БАЙШЕВ Ю.П., ПЛОХИХ В.И.
Уральская государственная архитектурно-художественная академия,
г. Екатеринбург.
НОВЫЕ
КОНСТРУКТИВНЫЕ СИСТЕМЫ АВТОСТОЯНОК
Рассмотрены
конструктивные системы автостоянок с применением предварительно напряженных
ребристых плит.
Предварительно напряженные ребристые плиты
перекрытий и покрытий преимущественно применяют в каркасных ригельных системах
зданий. Типовые каркасные системы по сравнению с сопоставимыми бескаркасными
быстромонтируемыми зданиями (БМЗ) менее экономичны по расходу бетона на 50%,
стали на 27%, по трудозатратам на монтаже на 61% и сметной стоимости на 18%
[1]. Однако объем выпуска железобетонных элементов БМЗ ограничен из-за
конструктивных особенностей панелей и плит, обуславливающих применение
специальных форм для изготовления изделий. В Свердловской области только два
завода ЖБИ освоили выпуск железобетонных элементов БМЗ.
Сборные железобетонные
ребристые плиты используются в составных пространственных конструкциях покрытий
и перекрытий [2]. Для Первоуральской птицефабрики построены здания с
полигональными сводами из железобетонных ребристых плит. Несмотря на большой
экономический эффект пространственных покрытий зданий, из-за индивидуальных
решений плит и опалубочных форм, дальнейшего применения своды не получили.
Ниже рассмотрены
особенности новых безригельных систем с применением серийных предварительно
напряженных ребристых плит.
В настоящее время в г. Екатеринбурге
применяются разнообразные конструктивные схемы подземных
автостоянок. Рассмотрим следующие варианты.
1. Монолитный
каркас, состоящий из железобетонных фундаментов, колонн, стен и плит
сплошного сечения.
2.
Сборный каркас, состоящий
из фундаментов, колонн, ригелей (серия
1.020) многопустотных плит (серия 1.141-1),
продольных несущих стен из
блоков ФБС (ГОСТ 13579-78) или УДБ
(серия 3.004.-92) с монолитными
железобетонными шпонками.
3.
Безригельный каркас, состоящий из сборных
железобетонных фундаментов, бесконсольных и одноконсольных колонн,
предварительно напряженных ребристых плит.
Монолитный каркас характеризуется значительным
расходом бетона и стали, большой трудоемкостью и продолжительностью строительства.
Сборный каркас включает большое количество
элементов массивных стен, ригели и многопустотные плиты с большим расходом бетона и
стали, большой протяженностью швов.
С целью повышения эффективности
конструктивных решений разработана безригельная система стоянки
(вариант 3) личного автотранспорта во дворе жилого дома (рис.1). Принята сетка колонн 3×6м. Высота этажа –
К
колоннам крайних продольных рядов крепятся сваркой предварительно напряженные
ребристые стеновые панели (плиты типа ПФЖ-3) с размерами 3×3×0,3
м. Равномерно распределенная расчетная нагрузка на плиты – 35 кПа, сосредоточенная
– 12 кН.
К торцевым колоннам каркаса крепятся на
сварке панели (плиты подпорных стен типа ПФЖ 5-2) с размерами 6×1,5×0,3 м.
Рис.1. Система безригельного каркаса
здания подземной автостоянки.
1 –
фундамент; 2 – колонна; 3 – ребристая предварительно напряженная плита типа
ПГ6; 4 – ребристая предварительно напряженная плита типа ПФЖ-3.
Панели после сварки и замоноличивания стыков
образуют продольные и поперечные диафрагмы.
Все сборные железобетонные
элементы каркаса изготовлены на Березовском заводе
строительных конструкций (БЗСК) и входит в каталог его продукции. Строительство
подземной стоянки выполнило управление капитального строительства
Екатеринбургского завода РТИ.
