сборник докладов. 1МССФ-2020 том 2. Кафедра строительства и городского хозяйства v международный студенческий строительный форум 2020 Белгород, 26 ноября 2020 г Том 2 Сборник докладов Белгород 2020
 Скачать 4.55 Mb.
|
|
Кононова И.Е., студент Наконечная АС, студент Научный руководитель канд. техн. наук, доцент Малюкова МВ Белгородский государственный технологический университет В.Г. Шухова, г. Белгород, Россия ПРИМЕНЕНИЕ И СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ГИПСОКАРТОННЫХ И ГИПСОВОЛОКНИСТЫХ ПЛИТ ПРИ РЕКОНСТРУКЦИИ В течение столетий методы строительства изменялись с учетом свойств, применяемых в различных регионах материалов и климатических условий. Дополнительными факторами изменений служили навыки и особенности работы ремесленников. Входе исторического развития стали широко применяться такие приемы строительства, при которых использовали штукатурные покрытия или аналогичные им было необходимо почти всегда. В настоящее время строительные методы, не требующие больших затратна завершение строительства, применяют вовсе больших масштабах. Гипсоволокнистые плиты являются довольно новым строительным материалом и производятся лишь сначала х годов. Они завоевали значительную часть рынка. Малоформатные плиты размером хм дох м применяются, прежде всего, в качестве 54 сухой штукатурке при внутренней отделке помещений, в то время как плиты большого формата, размером хм используют в основном при строительстве сборных домов [1]. Гипсоволокнистые плиты, как и гипсокартонные плиты поставляются в виде многослойной конструкции с наклеенным теплоизолирующим слоем. Кроме того, в сухом строительстве гипсоволокнистые плиты употребляют в качестве элементов оснований для бесшовных полов. В настоящее время известно 2 различных типа плита именно однослойные гипсоволокнистые плиты на основе строительного гипса из природного сырья и трехслойные гипсоволокнистые панели из строительного гипса, получаемого в установках по десульфуризации дымовых газов [2]. Различия в составах материала сердечника для однослойных плит и трехслойных панелей незначительны. В отличие от гипсокартонных, гипсоволокнистые плиты не имеют картонного слоя. Они состоят из строительного гипса и целлюлозных волокон. При этом обе составные части после смешивания и добавления воды спрессовывают под высоким давлением в плиты с однородной структурой. В конструкциях гипсоволокнистых плит реализованы идеи недавнего прошлого, когда материалы, усиленные волокнами, стали находить все большее применение во многих областях техники, включая строительство. Доля целлюлозных волокон в гипсоволокнистых плитах составляет от 15 до 20%. Благодаря добавлению к вяжущему вещество волокон получают композиционный материал, отличающиеся высокой прочности при изгибе [3]. При производстве плит применяют различные запатентованные технологии и это является одной из причин того, что этот тип плит до сих пор не нормирован. После формирование плиты она с обеих сторон увлажняется водной силиконовой эмульсией, что обеспечивает связывание пыли и замедление водопоглощения [4]. Гипсокартонные и гипсоволокнистые плиты в отношении приемов их обработки и применение схожи и даже отчасти одинаковы. Благодаря тому, что гипсоволокнистые плиты по сравнению с гипсокартонными имеет примерно на одну треть более высокую кажущуюся плотность, их можно использовать в более тонком из по исполнении, обеспечивающие те же показатели по звукоизоляции и огнезащите. Технические данные приведены в таблице 1, где оба типа плит сопоставлены друг с другом. 55 Таблица 1 Свойства гипсокартонных и гипсоволокнистых плит Свойства Гипсокартонные плиты Гипсоволокнистые плиты Равновесная влажность плиты при 20 Си относительной влажности воздуха 65% ≈ 0,5 % масс 1,3 % масс. Величина усадки при свободном расширении, Си повышении относительной влажности воздуха с 65 до 95% ≈ 0,2 мм/м ≈ 0,2 мм/м Коэффициент сопротивления диффузии водяного пара, μ 8 11-23 Прочность при сжатии вертикально к поверхности, 𝜎 𝐷 5,0 – 10,0 мм 2,5 H/ мм 2 Прочность при разрыве 𝜎 𝑍 0,25 – 0,3 мм 0,3 H/мм 2 Теплопроводность λ 0,21 Вт/м*К ≈ 0,32 Вт/м ∗ К Нормативное значение звукоизоляции, отдельной плиты толщиной 12,5 мм ≈ 28dB ≈ 31dB Нормативное значение звукоизоляции 𝑅 𝑊 , , сборной стены, обшитой плитами толщиной 12,5 мм общая толщина мм) 40-45 dB 49-52 dB Кажущаяся плотность ρ 650-800 кг/ м 3 1100-1200 кг/ м 3 Модуль упругости (модуль) 2000 – 3000 мм 3000 H/ мм 2 Содержащиеся в таблице характеристики относятся в первую очередь к стандартным изделиям имеющиеся в настоящее время на рынке. Однако некоторые свойства гипсокартонных плит (такие, например, как кажущаяся плотность) были в последние годы изменены, вследствие чего снизились звукоизоляционные свойства стандартной продукции. В тоже время сегодня в большое число специально изготовленных материалов с улучшенными свойствами. Гипсокартонные и гипсоволокнистые плиты имеют несколько преимуществ. Масса сборных стен при использовании таких плит от 30 до 70 кг/м 2 стеновой площади [5]. Из - за незначительной массы и очень хороших показателей в области теплоизоляции, звукоизоляции и противопожарной защиты применение вышеназванных плит целесообразно, прежде всего там, где желательно быстрый монтаж и высокая гибкость сборных стен и потолки из гипсокартонных и волокнистых плит обеспечивают еще возможность без труда размещать все впитывающие и отводящие коммуникации. 