Регулирование усилий в плитном фундаменте в процессе возведения здания

Изобретение относится к строительству, а именно к усилению свайных фундаментов зданий, получивших крен. Способ выправления крена здания, возведенного на свайном фундаменте, состоит в том, что в ростверке продольной наружной стены здания, расположенной в направлении крена, устраивают новые сваи, а в ростверке продольной наружной стены здания, расположенной со стороны, обратной крену, «выключают» из работы сваи. В процессе выправления крена изнутри подвала здания в отверстия, прорезанные в плите ростверка, вдавливающим устройством погружают новые сваи, образованные по их длине отдельными секциями. Голову сваи закрепляют в плите ростверка с помощью металлической траверсы и анкеров, заделанных на высокопрочном клее в отверстиях ростверка. Затем у ряда свай, расположенных со стороны здания, противоположной крену, отрывают котлован, обеспечивающий доступ к оголовкам свай, которые срезают на величину =ib, где i — крен здания, b — ширина здания в направлении крена. Оголовки срезаемых свай предварительно усиливают металлическими бандажами с уплотнителями, образованными высокопрочными полимерными составами, а регулирование несущей способности Fd новых свай в процессе выправления крена и эксплуатации здания осуществляют с помощью вдавливающего устройства, используя траверсу, которую устанавливают на голову сваи, и с помощью траверсы домкратом вдавливают сваю до необходимого усилия, после чего траверсу фиксируют гайками на анкерах до выправления и стабилизации крена здания. Вдавливающее устройство демонтируют, а после выправления крена здания срубленные сваи «включают» в работу с помощью обетонирования. Технический результат состоит в снижении трудоемкости и повышении надежности при выправлении крена здания, а также обеспечении регулирования крена при дальнейшей эксплуатации здания. 3 ил.

Изобретение относится к области строительства, а именно к усилению свайных фундаментов зданий, получивших крен.

Известен способ выправления крена здания, возведенного на лессовом грунте , заключающийся в том, что у фундаментов, расположенных с противоположной стороны направлению крена здания, отрывают траншеи, в которые непрерывно подают воду. В результате замачивания лессовой грунт дает местную просадку, что вызывает выправление крена здания.

Недостаток известного способа состоит в том, что он имеет ограниченную область применения (только для лессовых грунтов).

Известен способ выправления крена здания , заключающийся в том, что снаружи здания у фундаментов, расположенных с противоположной стороны направлению крена здания, отрывают траншеи. Из траншеи ниже подошвы фундаментов бурят горизонтальные скважины, которые вызывают ослабление грунтового основания и приводят к местной осадке здания и выправлению крена.

Недостатком указанного способа является то, что он мало эффективен для зданий, возводимых на свайных фундаментах.

Известен способ усиления фундамента при деформации основания , включающий создание дополнительных опор и соединение их с существующим фундаментом. При неравномерных деформациях основания с образованием крена фундамента дополнительные опоры, размещенные со стороны крена, и остальные дополнительные опоры соединяют с существующим фундаментом соответственно до и после ликвидации крена.

Ликвидацию крена осуществляют путем удаления грунта из-под существующего фундамента со стороны, противоположной крену.

Недостаток описанного способа заключается в том, что он мало эффективен для зданий, возводимых на свайных фундаментах и не позволяет регулировать крен здания в процессе его эксплуатации.

Известен способ управления креном и осадкой массивного сооружения , включающий выполнение в массивной плите фундамента сооружения сквозных сопел, установку гидродомкратов двойного действия, которые за один цикл вдавливают сыпучий материал в основание под фундаментом на ход поршня домкрата, а затем возвращаются в исходное положение, причем циклы процесса продолжаются до тех пор, пока несущая способность основания не превысит вертикальное сжимающее усилие, создаваемое массой всего сооружения, и фундамент сооружения не начнет выдавливаться вверх из грунта.

В массивной плите фундамента сооружения выполняют сквозные расширяющиеся книзу сопла, центральные и боковые, размещенные симметрично от центрального, вкладывают в каждое сопло стальное анкерное кольцо, состоящее из двух полуколец, соединяют их в единое анкерное кольцо, устанавливают над соплом домкратную балку и соединяют ее с анкерным кольцом анкерными болтами. Гидродомкраты двойного действия размещают между фундаментной балкой и каждым соплом и соединяют их поршни с домкратной балкой, обратным ходом подтягивают гидродомкрат к домкратной балке, заполняют сопло сыпучим материалом до опорной плиты гидродомкрата, группой гидродомкратов двойного действия, находящихся в зоне максимальной осадки плиты массивного сооружения, упрочняют грунтовое основание, постепенно уменьшают крен массивного сооружения, действуя синхронно группой гидродомкратов, по мере уменьшения крена сооружения подключают следующие дополнительные группы гидродомкратов двойного действия, увеличивая зону упрочнения грунтового основания под подошвой плиты по площади и циклы продолжаются до полной ликвидации крена массивного сооружения и до включения в работу всех гидродомкратов по всей площади подошвы плиты.

Недостаток описанного способа заключается в том, что он мало эффективен для массивных сооружений, возводимых на сваях большой несущей способности, и очень трудоемок при регулировании крена сооружения в процессе эксплуатации при длительно развивающихся осадках глинистых оснований.

Известен способ выравнивания крена сооружений , включающий бурение скважин, удаление и замачивание грунта под подошвой фундамента.

Бурение скважин осуществляют вертикально в фундаментной плите выравниваемого сооружения, погружают в них коаксиальные инъекторы, по внутренней полости которых подают воду под напором, а грунт в виде пульпы удаляют по внешней полости инъекторов, при этом задают последовательность разработки грунта под подошвой плиты с учетом условий работы сооружения, обеспечивая тенденцию прогиба в обоих направлениях — в продольном и поперечном, а именно на начальном этапе грунт удаляют в объеме 0,3-0,8 необходимого для выравнивания сооружения.

Затем последовательно объем грунта в зависимости от данных непрерывного контроля осадки сооружения, а после ликвидации крена положение сооружения фиксируют путем подачи через скважины под подошву фундамента твердеющего раствора под давлением.

Перед началом работ определяют характеристики грунта, проводят оценку его напряженно-деформированного состояния и на основании полученных данных составляют схему расположения скважин.

В процессе проведения работ и после их окончания осуществляют непрерывный контроль осадки здания с помощью геодезических приборов.

Недостаток указанного способа заключается в том, что он не применим при устройстве сооружений на свайном фундаменте.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению является способ , заключающийся в том, что под ростверком наружной стены здания, расположенной в направлении, противоположной крену, срубается верхняя часть у определенного количества свай. У наружной стены, расположенной в направлении крена, снаружи здания специальной установкой вдавливают новые сваи. По головам новых свай устраивают железобетонную раму, которую подводят под подошву существующего ростверка. В результате этих работ создается момент удерживающих сил, приводящий к выправлению крена здания. После выправления крена здания срубленные головы свай обетонируются и соединяются с ростверком.

Указанное техническое решение имеет следующие недостатки:

— для вдавливания свай необходимо использовать тяжелую дорогостоющую установку;

— железобетонная рама, устраиваемая по головам свай, имеет консольную часть, которая воспринимает значительную нагрузку от здания и поэтому должна обладать развитым сечением;

— от рамы на сваи передается значительный момент, часть свай работает на сжатие, часть на выдергивание, что неэффективно;

— при дальнейшей эксплуатации здания невозможно регулирование крена.

