Сборно-монолитный каркас системы «Delta»

Введение

Сборно-монолитными называются здания, в которых часть конструкций выполнена в монолите, а другая в сборном варианте.

Сборный железобетон в России начали активно развивать после Второй мировой войны. В 50-60-е годы было разработано много различных конструктивных решений зданий из сборных крупноразмерных элементов. Зарубежом также было разработано много каркасных систем со сложными плоскими и даже пространственными рамами, но они не получили широкого распространения из-за трудностей при индустриальном изготовлении.

Повышенный интерес к сборно-монолитным (чаще всего каркасным) зданиям объясняется рядом преимуществ каркасной схемы. К ним относятся:

ü меньшая чувствительность к неравномерным осадкам основания,

ü снижение объемов и трудоемкости работ по фундаментам, снижение материальных затрат;

ü Благодаря снижению жесткости конструктивной схемы каркасные решения представляют особый интерес в зданиях, строящихся в сейсмически опасных районах, а также на слабых и неравномерно деформирующихся грунтах Санкт-Петербурга, в ряде других случаев.

ü Кроме того, в связи с облегчением зданий значительно снижаются транспортные и энергетические нагрузки на все предприятия строительного комплекса.

ü улучшение дизайна и свобода трансформации жилой среды;

ü в связи с уменьшением звукопроводных железобетонных включений в жилых каркасных зданиях меньше слышимость, что повышает комфортность проживания в них.

 

Монолитные и сборно-монолитные здания по методу их возведения рекомендуется применять следующих типов:

с монолитными наружными и внутренними стенами, возводимыми в скользящей опалубке (рис. 2, а) и монолитными перекрытиями, возводимыми в мелкощитовой опалубке методом «снизу-вверх» (рис. 2, б), или в крупнощитовой опалубке перекрытий методом «сверху—вниз» (рис. 2, в);

с монолитными внутренними и торцевыми наружными стенами, монолитными перекрытиями, возводимыми в объемно-переставной опалубке, извлекаемой на фасад (рис. 2, г), или в крупнощитовых опалубках стен и перекрытий (рис. 2, д). Наружные стены в этом случае выполняются монолитными в крупнощитовой и мелкощитовой опалубках после возведения внутренних стен и перекрытий (рис. 2, е) или из сборных панелей, крупных и мелких блоков кирпичной кладки;

с монолитными или сборно-монолитными наружными стенами и монолитными внутренними стенами, возводимыми в переставных опалубках, извлекаемых вверх (крупнощитовой или крупнощитовой в сочетании с блочной) (рис. 2, ж, з). Перекрытия в этом случае выполняются сборными или сборно-монолитными с применением сборных плит — скорлуп, выполняющих роль несъемной опалубки;

с монолитными наружными и внутренними стенами, возводимыми в объемно-передвижной опалубке (рис. 2, и) способом поярусного бетонирования, и сборными или монолитными перекрытиями;

с монолитными внутренними стенами, возводимыми в крупно-щитовой опалубке стен. Перекрытия в этом случае выполняются из сборных или сборно-монолитных плит, наружные стены — из сборных панелей, крупных и мелких блоков, кирпичной кладки;

с монолитными ядрами жесткости, возводимыми в переставной или скользящей опалубке, сборными панелями стен и перекрытий;

с монолитными ядрами жесткости, сборными колоннами каркаса, сборными панелями наружных стен и перекрытиями, возводимыми методом подъема.

Рис. 2. Типы монолитных бескаркасных зданий, возводимых в скользящей (а — в), объемно-переставной и крупнощитовой (г — е), блочной и крупнощитовой (ж — и) опалубках (стрелками показано направление перемещения опалубок)

1 — скользящая опалубка; 2 — мелкощитовая опалубка перекрытия; 3 — крупнощитовая опалубка перекрытия; 4 —объемно-переставная опалубка стен; 5 — крупнощитовая опалубка стен; 6 — мелкощитовая опалубка стен; 7 — блочная опалубка

Скользящей опалубкой называется опалубка, состоящая из щитов, закрепленных на домкратных рамах, рабочего пола, домкратов, насосных станций и других элементов, и предназначенная для возведения вертикальных стен зданий. Вся система элементов скользящей опалубки по мере бетонирования стен поднимается вверх домкратами с постоянной скоростью.

Мелкощитовой опалубкой называется опалубка, состоящая из наборов щитов площадью около 1 м² и других элементов небольшого размера массой не более 50 кг. Допускается сборка щитов в укрупненные элементы, панели или пространственные блоки с минимальным числом доборных элементов.

Крупнощитовой опалубкой называется опалубка, состоящая из крупноразмерных щитов, элементов соединения и крепления. Щиты опалубки воспринимают все технологические нагрузки без установки доборных несущих и поддерживающих элементов и комплектуются подмостями, подкосами, регулировочными и установочными системами.

