Статья посвящена изучению формирования моделей и их деформаций при лабораторных исследованиях быстросборных модулей контейнерного типа. Сравнению величин деформаций в зависимости от величины прикладываемой силы, диаметра стяжных болтов и точки приложения при консольном закреплении.
Ключевые слова: быстросборные модули, модули контейнерного типа, узлы стыковки панельных стен, деформация, приложенная сила.
The article is devoted to the study of the formation of models and their deformations in laboratory studies of container-type quick-assembly modules. Comparison of the values of deformations depending on the magnitude of the applied force, the diameter of the tie bolts and the point of application during cantilever fastening.
Keywords: quickly prefabricated modules, container-type modules, panel wall docking nodes, deformation, applied force.
В большинстве работ XXI века быстросборные конструкции домов имеют два явно выраженных направления развития, что связано с двумя разнонаправленными задачами:
1 — быстромонтируемые бытовки площадью 15÷27 м 2 ;
2 — быстровозводимые модульные 1, 2-х и 3-х этажные дома площадью в лане 9×9 м 2 и 12×12 м 2 .
Объем такого строительства увеличивается, прежде всего, с развитием северных территорий России для обеспечения ускоренного заселения этих территорий, в отличие от вагончиков-времянок 60-70 годов XX столетия. В то же время, даже быстровозводимые модульные одноэтажные дома требуют кранов или специального монтажного оборудования, доставка которого в свою очередь, является сдерживающим фактором, так как их сборка производится на заводах, что повышает их стоимость при транспортировке. Основной целью их для их скоростного возведения является сборка одноэтажных модулей на месте их установки без применения дорогостоящего громоздкого оборудования. Именно поэтому остро встаёт вопрос подготовки для строительства одноэтажных конструкций, который является актуальным в наши дни [1, 2]. Также немаловажной задачей является нахождение наилучшего варианта производства работ и стандартизация методов возведения данных конструкций.
В своем исследовании основное внимание в первую очередь было обращено на возведение одноэтажных модулей за счёт быстрых узлов стыковки, так как при их использовании наилучшим образом можно применить индустриальные методы типизированного строительства.
Поэтому в данной статье рассмотрены результаты исследования деформаций четырёх угловых креплений моделей быстросборных модулей при консольном закреплении (самый тяжёлый случай нагружения собираемого модуля), который возникает при перемещении погрузчиком при неполной сборке (рис. 1).
В качестве объекта исследования была выбрана усреднённая модель стандартных контейнерных модулей, представленных в табл. 1 [6, 7, 8], с параметрами: L = 6,0 м; B = 3,0 м; h = 2,9 м.
Таблица 1
Показатели некоторых контейнерных быстровозводимых систем в России
|
Наименование |
Габаритные размеры, м |
Наименование |
Габаритные размеры, м |
||||
|
L |
B |
h |
L |
B |
h |
||
|
Тайга |
5,99 |
2,99 |
2,86 |
Геолог |
6 |
3 |
3 |
|
Универсал |
6 |
3 |
2,95 |
Энергетик |
6 |
3 |
2,9 |
|
Куб-М |
6 |
3 |
2,87 |
ЕвроМодуль |
6 |
3 |
2,89 |
Соответственно модели имели размеры: L = 0,60 м; B = 0,30 м; h = 0,29 м были предложены следующие исследуемые факторы:
X 1 — расстояние от точки закрепления до точки навески грузов и измерения деформации (0,20 м; 0,40 м; 0,60 м);
X 2 — вес грузов (10 Н (1 кгс); 20 Н (2 кгс); 30 Н (3 кгс));
X 3 — диаметр стяжных винтов в вертикальных углах моделей (4 мм, 6 мм).
Рис. 1. Нагрузка модели 3-мя грузами на 1-й позиции с четырёх угловым креплением быстро сборного модуля на лабораторном столе
1 — столешница лабораторной установки; 2 — нижний подкладной брусок;
3 — нижний цанговый зажим; 4 — вертикальная стойка; 5 — шурупы крепления вертикальной стойки; 6 — верхние подкладные бруски; 7 — модель быстро сборного модуля; 8 — грузы (10 Н (1 кгс), 20 Н (2 кгс); 30 Н 3 кгс); 9 — индикаторная головка часового типа; h ijk — замер высоты консоли, нагруженной количествомi- грузов с j-й позиции при k-х винтах.
С методикой измерения перемещения боковых стенок учитывающей, что индикаторная головка может измерять перемещения не более 10 мм. Так для первой позиции нагружения представленной на рисунках 2, 3 и 4 данные по деформациям представлены в табл. 2.
Таблица 2
Прогиб консольно-закрепленных стенок и дна при четырёх угловых узлах крепления моделей сборных модулей на стяжных болтов М4
|
№ п/п |
Величина нагрузки |
Величина деформации от величин |
||
|
L H = 200 мм |
L H = 4 00 мм |
L H = 6 00 мм |
||
|
1 |
10 Н (1,0 кгс) |
0,36 |
1,06 |
1,55 |
|
2 |
20 Н (2,0 кгс) |
0,76 |
2,15 |
3,19 |
|
3 |
30 Н (3,0 кгс) |
1,97 |
3,97 |
6,92 |
Рис. 2. Нагрузка модели 1-м грузом на 1-й позиции с четырёх угловым креплением быстро сборного модуля на лабораторном столе винтами М4 (остальные обозначения те же, что и на рис. 1).
Рис. 3. Нагрузка модели 2-мя грузами на 1-й позиции с четырёх угловым креплением быстро сборного модуля на лабораторном столе винтами М4 (остальные обозначения те же, что и на рис. 1)
Рис. 4. Нагрузка модели 3-мя грузами на 1-й позиции с четырёх угловым креплением быстро сборного модуля на лабораторном столе винтами М4 (остальные обозначения те же, что и на рис. 1)
Из представленных значений видно, что деформации носят нелинейный характер как по точке приложения нагрузки, так и по величине приложенной силы, что наглядно иллюстрируется графиками деформаций на рисунке 5.