Основной задачей, на решение которой направлено изобретение, является снижение трудоемкости и повышение надежности при выправлении крена здания путем использования существующих плитных ростверков и изменения несущей способности новых свай, а также обеспечение регулирования крена при дальнейшей эксплуатации здания.

Поставленная задача решается с помощью предлагаемого способа выправления крена здания, возведенного на свайном фундаменте, который, как и прототип, заключается в том, что в ростверке продольной наружной стены здания, расположенной в направлении крена, устраивают новые сваи, а в ростверке продольной наружной стены здания, расположенной со стороны, обратной крену, «выключают» из работы сваи.

В отличие от прототипа в предлагаемом способе в процессе выправления крена изнутри подвала здания в отверстия, прорезанные в плите ростверка, вдавливающим устройством погружают новые сваи, образованные по их длине отдельными секциями, при этом голову сваи закрепляют в плите ростверка с помощью металлической траверсы и анкеров, заделанных на высокопрочном клее в отверстиях ростверка, затем у ряда свай, расположенных со стороны здания, противоположной крену, отрывают котлован, обеспечивающий доступ к оголовкам свай, которые срезают на величину =ib, где i — крен здания, b — ширина здания в направлении крена, при этом оголовки срезаемых свай предварительно усиливают металлическими бандажами с уплотнителями, образованными высокопрочными полимерными составами, а регулирование несущей способности F d новых свай в процессе выправления крена и эксплуатации здания осуществляют с помощью вдавливающего устройства, используя траверсу, которую устанавливают на голову сваи, и с помощью траверсы домкратом вдавливают сваю до необходимого усилия, после чего траверсу фиксируют гайками на анкерах до выправления и стабилизации крена здания, вдавливающее устройство демонтируют, а после выправления крена здания срубленные сваи «включают» в работу с помощью обетонирования.

Сущность предлагаемого способа заключается в том, что выправление крена здания, возведенного на свайном фундаменте, осуществляют, используя плитный ростверк, что сокращает затраты на возведение дополнительного фундамента.

Погружение новых свай осуществляется на существующем фундаменте с большим усилием легким вдавливающим устройством.

При длительно развивающихся осадках глинистых оснований сооружений в процессе их эксплуатации несущую способность новых свай регулируют с помощью вдавливающего устройства, используя траверсу, которая позволяет ослаблять или увеличивать несущую способность сваи.

Предлагаемый способ выправления крена здания, возведенного на свайном фундаменте поясняется чертежом, где на фиг.1 показан вид на торец здания, на фиг.2 — разрез по А-А, на фиг.3 изображено вдавливающее устройство.

Способ выправления крена здания, возведенного на свайном фундаменте, осуществляют следующим образом.

Центр тяжести «С» здания 1, установленного на плитном ростверке 2, в результате крена здания переместился на величину эксцентриситета «е» в сторону ряда свай 3 с меньшей общей несущей способностью, чем ряд свай 4.

На основании расчетов по современным программам выясняют причину крена здания и определяют опрокидывающий момент, связанный с креном здания, Мопр=eNI , где е — отклонение от вертикали центра тяжести здания, N I — общая вертикальная нагрузка на сваи от здания I-ой группы предельных состояний.

Для выправления крена здания проводятся следующие операции.

В ростверке 2 у продольной наружной стены здания, расположенной в направлении крена, первоначально устраивают новые сваи 5, а затем в ростверке 2 продольной наружной стены здания 1, расположенной со стороны, обратной крену, «выключают» из работы часть существующих свай 4, количество которых и их местоположение определяют расчетами.

Причем количество вновь устраиваемых свай 5 должно превышать количество «выключаемых» из работы свай 4.

Изнутри подвала в отверстия, прорезанные в плите ростверка 2, вдавливающим устройством погружают новые сваи 5, образованные по их длине отдельными секциями.

Погружение новых свай 5 производят с помощью вдавливающего устройства, состоящего из гидравлического домкрата 6, рамы 7, включающей шесть стоек 8, соединяемых на резьбе муфтами 9 с анкерами 10, закрепленными на высокопрочном клее в отверстиях ростверка 2. На голову новой сваи 5 монтируют траверсу 11, на которую устанавливают гидравлический домкрат 6, соединенный с маслонасосной станцией 12, снабженной измерителем гидравлического давления (образцовым манометром) 13. По манометру 13 определяют усилие вдавливания новой сваи 5 домкратом 6.

У ряда свай 4, расположенных в плите ростверка 2 с наружной стороны здания 1, противоположной крену, отрывают котлован 14, обеспечивающий доступ к оголовкам свай 4, после чего, в строгом соответствии с выполненным расчетом и определенным порядком, срезают оголовки свай 4 на величину =ib, где i — крен здания, b — ширина здания в направлении крена, при этом оголовки срезаемых свай 4 предварительно усиливают металлическими бандажами 15 с уплотнителями, образованными высокопрочными полимерными составами.

Количество новых свай 5 и «выключаемых» из работы свай на основании расчетов принимают таким, чтобы обеспечить смещение центра тяжести свайного поля на величину у= е, где =Муд/Мопр — коэффициент запаса, обеспечивающий выправление крена здания при создании удерживающего момента М уд за счет смещения центра тяжести свайного поля. Количество новых свай 5 должно превышать количество срубаемых существующих свай 4 настолько, чтобы после восстановления срубленных свай 4 (соединения их с ростверком 2), центр тяжести свайного поля совпадал с равнодействующей всех нагрузок от здания 1 в уровне голов свай.

За счет изменения центра тяжести свайного поля «у» создается момент удерживающих сил Муд , который приводит к выправлению крена i здания 1 и повороту ростверка 2 в месте срезанных свай 4 на величину =ib.

По результатам геодезических наблюдений за креном здания в процессе его эксплуатации корректируются коэффициент запаса , удерживающий Муд, и несущая способность F d новых свай 5, устроенных в ростверках 2.

Регулирование (увеличение, снижение) несущей способности F d новых свай 5 в процессе эксплуатации здания осуществляют с помощью вдавливающего устройства, которым производят вдавливание свай 5. При этом используют траверсу 11, которую устанавливают на голову новой сваи 5. С помощью траверсы 11 домкратом 6 вдавливают новую сваю 5 до необходимого усилия, контролируемого манометром 13. Затем затягивают гайки, фиксируют траверсу 11 на анкерах 10 до выправления и стабилизации крена здания, а вдавливающее устройство демонтируют.

После выправления крена срубленные сваи 4 «включают» в работу с помощью обетонирования.

В процессе эксплуатации здания по результатам геодезического мониторинга изменяют усилие в новых сваях 5 и регулируют крен.

Предлагаемый способ выправления крена здания, возведенного на свайном фундаменте, в отличие от ранее известных способов обладает малой трудоемкостью и небольшими энергозатратами при обеспечении высокой надежности.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. В.Н.Голубков, Ю.Ф.Тугаенко, статья «Выправление крена девятиэтажного жилого дома», журнал «Основания фундаментов и механика грунтов», № 4, 1981 г., с.8-9.

2. B.C.Шокарев, И.В.Степура, А.В.Павлов, Р.В.Самченко, статья «Опыт устранения кренов комплекса», 14-этажных зданий в условиях городской застройки Запорожья», Труды международной конференции по геотехнике, посвященной 300-летию Санкт-Петербурга «Реконструкция исторических городов и геотехническое строительство», Издательство АСВ, СПб. — М., 2003, с.259-263.

