Статья посвящена изучению металлических стяжек из сталей по ГОСТ 380–2005 и сталей по ГОСТ 1050–2013 для сборки элементов моделей и их деформаций при лабораторных исследованиях быстросборных модулей контейнерного типа. Сравнению величин деформаций в зависимости от величины прикладываемой силы и точки приложения при консольном закреплении.
Ключевые слова: быстросборные модули, модули контейнерного типа, узлы стыковки панельных стен, деформация, приложенная сила, стяжные винты, сталь ГОСТ 380–2005, сталь гост 1050–2013.
The article is devoted to the study of the formation of models and their deformations in laboratory studies of container-type quick-assembly modules. Comparison of the values of deformations depending on the magnitude of the applied force, the diameter of the tie bolts and the point of application during cantilever fastening.
Keywords: quickly prefabricated modules, container-type modules, panel wall docking nodes, deformation, applied force.
В настоящее время дома быстро сборных конструкций остро нуждаются в качественных комплектующих, причём, как быстро монтируемые бытовки малой площади (15÷27 м 2 ), так и быстро возводимые модули (1-н, 2-а и 3-и этажа (площадь в плане 9×9 м 2 и 12×12 м 2 ).
Объем такого строительства увеличивается, и если раньше прежде всего с развитием северных территорий России для обеспечения ускоренного заселения этих территорий, то сейчас наиболее актуальной становится сборка модулей после землетрясения. При этом быстро возводимые модульные одноэтажные дома должны собираться без кранов, так как использование техники для этих целей является сдерживающим фактором при проведении спасательных работ, что повышает риск гибели людей под завалами. Основной целью их для их скоростного возведения является сборка одноэтажных модулей на месте их установки без применения дорогостоящего громоздкого оборудования. Именно поэтому остро встаёт вопрос подбора качественных сборочных элементов для модульных одноэтажных конструкций [1, 2]. Также немаловажной задачей является нахождение оптимального варианта производства работ парамерам цена-качество.
В данном исследовании основное внимание было уделено на металлические стяжки, выполненные и сталей по ГОСТ 380–2005 и сталей по ГОСТ 1050–2013 для одноэтажных модулей за счёт быстрых узлов стыковки (рис. 1), так как при их использовании наилучшим образом можно применить для типизированного строительства.
Рис. 1. Общая схема узла стыковки быстро собираемого здания в условиях Крайнего Севера (сборка стяжными болтами)
1 — поперечный соединяемый элемент; 2 — клин с продольным отверстием; 3 — вертикальные клиновые петли поперечного элемента; 4 — вертикальные клиновые петли продольного элемента; 5 — продольный соединяемый элемент; 6 — стяжные болты; 7 — стяжные гайки; 8 — горизонтальные клиновые петли продольного элемента; 9 — горизонтальные клиновые петли пола; 10 — пол (основание)
В работе рассмотрены результаты исследования деформаций модуля со сборкой четырёх стен на угловых креплениях моделей быстро сборных модулей самые тяжёлые случаи нагружения собираемых модулей (при перемещении вильчатым захватом с консольным закреплением), который возникает при неполной сборке в результате перемещения погрузчиком (рис. 2).
Рис. 2. Вывешивание модуля на вильчатом захвате подъёмника:
а — подъезд подъёмника к модулю; б — подхват модуля подъёмником;
в — вывешивание модуля на вильчатом захвате подъёмника;
1 — модуль; 2 — подвижная рамка подъёмника с вильчатым захватом; 3 — неподвижная рамка подъёмника; 4 — подъёмник; R A , R B , R B ' — опорные реакции; G — вес модуля.
