перемычек и простенков, а также от наличия в ней проема для балконной двери. В общем случае любую наружную панель можно рассматривать как раму, разрушающуюся вследствие образования в ней четырех пластических шарниров. При этом предельные изгибающие моменты, действующие в угловых шарнирах (к примеру, M¢sup в левом верхнем углу), определяют как наименьшие из двух величин несущих способностей по изгибу перемычки и простенка, образующих данный угол.
В случае локального разрушения поперечной стены, примыкающей к углу здания, панель наружной стены может разрушиться, по схеме поворота жесткого диска при этом работа внутренних сил будет определяться прочностью сдвиговой связи этой панели с вышележащим перекрытием (V) и растянутой связи с соседней фасадной панелью (S) по формуле (2).
𝑊𝑤, 𝑒𝑥 = (𝑆 + 𝑉)ℎ/𝑙, (2)
Из двух возможных значений Ww,ex, определенных по формулами в дальнейших счетах учитывается меньшее.
Для учета сопротивления наружной стены прогрессирующему обрушению, прежде всего крайне важно убедиться в том, что она несет сама себя, то есть проверить условие, определяемое по формуле (3).
𝑅𝑤, 𝑒𝑥 = 𝑊𝑤, 𝑒𝑥 𝑈𝑤, 𝑒𝑥 > 0, (3)
где Uw,ex — работа внешних сил.
В тех случаях, когда условие не выполняется (Rw,ex < 0), весь дальнейший расчет проводится точно аналогично тому, как для зданий с продольными ненесущими стенами из легких небетонных материалов с той лишь разницей, что во всех соотношениях работа Uw,ex заменяется величиной Rw,ex. В случае если же условие выполняется, то дальнейший расчет определяется конструктивным решением сопряжения плит перекрытия и наружной продольной стеной. В случае если плиты перекрытия не заведены в наружную стену, крайне важно, чтобы прочность соединения внутренней панели поперечной стены был нацелен на наружные стены, при их взаимном сдвиге (S4) удовлетворяла условию, определяемому по формуле (4).
𝑆4𝑊 > 𝑅𝑤, 𝑒𝑥, (4)
В этом случае проверка возможности прогрессирующего обрушения проводится последовательно по рекомендациям со следующими незначительными изменениями:
- в соотношениях работа Uw,ex заменяется величиной -Rw,ex;
- в формулах (1), (3) принимается, что Uw,ex = S4ww,еx;
- в формулах (1), (3) принимается Uw,ex S4(ww,еx-ww,im) = -Rw,ex.
Решение по соединению стеновых панелей друг с другом, а также передача усилий сдвига через соединения элементов было найдено давно. Конструкция основана на стальной проволоке и полиуретановой основе: крепежные пластины забетонированы в полостях панелей, а пластины в прилегающих панелях приваривают друг к другу, после чего полости заштукатуривают. Соединение можно выполнить при помощи хомутов арматурного стержня или из круглого прутка, которые перекрываются и соединяются друг с другом вертикальным стержнем, проходящим через петли, как показано на рисунке (3).
Рис. 3. Петлевое соединение панелей
Для создания надежного соединения стык затем заливается бетоном. Это решение является простым экономичным и легким в реализации, но в то же время представляет определенные трудности для строительной бригады. Монтажи крепление стеновых панелей с петлями из сплошного прутка, выходящими из стыков, требуют значительного времени и ресурсов. Другая возможность заключается в предварительном изгибе стержней перед монтажом, а затем в узком стыке, их обратном отгибе в горизонтальное положение. В настоящее время на рынке представлены тросовые петли, которые могут заменить сплошные стержни.
Тросовые петли являются хорошим решением для соединения. Соединительные петли гибкие, во время транспортировки они находятся внутри коробки. Коробка, в свою очередь, создает полость, повышающую стойкость соединения к усилиям сдвига. В то же время по сравнению со сплошными стержнями тросовые петли имеют определенные недостатки. Пользователя должны быть предельно внимательны к установке и удержанию петель в перпендикулярном положении, а следовательно, к использованию их.