3. Российская Федерация, патент на изобретение № 2044833, МПК: 6 E02D 27/08, 35/00, 1995 г.

4. Российская Федерация, патент на изобретение № 2211288, МПК: 7 Е02D 35/00, 37/00, 2003 г.

5. Российская Федерация, патент на изобретение № 2275474, МПК: 6 Е02D 35/00, 2006 г.

6. В.П.Вершинин, П.Ф.Панфилов, С.Н.Сотников, статья «Стабилизация осадки основания и выправление крена 16-этажного жилого дома на свайном фундаменте», журнал «Основания фундаментов и механика грунтов», № 4, 1981 г., с.9-11 — прототип.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ выправления крена здания, возведенного на свайном фундаменте, заключающийся в том, что в ростверке продольной наружной стены здания, расположенной в направлении крена, устраивают новые сваи, а в ростверке продольной наружной стены здания, расположенной со стороны, обратной крену, «выключают» из работы сваи, отличающийся тем, что в процессе выправления крена изнутри подвала здания в отверстия, прорезанные в плите ростверка, вдавливающим устройством погружают новые сваи, образованные по их длине отдельными секциями, при этом голову сваи закрепляют в плите ростверка с помощью металлической траверсы и анкеров, заделанных на высокопрочном клее в отверстиях ростверка, затем у ряда свай, расположенных со стороны здания, противоположной крену, отрывают котлован, обеспечивающий доступ к оголовкам свай, которые срезают на величину =ib, где i — крен здания, b — ширина здания в направлении крена, при этом оголовки срезаемых свай предварительно усиливают металлическими бандажами с уплотнителями, образованными высокопрочными полимерными составами, а регулирование несущей способности F d новых свай в процессе выправления крена и эксплуатации здания осуществляют с помощью вдавливающего устройства, используя траверсу, которую устанавливают на голову сваи, и с помощью траверсы домкратом вдавливают сваю до необходимого усилия, после чего траверсу фиксируют гайками на анкерах до выправления и стабилизации крена здания, вдавливающее устройство демонтируют, а после выправления крена здания срубленные сваи «включают» в работу с помощью обетонирования.

Изобретение относится к строительству, а именно к усилению свайных фундаментов зданий, получивших крен. Способ выправления крена здания, возведенного на свайном фундаменте, состоит в том, что в ростверке продольной наружной стены здания, расположенной в направлении крена, устраивают новые сваи, а в ростверке продольной наружной стены здания, расположенной со стороны, обратной крену, «выключают» из работы сваи. В процессе выправления крена изнутри подвала здания в отверстия, прорезанные в плите ростверка, вдавливающим устройством погружают новые сваи, образованные по их длине отдельными секциями. Голову сваи закрепляют в плите ростверка с помощью металлической траверсы и анкеров, заделанных на высокопрочном клее в отверстиях ростверка. Затем у ряда свай, расположенных со стороны здания, противоположной крену, отрывают котлован, обеспечивающий доступ к оголовкам свай, которые срезают на величину Δ=ib, где i — крен здания, b — ширина здания в направлении крена. Оголовки срезаемых свай предварительно усиливают металлическими бандажами с уплотнителями, образованными высокопрочными полимерными составами, а регулирование несущей способности Fd новых свай в процессе выправления крена и эксплуатации здания осуществляют с помощью вдавливающего устройства, используя траверсу, которую устанавливают на голову сваи, и с помощью траверсы домкратом вдавливают сваю до необходимого усилия, после чего траверсу фиксируют гайками на анкерах до выправления и стабилизации крена здания. Вдавливающее устройство демонтируют, а после выправления крена здания срубленные сваи «включают» в работу с помощью обетонирования. Технический результат состоит в снижении трудоемкости и повышении надежности при выправлении крена здания, а также обеспечении регулирования крена при дальнейшей эксплуатации здания. 3 ил.

Изобретение относится к области строительства, а именно к усилению свайных фундаментов зданий, получивших крен.

Известен способ выправления крена здания, возведенного на лессовом грунте , заключающийся в том, что у фундаментов, расположенных с противоположной стороны направлению крена здания, отрывают траншеи, в которые непрерывно подают воду. В результате замачивания лессовой грунт дает местную просадку, что вызывает выправление крена здания.

Недостаток известного способа состоит в том, что он имеет ограниченную область применения (только для лессовых грунтов).

Известен способ выправления крена здания , заключающийся в том, что снаружи здания у фундаментов, расположенных с противоположной стороны направлению крена здания, отрывают траншеи. Из траншеи ниже подошвы фундаментов бурят горизонтальные скважины, которые вызывают ослабление грунтового основания и приводят к местной осадке здания и выправлению крена.

Недостатком указанного способа является то, что он мало эффективен для зданий, возводимых на свайных фундаментах.

Известен способ усиления фундамента при деформации основания , включающий создание дополнительных опор и соединение их с существующим фундаментом. При неравномерных деформациях основания с образованием крена фундамента дополнительные опоры, размещенные со стороны крена, и остальные дополнительные опоры соединяют с существующим фундаментом соответственно до и после ликвидации крена.

Ликвидацию крена осуществляют путем удаления грунта из-под существующего фундамента со стороны, противоположной крену.

Недостаток описанного способа заключается в том, что он мало эффективен для зданий, возводимых на свайных фундаментах и не позволяет регулировать крен здания в процессе его эксплуатации.

Известен способ управления креном и осадкой массивного сооружения , включающий выполнение в массивной плите фундамента сооружения сквозных сопел, установку гидродомкратов двойного действия, которые за один цикл вдавливают сыпучий материал в основание под фундаментом на ход поршня домкрата, а затем возвращаются в исходное положение, причем циклы процесса продолжаются до тех пор, пока несущая способность основания не превысит вертикальное сжимающее усилие, создаваемое массой всего сооружения, и фундамент сооружения не начнет выдавливаться вверх из грунта.

В массивной плите фундамента сооружения выполняют сквозные расширяющиеся книзу сопла, центральные и боковые, размещенные симметрично от центрального, вкладывают в каждое сопло стальное анкерное кольцо, состоящее из двух полуколец, соединяют их в единое анкерное кольцо, устанавливают над соплом домкратную балку и соединяют ее с анкерным кольцом анкерными болтами. Гидродомкраты двойного действия размещают между фундаментной балкой и каждым соплом и соединяют их поршни с домкратной балкой, обратным ходом подтягивают гидродомкрат к домкратной балке, заполняют сопло сыпучим материалом до опорной плиты гидродомкрата, группой гидродомкратов двойного действия, находящихся в зоне максимальной осадки плиты массивного сооружения, упрочняют грунтовое основание, постепенно уменьшают крен массивного сооружения, действуя синхронно группой гидродомкратов, по мере уменьшения крена сооружения подключают следующие дополнительные группы гидродомкратов двойного действия, увеличивая зону упрочнения грунтового основания под подошвой плиты по площади и циклы продолжаются до полной ликвидации крена массивного сооружения и до включения в работу всех гидродомкратов по всей площади подошвы плиты.

Недостаток описанного способа заключается в том, что он мало эффективен для массивных сооружений, возводимых на сваях большой несущей способности, и очень трудоемок при регулировании крена сооружения в процессе эксплуатации при длительно развивающихся осадках глинистых оснований.

