CC BY
329ГЛАВНАЯ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ НОВОСТИ КОНТАКТЫ
СтроиМноТо
-L ЭЛЕКТРОННЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ
УВАЖАЕМЫЕ ЧИТАТЕЛИ И АВТОРЫ!
Электронный научный журнал «СтройМного» включен в РИНЦ. Журнал выгружается в РИНЦ 1 раз в квартал, научные статьи публикуются ежедневно. Актуальный
выпуск: №1 (6), 2017. Ежемесячная аудитория: более 10 000 уникальных пользователей. Приглашаем авторов к быстрой публикации научных статей. _ISSN: 2500-1736. Возможны срочные публикации!_
ВЛИЯНИЕ ДЕФЕКТОВ КОНСТРУКЦИИ И ОШИБОК ПРОЕКТИРОВАНИЯ НА ЭТАПАХ ВОЗВЕДЕНИЯ
МОНОЛИТНОГО КАРКАСНОГО ЗДАНИЯ
Главная страница журнала
Экономические и социологические науки
Influence of structural defects and design errors at the stages of erection of a monolithic frame building
Технические и естественные науки
О журнале
Редакция
Общая лента
Выпуски
Опубликовать статью. Авторам
НОВОСТИ
УДК 624.012.4
26.03.2017
О 20
Выходные сведения:
Клюев К.А., Кузнецов А.А. Влияние дефектов конструкций и ошибок проектирования на этапах возведения монолитного каркасного здания // СтройМного, 2017. № 1 (6). URL: http://stroymnogo.com/science/tech/vliyanie-defektov-konstruktsiy-i-osh/
Авторы:
Клюев К.А.1, Кузнецов А.А.2
1 студент магистрант, Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, Санкт-Петербург, Российская Федерация (195251 Россия, г. Санкт-Петербург, ул. Политехническа, 29), e-mail: [email protected]
2 студент магистрант, Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, Санкт-Петербург, Российская Федерация (195251 Россия, г. Санкт-Петербург, ул. Политехническа, 29), e-mail: [email protected]
Экономика
Недвижимость
Это интересно
Authors:
Klyuev K.A.1, Kuznecov A.A.2
1 graduate student, Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University, Saint-Petersburg, Russian Federation (195251 Russia, Saint-Petersburg, street Politechnicheskaya, 29)
2 graduate student, Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University, Saint-Petersburg, Russian Federation (1952
Ключевые слова:
бетон, монолитный железобетон, дефекты, монолитный каркас, прочность, арматура, монолитное строительство, обследование зданий, проектирование монолитных железобетонных сооружений
Keyword:
concrete, monolithic reinforced concrete, defects, monolithic frame, strength, reinforcement, monolithic construction, building inspection, designing of monolithic reinforced concrete structures
Аннотация:
В данной статье проведен обзор и анализ дефектов, которые могут возникнуть по тем или иным причинам при возведении каркасного монолитного здания. Монолитное строительство подразделяется на несколько этапов, таких как: установка арматурного каркаса, создание опалубки, заливка бетона, при строительстве в зимний период времени - стадия прогревания, контроль состояния бетона, распалубка - снятие опалубки. Так же немаловажной частью будущего сооружения является сам проект, в котором заложены разные конструкторские идеи и технические решения.
Это достаточно технологичный и трудоемкий процесс, входе которого очень часто возникает множество проблем, отклонений от проекта и, как следствие, дефектов возведенной конструкции. В данной статье все наиболее характерные, часто встречающиеся и важных
Онлайн-кассы в Ока-Волга
Онлайн-кассы и оборудование в соответствии с ФЗ-54 для малого и крупного бизнеса.
О
дефекты, серьезно влияющие на качество и работу конструкции в дальнейшем, классифицированы по двум группам: конструкционные дефекты и технологические дефекты.
Отдельной группой выделены ошибки, заложенные на стадии проектирования. Дефекты конструкций и ошибки проектирования достаточно подробно описаны и даны практические рекомендации, позволяющие избежать либо минимизировать как сами дефекты и ошибки, так и последствия, которые они вызывают.
Annotation:
In this article, a review and analysis of defects that may occur for one reason or another during the erection of a frame monolithic building is carried out. Monolithic construction is divided into several stages, such as: installation of reinforcing cage, creation of formwork, pouring of concrete, during construction in winter period - heating stage, concrete condition control, formwork - removal of formwork.
Just as important part of the future construction is the project itself, which contains various design ideas and technical solutions. This is a fairly technological and time-consuming process, the entrance of which often causes many problems, deviations from the project and, as a result, defects in the erected construction. In this article, all the most typical, frequently occurring and important defects that seriously affect the quality and performance of the structure in the future are classified into two groups: structural defects and technological defects.
A separate group of errors identified at the design stage. Design defects and design errors are described in sufficient detail and practical recommendations have been made to avoid or minimize both defects and errors themselves and the consequences that they cause.
