Экспериментальное строительство каркасного здания с натяжением арматуры в построечных условиях
В 1980—1981 гг. трестом Л№10 Тбилгорстроя Минстроя ГССР в Тбилиси был сооружен экспериментальный 16-этажный 75-квартирный жилой дом по проекту ТбилЗНИИЭП. Эксперимент проводили для установления целесообразности применения в южных сейсмических районах страны сборных железобетонных каркасно-панельных конструкций жилых и общественных зданий с натяжением арматуры в построечных условиях, который был основан на использовании югославского опыта строительства по системе ИМС, а также с целью отработки технологии изготовления и монтажа этих конструкций и совершенствования проектных решений.
Сетка колоии каркаса 6X6,6 м, высота типовых этажей 3 м, первого этажа — 5,7 м. В продольном направлении расположено три пролета по 6,6 м, в поперечном — три пролета по 6 м. Конструктивная схема здания — рамносвязевая. Диафрагмы жесткости расположены по внутренним осям здания и заполняют средние пролеты рам продольного направления и крайние пролеты рам поперечного направления, образуя П-образные в плане стены. Расчет здания с учетом сейсмической нагрузки до 7 баллов выполнен на ЭВМ по пространственной схеме в виде стержневой системы.
Нижняя часть здания решена в сборных железобетонных конструкциях серии ИИС-04, остальная часть — в экспериментальных составных преднапряженных каркасно-панельных конструкциях.
Колонны каркаса сечением 40X40 см приняты длиной на 4 этажа. Для пропуска высокопрочной арматуры, объединяющей перекрытия с колоннами, в них предусмотрены в двух ортогональных направлениях каналы диаметром 40 мм. Торцовые поверхности колонн не имеют консольных выступов, выпусков арматуры или закладных деталей. В каждой конструктивной ячейке междуэтажные перекрытия образованы из двух плитно-ребристых панелей.
В отличие от традиционной системы ИМС панели перекрытий при сборке объединены дискретно лишь в плоскостях наружных ребер сваркой арматурных выпусков с последующим замоноличиванием зазоров. При этом в статическом отношении каждая панель рассматривается как плита, опертая по трем сторонам. Принятое решение позволяет избежать жесткого соединения смежных панелей по всему шву без ущерба для несущей способности перекрытий, определение которой произведено методом предельного равновесия с учетом перераспределения усилий вследствие пластических деформаций .
Панели сборных вертикальных диафрагм жесткости запроектированы толщиной 16 см, высотой и длиной — на ячейку каркаса. Конструктивное решение панелей диафрагм позволяет существенно упростить горизонтальное сопряжение этих элементов между собой, а также с перекрытиями и колоннами .
По периметру здания и в углах расположены консольные балконы вылетом 120 см, а в пролетах, в которых отсутствуют балконы, — специальные бортовые П-образные элементы (рис. 1). При таком решении между наружными элементами перекрытия в створе всех рядов колонн образуются зазоры, ширина которых равна ширине зазоров между основными панелями перекрытий, а длина соответствует вылету консолей. Это позволяет анкеровку, выполненную из канатов класса К-7 напрягаемой в построечных условиях высокопрочной арматуры, осуществлять непосредственно в бетоне замоноличиванием зазоров без стационарных металлических анкерных устройств, применяемых в СФРЮ. По высоте перекрытия высокопрочная арматура расположена в три ряда, причем средние канаты отгибаются по эпюре моментов Сем. рис. 1).
Работы по монтажу перекрытий на каждом этаже включали: установку методов по выработке управляющих воздействий на технологический процесс.
Следует отметить, что любой метод построения технологических зависимостей должен основываться на сопоставлении расчета с экспериментом, т. е. быть экспериментальным, а также в связи со случайной природой факторов и процессов должен основываться на использовании математико-статистических методов, т. е. быть статистическим.