Известен способ выравнивания крена сооружений , включающий бурение скважин, удаление и замачивание грунта под подошвой фундамента.

Бурение скважин осуществляют вертикально в фундаментной плите выравниваемого сооружения, погружают в них коаксиальные инъекторы, по внутренней полости которых подают воду под напором, а грунт в виде пульпы удаляют по внешней полости инъекторов, при этом задают последовательность разработки грунта под подошвой плиты с учетом условий работы сооружения, обеспечивая тенденцию прогиба в обоих направлениях — в продольном и поперечном, а именно на начальном этапе грунт удаляют в объеме 0,3-0,8 необходимого для выравнивания сооружения.

Затем последовательно объем грунта в зависимости от данных непрерывного контроля осадки сооружения, а после ликвидации крена положение сооружения фиксируют путем подачи через скважины под подошву фундамента твердеющего раствора под давлением.

Перед началом работ определяют характеристики грунта, проводят оценку его напряженно-деформированного состояния и на основании полученных данных составляют схему расположения скважин.

В процессе проведения работ и после их окончания осуществляют непрерывный контроль осадки здания с помощью геодезических приборов.

Недостаток указанного способа заключается в том, что он не применим при устройстве сооружений на свайном фундаменте.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению является способ , заключающийся в том, что под ростверком наружной стены здания, расположенной в направлении, противоположной крену, срубается верхняя часть у определенного количества свай. У наружной стены, расположенной в направлении крена, снаружи здания специальной установкой вдавливают новые сваи. По головам новых свай устраивают железобетонную раму, которую подводят под подошву существующего ростверка. В результате этих работ создается момент удерживающих сил, приводящий к выправлению крена здания. После выправления крена здания срубленные головы свай обетонируются и соединяются с ростверком.

Указанное техническое решение имеет следующие недостатки:

— для вдавливания свай необходимо использовать тяжелую дорогостоющую установку;

— железобетонная рама, устраиваемая по головам свай, имеет консольную часть, которая воспринимает значительную нагрузку от здания и поэтому должна обладать развитым сечением;

— от рамы на сваи передается значительный момент, часть свай работает на сжатие, часть на выдергивание, что неэффективно;

— при дальнейшей эксплуатации здания невозможно регулирование крена.

Основной задачей, на решение которой направлено изобретение, является снижение трудоемкости и повышение надежности при выправлении крена здания путем использования существующих плитных ростверков и изменения несущей способности новых свай, а также обеспечение регулирования крена при дальнейшей эксплуатации здания.

Поставленная задача решается с помощью предлагаемого способа выправления крена здания, возведенного на свайном фундаменте, который, как и прототип, заключается в том, что в ростверке продольной наружной стены здания, расположенной в направлении крена, устраивают новые сваи, а в ростверке продольной наружной стены здания, расположенной со стороны, обратной крену, «выключают» из работы сваи.

В отличие от прототипа в предлагаемом способе в процессе выправления крена изнутри подвала здания в отверстия, прорезанные в плите ростверка, вдавливающим устройством погружают новые сваи, образованные по их длине отдельными секциями, при этом голову сваи закрепляют в плите ростверка с помощью металлической траверсы и анкеров, заделанных на высокопрочном клее в отверстиях ростверка, затем у ряда свай, расположенных со стороны здания, противоположной крену, отрывают котлован, обеспечивающий доступ к оголовкам свай, которые срезают на величину Δ=ib, где i — крен здания, b — ширина здания в направлении крена, при этом оголовки срезаемых свай предварительно усиливают металлическими бандажами с уплотнителями, образованными высокопрочными полимерными составами, а регулирование несущей способности Fd новых свай в процессе выправления крена и эксплуатации здания осуществляют с помощью вдавливающего устройства, используя траверсу, которую устанавливают на голову сваи, и с помощью траверсы домкратом вдавливают сваю до необходимого усилия, после чего траверсу фиксируют гайками на анкерах до выправления и стабилизации крена здания, вдавливающее устройство демонтируют, а после выправления крена здания срубленные сваи «включают» в работу с помощью обетонирования.

Сущность предлагаемого способа заключается в том, что выправление крена здания, возведенного на свайном фундаменте, осуществляют, используя плитный ростверк, что сокращает затраты на возведение дополнительного фундамента.

Погружение новых свай осуществляется на существующем фундаменте с большим усилием легким вдавливающим устройством.

При длительно развивающихся осадках глинистых оснований сооружений в процессе их эксплуатации несущую способность новых свай регулируют с помощью вдавливающего устройства, используя траверсу, которая позволяет ослаблять или увеличивать несущую способность сваи.

Предлагаемый способ выправления крена здания, возведенного на свайном фундаменте поясняется чертежом, где на фиг.1 показан вид на торец здания, на фиг.2 — разрез по А-А, на фиг.3 изображено вдавливающее устройство.

Способ выправления крена здания, возведенного на свайном фундаменте, осуществляют следующим образом.

Центр тяжести «С» здания 1, установленного на плитном ростверке 2, в результате крена здания переместился на величину эксцентриситета «е» в сторону ряда свай 3 с меньшей общей несущей способностью, чем ряд свай 4.

На основании расчетов по современным программам выясняют причину крена здания и определяют опрокидывающий момент, связанный с креном здания, Мопр=eNI, где е — отклонение от вертикали центра тяжести здания, NI — общая вертикальная нагрузка на сваи от здания I-ой группы предельных состояний.

Для выправления крена здания проводятся следующие операции.

В ростверке 2 у продольной наружной стены здания, расположенной в направлении крена, первоначально устраивают новые сваи 5, а затем в ростверке 2 продольной наружной стены здания 1, расположенной со стороны, обратной крену, «выключают» из работы часть существующих свай 4, количество которых и их местоположение определяют расчетами.

Причем количество вновь устраиваемых свай 5 должно превышать количество «выключаемых» из работы свай 4.

Изнутри подвала в отверстия, прорезанные в плите ростверка 2, вдавливающим устройством погружают новые сваи 5, образованные по их длине отдельными секциями.

Погружение новых свай 5 производят с помощью вдавливающего устройства, состоящего из гидравлического домкрата 6, рамы 7, включающей шесть стоек 8, соединяемых на резьбе муфтами 9 с анкерами 10, закрепленными на высокопрочном клее в отверстиях ростверка 2. На голову новой сваи 5 монтируют траверсу 11, на которую устанавливают гидравлический домкрат 6, соединенный с маслонасосной станцией 12, снабженной измерителем гидравлического давления (образцовым манометром) 13. По манометру 13 определяют усилие вдавливания новой сваи 5 домкратом 6.

У ряда свай 4, расположенных в плите ростверка 2 с наружной стороны здания 1, противоположной крену, отрывают котлован 14, обеспечивающий доступ к оголовкам свай 4, после чего, в строгом соответствии с выполненным расчетом и определенным порядком, срезают оголовки свай 4 на величину Δ=ib, где i — крен здания, b — ширина здания в направлении крена, при этом оголовки срезаемых свай 4 предварительно усиливают металлическими бандажами 15 с уплотнителями, образованными высокопрочными полимерными составами.