Рис. 5. Нагрузка модели 1-м грузом на 2-й позиции с четырёх угловым креплением быстро сборного модуля на лабораторном столе винтами М4 (остальные обозначения те же, что и на рис. 2)
Рис. 6. Нагрузка модели 2-мя грузами на 2-й позиции с четырёх угловым креплением быстро сборного модуля на лабораторном столе винтамиМ4 (остальные обозначения те же, что и на рис. 2)
Рис. 7 . Нагрузка модели 3-мя грузами на 2-й позиции с четырёх угловым креплением быстро сборного модуля на лабораторном столе винтамиМ4 (остальные обозначения те же, что и на рис. 2)
Рис. 8. Нагрузка модели 1-м грузом на 3-й позиции с четырёх угловым креплением быстро сборного модуля на лабораторном столе винтами М4 (остальные обозначения те же, что и на рис. 2)
Рис. 9. Нагрузка модели 2-мя грузами на 3-й позиции с четырёх угловым креплением быстро сборного модуля на лабораторном столе винтамиМ4 (остальные обозначения те же, что и на рис. 2)
Рис. 10. Нагрузка модели 3-мя грузами на 3-й позиции с четырёх угловым креплением быстро сборного модуля на лабораторном столе винтамиМ4 (остальные обозначения те же, что и на рис. 2)
Рис. 11. Прогиб боковин стенок и дна при четырёх угловых узлах крепления моделей быстро сборных модулей для стяжных болтов М 6
Последняя серия опытов была проделана на вертикальных стяжных винтах М6. Здесь схемы нагружения также будут аналогичные рисункам 2÷10, отличаясь только тем, что вертикальными стены соединениями модели между собой винтами М6. Результаты экспериментов представлены в табл. 3, а график деформаций при фиксации вертикальных стен винтами М6 — на рис. 12.
Таблица 3
Прогиб консольно-закрепленных стенок и дна при четырёх угловых узлах крепления моделей быстро сборных модулей для стяжных болтов M 6
|
№ п/п |
Величина нагрузки |
Величина деформации от величин |
||
|
1 |
10 Н (1,0 кгс) |
0,20 |
0,57 |
0,91 |
|
2 |
20 Н 2,0 кгс) |
0,57 |
1,36 |
1,93 |
|
3 |
30 Н (3,0 кгс) |
1,22 |
2,74 |
5,18 |
Для получения общих выводов о характере деформаций моделей стандартных контейнерных модулей построим пространственный график их деформаций, который приведён на рисунке 13.
Рис. 12. Прогиб боковин стенок и при четырёх угловых узлах крепления моделей быстро сборных модулей для стяжных болтов болтами M6
Рис. 13. Поверхности отклика прогибов боковин стенок при четырёх угловых узлах крепления моделей быстро сборных модулей стяжными болтами М4 и M6
Из полученных построений по экспериментальным данным на рисунке 13, можно сделать следующие выводы:
1 — деформация стеновых панелей в моделях контейнерных модулей в наибольшей мере зависит от приложенной силы и меньшей от плеча силы на длинах до 6 м;
2 — увеличение диаметра стяжных винтов в исследуемом диапазоне играет положительную, хотя не очень значительную роль, в плане уменьшения деформаций;
3 — учитывая возрастание деформаций по кривым второго порядка, длину контейнерных модулей равную 6 м следует считать оптимальной для всех технологических видов сборки и эксплуатации, увеличение длины контейнерных модулей свыше этой длины требует для монтажа специальных траверс и не допускает при монтаже использования метода краткосрочных консолей.
Литература:
- Методические рекомендации по комплектно-блочному строительству объектов / ЦНИИОМТП. — Москва: Госстрой СССР, 1987. — 72 с.
- Назарова, Л. Г. Гражданские и промышленные здания на Севере / Л. Г. Назарова. — Ленинград: Стройиздат, 1989. — 248 с.
- Нейфах, Л. С. Архитектура объемно-блочных зданий контейнерного типа для Севера / Л. С. Нейфах. — Ленинград: Стройиздат, 1983–173 с.
- Сапрыкина, Н. А. Мобильное жилище для Севера / Н. А. Сапрыкина. — Ленинград: Стройиздат, 1986. — 216 с.
- Несущие и ограждающие конструкции. Актуализированная редакция СНиП 3.03.01–87 (с Изменениями № 1, 3): издание официальное: утвержден Приказом Федерального агентства по строительству и жилищно-коммунальному хозяйству (Госстрой) от 25 декабря 2012 г. N 109/ГС: дата введения 2013–01–07 / Федеральное агентство по строительству и жилищно-коммунальному хозяйству (Госстрой). — Москва, 2018. — 234 с.
- Сычёв, С. А. Научные и технологические основы высокоскоростных энергоэффективных строительных систем в условиях Крайнего Севера: специальность 05.23.08: диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук / Сычёв Сергей Анатольевич; Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет- Санкт-Петербург, 2020–336с.
- Сычев, С. А. Перспективные высокотехнологичные строительные системы быстровозводимых трансформируемых многоэтажных зданий / С. А. Сычев // Жилищное строительство. — 2018. — № 4. — С. 36–40.
- Тимофеев, Ю. Л. Гибкие технологии возведения одноэтажных производственных зданий из линейных железобетонных конструкций: специальность 05.23.08: диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук / Тимофеев Юрий Леонидович; Ростовский государственный строительный университет. — Ростов-на-Дону, 2002.– 300 с.