Использование современной вычислительной техники и математических методов позволяет быстро и с высокой точностью определять параметры практически любых зависимостей и сравнивать их по различным критериям. Проблема состоит скорее не в обработке, а в своевременном получении достоверной информации. В связи с этим первоочередной задачей представляется существенное снижение трудоемкости лабораторного контроля для разработки новых экспресс-методов и автоматических приборов, для градуировки приборов и устройств контроля, для разработки новых технологических процессов и быстрой достоверной оценки их эффективности. Внедрение отдельных автоматических измерительных устройств при современном состоянии лабораторного контроля скорее повышает, чем снижает трудоемкость получения информации из-за необходимости градуировки этих устройств.
Одним из путей решения проблемы точности в технологии бетона является автоматизация лабораторного контроля технологических параметров в научно- исследовательских и производственных лабораториях. Средства автоматизации при этом должны снижать трудоемкость всех этапов создания системы контроля: научных исследований, проектных разработок, экспериментального производства, опытной проверки на установках или специальных опытных автоматизированных производствах, подготовки к серийному производству и массовому внедрению.
При решении проблемы точности в технологии бетона необходимо, на наш взгляд, больше внимания уделять учету специфики этой технологии и тщательному исследованию принципиальных вопросов, в том числе считающихся решенными в других отраслях науки и техники. Так, для измерения влажности сыпучих материалов широко используются диэлькометрическнй и нейтронный методы. Днэлькометрия воды основана на том, что ее диэлектрическая проницаемость примерно на порядок выше диэлектрической проницаемости породы.
Но при этом необходимо учитывать, что воды в песке почти во столько же раз меньше. Число необходимых соударений быстрых нейтронов с ядрами водорода до их торможения намною меньше, чем при соударении с тяжелыми ядрами, например, кремния, кислорода, но тяжелых ядер значительно больше. Кроме того, нейтроны тормозятся протонами, входящими в состав породы, например слюды, составляющей гранитов. Поэтому представляется целесообразным определение методической погрешности контроля влажности сыпучих материалов различными методами.
В «структурных» методах списания и управления свойствами бетонной смеси и бетона [3] и в других работа:, широко используется гипотеза «связанной» воды. Однако, на наш взгляд, гипотеза об обычных свойствах воды даже в тонких пленках более верно описывает физическую реальность. Гипотеза «связанной» воды делает аномальной обычную растворяющую способность воды, вызывает необходимость в гипотезах о еще более аномальной двумерной жидкости. не учитывает существования близкодействующих сил отталкивания, объясняющих, например, низкую степень сжимаемости воды. Принятие гипотезы «аномальной» воды объясняется, видимо, ошибочным переносом макропоиятий — плотности, вязкости, давления и др.— в микрообъемы жидкости, а также игнорированием кинетической природы вещества и жидкости в частности. В мнкрообъемах не только жидкость похожа на твердое вещество, но и твердое вещество похоже на жидкость, чем объясняются такие процессы, как испарение, растворение и взаимная диффузия твердых веществ. В [4] дана оценка энергий вандер-ваальсовых взаимодействий (дипольного, лондоновского, поляризационного), которые могли бы связать жидкость, и показано, что кинетическая энергия теплового движения молекул в несколько раз больше энергий других взаимодействий молекул жидкости при обычных температуре и давлении. Опытами установлено [5], что полимолекулярные пленки жидкости разрушаются тепловым движением молекул. Требуют уточнения и другие «пленочные» механизмы процессов технологии бетона.
Существование большого числа уточнений и противоречий, новых результатов и теорий, сложность проблемы точности в технологии бетона хорошо объясняет, на наш взгляд, рабочая гипотеза о том, что бетон имеет принципиальную дисперсию свойств, обусловленную случайной структурой и составом, случайным составом, структурой, формой, пустотностью и другими свойствами компонентов, случайной природой множества других факторов, влияющих на его свойства. При этом под принципиальной дисперсией свойств понимается неустранимая конечная дисперсия, не зависящая от метода контроля и входящая в погрешность любого метода, аналогично тому, как тепловые флуктуации ограничивают точность измерений целого ряда величин (механических, электрических и др.