Из сравнения
вариантов следует, что разработанный проект здания стоянки характеризуется снижением расхода стали на 35%, расхода бетона – вдвое, сокращением трудоемкости в 4,5 раза.
Сравнение вариантов 1, 2 и 3 приведено в табл. 1.
Наибольшее количество элементов каркасов по второму
и третьему вариантам – это плиты покрытия, существенно влияющие на
технико-экономические показатели. Ребристые плиты более эффективны по сравнению
с многопустотными по расходу бетона и стоимости (табл. 2).
Таблица 1
Технико-экономические
показатели вариантов каркасов рядовой
секции 3×(6
+ 6 + 6) м.
|
Типы каркасов |
Показатели |
|||
|
Расход стали, т/% |
Расход бетона, м3/% |
Трудоемкость, чел-дн./% |
Количество монтажных элементов, шт |
|
|
1. Монолитный ж.б. каркас |
2,36/100 |
22,6/100 |
24,4/100 |
- |
|
2. Сборный ж.б. каркас |
1,56/66 |
21,0/93 |
10,8/44 |
24 |
|
3. Сборный ж.б. безригельный
каркас |
1,53/65 |
11,2/50 |
5,4/22 |
13 |
Таблица
2
Технико-экономические показатели
вариантов плит покрытия рядовой секции 3×(6+6+6) м.
|
Типы плит |
Показатели на кв.м. |
||
|
Расход
стали, кг/% |
Расход бетона, м3/% |
Стоимость, руб./% |
|
|
1.
Многопустотные плиты (типа ПК по серии 1.141-1) |
5,83/100
|
0,12/100
|
524/100 |
|
2.
Ребристые плиты (типа ПГ6 по ГОСТ 22.701.0-77*) |
8,89/152 |
0,069/58 |
327/62 |
Из сравнения показателей плит следует, что применение ребристых
плит покрытия позволило снизить расход бетона на 42%, на столько же снизить
нагрузки на колонны и фундаменты от собственного веса покрытия, снизить
стоимость покрытия на 38%.
Исключение прогонов из системы каркаса позволяет уменьшить
строительную высоту этажа на 150-500 мм (в зависимости от шага колонн и типа
прогонов), что соответственно сокращает объемы земляных работ, затраты на
ограждающие конструкции и перегородки.
В табл. 3 даны технико-экономические показатели стеновых панелей.
Применение предварительно напряженных ребристых панелей позволило
вдвое сократить расход бетона, настолько же снизить нагрузки от веса стен на
фундаменты, снизить стоимость на 33% по сравнению с панелями сплошного сечения.
Таблица 3
Технико-экономические показатели стеновых панелей.
|
Типы панелей |
Показатели
на кв.м |
||
|
Расход стали, кг/% |
Расход бетона, м3 / % |
Стоимость, руб./% |
|
|
1. Панель сплошного сечения (типа ПФЖ2-3, серия №70075-С АТЭП). |
155/100 |
2,6/100 |
10990/100 |
|
2. Ребристая предварительно напряженная панель (типа ПФЖ8-3, серия №70075-С
АТЭП) |
190/123 |
1,2/46 |
7295/67 |
Возможно
применение ребристых плит размерами 3×6м в многоэтажном трехпролетном
безригельном каркасе (рис.2). В этой конструктивной схеме ширина бокса в осях
равна 3,4м. Ширина проезда увеличена до 7,2м.
Для опирания плит
перекрытия (покрытия) над проездами к колоннам привариваются удлиненные скрытые
консоли.
Вставки между плитами
выполняются монолитными железобетонными.
Несущая способность
ребристых плит со стандартными размерами в зависимости от значений
распределенных и местных нагрузок может быть увеличена усилением продольных и
поперечных ребер, утолщением полок, установкой дополнительных ребер.