Введение
Сегодня монолитное строительство применяется при возведении множества объектов производственного и жилого назначения. По монолитной технологии сооружаются практически все элементы зданий: фундаменты, несущие колонны и стены, плиты перекрытий и покрытий. Процент монолитных объектов в общем количестве строящихся зданий увеличивается с каждым годом. Это явление заметно не только в России, но и по всему миру, в развитых странах Европы и Америки. Мировой опыт строительства говорит о том, что разнообразные архитектурные решения современных зданий устанавливают наиболее высокие требования к конструкциям зданий. Технология монолитного домостроения, которая является наиболее мобильной по сравнению с другими технологиями, позволяет возводить здания различной высоты и формы в кратчайшие сроки и, во многих случаях, с более выгодными финансовыми показателями.
Монолитное строительство подразделяется на несколько этапов, таких как: установка арматурного каркаса, создание опалубки, заливка бетона, при строительстве в зимний период времени - стадия прогревания, контроль состояния бетона, распалубка — снятие опалубки. Основой качественного бетонирования служит тщательное перемешивание, быстрая транспортировка бетонной смеси, укладка, качественно уплотнение и квалифицированный уход за бетоном в момент его твердения и набора прочности. Стоит отметить, что строительство по монолитной технологии требует большой внимательности и высокой квалификации строителей, чем очень часто пренебрегают производители работ, что в свою очередь вызывает появление массы повреждений недавно возведенных конструкций, поэтому к качеству выполненных
монолитных работ должны применяться высокие стандарты и уделяться большое внимание. Но не смотря на это, как показывает практика, при данной технологии строительства встречается множество дефектов, которые можно разделить на [1, 3, 6]:
1. Конструкционные:
• несоответствие характеристик плотности, прочности, морозостойкости, водонепроницаемости, деформативности и других проектных показателей бетона;
• арматура и сорта металлического проката не соответствуют по химическому составу и прочности проекту и нормативным требованиям. Произведена несоответствующая по параметрам замена;
• использование сильно корродированной арматуры;
• расположение рабочий стержней арматуры, сеток и каркасов не соответствует проектному положению, сечение арматуры уменьшено;
• недостаточная толщина защитного слоя бетона (на бетонной поверхности имеются обнажения арматуры, раковины и поры);
• отклонение геометрических размеров элементов конструкций от проектных значений;
• наличие воздействий, которые не были предусмотрены при проектировании (непроектное складирование материалов на перекрытиях, температурно-влажностные воздействия и др.);
• анкеровка и положения закладных деталей не соответствуют проектным.
2. Технологические:
• соединения арматурных стержней, каркасов и сеток производятся с нарушением требований соответствующих нормативов;
• несоответствие требованиям проекта и нормам в расположении и исполнении рабочих швов при бетонировании;
• пренебрежение мероприятиями по уходу за бетоном в зимний и летний период времени (появление усадочных трещин на поверхностных слоях бетона, снижение его прочности);
• несоблюдение норм и правил зимнего бетонирования;
• недоуплотнение бетона (возникновение пор и пустот, снижающих прочность бетона, показатели его долговечности и др. свойств) либо чрезмерное виброуплотнение (расслоение бетонной смеси);
• изначально неправильное, нескорректированное положение опалубки, преждевременное ее снятие;
• сооружение недостаточно жесткой, деформирующейся во время укладки бетона и недостаточно плотной опалубки;
• недостаточная по отношению к нормативной прочность бетона при демонтаже опалубки незагруженных конструкций;
• несоблюдение необходимой последовательности распалубки сводчатых конструкций;
• пригружение конструкций до набора бетоном проектной или нормативной прочности;
• невыполнение в требуемом объеме контроля водонепроницаемости и морозостойкости бетона;
• время перерыва между укладкой смежных слоев бетонной смеси без сооружения рабочего шва превышает установленное проектом и нормами;
• отклонения опорных поверхностей в монолитных конструкциях от проектных отметок превышают нормативные величины;
3. Проектные - это дефекты конструкции, которые были заложены в нее еще на стадии проекта. По тем или иным причинам, это могут быть как банальные, таких как: неучтенные нагрузки на стадии проектирования. Могут быть и более серьезные, такие как: неправильно выбранная конструктивная схема для данного типа сооружения, работающего в определенных климатических и эксплуатационных условиях. К проектным дефектам, или в
данном случае, правильнее назвать это ошибками, можно отнести все конструкционные дефекты, которые были допущены еще на стадии проектирования и были реализованы на стадии возведения, а так же еще целый ряд дефектов [15]:
• неправильный выбор конструктивной схемы (несоответствующий нагрузкам и условиям работы конструкции шаг колонн и т.п.);
• ничем не обоснованные сложные архитектурные формы, вызывающие несостоятельность и ущербность конструктивных схем;
• несоответствие поэтажных планов, при которых зачастую стены становятся ослабленными из-за неверного по конструктивным соображениям расположения проемов, отверстий, ниш, врезкой вентблоков;
• некорректный выбор методов расчета несущих конструкций и элементов зданий и расчетных моделей (неправильная оценка реальных жесткостей строительных конструкций и узлов их сопряжения, недостаточно полный учет физических и геометрических эксцентриситетов приложения нагрузок, неучет загружений по стадиям и др.)
