Багатошарові залізобетонні стінові конструкції.

К.т.н., доц.. Мазурак А.В., аспірант Амброзяк П.І., асистент Ковалик І.В.

Ключеві слова: залізобетон, багатошарові стіни, несуча здатність.

Key words: reinforced, laminated wall, bearing capacity.

Ambrozyak P.I. Multi-concrete wall construction. National and international multi-use concrete structures shows their high operational reliability and economic efficiency compared to conventional concrete structures.

Постановка проблеми. Світовий та вітчизняний досвід використання багатошарових залізобетонних конструкцій показує їх високу експлуатаційну надійність та економічну ефективність в порівнянні з звичайними залізобетонними конструкціями. Проте проектування багатошарових залізобетонних конструкцій ускладнюється недостатніми теоретичними напрацюваннями, зміною нормативної бази, не дивлячись на велику кількість практичного використання багатошарових залізобетонних коннструкцій.

Аналіз останніх досліджень та публікацій. Ідея багатошарових конструкцій не нова. Але технічний прогрес дає поштовх інтенсивному дослідженню полегшених конструкцій з високою несучою здатністю. Дослідженням даної проблеми займалося чимало фахівців будівельної галузі нашої країни. Проблематику розрахунків трьохшарових залізобетонних плит з теплоізоляційним шаром, виконаним з теплоізоляційного бетону, займався Майборода В.Ф. [1], який виявив, що виявили, щонайслабкішим місцем таких елементів є приопорні ділянки, в які слід включати додаткову поперечну арматуру. Експериментально досліджував двошарові плити Барашиков А.Я. [3]. Впровадженням багатошарових конструкцій у спорудженні енергетичних комплексів займався Комаровський А.Н. [2]. Проблематика машинного розрахунку багатошарових елементів вивчає Б. Г. Демчина [4], що розробив методику дослідження, яка дозволила вивчити роботу тришарових плит на згин при випробуванні статичним навантаженням та детально вивчити процеси старту і розвитку тріщин.

Постановка завдання. Дослідити основні характеристики багатошарових залізобетонних стінових конструкцій. Встановити їх переваги та недоліки в порівнянні з одношаровими залізобетонними елементами. Визначити основні напрямки майбутніх досліджень.

Виклад основного матеріалу. При виробництві зовнішніх стін будівель і споруд з важких бетонів, які відповідають сучасним вимогам по показнику термічного опору, вони повинні мати велику ширину. Конструкціями, які мають невелику товщину та задовольняють сучасним вимогам як по міцності, так і по тепловому опору є багатошарові залізобетонні конструкцій. Вони мають ряд переваг, а саме:

- економічність з точки зору швидкості зведення будівлі, витрат на монтаж;

- мінімальна залежність будівельних робіт від погодних умов;

- різна теплопровідність різних шарів. Внаслідок використання даного технологічного прийому істотно знижується загальна теплопровідність стінових конструкцій, адже тепловий потік найбільше згасає на стику шарів.

- велика несуча здатність, при невеликій масі;

- висока втомна міцність при змінних навантаженнях;

- хороша звукоізоляція і жорсткості;

- при захищених поверхнях зовнішніх шарів стійкість до погодних дій і агресивних виділень промислових підприємств.

Багатошарові залізобетонні конструкції класифікують [1]:

- за використаним матеріалу – з середнім шаром ефективного утеплювача і конструктивно-теплоізоляційного, теплоізоляційного бетону;

- за конструктивними особливостям – ребристі, з пустотами, суцільного перерізу;

- за технологією виготовлення – конструкції роздільного виготовлення шарів з подальшим з’єднанням, пошарового виготовлення, і з використанням технології розшарованого бетонного розчину.

Для виготовлення залізобетонних багатошарових конструкцій застосовують види бетону: важкий, легкий на пористих заповнювачах і ніздрюватий. Клас бетону вибирають на підставі вимог по довговічності і міцності. При цьому для легких бетонів характерні більш складні залежності їх характеристик від складу, заповнювача, технології виготовлення бетонної суміші і конструкції. Через це виготовлення легкобетонної багатошарової конструкції з визначеними характеристиками і співвідношенням шарів є досить складним.

В якості арматури застосовують сітки і просторові каркаси. Арматуру розраховують виходячи з навантажень, що виникають під час експлуатації та транспортування.

