Железобетонные конструкции жилых и гражданских зданий
В КиевЗНИИЭП осуществляется экспериментальное и типовое проектирование жилых и общественных зданий для Украинской и Молдавской ССР, проводятся значительные экспериментально-теоретические исследования. Большое место в работах института занимают конструкции и изделия из железобетона, их совершенствование является одной из основных задач деятельности всех подразделений этой организации.
В институте совершенствуются существующие и разрабатываются новые типовые серии жилых крупнопанельных зданий высотой 9—12—16 этажей, соответствующих СНиП II-1-71, а киевские ДСК-1 и ДСК-3 осуществляют массовое их возведение. Проекты унифицированы для обычных и сложных условий строительства. Шаг поперечных несущих стен —3 и 3,6 IM, поперечные пролеты — 5,1; 5,7; 6,6 м, что позволяет дифференцировать площади жилых помещений. Внутренние стены и перекрытия — единой толщины, это упрощает технологию изготовления.
Как показал опыт строительства в Киеве и других городах Украины первых домов серии 96, они имеют лучшие архитектурно-планировочные решения, звукоизоляционные свойства, теплопроводность и другие качества.
Широко внедряются в Киеве и других городах Украины дома серии 87 с продольно несущими стенами из местных материалов (кирпича, керамических камней, легкобетонных и силикатных блоков). Совместно с НИИЖБ разработаны экономичные варианты совмещенных вентилируемых крыш из газосиликатобегона.
Совместно с НИИСК КиевЗНИИЭП разрабатывает для массового строительства проекты 5—9-этажных объемноблочных жилых домов, в которых достигнуто существенное снижение трудоемкости возведения и уменьшение материалоемкости. Жилые дома из объемных блоков нашли широкое применение в застройке Кременчуга, где имеется экспериментальный завод объемно-блочного домостроения Минпромстроя УССР.
Представляют интерес проекты крупнопанельных 5—9-этажных жилых домов для подрабатываемых территорий. Использование результатов научных проработок и испытаний, проведенных на моделях и фрагментах, позволило усовершенствовать конструктивные решения и применить специальные мероприятия, предохраняющие здание от воздействия неравномерных осадок, сократить на 20— 22% суммарные трудозатраты по сравнению с аналогичными проектами-эталонами. Выпуск изделий для таких домов будет организован на Пантелеймоновском ДСК, в 1975 г. освоено производство изделий на Северодонецком ДСК.
В течение последних 10 лет в институте ведутся комплексные исследования и разработки экспериментальных проектов высотных зданий из монолитного железобетона для применения в Киеве и других городах республики. По проекту КиевЗНИИЭП в Ялте и Виннице осуществлено строительство 16-этажных жилых домов.
Технико-экономический анализ позволил установить, что наилучшие показатели достигаются при применении крупнощитовой переставной опалубки: экономия стали возрастет до 25%, до 35и/о сокращаются расходы на производственную базу по сравнению с другими технологическими решениями. В настоящее время разрабатывается серия типовых многоэтажных домов из монолитного железобетона.
Наиболее эффективным методом устройства перекрытий является так называемый «опускной метод», дающий экономию до 25 тыс. р. на каждом 16-этажном доме; при этом трудозатраты уменьшаются на 2500 чел.-дн.
Институт выявляет рациональные конструктивные и планировочные системы многоэтажных полносборных крупнопанельных жилых домов высотой 30—40 этажей для Киева и других городов Украины. Интересным примером такой проработки является конструктивная система, состоящая из жесткого центрального ядра и двух примыкающих к нему отсеков малой жесткости. Боковые секции в плане сдвинуты на половину ширины корпуса (рис. 1,а). Основная идея конструктивной системы заключается в четком распределении нагрузок: горизонтальные воспринимаются центральным жестким ядром, а несущие поперечные стены боковых отсеков работают на вертикальные нагрузки. Стены центрального ядра, в которых размещается лестнично-лифтовой узел, приняты из спаренных железобетонных панелей толщиной 16 см с зазором 5—10 см, который заполняется монолитным бетоном. Несущие рядовые поперечные панели боковых секций также толщиной 16 см устанавливаются на одностоечные железобетонные порталы (рис. 1,6). Удалось отказаться от платформенного стыка, обеспечив непосредственное опирание стеновых несущих панелей друг на друга в горизонтальном стыке с применением высокомарочных цементных паст.
Рассмотрены вопросы конструктивного решения диафрагм жесткости, разработаны предложения по применению большепролетных преднапряженных настилов длиной до 12 м и новых конструкций облегченных навесных панелей из эффективных легких бетонов с применением алюминия.