• недостаточная проработка вопросов возведения секций по стадийному принципу. Обычно это связано с ошибочным учетом взаимного влияния смежных частей зданий, возводимых с достаточно большим перерывом по времени и поэтапным нагружением, применением при строительстве свайных фундаментов вибрационных и ударных технологий, а также устройстве котлованов рядом с построенными объектами без должных защитных мероприятий.
На рис.1 представлена построенная диаграмма распределения причин обрушения зданий и сооружений в монолитном строительстве [5].
Рис.1. Диаграмма распределения причин обрушения зданий и сооружений в монолитном
строительстве
1. Конструкционные дефекты
Понижение проектных сечений и размеров элементов ведет к снижению их несущей способности, увеличение - к росту собственного веса конструкции.
Отклонение прочности бетона и армирования конструкций от проектных значений, а также некачественная сварка арматурных выпусков и пересечения рабочих стержней влияет на прочность, трещиностойкость, и жесткость конструкций из монолита также, как и аналогичные дефекты в сборных железобетонных элементах [17].
Небольшая коррозия арматуры не отражается на сцеплении арматуры с бетоном, а, соответственно, и на работу всей конструкции в целом. Если же арматура корродировала так, что слой металла отслаивается от арматуры при ударах, то, следовательно, сцепление данной арматуры с бетоном ухудшается. При этом параллельно с уменьшением несущей способности элементов из-за коррозии сечения арматуры наблюдается увеличение деформативности элементов и снижение трещиностойкости [10, 11].
При несоблюдении толщины защитного слоя бетона арматурные стержни либо выходят на поверхность, либо закрыты тонким слоем цементного раствора, что приводит к коррозии арматуры, снижению сцепления арматуры с бетоном (рис.2) [2].
Рис. 2. Обнажение арматуры, отсутствие защитного слоя бетона на строящемся объекте в
Москве.
Важнейшими требованиями к строительству многоэтажных каркасных зданий в монолитном варианте являются строгое соблюдение последовательности ведения строительно-монтажных работ и качественное исполнение узловых сопряжений несущих элементов каркаса: «колонна-фундамент» и «колонна-ригель». Нарушение этих требований явилось основной причиной обрушения перекрытия первого этажа строящегося торгового центра в г. Пензе (рис. 3), что привело к значительным затратам по замене конструкций, расположенных в зоне обрушения и в примыкающих к ней участках здания.
/
Рис. 3. Разрушение конструкций перекрытия над первым этажом вблизи узлового сопряжения
ригелей с колонной
По словам очевидцев, обрушение произошло от бокового удара по перекрытию перемещаемой краном бадьи с бетоном; тогда еще не была омоноличена часть стыков в сопряжении ригелей с колоннами и практически не обеспечивалась пространственная жесткость каркаса здания.
Из анализа проектной документации и данных натурного обследования следует, что каркас возводился с серьезными отступлениями от проекта, а именно:
- при заделке колонн в стакан фундамента вместо подливки мелкозернистого бетона укладывался пакет стальных пластин толщиной до 120 мм и площадью, значительно меньшей площади сечения колонны. Кроме того, крепление колонны в стакане осуществлялось посредством деревянных клиньев, которые не извлекались после омоноличивания стыка. Таким образом, из-за допущенных нарушений создавалась серьезная опасность разрушения стыка по причине смятия бетона в основании колонны, недостаточной длины заанкеривания рабочей арматуры колонны в теле фундамента и ослабления зоны стыка деревянными клиньями;
- в процессе монтажа ригелей, характерной особенностью которых является низкая прочность приопорных участков, выполняющих функцию несъемной опалубки, и неспособность воспринимать значительную нагрузку, использовались временные поддерживающие ригель стойки с недостаточной несущей способностью и в малом количестве. Кроме того, ригели еще до омоноличивания узлов сопряжения с колоннами догружались весом железобетонных элементов несъемной опалубки плиты перекрытия, что являлось грубым нарушением проекта. В результате перегрузки в опорной зоне ригелей (в стенках опалубки) появились сквозные трещины различного направления шириной раскрытия 0,1...5 мм. Сечение опалубки учитывается расчетом её совместной работы с основным сечением ригеля, и появление в ней сквозных трещин недопустимо;
- грубо нарушалась последовательность строительных работ. Монтаж второстепенных балок и элементов опалубки перекрытия выполнялся раньше омоноличивания стыков ригелей с колоннами.
Обрушение перекрытия первого этажа привело к серьезным повреждениям колонн и ригелей в перекрытии подвала (рис. 4). При этом две колонны были сломаны и потребовалась их замена, а в ригелях в пролете и у опор появились опасные трещины шириной раскрытия 4...12 мм (рис. 4,5) [4].