В качестве объекта исследования была выбрана усреднённая модель стандартных контейнерных модулей с параметрами: L = 6,0 м; B = 3,0 м; h = 2,9 м [6, 7, 8]. Соответственно модели имели размеры: L = 0,60 м; B = 0,30 м; h = 0,29 м были предложены следующие исследуемые факторы:
X 1 — расстояние от точки закрепления до точки навески грузов и измерения деформации (0,20 м; 0,40 м; 0,60 м);
X 2 — вес грузов [10 Н (1 кгс); 20 Н (2 кгс); 30 Н (3 кгс)];
X 3 — диаметр стяжных винтов в вертикальных углах моделей (5 мм).
Общая методика измерений показана на рисунке 3.
Рис. 3. Общий вид нагрузка модели 3-мя грузами на 1-й позиции с четырёх угловым креплением быстро сборного модуля на лабораторном столе
1 — столешница лабораторной установки; 2 — нижний подкладной брусок; 3 — нижние струбцины; 4 — вертикальная стойка; 5 — шурупы крепления вертикальной стойки; 6 — верхние подкладные бруски; 7 — верхняя стурцина; 8 — модель быстро сборного модуля; 9 — грузы [10 Н (1 кгс), 20 Н (2 кгс); 30 Н 3 кгс]; 10 — индикаторная головка часового типа; h ijk — замер высоты консоли, нагруженной количеством i- грузов с j-й позиции при k-х винтах
В качестве образцов стяжек для первой серии экспериментов были взяты стяжные винты, выполненные из стали 2 по гост 380–2005, которые участвовали при сравнительных макетных испытаниях, представленных на рисунках 4, 5 и 6. Так для первой позиции нагружения представленной данные по деформациям представлены в табл. 1.
Рис. 4. Нагрузка модели 1-м грузом на 1-й позиции с четырёх угловым креплением быстро сборного модуля на лабораторном столе винтами М5 (остальные обозначения те же, что и на рис. 3)
Рис. 5. Нагрузка модели 2-мя грузами на 1-й позиции с четырёх угловым креплением быстро сборного модуля на лабораторном столе винтами М5 (остальные обозначения те же, что и на рис. 3)
Рис. 6. Нагрузка модели 3-мя грузами на 1-й позиции с четырёх угловым креплением быстро сборного модуля на лабораторном столе винтами М5 (остальные обозначения те же, что и на рис. 3)
Таблица 1
Прогиб консольно-закрепленных стенок и дна при четырёх угловых узлах крепления моделей быстро сборных модулей на позиции L H = =400 мм при стяжке винтами М5 (по гост 380–2005 )
|
№ п/п |
Величина нагрузки |
Величина деформации от величин L H |
||
|
L H = 200 мм |
L H = 400 мм |
L H = 600 мм |
||
|
1 |
10 Н (1,0 кгс) |
0,59 |
0,82 |
0,88 |
|
2 |
20 Н (2,0 кгс) |
1,32 |
1,83 |
3,21 |
|
3 |
30 Н (3,0 кгс) |
2,25 |
3,84 |
6,08 |
Данная серия опытов была проделана на вертикальных стяжных винтах М5. Схемы нагружения аналогичные рисунку 3. Вертикальные стены модели соединяются между собой вертикальными винтами М5. Нагрузка модели производилась на позициях L H = 200 мм, L H = 400 мм и L H = 600 мм. Результаты экспериментов представлены в таблице 2, а график деформаций при фиксации вертикальных стен винтами М5 представлен на рисунке 7.
Таблица 2
Прогиб консольно-закрепленных стенок и дна при четырёх угловых узлах крепления моделей сборных модулей на при стяжке винтами М5 (по гост 380–2005 )
|
№ п/п |
Величина нагрузки |
Величина деформации от величин L H |
||
|
L H = 200 мм |
L H = 4 00 мм |
L H = 6 00 мм |
||
|
1 |
10 Н (1,0 кгс) |
0,36 |
1,06 |
1,55 |
|
2 |
20 Н (2,0 кгс) |
0,76 |
2,15 |
3,19 |
|
3 |
30 Н (3,0 кгс) |
1 , 9 7 |
3 , 9 7 |
6,92 |
Рис. 7. Прогиб боковин стенок и дна при четырёх угловых узлах крепления моделей быстро сборных модулей для стяжных винтов М5 (сталь 2 пс по гост 380–2005)
Из представленных значений видно, что деформации носят нелинейный характер, как по точке приложения нагрузки, так и по величине приложенной силы, что наглядно иллюстрируется графиками деформаций.