Объемно-передвижной опалубкой называется опалубка, представляющая собой систему вертикальных и горизонтальных щитов, шарнирно-объединенных в П-образную секцию, которая в свою очередь образуется путем соединения двух Г-образных полусекций и, в случае необходимости, вставкой щита перекрытия.

Объемно-передвижной опалубкой называется опалубка, представляющая собой систему из наружных щитов и складывающегося сердечника, перемещающегося поярусно по вертикали по четырем стойкам.

Блочной опалубкой называется опалубка, состоящая из системы вертикальных щитов и угловых элементов, шарнирно объединенных специальными элементами в пространственные блок-формы.

 

Основным элементом каркаса, характеризующим его техническую сущность как системы, является конструкция перекрытия. В этой связи приведенные в данной статье описания и анализ известных решений отнесены прежде всего к решениям перекрытий. Из существующего многообразия известных решений каркасов в своем докладе мы расскажем лишь о некоторых из них.

Из зарубежных это решения каркасов системы Dycore (США), Delta (Финляндия) и SCOP PPB или «Сарет» (Франция), известное у нас под названием «Рекон-Ижора». В отечественной практике наиболее известны решения сейсмостойкого сборно-монолитного каркаса «Сочи» (Москва), безригельного каркаса «КУБ–2.5» (Москва) и рамно-связевого каркаса серии Б-1.020.7* (система «Аркос», Минск).

 

Каркас системы «Dycore»

В зарубежном строительстве известно решение сборно-монолитного каркаса системы Dycore. Она состоит из поэтажно расположенных бесконсольных колонн, комплексных плитных ригелей перекрытий, образованных нижними сборными и верхними монолитными частями, сборных многопустотных плит и бетона замоноличивания.

Многопустотные плиты в известном решении выполнены с открытыми пустотами и установлены на сборную часть плитных ригелей (рис. 1). В каркасе системы Dycore сборные части плитных ригелей размещены под плитами перекрытий и являются

несъемной опалубкой для монолитной части. Их совместная работа обеспечивается силами контактного сцепления бетона и арматурными выпусками.

В период монтажа предусмотрена установка сборных элементов на монтажные кондукторы с образованием в пределах колонн уширенного зазора с последующей приваркой закладных изделий на торцах колонн и ригелей. Торцевые участки крайних пустот в сборной части ригелей и в многопустотных плитах замоноличиваются одновременно с бетонированием стыка колонн и ригелей.

Поэтажную установку колонн в известном решении выполняют на монолитный бетон, уложенный в уширенный зазор между торцами смежных ригелей («Проектирование железобетонных сборно-монолитных конструкций», рис. 39, стр. 68 // Справочное пособие к СНиП. — М.: «Стройиздат», 1991 г.). Комплексные плитные ригели в данном решении имеют высокую несущую способность, однако выступающие части ригелей ограничивают свободу планировочных решений, что снижает потребительские качества зданий.

Установка многопустотных плит непосредственно на опорные консоли сборных плитных ригелей обеспечивает высокую надежность и безопасность опорных сечений плит. Вместе с тем, ограниченная глубина опирания сборных частей плитных ригелей на колонны недостаточно учитывает производственные факторы строительства, связанные с точностью монтажа. Сборно-монолитное исполнение основного стыка колонн и ригелей имеет пониженную прочность, что ограничивает нагрузку на колонны. Замоноличивание этих стыков продиктовано необходимостью технологических перерывов, что увеличивает сроки строительства. Перечисленные недостатки ограничивают возможность использования в российской практике решений каркаса системы Dycore.

Введение

Сборно-монолитными называются здания, в которых часть конструкций выполнена в монолите, а другая в сборном варианте.

Сборный железобетон в России начали активно развивать после Второй мировой войны. В 50-60-е годы было разработано много различных конструктивных решений зданий из сборных крупноразмерных элементов. Зарубежом также было разработано много каркасных систем со сложными плоскими и даже пространственными рамами, но они не получили широкого распространения из-за трудностей при индустриальном изготовлении.

Повышенный интерес к сборно-монолитным (чаще всего каркасным) зданиям объясняется рядом преимуществ каркасной схемы. К ним относятся:

ü меньшая чувствительность к неравномерным осадкам основания,

ü снижение объемов и трудоемкости работ по фундаментам, снижение материальных затрат;

ü Благодаря снижению жесткости конструктивной схемы каркасные решения представляют особый интерес в зданиях, строящихся в сейсмически опасных районах, а также на слабых и неравномерно деформирующихся грунтах Санкт-Петербурга, в ряде других случаев.