Рис. 4. Разрушение узла сопряжения основных ригелей перекрытия над подвалом с колонной. Стрелками отмечены трещины в ригеле шириной раскрытия до 0.3 мм.
Рис. 5. Серия трещин в основном ригеле шириной раскрытия до 5.0 мм (в сопряжении с второстепенным ригелем)
2. Технологические дефекты
Основополагающими факторами, которые влияют на технологию возведения монолитных конструкций, являются такие работы как: установка арматурного каркаса, устройство опалубки, уплотнение бетона, прогрев бетона в зимнее время, уход за бетоном и распалубка.
Устройство опалубки недостаточной жесткости, когда она получает значимые деформации в моменты укладки бетонной смеси, приводит к появлению значительных изменений формы железобетонных конструкций. При этом элементы получаются в виде сильно прогнувшихся конструкций, вертикальные поверхности, в свою очередь, приобретают выпуклости. Изменение формы опалубки может привести к деформации и смещению арматурных каркасов и сеток и, как следствие, к изменению несущей способности элементов. Следует иметь в виду и тот факт, что собственный вес конструкции при этом может возрастать.
Неплотная опалубка может способствовать вытеканию бетонной смеси и появлению в связи с этим в поверхности бетона раковин и каверн. Раковины и каверны также возникают из-за недостаточного уплотнения бетонной смеси при ее укладке в конструкцию опалубки. Возникновение раковин и каверн вызывает достаточное снижение несущей способности элементов, увеличение проницаемости конструкций, приводит к коррозии арматуры, которая попадает в зону раковин и каверн, а также может стать причиной скольжения арматуры в бетоне [16].
Использование расслоившейся бетонной смеси не дает получить однородную плотность и прочность бетона по всему объему элементов и конструкций, тем самым снижая общую несущую способность здания.
Применение чрезмерно жесткой бетонной смеси при большом проценте армировании приводит к появлению раковин и каверн в зоне арматурных стержней, что снижает сцепление арматуры с бетоном и вызывает опасность появления коррозии арматуры.
Халатный уход за бетоном ведет к пересушиванию либо поверхности бетонных элементов, либо пересушиванию элементов по всей их толщины. Пересушенный бетон имеет сильно заниженную прочность и морозостойкость, чем затвердевший при нормальных условиях, в таком бетоне появляется много усадочных трещин.
В период ухода за "свежими" бетонными конструкциями необходимо создать такую температурно-влажностную среду, которая обеспечила бы сохранение в бетоне воды, обеспечивающую гидратацию цемента. Если процесс твердения постоянно проходит при примерно одной температуре и влажности, то напряжения, которые возникают в бетоне вследствие изменения объема и объясняемые усадкой и температурными деформациями, будут незначительными. Обычно бетонные конструкции покрывают полиэтиленовой пленкой или другим покрытием, которые защитят бетон. Пленкообразующие материалы так же можно
применять для этих целей. В течении трех недель необходимо производить уход за бетоном, а при использовании подогрева бетона — до его окончания [14].
При производстве работ по бетонированию при недостаточных утеплении или тепловой обработки в зимних условиях возможно раннее замораживание бетона. После того, как такой бетон оттает, он не сможет набрать достаточную прочность. Конечная прочность на сжатие бетона, который подвергся раннему замораживанию, может достигать 2-3 МПа и менее.
Минимальная (критическая) прочность бетона, обеспечивающая нужное сопротивление давлению льда и сохранность в последующем при положительных температурах способности к твердению без значимого ухудшения свойств бетона приведена в табл. 1.
Таблица 1. Минимальная (критическая) прочность бетона, которую бетон должен приобрести к
моменту замерзания
Проектная прочность бетона Я28, МПа 10...15 20...30 40...50 Для особо ответственных конструкций Для бетонов, подвергающихся неоднократному замерзанию и оттаиванию
Минимальная прочность бетона Ятт, в % от Я28 50 40 30 70 100
^28 — среднее значение кубиковой прочности в возрасте 28 суток.
Если до бетонирования из опалубки не были убраны все продукты осадок (лед и снег), то в бетоне возможно возникновение раковин и каверн. Для примера можно привести возведение в зимний период времени котельной в условиях вечной мерзлоты.
Фундаментом котельной служила монолитная железобетонная плита, сооруженная на погруженных в землю железобетонных сваях. Между плитой и грунтом было запроектировано вентилируемое пространство для отсечения грунта от тепла, проходящего через пол. Из голов свай были сооружены выпуски арматуры, вокруг которых появился лед, не убранный перед бетонированием. Этот лед растаял при достижении положительной температуры и плита фундамента здания оказалась закрепленной только на выпуски арматуры из свай (рис. 6). Соответственно, арматурные выпуски из свай деформировались под действием веса всего здания, так как не были рассчитаны на такую нагрузку без участия бетона в работе конструкции, и плита основания получила большие неравномерные осадки [7].