Аналогичные исследования, проведённые в отношении стяжных винтов М5 (по ГОСТ 1050–2013), при плечах нагрузки L H = 200 мм L H = 400 мм L H = 600 мм показали результаты представленные в таблице 3.
Таблица 3
Прогиб консольно-закрепленных стенок и дна при четырёх угловых узлах крепления моделей быстро сборных модулей для стяжных болтов М5
|
№ п/п |
Величина нагрузки |
Величина деформации от величин |
||
|
L H = 200 мм |
L H = 4 00 мм |
L H = 6 00 мм |
||
|
1 |
10 Н (1,0 кгс) |
0 , 2 3 |
0,44 |
0,66 |
|
2 |
20 Н 2,0 кгс) |
0,80 |
1,44 |
2,84 |
|
3 |
30 Н (3,0 кгс) |
1 , 71 |
3, 23 |
5 ,81 |
Рис. 8. Прогиб боковин стенок и дна при двух угловом креплении болтами М5 (ст. 20Р 1050–2013)
Рис. 9. Поверхности отклика прогибов боковин стенок при четырёх угловых узлах крепления моделей быстро сборных модулей стяжными винтами М5 (сталь 2 пс по гост 380–2005) и (ст 20Р 1050–2013)
Из полученных построений по экспериментальным данным на рисунке 14, можно сделать следующие выводы:
1 — деформация стеновых панелей в моделях контейнерных модулей в наибольшей мере зависит от вида материала;
2 — на прочность сталей наибольшее влияние оказывает содержание углерода;
3 — учитывая возрастание деформаций по кривым второго порядка, длину контейнерных модулей равную 6 м следует считать оптимальной.
Литература:
- Методические рекомендации по комплектно-блочному строительству объектов / ЦНИИОМТП. — Москва: Госстрой СССР, 1987. — 72 с.
- Назарова, Л. Г. Гражданские и промышленные здания на Севере / Л. Г. Назарова. — Ленинград: Стройиздат, 1989. — 248 с.
- Нейфах, Л. С. Архитектура объемно-блочных зданий контейнерного типа для Севера / Л. С. Нейфах. — Ленинград: Стройиздат, 1983–173 с.
- Сапрыкина, Н. А. Мобильное жилище для Севера / Н. А. Сапрыкина. — Ленинград: Стройиздат, 1986. — 216 с.
- Несущие и ограждающие конструкции. Актуализированная редакция СНиП 3.03.01–87 (с Изменениями № 1, 3): издание официальное: утвержден Приказом Федерального агентства по строительству и жилищно-коммунальному хозяйству (Госстрой) от 25 декабря 2012 г. N 109/ГС: дата введения 2013–01–07 / Федеральное агентство по строительству и жилищно-коммунальному хозяйству (Госстрой). — Москва, 2018. — 234 с.
- Сычёв, С. А. Научные и технологические основы высокоскоростных энергоэффективных строительных систем в условиях Крайнего Севера:специальность 05.23.08: диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук / Сычёв Сергей Анатольевич;Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет- Санкт-Петербург, 2020–336с.
- Сычев, С. А. Перспективные высокотехнологичные строительные системы быстровозводимых трансформируемых многоэтажных зданий / С. А. Сычев // Жилищное строительство. — 2018. — № 4. — С. 36–40.
- Тимофеев, Ю. Л. Гибкие технологии возведения одноэтажных производственных зданий из линейных железобетонных конструкций: специальность 05.23.08: диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук / Тимофеев Юрий Леонидович; Ростовский государственный строительный университет. — Ростов-на-Дону, 2002.– 300 с.