ü Кроме того, в связи с облегчением зданий значительно снижаются транспортные и энергетические нагрузки на все предприятия строительного комплекса.

ü улучшение дизайна и свобода трансформации жилой среды;

ü в связи с уменьшением звукопроводных железобетонных включений в жилых каркасных зданиях меньше слышимость, что повышает комфортность проживания в них.

 

Монолитные и сборно-монолитные здания по методу их возведения рекомендуется применять следующих типов:

с монолитными наружными и внутренними стенами, возводимыми в скользящей опалубке (рис. 2, а) и монолитными перекрытиями, возводимыми в мелкощитовой опалубке методом «снизу-вверх» (рис. 2, б), или в крупнощитовой опалубке перекрытий методом «сверху—вниз» (рис. 2, в);

с монолитными внутренними и торцевыми наружными стенами, монолитными перекрытиями, возводимыми в объемно-переставной опалубке, извлекаемой на фасад (рис. 2, г), или в крупнощитовых опалубках стен и перекрытий (рис. 2, д). Наружные стены в этом случае выполняются монолитными в крупнощитовой и мелкощитовой опалубках после возведения внутренних стен и перекрытий (рис. 2, е) или из сборных панелей, крупных и мелких блоков кирпичной кладки;

с монолитными или сборно-монолитными наружными стенами и монолитными внутренними стенами, возводимыми в переставных опалубках, извлекаемых вверх (крупнощитовой или крупнощитовой в сочетании с блочной) (рис. 2, ж, з). Перекрытия в этом случае выполняются сборными или сборно-монолитными с применением сборных плит — скорлуп, выполняющих роль несъемной опалубки;

с монолитными наружными и внутренними стенами, возводимыми в объемно-передвижной опалубке (рис. 2, и) способом поярусного бетонирования, и сборными или монолитными перекрытиями;

с монолитными внутренними стенами, возводимыми в крупно-щитовой опалубке стен. Перекрытия в этом случае выполняются из сборных или сборно-монолитных плит, наружные стены — из сборных панелей, крупных и мелких блоков, кирпичной кладки;

с монолитными ядрами жесткости, возводимыми в переставной или скользящей опалубке, сборными панелями стен и перекрытий;

с монолитными ядрами жесткости, сборными колоннами каркаса, сборными панелями наружных стен и перекрытиями, возводимыми методом подъема.

Рис. 2. Типы монолитных бескаркасных зданий, возводимых в скользящей (а — в), объемно-переставной и крупнощитовой (г — е), блочной и крупнощитовой (ж — и) опалубках (стрелками показано направление перемещения опалубок)

1 — скользящая опалубка; 2 — мелкощитовая опалубка перекрытия; 3 — крупнощитовая опалубка перекрытия; 4 —объемно-переставная опалубка стен; 5 — крупнощитовая опалубка стен; 6 — мелкощитовая опалубка стен; 7 — блочная опалубка

Скользящей опалубкой называется опалубка, состоящая из щитов, закрепленных на домкратных рамах, рабочего пола, домкратов, насосных станций и других элементов, и предназначенная для возведения вертикальных стен зданий. Вся система элементов скользящей опалубки по мере бетонирования стен поднимается вверх домкратами с постоянной скоростью.

Мелкощитовой опалубкой называется опалубка, состоящая из наборов щитов площадью около 1 м² и других элементов небольшого размера массой не более 50 кг. Допускается сборка щитов в укрупненные элементы, панели или пространственные блоки с минимальным числом доборных элементов.

Крупнощитовой опалубкой называется опалубка, состоящая из крупноразмерных щитов, элементов соединения и крепления. Щиты опалубки воспринимают все технологические нагрузки без установки доборных несущих и поддерживающих элементов и комплектуются подмостями, подкосами, регулировочными и установочными системами.

Объемно-передвижной опалубкой называется опалубка, представляющая собой систему вертикальных и горизонтальных щитов, шарнирно-объединенных в П-образную секцию, которая в свою очередь образуется путем соединения двух Г-образных полусекций и, в случае необходимости, вставкой щита перекрытия.

Объемно-передвижной опалубкой называется опалубка, представляющая собой систему из наружных щитов и складывающегося сердечника, перемещающегося поярусно по вертикали по четырем стойкам.

Блочной опалубкой называется опалубка, состоящая из системы вертикальных щитов и угловых элементов, шарнирно объединенных специальными элементами в пространственные блок-формы.

 

Основным элементом каркаса, характеризующим его техническую сущность как системы, является конструкция перекрытия. В этой связи приведенные в данной статье описания и анализ известных решений отнесены прежде всего к решениям перекрытий. Из существующего многообразия известных решений каркасов в своем докладе мы расскажем лишь о некоторых из них.