Было обнаружено, что в существующих петлях задача обеспечения их правильного положения не решена надлежащим образом: либо анкерная часть не перпендикулярна стыку, либо проволока в стыке стремится после выпрямления отклоняться вверх или вниз. В некоторых случаях анкерная часть устанавливается неправильно, в результате чего невозможно обеспечить перпендикулярное положение петли в стыке. Это может показаться незначительной проблемой, однако для обеспечения надлежащего поведения стыка необходимо, чтобы петля была в точности перпендикулярна к его поверхности. Если петля наклонена, растягиваемый компонент не может воспринимать растягивающие нагрузки, и соединение тем самым не достигает требуемой нагрузочной способности. Стык остается раскрытым до тех пор, пока петли могут воспринимать создаваемую составляющей силы.
Петли выполняются из проволоки и полиуретана, из такого же материала выполняются матрицы, формлайнеры и тайллайнеры на ДСК. Материал легко принимает форму, быстро достигает своего предела прочности. Несущая способность соединения определяется исходя из прочности бетона и интервала установки тросовых петель. Несущие способности вычислены в соответствии с Eurocode 2. Проектирование бетонных конструкций часть 1–1: общие правила и правила зданий. Расстояние между торцевыми поверхностями (заглубленная часть) стыкуемых панелей должна быть в пределах от 80мм до 140мм. Прочность цементируемого раствора, нагнетаемого в соединение должна быть не ниже прочности соединяемых элементов и прочности бетона класса В25. Тросовые петли не могут применяться как приспособления для подъема ЖБИ. Возможные деформации сооружения или растрескивания бетона не были учтены при определении несущей способности. Если соединение используется в несущих стенах, подвергающихся воздействию высоких температур, должен быть обеспечен необходимый защитный слой бетона, предохраняющий тросовые петли от нагрева до критических температур (250С). Тросовая петля должна располагаться в горизонтальном положении как на рисунке (4).
Рис. 4. Монтажная петля в проектном положении
Сама петля представляет собой элемент с отверстиями для проволоки. Петли выполняются из проволоки и полиуретана, из такого же материала выполняются матрицы, формлайнеры и тайллайнеры на ДСК. Материал легко принимает форму, быстро достигает своего предела прочности. Несущая способность соединения определяется исходя из прочности бетона и интервала установки тросовых петель. Несущие способности вычислены в соответствии с Eurocode 2: Проектирование бетонных конструкций часть 1–1: общие правила и правила зданий. Прочность цементируемого раствора, нагнетаемого в соединение должна быть не ниже прочности соединяемых элементов и прочности бетона класса В25. Тросовые петли не могут применяться как приспособления для подъема ЖБИ. Сравнение методов крепления можно увидеть в таблице (1)
Таблица 1
Сравнительная таблица операций
|
№п.п. |
Используемое решение |
Оптимизированное решение |
|
1 |
Сварка закладных деталей. |
Петлевое соединение панелей. |
|
2 |
Временное соединение наружных панелей струбцинами с просверливанием в плиту перекрытия. |
Созданные при изготовлении ЖБИ технологические отверстия в плитах перекрытия |
.
На рисунке (5) можно увидеть схему опалубки тросовой петли и саму петлю. Опалубка выполняется из фанеры. В конструкцию входят болты и нагели. Болты при набирании предела прочности элемента необходимы для выталкивания петли из опалубки. В свою очередь гайка нужна для закрепления болта, она также выбивается из элемента в процессе распалубки
Рис. 5. 3D-модель опалубки для изготовления монтажной петли
Монтажная петля изображена на рисунке (6). Петли соединяются внахлест таким образом, чтобы между ними можно было пропустить арматурный стержень и устанавливаются строго напротив друг друга с минимальным шагом 250 мм.
Рис. 6. 3D-модель монтажной петли с отверстием для проволоки
Литература:
- Дербенцев, И. С. Экспериментальные исследования вертикальных шпоночных стыков железобетонных стеновых панелей с петлевыми гибкими связями, И. С. Дербенцев, А. А. Карякин, С. А. Сонин, И. А. Бельдейко, Вестник ЮУрГУ. Серия «Строительство и архитектура». 2013г. № 35. С. 16–21.
- Технология возведения зданий и сооружений: учебник В. И.Теличенко, А. А. Лапидус, О. М. Терентьев и др. — Высш. шк., 2013г. 320с.
- Монахов Н. И. Справочное пособие заказчика. Справочник строителя. В 2-х томах., 6-е изд., перераб. и доп.-М.: Стройиздат.-2014г.256с.
- Камчатнов Л. П., Павлов В. В. «К вопросу оценки прочности наружных стеновых панелей КПД, подвергаемых реконструкции Сб. Международной научной конференции «Молодежь науке будущего»». Наб. Челны, 2015г. — 157с.