Количество новых свай 5 и «выключаемых» из работы свай на основании расчетов принимают таким, чтобы обеспечить смещение центра тяжести свайного поля на величину у=ηе, где η=Муд/Мопр — коэффициент запаса, обеспечивающий выправление крена здания при создании удерживающего момента Муд за счет смещения центра тяжести свайного поля. Количество новых свай 5 должно превышать количество срубаемых существующих свай 4 настолько, чтобы после восстановления срубленных свай 4 (соединения их с ростверком 2), центр тяжести свайного поля совпадал с равнодействующей всех нагрузок от здания 1 в уровне голов свай.

За счет изменения центра тяжести свайного поля «у» создается момент удерживающих сил Муд, который приводит к выправлению крена i здания 1 и повороту ростверка 2 в месте срезанных свай 4 на величину Δ=ib.

По результатам геодезических наблюдений за креном здания в процессе его эксплуатации корректируются коэффициент запаса η, удерживающий Муд, и несущая способность Fd новых свай 5, устроенных в ростверках 2.

Регулирование (увеличение, снижение) несущей способности Fd новых свай 5 в процессе эксплуатации здания осуществляют с помощью вдавливающего устройства, которым производят вдавливание свай 5. При этом используют траверсу 11, которую устанавливают на голову новой сваи 5. С помощью траверсы 11 домкратом 6 вдавливают новую сваю 5 до необходимого усилия, контролируемого манометром 13. Затем затягивают гайки, фиксируют траверсу 11 на анкерах 10 до выправления и стабилизации крена здания, а вдавливающее устройство демонтируют.

После выправления крена срубленные сваи 4 «включают» в работу с помощью обетонирования.

В процессе эксплуатации здания по результатам геодезического мониторинга изменяют усилие в новых сваях 5 и регулируют крен.

Предлагаемый способ выправления крена здания, возведенного на свайном фундаменте, в отличие от ранее известных способов обладает малой трудоемкостью и небольшими энергозатратами при обеспечении высокой надежности.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. В.Н.Голубков, Ю.Ф.Тугаенко, статья «Выправление крена девятиэтажного жилого дома», журнал «Основания фундаментов и механика грунтов», №4, 1981 г., с.8-9.

2. B.C.Шокарев, И.В.Степура, А.В.Павлов, Р.В.Самченко, статья «Опыт устранения кренов комплекса», 14-этажных зданий в условиях городской застройки Запорожья», Труды международной конференции по геотехнике, посвященной 300-летию Санкт-Петербурга «Реконструкция исторических городов и геотехническое строительство», Издательство АСВ, СПб. — М., 2003, с.259-263.

3. Российская Федерация, патент на изобретение №2044833, МПК: 6 E02D 27/08, 35/00, 1995 г.

4. Российская Федерация, патент на изобретение №2211288, МПК: 7 Е02D 35/00, 37/00, 2003 г.

5. Российская Федерация, патент на изобретение №2275474, МПК: 6 Е02D 35/00, 2006 г.

6. В.П.Вершинин, П.Ф.Панфилов, С.Н.Сотников, статья «Стабилизация осадки основания и выправление крена 16-этажного жилого дома на свайном фундаменте», журнал «Основания фундаментов и механика грунтов», №4, 1981 г., с.9-11 — прототип.

Способ выправления крена здания, возведенного на свайном фундаменте, заключающийся в том, что в ростверке продольной наружной стены здания, расположенной в направлении крена, устраивают новые сваи, а в ростверке продольной наружной стены здания, расположенной со стороны, обратной крену, «выключают» из работы сваи, отличающийся тем, что в процессе выправления крена изнутри подвала здания в отверстия, прорезанные в плите ростверка, вдавливающим устройством погружают новые сваи, образованные по их длине отдельными секциями, при этом голову сваи закрепляют в плите ростверка с помощью металлической траверсы и анкеров, заделанных на высокопрочном клее в отверстиях ростверка, затем у ряда свай, расположенных со стороны здания, противоположной крену, отрывают котлован, обеспечивающий доступ к оголовкам свай, которые срезают на величину Δ=ib, где i — крен здания, b — ширина здания в направлении крена, при этом оголовки срезаемых свай предварительно усиливают металлическими бандажами с уплотнителями, образованными высокопрочными полимерными составами, а регулирование несущей способности Fd новых свай в процессе выправления крена и эксплуатации здания осуществляют с помощью вдавливающего устройства, используя траверсу, которую устанавливают на голову сваи, и с помощью траверсы домкратом вдавливают сваю до необходимого усилия, после чего траверсу фиксируют гайками на анкерах до выправления и стабилизации крена здания, вдавливающее устройство демонтируют, а после выправления крена здания срубленные сваи «включают» в работу с помощью обетонирования.

1/2006

ПРОБЛЕМЫ МЕХАНИКИ ГРУНТОВ, ОСНОВАНИИ

И ФУНДАМЕНТОВ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ВЫСОТНЫХ ЗДАНИИ И КОМПЛЕКСОВ

З.Г. Тер-Мартиросян В.И. Теличенко М.В. Королев

условиях обуславливают необходимость совершенствования традиционных методов проектирования оснований и фундаментов для массового строительства, т.е. зданий, высотой не выше 10-15 этажей и передающих на основания нагрузки не выше 200-300 КПа. При проектировании оснований и фундаментов таких зданий, как правило, усилия от надземной части сооружения прикладываются на подземную часть и на фундамент в виде распределенной нагрузки или сосредоточенных сил, т.е. гибким образом. Это исключало возможность учета взаимного влияния основания, фундамента,

В статье рассматриваются проблемы механики грунтов, оснований и фундаментов, возникающие при проектировании, строительстве и эксплуатации многофункциональных высотных зданий и комплексов. Отмечается необходимость совершенствования методов проектирования промышленных и гражданских сооружений (ПГС) путем комплексного решения задачи при количественной оценке напряженно-деформированного состояния (НДС) системы «основание — фундамент — подземная и надземная части (ОФПНЧ)» сооружений и, в первую очередь, уникальных высотных зданий с учетом их взаимного влияния.

Особое внимание уделяется вопросам совершенствования экспериментально — теоретических основ механики грунтов; расчетно-теоре-тических методов прогнозирования напряженно-деформированного состояния системы ОФПНЧ сооружений с учетом их взаимодействия; расчетно-теоретических методов обоснования технологии строительного производства и технологии преобразования строительных свойств грунтов.

Растущие темпы строительства многофункциональных высотных зданий и комплексов в стесненных условиях городской территории и в сложных инженерно-геологических

подземной и надземной частей сооружения. Однако с ростом этажности здания и размеров фундаментов в плане необходимость совместного рассмотрения НДС системы ОФПНЧ значительно возросла, так как это приводит к существенным и качественным изменениям процесса формирования и трансформации НДС этой системы.

Действительно, особенностью высотных зданий являются: большие размеры фундаментов в плане (до 10 000м2 и более); высота здания (70 м и более); большие нагрузки на грунты основания (50-70тс/м2); устройство глубоких котлованов (20-30м) под защитой ограждающих конструкций. При этом в процессы формирования НДС системы ОФПНЧ вовлекаются огромные массивы грунта как под фундаментной плитой, так и за ограждающей конструкцией. На размеры этих массивов существенное влияние оказывают площадь подошвы фундаментной плиты, длина свай в плитно-свайном фундаменте, глубина котлована, жесткость ограждающей

конструкции и масса проектируемого здания. Опыт проектирования и строительства крупномасштабных сооружений (ГЭС, ТЭС, АЭС) показывает, что глубина активной зоны деформирования грунтов основания не превышает ширину фундамента Ь = -1.3018е-002 к) 0.0000н+000 О.ООООэ+ООСИо 7.50006-003 7.5000е-0031о 1.5000е-002 1 Ы)и0е-и02 ¿.¿Ъи0е-002

■¿ ■¿ьии

Технология возведения зданий и сооружений.