Из зарубежных это решения каркасов системы Dycore (США), Delta (Финляндия) и SCOP PPB или «Сарет» (Франция), известное у нас под названием «Рекон-Ижора». В отечественной практике наиболее известны решения сейсмостойкого сборно-монолитного каркаса «Сочи» (Москва), безригельного каркаса «КУБ–2.5» (Москва) и рамно-связевого каркаса серии Б-1.020.7* (система «Аркос», Минск).

 

Каркас системы «Dycore»

В зарубежном строительстве известно решение сборно-монолитного каркаса системы Dycore. Она состоит из поэтажно расположенных бесконсольных колонн, комплексных плитных ригелей перекрытий, образованных нижними сборными и верхними монолитными частями, сборных многопустотных плит и бетона замоноличивания.

Многопустотные плиты в известном решении выполнены с открытыми пустотами и установлены на сборную часть плитных ригелей (рис. 1). В каркасе системы Dycore сборные части плитных ригелей размещены под плитами перекрытий и являются

несъемной опалубкой для монолитной части. Их совместная работа обеспечивается силами контактного сцепления бетона и арматурными выпусками.

В период монтажа предусмотрена установка сборных элементов на монтажные кондукторы с образованием в пределах колонн уширенного зазора с последующей приваркой закладных изделий на торцах колонн и ригелей. Торцевые участки крайних пустот в сборной части ригелей и в многопустотных плитах замоноличиваются одновременно с бетонированием стыка колонн и ригелей.

Поэтажную установку колонн в известном решении выполняют на монолитный бетон, уложенный в уширенный зазор между торцами смежных ригелей («Проектирование железобетонных сборно-монолитных конструкций», рис. 39, стр. 68 // Справочное пособие к СНиП. — М.: «Стройиздат», 1991 г.). Комплексные плитные ригели в данном решении имеют высокую несущую способность, однако выступающие части ригелей ограничивают свободу планировочных решений, что снижает потребительские качества зданий.

Установка многопустотных плит непосредственно на опорные консоли сборных плитных ригелей обеспечивает высокую надежность и безопасность опорных сечений плит. Вместе с тем, ограниченная глубина опирания сборных частей плитных ригелей на колонны недостаточно учитывает производственные факторы строительства, связанные с точностью монтажа. Сборно-монолитное исполнение основного стыка колонн и ригелей имеет пониженную прочность, что ограничивает нагрузку на колонны. Замоноличивание этих стыков продиктовано необходимостью технологических перерывов, что увеличивает сроки строительства. Перечисленные недостатки ограничивают возможность использования в российской практике решений каркаса системы Dycore.

Сборно-монолитный каркас системы «Delta»

В каркас этой системы включены колонны, сборные многопустотные плиты и сталебетонные ригели. Колонны поэтажно снабжены вырезами, в которых устроены опорные консоли для установки ригелей. Комплексное сечение Delta-ригеля образовано цельносварным гнутым профилем трапециевидного сечения, вписанным в толщину перекрытий, и бетоном замоноличивания («Сборно-монолитный каркас Delta». // Проспект компании Deltatek OY, Janti, Fin. 1998 г.).

Многопустотные плиты в известном решении выполнены с открытыми с обеих торцов пустотами. В период монтажа плиты устанавливаются на опорные, консольно выступающие нижние полки ригелей, выполненные из листовой стали. Наклонные боковые стенки гнутых профилей, образующих Delta-ригель, снабжены штампованными, дискретно расположенными отверстиями с образованием выступающих кромок. Замоноличивание внутренней полости профилей и торцевых участков пустот выполняют через эти отверстия и боковые зазоры, образованные наклонными стенками гнутого профиля.

Образованное шпоночное соединение за счет сил контактного сцепления бетона замоноличивания обеспечивает совместную работу комплексного сечения, образованного бетоном замоноличивания и гнутым металлическим профилем. При необходимости повышения несущей способности комплексных сталебетонных ригелей в их полости может быть установлена дополнительная стержневая арматура (рис. 2).

Известная конструкция перекрытия в системе Delta за счет снижения рабочей высоты ригелей, вписанных в толщину перекрытий, обеспечивает увеличение полезного объема зданий.

К недостаткам системы можно отнести высокую металлоемкость сталебетонных ригелей и трудоемкость монтажа, обусловленную большим количеством монтажных элементов в опорных узлах ригелей. Для изготовления цельно-сварных гнутых профилей трапециевидного сечения со штампованными на боковых гранях дискретно расположенными отверстиями требуется специальное энергоемкое технологическое оборудование. Кроме того, по требованиям пожарной безопасности необходима дополнительная защита открытых нижних металлических поверхностей ригелей, выступающих за плоскость потолка, что, так или иначе, снижает вариативность планировочных решений.