Рис. 6. Схема состояний монолитной плиты основания котельной (а — при бетонировании; б — после того как растаял лед, оставшийся в опалубке): 1 — монолитная плита; 2 — лед, оставленный в опалубке; 3 — арматура сваи; 4 — свая
Преждевременная распалубка конструкций может являться причиной полной непригодности к эксплуатации конструкции или к ее обрушению в процессе снятия опалубки из-за того, что бетон еще не набрал достаточной для восприятия собственного веса прочности. Момент распалубки главным образом зависит от температурных условий и вида опалубки. Например, снятие опалубки вертикальных элементов (боковых поверхностей стен), может быть произведено значительно раньше опалубки нижних поверхностей изгибаемых элементов, а также боковых поверхностей колонн. Последние элементы опалубки могут быть сняты только в том случае, если обеспечена прочность конструкций, необходимая для восприятия собственного веса и временной нагрузки, действующей в период строительных работ. По данным Н. Н. Лукницкого, демонтаж опалубки плит перекрытий пролетом до 2,5 м может быть проведено не ранее достижения бетоном прочности 50% от проектной, плит пролетом более 2,5 м и балок -70%, большепролетных конструкций — 100%.
Во время проведения распалубки сводчатых конструкций, сначала должны быть освобождены кружала у замка, а потом у пят конструкции. Если данную операцию сделать в обратном порядке, то есть вначале кружала освободить у пят, то свод будет опираться на кружала замковой части, но на работу по такому принципу свод не расчитан.
Из-за большой стоимости опалубки для увеличения количества эксплуатационных циклов ее использования строители часто не соблюдают режимы выдерживания бетона и производят распалубку конструкций на более ранней стадии, чем это прописано в требованиях технологических карт проекта и СНиП 3-03-01-87. При снятии опалубки огромное значение имеет величина сцепления бетона с опалубкой: при значительном сцеплении затрудняются работы по демонтажу опалубки. Ухудшение получаемого качества бетонной поверхности приводит к возникновению дефектов. Как правило распалубку делают на третьи сутки после укладки бетона. При такой скорости возведения монолитных конструкций необходима особо детальная проработка всех этапов работы: транспортирование бетонной смеси, укладка бетона в выставленные опалубочные конструкции, поддержание достаточной влажности в бетоне, прогрев и утепление бетона, тщательный контроль за температурой подогрева, а так же набором прочности бетона [9].
Для снижения отрицательного воздействия перепада температуры бетона необходимо выбирать минимально допустимую температуру подогрева бетона при демонтаже опалубки.
Для вертикальных несущих конструкций (стен) температуру подогрева бетона можно принимать 20° С, а для несущих горизонтальных (перекрытий) — 30° С. Если рассматривать Санкт-Петербург, то в течении двух суток в этом городе средней температуры воздуха 20° С и, тем более, 30°С не бывает. Соответственно, прогревать бетон необходимо во все времена года. Хотя в апреле или октябре на стройках Санкт-Петербурга сложно увидеть подогрев бетона.
В зимнее период бетон горизонтальных конструкций (перекрытий) следует при подогреве утеплять, укладывая поверх полиэтиленовой пленки слой утеплителя. Но этим так же во многих случаях пренебрегается. Поэтому опыт исследований плит перекрытий показывает, что забетонированные в зимнее время данные конструкции, имеют прочность бетона снизу в 3-4 раза большую, чем сверху.
При распалубке среднего участка плиты перекрытия оставляют временную опору в виде стойки или участка опалубки. Также временные опоры следует устанавливать до распалубки строго по вертикали по этажам, что так же часто не соблюдается.
Из-за того, что прочность бетона вертикальных элементов (стен и колонн) при снятии опалубки не достигает проектного значения, следует производить их промежуточный расчет для выяснения количества этажей, которые могут быть сооружены в зимнее время.
Стоит отметить, что существует дефицит инструктивной литературы по монолитному железобетону, что влияет на его качество [12-13].
3. Проектные ошибки
Часто встречаются дефекты, вызванные неучетом на стадии проектирования конструкций условий, при которых они будут изготовлены, смонтированы и при которых будут эксплуатироваться. Но даже при соблюдении норм и правил проектирования, но без учета возможности из возведения и обладаемых технологий производства работ, часто создают проекты конструкций, сооружение которых в реальных условиях осуществить без дефектов не представляется возможным.
Негативные последствия проявляются в большей мере в тех случаях, если такое упущение допускается в типовых проектах многоразового использования. Еще на стадии создания проектов можно избежать значительного количества допускаемых дефектов, если инженеры учтут реальные условия изготовления, монтажа и эксплуатации проектируемых конструкций.
Проектирование конструкции, разработка технологии ее изготовления и монтажа должны являться единым процессом. Только при этом можно создать конструкцию без дефектов [8].
Уже на стадии проектирования конструкциям из железобетона необходимо придать такую форму, чтобы присутствовала возможность их распалубования без дефектов, и создать и заложить такую конструкцию стыков, которую можно реализовать так же без дефектов. Зачастую в проекты типовых элементов каркасов общественных зданий заложены такие узлы сопряжения, которые в реальных условиях выполнить без дефектов невозможно.