Модификация торцов плит с
обнажением арматуры ребер, соединение их со скрытыми шпренгелями,
омоноличивание торцов плит и шпренгелей позволяет создавать составные плиты с
размерами 6×6, 6×12м (и другими размерами) в зависимости от
размеров базовых ребристых плит.
Рис.2. Многоэтажный безригельный трехпролетный каркас
автостоянки (фрагмент плана).
1
– двухконсольная колонна; 2 – трехконсольная колонна с увеличенной консолью в
зоне проезда; 3 – ребристая плита с
усиленной полкой;
4
– ребристая плита – панель (с оконными проемами или глухая);
5
– монолитные железобетонные плитные участки.
Применение специальных
ребристых плит – панелей с консолями (рис.3) в безригельных и безколонных
несущих остовах позволяет резко сократить количество монтажных элементов,
трудоемкость и продолжительность строительства, уменьшить расход стали и бетона
по сравнению с типовыми решениями.
Приведенная
конструктивная система может быть модифицирована на основе применения вставок
из плоских плит-панелей между ребристыми плитами-панелями.
Покрытие гаражного модуля
предложено решить в виде составной складки из модифицированных ребристых плит
размерами 3×6м, усиленных шпренгелями с затяжками.
Рис.3. Многоэтажный безригельный каркас с применением
изделий
Б3СК для
боксового и манежного хранения автомобилей.
1 –
внутренняя ребристая плита-панель размерами 3,2×8,9м с 12-ю консолями; 2
– наружная ребристая плита-панель размерами 3,2×8,9м с шестью консолями;
3 – ребристая плита перекрытия размерами 3,2×7,5м;
4 –
модернизированная ребристая плита размерами 3×6м; 5 – шпренгель; 6 –
затяжка.
На
основании экспериментального проектирования и строительства подземной
автостоянки можно сделать следующие выводы.
1.
Применение ограждающих конструкций из предварительно
напряженных ребристых плит и безригельной конструктивной системы позволило
снизить материалоемкость, трудоемкость и стоимость строительства, повысить
качество работ по сравнению с применяемыми конструктивными схемами подземных
автостоянок.
2.
Расширение
области применения предложенной конструктивной системы (например, изменение
сетки колонн, этажности, применение бетона повышенной водонепроницаемости)
возможно на основе модификации колонн, плит, панелей (по типоразмерам, классам
бетона, несущей способности элементов) при сохранении заводского парка опалубочных
форм и технологии изготовления.
3.
Модифицированные
ребристые плиты характеризуются универсальностью, обеспечивающей различные
объемно-планировочные и конструктивные решения зданий:
панельно-плитно-стоечные; панельно-плитные; составные ортотропные призматические своды и складки.
4.
Модификация
ребристых плит без изменения стальных форм для их изготовления производится
различными способами: обнажением верхней арматуры приопорных частей плит;
установкой скрытых шпренгелей для составных плит; установкой консолей в главные
ребра стеновых панелей, устройством шпоночных пазов в ребрах сборных плит для монолитных плит – вставок;
установкой дополнительных ребер на сварке (для усиления ребристых плит
3×3м); усилением главных ребер плит и другими способами.
5.
Заводы
железобетонных изделий должны осваивать выпуск эффективных стандартных и
модифицированных предварительно напряженных ребристых плит, что даже при
ограниченном парке форм позволит увеличить объем выпуска этих изделий за счет
обширной области их применения в строительстве промышленных и гражданских
зданий.
Литература
1. Гликин С.М. Прогрессивные ограждающие
конструкции промышленных зданий. М., Стройиздат, 1990.
2. НИИЖБ. Руководство по проектированию
железобетонных пространственных конструкций покрытий и перекрытий. М.
Стройиздат, 1979.
3. Байшев Ю.П., Плохих В.И., Наседкина
З.А. Безригельная система подземной автостоянки из предварительно напряженных
ребристых плит. Научные труды общества железобетонщиков Сибири и Урала. Выпуск
8, Новосибирск, 2005.