Лекция 7.8.3

Возведение каркасных зданий с натяжением арматуры в процессе монтажа

Использование преднапряженных конструкций способствует снижению расхода материалов, повышению долговечности и эксплуатационной надежности зданий. Начиная

с50-хгодов XX века, в сборном строительстве активно используют конструкции, преимущественно изготовленные в заводских условиях (многопустотный настил, фермы, балки пролетных строений мостов и др.). В настоящее время объем сборного преднапряженного железобетона составляет около 30 % от выпуска. Применение преднапряжения конструкций в построечных условиях производят в крайне редких случаях.

Конструктивная система преднапряженного каркаса впервые была разработана в Югославии и имеет ряд специфических особенностей. В отличие от традиционных предварительно напряженных конструкций, особенность системы состоит в том, что все элементы каркаса выполняются из обычных сборных железобетонных конструкций, а их обжатие осуществляется за счет натяжения арматуры, размещаемой в продольных и поперечных стыках панелей перекрытий и отверстиях в колонных. В результате обжатия возникают силы трения в узлах сопряжения плит перекрытия и колонн, что обеспечивает требуемую несущую способность каркаса. Расположение преднапряженной системы во взаимно перпендикулярных направлениях позволяет создавать условия работы конструкций, достаточно стойких к восприятию как статических, так и динамических нагрузок, что особенно важно при возведении зданий в сейсмических районах. Кроме

высокой сейсмостойкости данная система имеет ряд преимуществ по сравнению с известными. Это низкий расход бетона (0,15…0,2 м3/м2), снижение трудозатрат на изготовление и возведение.Из-заотсутствия закладных деталей и арматурных выпусков резко снижается расход стали, отпадает необходимость в производстве сварочных работ. Это повышает эксплуатационную надежность и долговечность зданий. Несмотря на применение типовых сборных деталей заводского производства,из-заотсутствия внутренних несущих стен система обладает значительной гибкостью архитектурнопланировочных решений. Она позволяет возводить ширококорпусные здания с шагом ячейки расположения колонн от 3,6×3,6 м до 7,2×7,2 м. Это обеспечивает создание гибкой планировки помещений путем использования внутренних перегородок облегченной конструкции. По данной конструктивной схеме возможно возводить широкий диапазон зданий различной этажности и назначения (от 2…3 этажей коттеджного типа до 17…20 — этажных многоквартирных жилых домов, административных и промышленных зданий).

Вкачестве несущих элементов используются многоярусные колонны прямоугольного сечения, которые имеют на уровне перекрытий отверстия для пропуска напрягаемой арматуры (рис. 1). Пространство между колоннами заполняется сборными железобетонными плитами на размер ячейки. Плиты изготавливаются пустотными с усиленными продольными и поперечными ребрами, с специальной выемкой для контакта

споверхностью колонн. Наружные грани плит выполняются с учетом обеспечения при их соединении пространства для пропуска арматуры и ее замоноличивания.

По периметру каркаса располагаются специальные бортовые элементы, которые, соединяясь с плитами перекрытий, образуют пространство для пропуска напрягаемой арматуры по контуру здания. Они же служат несущими элементами для размещения наружных стеновых панелей. Для устройства консольных выпусков используются специальные плиты, которые также крепятся с помощью напрягаемой арматуры. Консольные выпуски могут служить элементами балконов и лоджий.

Система преднапряженного безбалочного каркаса снабжается внутренними железобетонными стенками, которые размещаются между колоннами и выступают в качестве элементов жесткости. Их установка производится по мере возведения перекрытий этажей

-1 —

регулирование усилий в плитном фундаменте в процессе возведения здания

Технология возведения зданий и сооружений.

Лекция 7.8.3

по вертикальной оси. Они предназначены для восприятия горизонтальных нагрузок и обеспечения пространственной жесткости каркаса.

Рисунок 1. Каркасная система зданий с натяжением арматуры в построечных условиях: а — принципиальная схема;б — общий вид фрагмента здания;1 — плита;2 — бортовой элемент;3 — преднапряженная арматура;4 — колонны;5 — внутренняя панель перегородки;6 — монолитный участок;Р — усилие натяжения.

Технологическая гибкость данной системы состоит в возможности возведения зданий сложной геометрической формы различной этажности.

С целью снижения типоразмеров конструктивных элементов, для каждого здания принимаются ячейки одного и реже — двух типоразмеров. Максимальное использование типовых элементов сборного железобетона превращает строительную площадку в сборочный конвейер.

Особенно важно качество сборных элементов, их соответствие геометрическим размерам проектных значений с учетом системы допусков, а также соответствие конструктивных элементов физико-механическимхарактеристикам. Достаточно жесткие требования по допускам геометрических размеров предъявляются практически ко всем конструктивным элементам: фундаментам, плитам перекрытия, колоннам, стенкам жесткости, бортовым и консольным элементам, лестничным маршам и т.п.

Об ограниченном количестве типоразмеров сборных элементов свидетельствует номенклатура изделий, применяемая для возведения многоэтажных жилых зданий (рис. 2). В зависимости от проектного решения могут использоваться: одно-,двух- и трехъярусные колонны; плиты перекрытия на ячейку или составные из двух элементов; лестничные марши, объединенные с площадкой; стенки жесткости сплошного сечения и с проемами и т.п.

— 2 —

регулирование усилий в плитном фундаменте в процессе возведения здания

Технология возведения зданий и сооружений.

Лекция 7.8.3

Рисунок 2. Номенклатура сборных элементов, используемых для возведения жилых зданий с преднапряженными конструкциями: а — плит перекрытий, бортовых и консольных элементов;б — стенок жесткости;в — колонн различной этажности;г — лестничных маршей;д — конструктивное решение плит перекрытий в зависимости от размеров ячейки.

Возведение зданий с безбалочным каркасом включает несколько циклов строительно-монтажныхработ: подготовительные; работы нулевого цикла; надземной части (каркас здания, стеновое ограждение, кровля, внутренние отделочные, специальные виды работ и т.д.).

Для производства строительно-монтажныхработ используются башенные краны, характеристики которых (грузоподъемность, высота подъема крюка и вылет стрелы) определяются известными способами в соответствии с геометрическими размерами зданий и максимальной массой монтируемых элементов. Кроме башенных кранов могут использоваться стреловые. Для перемещения рабочей силы на монтажный горизонт и доставки некоторых строительных материалов применяются грузопассажирские подъемники.

Работы нулевого цикла включают механизированную отрывку котлована под площадь здания, устройство бетонной подготовки под отдельно стоящие фундаменты, монтаж фундаментов в соответствии с принятой сеткой колонн, установку колонн с омоноличиванием стыков, монтаж стенок жесткости, плит перекрытия над подвальным этажом, натяжение арматуры и омоноличивание стыков, установку наружных стен с гидроизоляцией и др. Для выполнения работ по возведению подземной части здания чаще всего используются стреловые мобильные краны.