З'єднання зовнішнього і внутрішнього шарів за допомогою зв'язків. Основними функціями зв'язків є: забезпечення взаємодії між шарами; перенесення навантажень зовнішнього шару на внутрішній шарів. Слід виділити три основні типи зв'язків: гнучкі металеві; окремі армовані бетонні шпонки; армовані бетонні ребра.

Проте практичне застосування багатошарових конструкцій затримується через недостатнє вивчення їх роботи. Діючих нормативних документах розрахунок таких конструкцій не розглядається, тому що даних про роботу багатошарових конструкцій недостатньо. На сьогодні в нормах не відображена належним чином теорія розрахунку багатошарових залізобетонних елементів. Для широкого застосування багатошарових залізобетонних конструкцій потрібні комплексні експериментально-теоретичні дослідні дані їх роботи під навантаженням і розробка прикладних методів розрахунку [3].

При розрахунку багатошарових залізобетонних конструкцій слід враховувати наступні навантаження:

- тиск вітру;

- власна вага та інші постійні навантаження;

- ексцентриситет постійних навантажень;

- горизонтальні сили, спричинені людиною, тваринами або транспортом;

- вага обладнання, що монтується на бетонних шарах;

- коливання середньої температури залізобетонних шарів;

- різниця внутрішньої температури шарів;

- різниця температур між шарами;

- усадка і повзучість шарів;

- осадка фундаменту;

- навантаження, що виникають під час перевезення і монтажу.

Розрахунок несучої здатності багатошарових стінових конструкцій складається з двох етапів:

- розрахунку напруження і деформацій від зовнішнього навантаження;

- розрахунку стійкості всієї системи в цілому та місцевої стійкості зовнішніх шарів, на які діють зусилля. Втрата стійкості багатошарового елемента панелі відбувається при поздовжньому згині, випученні системи під дією зусиль, місцевої втрати стійкості шарів.

Висновок. В результаті огляду досліджень в області багатошарових конструкцій було встановлено, що не дивлячись на переваги багатошарових конструкцій, які раціонально поєднують несучі, теплоізоляційні і огороджуючі функції, широке їх впровадження в будівельну практику стримуються тим, що виготовлення таких елементів в порівнянні з одношаровими більш трудо- і енергомістке, адже потребує двох- або трьохкратного формування. При цьому спосіб виготовлення та укладки бетонної суміші та теплоізоляційних шарів розрізняються внаслідок різниці фізико-механічних характеристик шарів. Проте при доцільному виборі складу окремих шарів можуть бути створені багатошарові конструкції із відмінними статичними і конструктивними властивостями. Завданням майбутніх досліджень є проведення теоретичного аналізу та експериментальна перевірки міцності стінових конструкцій.

Бібліографічний список:

1. Майборода, Виктория Федоровна. Трехслойные железобетонные конструкции [Текст] / В. Ф. Майборода, В. М. Карпюк. - К.:Будивельник, 1990. - 144 с.: ил. - ISBN 5-7705-0004-2: Б. ц

2. Комаровский А. Н. Панельное и крупноблочное строительство промышленных и энергетических объектов [Текст]:производственно-практическое издание / А. Н. Комаровский. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергия,1970. - 535 с.: ил. - Б. ц

3. Барашиков А.Я., Журавський О.Д., Сморкалов Д.В. Експериментальні дослідження двошарових плит // Ресурсоекономні матеріали, конструкції, будівлі та споруди: Збірник наук. праць. Вип. 12. – Рівне: НУВГП, 2004. – С. 109–114.

4. Б. Г. Демчина, І. З. Рутковська, Л. І. Вознюк Особливості розрахунку багатошарових плит перекриття на ПК "ЛИРА"//Сучасне промислове та цивільне будівництво. Том 5, N4. – Львів: НУ»Львіська політехніка»,2009. – С.179-185. - ISSN 1819 432X print / ISSN 1993 3495 online.

5. Бирулин Ю.Ф., Калядин Ю.А., Соколов А.Б. Трехслойные панели наружных стен с дискретными связями // Промьшленное и гражданское строительство. 1998.- № 9 - С. 37-38.

6. Гагарин В.Г. О новых требованиях к теплозащитным свойствам ограждающих конструкций//Межрегиональная ассоциация "Железобетон". Тезисы докладов 4-й конференции (посвященной 100-летию со дня рождения A.A. Гвоздева). -М.: 1997.- С. 43-45.