Значительное место в работах института занимают исследования и проектные разработки каркасных конструктивных систем. Для Киева и Харькова (рис. 2) была предложена новая система сборного каркаса с элементами таврового сечения [1]. В настоящее время в Харькове строится 25-этажный жилой дом с таким каркасом.
Предложенная овязевая система таврового каркаса позволила сократить расчетные пролеты перекрытий, полностью исключить влияние на колонны продольного изгиба и обеспечила желаемый интерьер помещений (без выступающих углов). Применена укрупненная сетка колонн 6,6X6,9 м, что позволило улучшить архитектурно-планировочные решения при одновременном сокращении количества типоразмеров и марок сборных элементов, сокращении расхода стали на армирование панелей перекрытий.
Разработана также новая система без- ригельного каркаса для применения в общественных малоэтажных зданиях.
Существенное место занимает разработка типовых каркасов из унифицированных элементов. Технические решения вариантов каркаса ИИ-04 (связевой вариант) для строительства на просадочных грунтах и подрабатываемых территориях утверждены Госгражданстрсем.
Для дальнейшего совершенствования каркасных систем многоэтажных зданий предлагается вариант в виде жестких рам, расположенных в поперечном направлении. Ригели рам в виде балок-стенок высотой на этаж располагаются по вертикали в шахматном порядке. Применение такого решения позволяет при возведении 12-этажного административного здания снизить расход стали на 7%, бетона на 3% и сократить трудозатраты на монтаже па 10—12%.
В институте разрабатывались и новые каркасные системы, в частности, безригельный каркас трехосным обжатием, который является дальнейшим развитием и совершенствованием применяемых за рубежом безригельных систем с перекрытиями, обжатыми напрягаемой арматурой в двух направлениях. Отсутствие ригелей и применение длинномерных настилов позволяет разнообразить архитектурно-планировочные решения. Использование обжатых диафрагм жесткости особенно эффективно при сейсмических воздействиях.
Для строительства в будущей пятилетке зданий высотой более 20 этажей предлагаются комбинированные вантовые преднапряженные конструктивные системы. Они состоят из жесткого сердечника и каркаса в виде предиапряженных вант. Наружные навесные панели, панели междуэтажных перекрытий и другие элементы могут быть традиционными или новыми с применением укрупненных монтажных единиц и использованием прогрессивных облегченных материалов.
Ведутся большие научно-исследовательские и проектные работы по созданию экономичных большепролетных покрытий с применением сборного железобетона для массовых общественных зданий.
Практически в строительстве в гг. Киеве, Трускавце, Черкассах, Гродно, Махачкале применяются такие покрытия в вантовых конструкциях на круглом плане диаметром 52 м, квадратном 42X42 м и прямоугольном 52Х102 м.
На протяжении ряда лет проводились теоретические разработки и испытания на фрагментах и моделях конструкций сборных железобетонных оболочек зальных помещений (рис.З), монтируемых без поддерживающих устройств. В 1974 г. по проекту КиевЗНИИЭП комбинатом Киевпромстрой была возведена сборная оболочка пролетом 36X36 м из железобетонных элементов, служащая перекрытием зала заводской столовой. Монтаж был осуществлен в течение 20 дней без применения лесов и подмостей.
На производственно-экспериментальной базе (ПЭБ) КиевЗНИИЭП были выполнены значительные по объему исследования моделей и фрагментов конструкций, предложенных научно-исследовательскими и проектными институтами НРБ и ВНР. Результаты иследований послужили основанием для аттестации предложенных решений и их последующего внедрения в строительство в этих странах.
Следует остановиться также на исследованиях, основанных на вероятностных методах расчета с определением обобщенной характеристики надежности. Начаты работы по исследованию надежности отдельных конструктивных систем, в частности крупнопанельных, каркасов ИИ-04 для строительства в условиях горных подработок и иросадочных грунтов и др. Развиваются инженерные методы исследования конструкций на надежность. Для выявления критериев предельных состояний связевого каркаса ИИ-04В, разработанного КиевЗНИИЭП при участии НИИСК и НИИ оснований и подземных сооружений, осуществлен комплекс экспериментальных работ на крупномасштабных (1:2) моделях и фрагментах узлов в натуральную величину. Эксперименты выявили наиболее слабые звенья систем, которые исследуются на надежность.
Определены и используются в расчетах статистические характеристики следующих основных факторов, изменчивость которых существенно влияет на надежность конструкции каркаса ИИ-04В: перемещение земной поверхности, деформативные свойства грунта, прочность и модуль общей деформации бетона, предел текучести стали, вертикальная нагрузка, действующая па фундамент.