Технология производства работ нулевого цикла имеет ряд специфических особенностей. В частности, до монтажа колонн по результатам геодезической съемки, обеспечивается единый монтажный горизонт стаканов фундаментов. Монтаж многоярусных колонн осуществляется раздельным методом. При этом размером захватки является температурный блок длиной 40…50 м, секция жилого дома или этаж. Установка колонн осуществляется башенным краном с приобъектного склада «на себя». Первоначально устанавливается наиболее удаленный ряд колонн захватки, затем — внутренние ряды и в дальнейшем — внешний.

Для установки колонн в проектное положение используются фрикционные подкосы, которые верхним концом крепятся к специальному воротнику, устанавливаемому на колонну до ее подъема, а нижней частью фиксируются к телу фундамента или бетонной

— 3 —

регулирование усилий в плитном фундаменте в процессе возведения здания

Технология возведения зданий и сооружений.

Лекция 7.8.3

подготовки (рис. 3). Воротник на колонне служит также опорой для плит перекрытий, поэтому его установка должна осуществляться с максимальным соблюдением допусков.

Рисунок 3. Технологические схемы установки, выверки и временного крепления элементов каркаса подземной части здания: 1 – фундаменты стаканного типа;2 –3-хярусные колонны;3 – клиновый вкладыш для временного крепления колонн и выверки в проектное положение;4 – металлический воротник;5 – подкос с регулируемой длиной;6 – панель диафрагмы;7 – фиксатор;8 – монтируемая панель перекрытия;9 – бортовая балка в процессе монтажа.

Выверка колонн в проектное положение производится путем фиксирования нижней части с осевыми рисками на фундаменте с помощью клинового захвата и верхней части за счет изменения длины подкоса.

Точность установки колонн в проектное положение имеет существенное значение при возведении перекрытий последующих этажей и ярусов. Поэтому монтаж колонн подвальной части должна осуществляться минимальными отклонениями от проектных значений. Для контроля вертикальности колонн используют геодезические приборы.

Для омоноличивания стыков колонн с фундаментами используются быстротвердеющие бетонные смеси на мелком заполнителе с добавками, ускоряющими набор прочности.

Наращивание колонн вышележащих этажей осуществляется несколькими методами, в зависимости от конструкции стыков. Конструктивное решение стыков зависит от этажности здания, шага колонн и действующих нагрузок. Для многоэтажных жилых зданий допускается облегченный стык, основанный на пропускании арматурных стержней выше- и нижестоящей колонны в специальные отверстия в бетоне (штепсельное соединение). Каждая колонна имеет в обоих концах четыре анкера и четыре отверстия. При стыковке поверхность нижней колонны покрывается слоем цементно-песчаногораствора. После установки колонны осуществляется цементирование каналов с анкерами. Таким образом, достигается требуемая монолитность и равнопрочность стыка.

Для промышленных зданий высотой более 5 этажей стыковка колонн осуществляется с использованием объемных металлических элементов, свариваемых с арматурными стержнями. При этом верхний торец колонны имеет корытообразную форму, в которую погружается нижний торец монтируемой колонны с металлическим воротником. Для обеспечения плотного контакта торцевых элементов перед наращиванием колонн осуществляется подливка раствором. После выверки в проектное положение осуществляется сварка стыкуемых элементов (рис. 4).

Характерной особенностью стыков колонн является то, что они располагаются выше уровня перекрытия на 150…200 мм. Это обеспечивает не только удобство ведения работ по их устройству и выполнению последующих монтажных операций, но и восприятие максимальных моментов и поперечных сил. Создание равнопрочных стыков является основой повышения надежности и долговечности зданий.

Монтаж диафрагм жесткости производится после установки колонн и набора требуемой прочности стыков. Их установку осуществляют строго по оси симметрии колонн с сохранением проектных зазоров. Как правило, диафрагмы устанавливаются в местах разграничения квартир, секций домов, а также используются для формирования лестничных клеток. Их выверка и временное крепление осуществляются с применением подкосов и фиксаторов и мало отличаются от технологии монтажа элементов круп-

— 4 —

регулирование усилий в плитном фундаменте в процессе возведения здания

Технология возведения зданий и сооружений.

Лекция 7.8.3

нопанельных зданий. Диафрагма жесткости считается смонтированной только в том случае, если произведена заделка стыков торцевых элементов с плоскостью колонн.

Рисунок 4. Стыки колонн для возведения многоэтажных а) жилых иб) промышленных зданий.

Монтаж элементов перекрытия включает установку плит, рамных конструкций лестничных клеток, лифтовых шахт, бортовых балок и т.п. Основным требованием при монтаже плоских элементов является тщательное соблюдение монтажного горизонта, что достигается различными технологическими приемами. Наиболее простым и менее трудоемким является использование опор временных элементов воротников. Это обеспечивает проектное положение плит перекрытия. При использовании составных плит из двух или трех элементов применяют специальные подмости с опорными площадками, снабженными механическими домкратами (рис. 5), позволяющие с минимальными трудозатратами произвести выверку плит в проектное положение. Подобные приспособления используют при возведении надземной части зданий для монтажа консольных элементов — балконных плит, лоджий и т.п. При этом временные опоры сохраняются до окончания производства работ по натяжению арматуры и ее омоноличиванию.

Рисунок 5. Технология монтажа составных плит перекрытия с применением подмостей: 1 — колонны;2 — составные плиты перекрытия;3 — консольный элемент;4 — подмости с механическими домкратами;5 — кронштейны для временного крепления консольных плит.

Проектное положение бортовых балок обеспечивается использованием специальных консолей на воротниках, а их временное крепление осуществляется с помощью фиксаторов.

— 5 —

регулирование усилий в плитном фундаменте в процессе возведения здания

Технология возведения зданий и сооружений.

Лекция 7.8.3

Монтаж стеновых панелей заглубленной части здания производится известными технологическими приемами с устройством и герметизацией стыков и последующей гидроизоляцией.

Возведение надземной части зданий. После устройства перекрытий подвальной части выполняют цикл работ по монтажу конструкций первого и второго этажей. При наличии нескольких захваток достигается непрерывность и ритмичность монтажного потока.

Всоответствии с технологическим регламентом допускается возведение двух перекрытий без омоноличивания стыков и натяжения арматуры, что дает возможность более оперативного планирования технологии производства работ.

Вкачестве захватки принимается секция жилого дома. Процесс монтажа сборных элементов этажа осуществляется непрерывным потоком в следующей технологической последовательности (рис. 6): первоначально монтируются элементы внутренних стен, а затем перекрытий, лестничных клеток, консольных элементов балконных плит, бортовых элементов и т.п.

Рисунок 6. Технологические схемы и последовательность монтажа элементов безбалочного каркаса: а — фрагмент стройгенплана;б — поперечный разрез на период монтажа элементов каркаса.

Для установки консольных элементов балконных плит используются временные опоры, обеспечивающие их геометрически неизменяемое положение на период временного крепления.

Установка бортовых элементов производится на консольные выпуски воротников, а их временное крепление осуществляется с использованием специальных анкеров.

По завершении работ на захватке производится цикл работ по укладке напрягаемой арматуры и ее натяжению. Эти работы выполняются отдельным строительным потоком. При этом звено монтажников продолжает монтаж конструкций на очередной захватке.

До укладки напрягаемой арматуры необходимо выполнить работы по омоноличиванию стыков колонн с плитами перекрытий, а также заделку стыков стенок жесткости с колоннами.