При проектировании строительных конструкций часто не учитывают температурно-влажностные условия эксплуатации зданий и сооружений.
Строительная отрасль более полувека производила возведение в основном сборных железобетонных зданий и сооружений. Поэтому, когда началось массовое применение монолитного железобетона, они оказались не готовыми к этому из-за отсутствия
соответствующих знаний и технологий. Также отсутствует необходимая нормативная литература, недостаточно опытных рабочих.
В сложившихся реалиях проектировщики должны прорабатывать не только вопросы надежности конструкции с точки зрения прочностных и деформативных расчетов, но и все вопросы технологии возведения монолитных железобетонных конструкций с учетом, что строят здания круглогодично, как в летний, так и в зимний период времени, и отражать их в проектах. Необходимо рассматривать вопросы укладки бетона, уход за ним, порядок распалубки.
3.1. Учет условий твердения бетона, в том числе при отрицательной температуре
В нынешнее время монолитный бетон в основном прогревают греющим проводом. В этом случае температура поверхности греющего провода не должна быть более 70 °С для обеспечения нужного качества бетона. Как правило температуру провода делают в пределах 40...50 °С. Прогрев бетона должен происходить по всей толщине конструкции. Что бы это обеспечить перекрытие и другие бетонные конструкции покрывают пленкой и утепляющими плитами. Но не смотря на это, утеплитель практически всегда на стойках не применяется из-за увеличения сметной стоимости строительства и усложнения работ. В данных условиях верхний слой плиты перекрытия имеет температуру ниже температуры средних слоев, а, значит, и меньшую прочность.
Теплотехнический расчет говорит о том, что уже при температуре внешней среды -5 °С при покрытии плит только пленкой, при температуре средних слоев бетона 20 °С и длительности прогрева 2 суток не удается обеспечить для верхних слоев бетона прочность даже равную 40 % от проектной.
Строители, произведя распалубку при прочности бетона перекрытия минее 70 % от проектной, временно подпирают плиту стойкой, расположенной посередине площади плиты. Последствия этого не достаточно ясны. Отсюда следует, что в проекте должны быть указаны:
1. Значение, на котором должна поддерживаться температура греющего провода.
2. Прочность бетона, при котором должен прекращаться его обогрев без влияние этого на его качества.
3. Прочность бетона вертикальных конструкций (стен и колонн), при которой можно заканчивать их обогрев из условий возможности восприятия нагрузок от выше расположенных этажей. Например, при достижении бетоном прочности равной 40 % от проектной можно сооружать 5 этажей, при прочности равной 50 % от проектной - 9 этажей и т. д.
4. Прочность бетона горизонтальных элементов (плит перекрытий и покрытий), при которой можно заканчивать его прогрев, и прочность бетона, при которой возможно производить работы по демонтажу опалубки.
5. В проекте следует уделить внимание и обосновать необходимость установки временных стоек под перекрытием.
6. Насколько существует необходимость утепления сверху бетона при его прогреве. На практике отсутствие таких указаний приводит к чрезмерно высокой температуре нагрева бетона в зимнее время, что может являться причиной возникновения температурных трещин в стенах и перекрытиях из-за значительной разницы температур; нагружение стен нижних этажей весом выше расположенных конструкций из-за недостаточной прочности бетона; недопустимо ранее снятие опалубки с плит.
Так же стоит отметить в проектах возможность по тем или иным причинам появление усадочных трещин в стенах и перекрытиях и способ их устранения. Усадочные трещины в стенах и перекрытиях вполне естественны для конструкций из монолитного железобетона. Что бы снизить их раскрытия необходимо предусмотреть конструктивную арматуру.
3.2. Влияние порядка распалубки монолитных конструкций на появление и раскрытие усадочных трещин
При демонтаже опалубки монолитных ребристых пролетных строений, монолитных ребристых перекрытии с большими пролетами ребер, и т. п. в плите возникают усадочные трещины, направленные перпендикулярно к ребрам [9, 10]. Причиной возникновения трещин в плите является разность усадочных деформаций в плите и ребрах. В плите, как более тонком элементе, усадка бетона развивается быстрее, чем в более массивных ребрах. Усадочные трещины в плите, расположенные перпендикулярно к ребрам, как показала практика обследования, возникают при длине ребер более 6 м. Это можно объясняется тем, что как бы ни была гладкой поверхность опалубки сцепление последней и силы трения по контакту между бетоном и опалубкой сохраняются. Отсюда следует вывод, что при проектировании монолитных железобетонных конструкций следует указывать на порядок их распалубки.
Равномерное растяжение от усадочных напряжений по всему объему в бетоне, уравновешивается равномерным сжатием опалубки. При снятии опалубки, ее сдерживающая влияние уходит, и усадочные деформации бетона начинают проявляться в полной мере на длине снятой опалубки, что ведет к увеличению усадочных трещин в плитах на определенном расстоянии по длине ребер.
