В настоящее время существует острая потребность в строительстве новых многофункциональных зданий и сооружений. Для этого активно развиваются новые технологии строительства. В настоящей статье, проведен анализ и научное обоснование применения сотовых конструкций в строительстве.
Ключевые слова: строительство, многофункциональные здания, технологии строительства, сотовые конструкции.
Сотовые конструкции нашли свое применение в монолитном строительстве. Основной принцип работы данных конструкций состоит в том, что продольные и поперечные стены (балки-стенки), монолитно связанные с перекрытиями, образуют единую несущую пространственную конструкцию, что позволяет опереть здание на редко расположенные опоры без увеличения сечений конструктивных элементов (стены, перекрытия) в сравнении с классическими зданиями, которые опираются на грунт.
Конструктивная система позволяет организовать свободное пространство при чередовании сотовой конструкции через один или более этажей, а также в зоне опирания конструкций под сотами.
Варианты организации конструктивной системы здания с сотовыми конструкциями приведены на рисунке 1. а.
При наличии одного сотового этажа конструкцию называют несущим этажом (рисунок 1. б) [1, 2]. Вертикальные несущие конструкции принимают в виде железобетонных балок-стенок или стальных ферм, работающих в двух направлениях с включением перекрытия в работу. Перекрываемые пролеты несущего этажа могут быть до 100 м.
Рис. 1. Конструктивные системы зданий с сотовыми конструкциями и несущими этажами
Рис. 2. Вертикальные конструкции несущих этажей
В качестве примера можно привести здание пансионата «Дружба» в Ялте. Пансионат на 400 номеров был возведен в 1980–1985 гг. по программе экспериментального строительства по проекту ЗАО «Курортпроект» на ограниченном по размерам участке со сложным рельефом.
Здание пространственно решено в виде кольцеобразного «моноблока», в котором вся нагрузка передавалась на скалу с помощью трех равнонагруженных башенных опор.
Опорами здания являются башни, в которых размещены лестницы, лифты и коммуникации. Диаметр опор 9 метров, толщина стен от 20 до 80 см.
В нижней части между опорами на их консолях расположен круглый бассейн диаметром 24 м, днище которого запроектировано в виде конической оболочки.
Рис. 3. Общий вид пансионата «Дружба»
Рис. 4. План первого этажа и разрез здания пансионата
Средняя пятиэтажная часть здания решена в виде кольцевой сотовой несущей системы, в которой все конструктивные элементы включены в пространственную работу. Наружный диаметр жилого корпуса равен 76 м. Толщина перекрытия составила 15 сантиметров, толщина радиальных и кольцевых стен — 15 и 30 сантиметров соответственно.
Сотовые монолитные конструкции нашли также свое применение при реконструкции пятиэтажных домов в Москве [3]. Предложенное конструктивное решение позволяло осуществить надстройку без передачи дополнительной нагрузки на основное здание.
Основная идея заключалась в том, что в зоне расположения существующих лестничных клеток пристраивались монолитные железобетонные объемы. Устройство вертикальных монолитных конструкций, опирающихся на буронабивные фундаменты, позволяло разместить в здании лифты, мусоропровод, увеличить площадь кухонь и балконов, а также опереть монолитную сотовую конструкцию надстройки в пять этажей.
Применение сотового монолита позволило выполнить надстройку пролетом 15 м с толщиной перекрытия в 18 см при отсутствии дополнительных опор на существующее здание.
Еще одно проектное решение при реконструкции пятиэтажных домов в Москве с применением сотовых стальных конструкций было предложено АО «ЦНИИПромзданий».
Реконструкция здания предусматривала устройство дополнительных трех этажей высотой 3м и расширение здания на 3,2–3,3 м в каждую сторону. При этом два дополнительных этажа выполнялись за счет надстройки здания и один этаж за счет использования покрытия существующего здания. Подъем на новые этажи осуществлялся с помощью пристроенных лестнично-лифтовых узлов [6].
Конструктивное решение надстройки здания и его расширение выполняется устройством стальных многоэтажных рам, расположенных с двух сторон реконструируемого здания с нерегулярным шагом от 3,20 м до 6,80 м. Рамы были полностью отрезаны от существующего здания температурными и осадочными швами. Стальные рамы состояли из двухветвевых колонн и ферм, при этом пояса ферм использовались в качестве несущих конструкций междуэтажных перекрытий и покрытия надстройки [5].
При проектировании ряда зданий и сооружений, рассмотренных в данной работе, необходимо предусмотреть защиту строительных объектов от прогрессирующего обрушения. Выявление наиболее экономичного типа перекрытия в каждом конкретном случае производится на основе проведения технико-экономических расчетов с учетом данных рекомендаций по типам ферм, и принимаются во внимание множество факторов, таких как расположение заводов ЖБИ, возможности подрядной организации, установленные сроки строительства и др.
Литература:
- Бирюков, В. В. Большепролетные многоэтажные здания / В. В. Бирюков, Т. Р. Забалуева, А. В. Захаров // Вестник МГСУ. — 2011. — № 8. — С. 58–68.
- Бирюков, В. В. Большепролетные многоэтажные здания в условиях плотной городской застройки / В. В. Бирюков, Т. Р. Забалуева, А. В. Захаров // Промышленное и гражданское строительство. — 2012. — № 11. — С. 46–49.
- Карпенко, Н. И. О диаграммной методике расчета деформаций стержневых элементов и ее частных случаях / Н. И. Карпенко С. Н. Карпенко // Бетон и железобетон. — 2018. — № 6. — С. 20–27
- Кодыш, Э. Н. Железобетонные конструкции. В 2 ч. Ч.1 Расчет
- Кодыш, Э. Н. Железобетонные конструкции. В 2 ч. Ч.2 Проектирование зданий и сооружений: учебник для вузов / Э. Н. Кодыш, Н. Н. Трекин, В. С. Федоров, И. А. Терехов — М.: Издательско-полиграфическое предприятие ООО «Бумажник», 2018. — 348 с.
- Кодыш, Э. Н. Железобетонные конструкции. В 2 ч. Ч.1 Расчет конструкций: учебник для вузов / Э. Н. Кодыш, Н. Н. Трекин, В. С. Федоров, И. А. Терехов — М.: Издательско-полиграфическое предприятие ООО «Бумажник», 2018. — 396 с.