Технологическим регламентом предусматриваются достаточно жесткие условия создания стыковых соединений. Это обстоятельство исключительно важно для обеспечения несущей способности каркаса, т.к. создаваемые за счет натяжения силы трения между плитами перекрытий и колоннами, а также между диафрагмами и колоннами зависят от степени заполнения стыков при омоноличивании и физико-механическиххарактеристик материала.

Для обеспечения стыковых соединений требуется использование композиционных материалов достаточно высокой прочности. Так, для устройства стыков между колоннами

— 6 —

регулирование усилий в плитном фундаменте в процессе возведения здания

Технология возведения зданий и сооружений.

Лекция 7.8.3

и плитами перекрытий, зазор между которыми составляет 3…4 см, требуется заполнение раствором, прочность которого после твердения должна быть не менее 30 МПа. Процесс натяжения арматуры допускается при достижении прочности не менее 22 МПа.

Подобное решение принимается для диафрагм жесткости. Зазор между плоскостью колонн и торцевых элементов диафрагм жесткости (внутренних стен) заполняется высокопрочным раствором, обеспечивающим их плотный контакт с плоскостью колонн. Омоноличивание стыков обеспечивает требуемые условия передачи горизонтальных нагрузок при натяжении арматуры и пространственную жесткость каркаса.

Наиболее ответственным этапом в технологии производства работ является установка напрягаемой арматуры, ее натяжение и омоноличивание. Комплекс работ включает раскрой и установку пучков, первичное натяжение, инъецирование отверстий в колоннах, вторичное натяжение и омоноличивание швов.

В качестве напрягаемой используется канатная (пучковая) арматура. Ее параметры устанавливаются расчетным путем. Для многоэтажных жилых зданий используются канаты Ø15,2 мм в количестве 2-хэлементов. Они устанавливаются в продольном и поперечном направлениях через соответствующие отверстия в колоннах и полостях в стыках между перекрытиями (рис. 7). Натяжение и защита канатов от коррозии представляют важнейшие операции для обеспечения надежности и долговечности конструкций.

Рисунок 7. Схемы размещения напрягаемой арматуры в элементах каркаса: а – узел сопряжения колонн, плит перекрытия и бортовых балок;б, в – стыки колонн и размещение напрягаемой арматуры;г – схема размещения напрягаемой арматуры в стыках плит перекрытия;д – узел сопряжения панелей перекрытия и колонн; 1 – поперечная напрягаемая арматура; 2 – продольная; 3 – участок омоноличивания колонн с плитами перекрытия; 4 – монолитный участок сопряжения плит перекрытия.

Раскрой пучков осуществляется на специальном стенде. Длина раскроя пучка, напрягаемого с двух сторон, равна расстоянию между внешними поверхностями гильз, увеличенное на длину захвата гидравлического натяжного устройства (пресса). Действительная длина тросов должна быть несколько больше из-заотклонения трассы пучка от прямой линии. Пучки устанавливаются в конструкцию протягиванием через соответствующие отверстия в колоннах. В концах устанавливаются прокладки, гильзы и клинья. Для фиксации канатов используются специальные анкеры. Для пучков, расположенных в коротком направлении, натяжение осуществляется с одной стороны. В продольном направлении здания пучки натягиваются с двух сторон с помощью двух гидравлических домкратов.

Перед натяжением пучков должен быть выполнен цикл работ по омоноличиванию стыков колонн с плитами перекрытия, а также диафрагмами жесткости. При этом, как отмечалось, должна быть достигнута необходимая прочность соединений. Натяжение пучковой арматуры осуществляется по специально разработанной программе. Она должна содержать данные о последовательности предварительного натяжения, величине усилий в пучках, относительном удлинении, а также о последовательности и применяемых усилиях в отдельных полях. Для производства работ по натяжению используются специальные полуавтоматические гидравлические домкраты. Гидродомкраты облегченного типа, вес которых составляет от 14 до 45 кг, обеспечивают усилия натяжения от 120 до 450 кН. Они

— 7 —

Технология возведения зданий и сооружений. Лекция 7.8.3

представляют собой механизмы двухстороннего хода и могут использоваться как в малоэтажном, так и многоэтажном строительстве жилых зданий.

Натяжение пучков осуществляется со специальных навесных подмостей, на которых размещается рабочий с гидравлическим домкратом (рис. 8, б). Усилие натяжения определяется по данным манометра, по результатам предварительной тарировки. После установления домкрата на пучок рабочий выполняет операцию захвата и натяжения троса. При этом определяется общее удлинение пучка. Усилие натяжения и удлинение пучка являются общими параметрами, характеризующими цикл натяжения.

При натяжении с короткой стороны здания первоначально осуществляется анкеровка пучков в гильзах и последующее натяжение с противоположной стороны. В данном случае величину удлинения пучков рассчитывают пропорционально его длине.

Технологическая последовательность натяжения арматуры зависит от размеров здания и, как правило, производится симметрично с крайних рядов колонн к центру здания. В такой же последовательности осуществляется натяжение поперечных элементов короткой стороны.

Для более полного использования эффекта предварительного напряжения применяют двухстадийное натяжение.

Вторая стадия натяжения состоит в опускании напряженного пучка в центре пролета на величину эксцентриситета (рис. 8, в). Этот прием позволяет увеличить степень натяжения пучков и повысить несущую способность каркаса. Технологический прием дополнительного натяжения осуществляется путем сдавливания пучка вниз до получения необходимого эксцентриситета. Затем производится его фиксация в проектное положение путем установки анкера из стержневой арматуры в специальное пространство в ребрах перекрытия.

Рисунок 8. Технология натяжения продольной и поперечной арматуры: а — технологическая последовательность натяжения продольной и поперечной арматуры;б — схема размещения люльки и гидравлического домкрата;в — схема дополнительного натяжения арматуры путем ее опускания;1 — навесная люлька;2 — гидродомкрат;3 — напрягаемая арматура;4 – гильза.

Контроль натяжения арматуры проводится двумя способами: по величине давления на манометре насоса и удлинению тросов. Отклонение от расчетных параметров должно быть не более ± 8 %. Измерение удлинения производится на каждом пучке. Данные измерений вносятся в акт по производству работ.

Антикоррозийная защита преднапрягаемой арматуры осуществляется путем инъецирования каналов через колонны, заделкой швов между колоннами и плитами, замоноличиванием швов межканального пространства и обетонированием концевых анкеров.

Защита будет эффективной и долговечной при соблюдении технологического регламента производства работ, составов инъецируемых и бетонных смесей, а также минимальных сроков нахождения элементов напрягаемой системы под воздействием атмосферных осадков. При неблагоприятных климатических воздействиях необходимо применять меры по временной защите пучков.

Процесс устройства наружного стенового ограждения может осуществляться параллельно возведению каркаса здания или после его окончания. Наиболее рациональным

— 8 —

Технология возведения зданий и сооружений.

Лекция 7.8.3

является совмещение процессов, т.к. это приводит к значительному сокращению общей продолжительности работ.

Стеновое ограждение может выполняться в сборном варианте с использованием одно- и трехслойных стеновых панелей, из мелкоштучных блоков и кирпича с последующим утеплением и облицовкой. Конструктивной особенностью данной системы является возможность восприятия нагрузок от стенового заполнения на элементы каркаса. Это обстоятельство существенно расширяет диапазон технических решений по устройству наружного ограждения.

— 9 —