При определенной последовательности снятии опалубки, снижающей максимальные длины снимаемых участков опалубки, можно добиться уменьшения раскрытия усадочных трещин. Например, производить распалубку ребристых перекрытии от середины перекрытия в направлении к стенам, являющимися опорами ребер.
Отсюда можно сделать вывод, что при проектировании монолитных железобетонных конструкций следует давать указание о порядке их распалубки [12, 13].
Библиографический список
1. Волков А.С., Дмитренко Е.А., Корсун А.В. Влияние дефектов строительства на несущую способность железобетонных конструкций монолитного каркасного здания // Строительство уникальных зданий и сооружений. 2015. №2 (29). С. 45-56.
2. Афанасьев В.Ф. Дефекты в конструкциях в процессе строительства и современные приемы их устранения // Технологии бетонов. 2014. №7 (96). С. 33-37.
3. Рубцов И.В., Трескина Г.Е., Болотова А.С. Классификация дефектов при возведении монолитных железобетонных конструкций и их влияние на качество // Научное обозрение. 2015. №18. С. 58-62.
4. Баранова Т.И., Гучкин И.С., Артюшин Д.В., Попов Д.В. Инженерные методы восстановления поврежденных конструкций в период строительства железобетонных каркасных домов // Региональная архитектура и строительство. 2008. №2. С. 32-34.
5. Болотова А.С. Трескина Г.Е. Системный анализ причин аварий в монолитном строительстве // Сборник трудов конференции. Интеграция, партнерство и инновации в строительной науке и образовании. 2015. С. 229-232.
6. Кузьмишкин А.А., Гарькин И.Н. Классификация дефектов при обследовании железобетонных конструкций // Вестник магистратуры. 2014. №11-1 (38). С. 35-37.
7. Кумпяк О.Г., Галяутдинов З.Р., Пахмурин О.Р. Эксплуатационная надежность железобетонного каркаса с дефектами стыков колонн // Вестник Томского государственного Архитектурно-строительного университета. 2014. №3 (44). С. 88-95.
8. Солдатенко Т.Н. Модель идентификации и прогноза дефектов строительной конструкции на основе результатов ее обследования // Инженерно-строительный журнал. 2011. №7. С. 52-61.
9. Абрамов Д.Н. Основные причины возникновения дефектов в бетонных конструкциях // Технологии бетонов. 2014. №8 (97). С. 42-43.
10. Корсун В.И., Калмыков Ю.Ю., Корсун А.В. Дмитренко Е.А. Особенности повреждений и опыт ремонта железобетонных оболочек градирен высотой Н=150 м // Вестник ДонНАСА: Башенные сооружения: материалы, конструкции, технологии. Макеевка: ДонНАСА. 2005. Вып. 2005-8(56). С. 200-203.
11. Улыбин А.В., Ватин Н.И. Качество визуального обследования зданий и сооружений и методика его выполнения // Строительство уникальных зданий и сооружений, 2014. № 10 (25). С. 134-146.
12. Гроздов В.Т. О некоторых ошибках проектирования железобетонных и каменных конструкций и технического обследования зданий и сооружений. Санкт-Петербург, 2006. С. 1215.
13. Гроздов В.Т. Дефекты строительных конструкций и их последствия. Санкт-Петербург, 2007 С. 103-108.
14. Мизернюк Б.Н. Анализ аварий и повреждений железобетонных конструкций. Москва: Стройиздат, 1981. С. 41-51.
15. Добромыслов А.Н. Ошибки проектирования строительных конструкций. Научное издание -Москва: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2007. С. 109-120
16. Улыбин А.В., Федотов С.Д., Тарасова Д.С. Определение прочности бетона при обследовании зданий и сооружений // Мир строительства и недвижимости. 2012. №45. С. 2-5.
17. Butcher J.B., Day C.R., Austin J.C., Haycock P.W., Verstraeten D., Schrauwen B. Defect detection in reinforced concrete using random neural architectures // Computer-aided civil and infrastructure engineering. 2014. №3. P. 191-207.
18. Корсун В.И., Недорезов А.В., Макаренко С.Ю. Сопоставительный анализ критериев прочности для бетонов // Современное промышленное и гражданское строительство, 2014. №1. С. 65-78.
19. Korsun V.I., Vatin N.I., Korsun A.B., Nemova D.V. Heterogeneous shrinkage of high-strength concrete by the volume of large-size structural elements // Applied mechanics and materials. 2015. P. 445-450.
20. Korsun V.I., Kalmykov Y.Y., Niedoriezov A.V., Korsun A.V. The influence of the initial concrete
Публикация научных статей по техническим, естественным наукам strength of its deformation under triaxial compression // Procedia engineering. 2015. P. 959-969.
References
References
1. Volkov A.S., Dmitrienko E.A., Korsun A.V. Vliyanie defektov stroitel'stva na nesushchuyu sposobnost' zhelezobetonnyh konstrukcij monolitnogo karkasnogo zdaniya. Construction of Unique Buildings and Structures. 2015. No 2 (29). pp. 45-56.
2. Afanas'ev V.F. Defekty v konstrukciyah v processe stroitel'stva i sovremennye priemy ih ustraneniya. Tekhnologii betonov. 2014.No 7 (96). pp. 33-37.
3. Rubcov I.V., Treskina G.E., Bolotova A.S. Klassifikaciya defektov pri vozvedenii monolitnyh zhelezobetonnyh konstrukcij i ih vliyanie na kachestvo. Nauchnoe obozrenie. 2015. No 18. pp. 5862.
4. Baranova T.I., Guchkin I.S., Artyushin D.V., Popov D.V. Inzhenernye metody vosstanovleniya povrezhdennyh konstrukcij v period stroitel'stva zhelezobetonnyh karkasnyh domov. Regional'naya arhitektura i stroitel'stvo. 2008. No 2. pp. 32-34.
5. Bolotova A.S., Treskina G.E. Sistemnyj analiz prichin avarij v monolitnom stroitel'stve. Sbornik trudov konferencii. Integraciya, partnerstvo i innovacii v stroitel'noj nauke i obrazovanii. 2015. pp. 229-232.
6. Kuz'mishkin A.A., Gar'kin I.N. Klassifikaciya defektov pri obsledovanii zhelezobetonnyh konstrukcijю Vestnik magistratury. 2014. No 11-1 (38). pp. 35-37.
7. Kumpyak O.G., Galyautdinov Z.R., Pahmurin O.R. EHkspluatacionnaya nadezhnost' zhelezobetonnogo karkasa s defektami stykov kolonn. Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo Arhitekturno-stroitel'nogo universiteta. 2014.No 3 (44). pp. 88-95.
8. Soldatenko T.N. Model' identifikacii i prognoza defektov stroitel'noj konstrukcii na osnove rezul'tatov ee obsledovaniya. Inzhenerno-stroitel'nyj zhurnal. 2011. No 7. pp. 52-61.
9. Abramov D.N. Osnovnye prichiny vozniknoveniya defektov v betonnyh konstrukciyah. Tekhnologii betonov. 2014. No 8 (97). pp. 42-43.
10. Korsun V.I., Kalmykov Y.Y., Korsun A.V. Dmitrienko E.A. Osobennosti povrezhdenij i opyt remonta zhelezobetonnyh obolochek gradiren vysotoj Н = 150 m. // Vestnik DonNASA: Bashennye sooruzheniya: materialy, konstrukcii, tekhnologii. 2005. No 2005-8(56). pp. 200-203.
11. Ulybin A.V., Vatin N.I. Kachestvo vizual'nogo obsledovaniya zdanij i sooruzhenij i metodika ego vypolneniya. Construction of Unique Buildings and Structures. 2014. No 10 (25). pp. 134-146.
12. Grozdov V.T. O nekotoryh oshibkah proektirovaniya zhelezobetonnyh i kamennyh konstrukcij i tekhnicheskogo obsledovaniya zdanij i sooruzhenij. Saint-Petersburg. 2006. pp. 12-15.
13. Grozdov V.T. Defekty stroitel'nyh konstrukcij i ih posledstviya. Saint-Petersburg. 2007. pp. 103108.
14. Mizernyuk B.N. Analiz avarij i povrezhdenij zhelezobetonnyh konstrukcij. Moskva: Strojizdat. 1981. pp. 41-51.
15. Dobromyslov A.N. Oshibki proektirovaniya stroitel'nyh konstrukcij. Nauchnoe izdanie - Moskva: Izdatel'stvo Associacii stroitel'nyh vuzov. 2007. pp. 109-120
16. Ulybin A.V., Fedotov S.D., Tarasova D.S. Opredelenie prochnosti betona pri obsledovanii zdanij i sooruzhenij. Mir stroitel'stva i nedvizhimosti. 2012. No 45. pp. 2-5.
17. Butcher J.B., Day C.R., Austin J.C., Haycock P.W., Verstraeten D., Schrauwen B. Defect detection in reinforced concrete using random neural architectures. Computer-aided civil and infrastructure engineering. 2014. No 3. pp. 191-207.
18. Korsun V.I., Nedorezov A.V., Makarenko S.Y. Sopostavitel'nyj analiz kriteriev prochnosti dlya betonov. Sovremennoe promyshlennoe i grazhdanskoe stroitel'stvo. 2014. №1. pp. 65-78.
19. Korsun V.I., Vatin N.I., Korsun A.V., Nemova D.V. Heterogeneous shrinkage of high-strength concrete by the volume of large-size structural elements. Applied mechanics and materials. 2015. pp. 445-450.
20. Korsun V.I., Kalmykov Y.Y., Niedoriezov A.V., Korsun A.V. The influence of the initial concrete strength of its deformation under triaxial compression. Procedia engineering. 2015. pp. 959-969.
Возврат к списку
КОНТАКТЫ ИЗДАТЕЛЬСТВ/
© 2015-2017 «Строймного» (16+). В секции научного журнала срочная публикация научных статей, журнал включен в РИНЦ.