56 Преимущества гипсокартонных и гипсоволокнистых плит проявляются также при использовании их для изоляции внутренних частей многослойных панелей для наружных стен. Этот вид теплоизоляции имеет спрос преимущественно при ремонте старых домов или солирующих объектов. В старых домах часто можно встретить перекрытия из деревянных балок, которые после реконструкции должны быть защищены от воздействия влаги. В этом случае можно эффективно использовать гипсокартонные и гипсоволокнистые сухие бесшовные покрытия. При изготовлении сборных системы сборных потолков и сводов оболочек чаще всего применяются металлические профили. Деревянный профиле также пригодный, но ими занимаются соответствующие специалисты такие как плотники или столяры. В качестве металлических профилей главным образом профили типа Си с толщиной материала 0,6 и 0,7 мм. В последнее время все больше внимания стали уделять применению малозатратных и более быстрых методов строительства. Под этим понимают проведение внутренних отделочных работ с использованием различных готовых строительных плит, подобных сухим гипсовом штукатуркам или бесшовным напольным покрытием, либо аналогичным им материалов. Важнейшие элементы сухого строительства - это гипсокартонные плиты древесностружечные гипсоволокнистых плиты. В более широком смысле области сухого строительства можно также обнести отнести облицовку внутренних стен деревянными панелями. Библиографический список 1. Томас Д, Андре Б, Томас Г. Гипсоволокнистая плита, а также способ и устройство для получения гипсоволокнистой плиты // Патент на изобретение RU 2718894 C1, 15.04.2020. Заявка № 2019134478 от 28.10.2019. 2. Ефимов ПА, Полещиков С.Н. Гипсоволокнистая плита и способ ее изготовления // Патент на изобретение RU 2617819 C , 27.04.2017. Заявка № 2014147497 от 26.11.2014. 3. Колледж Д.В., Либунао Ш, Харрис М. Система и способ для изготовления гипсокартонной плиты. // Патент на изобретение RU 2603988 C2, 10.12.2016. Заявка № 2014114389/03 от 14.09.2012. 4. Бармотин А.А., Косик А.Б. Оценка эксплуатационной пригодности гипсокартонных потолков кнауф при наличии характерных нарушений технологии монтажа // Вестник Донбасской 57 национальной академии строительства и архитектуры. 2019. № 6 (140). С. 83-89. 5. Мороз АИ. Облицовка наружных стен сухим способом // Сухие строительные смеси. 2012. № 2. С. 21-23. Коржова ЮН, магистрант Научный руководитель канд. экон. наук. доцент Козлюк А.Г. Белгородский государственный технологический университет им.В.Г. Шухова, г. Белгород, Россия УСИЛЕНИЕ И ВОССТАНОВЛЕНИЕ КОНСТРУКЦИЙ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ ГНУТЫМИ СТАЛЕФИБРОБЕТОННЫМИ ПРОФИЛЯМИ В процессе эксплуатации строительные объекты испытывают негативное воздействие внешней окружающей среды. Через определенный промежуток времени это воздействие приводит к снижению эксплуатационных качеств как всего сооружения в целом, таки отдельных составляющих его элементов. В зависимости отважности конкретной конструкции для функционирования всего сооружения и степени ее повреждения это может привести к необходимости ремонта, усиления или реконструкции сооружения или замене его отдельного элемента. Ремонт строительных конструкций является необходимой составляющей жизненного цикла объекта, как и новое строительство. Наиболее распространенными повреждениями железобетонных конструкций (ЖБК) являются карбонизация бетона, коррозия арматуры, нарушение ее защитного слоя. Все это приводит к изменению физико-механических свойств и конструкции, появлению раковин, трещин, отслоению защитного слоя. Уменьшается несущая способность элементов сооружения и, как следствие, снижается надежность и способность обеспечивать безопасность его эксплуатации. Помимо восстановления несущей способности железобетонных элементов вовремя ремонта, реконструкции или по условиям эксплуатации, зачастую возникает необходимость увеличения их несущей способности. Чаще всего увеличение нагрузки связано с дополнительной надстройкой уже существующих зданий и 58 сооружений, изменением условий их эксплуатации и конструктивной схемы, установкой нового технологического оборудования и т. п. Широкое распространение получил метод усиления и восстановления железобетонных элементов путем устройства обойм, рубашек или односторонних наращиваний (рис. Рисунок 1. Ремонт с использованием стальной трубы Недостатками используемых сегодня (существующих) методов являются высокая трудоемкость, связанная с необходимостью производства опалубочных и арматурных работ, технологические сложности производства работ в условиях уже построенного здания, а также увеличение габаритов усиливаемых конструкций. В работах по усилению ЖБК целесообразно применение несъемной опалубки. Весьма перспективно в качестве несъемной опалубки при усилении элементов предлагается использовать тонкостенные гнутые сталефибробетонные (СФБ) профили (рис. 2). Рисунок 2. Гнутые СФБ профили а) равнополочный уголок б) неравнополочный уголок в) швеллер г)-П-образный; д) полукруглый 59 В зависимости от типоразмеров и форм элементов, которым требуется усиление, на объекте и их количества разрабатывается и изготавливается сортамент профилей, необходимых для конкретных условий. Свойства СФБ смесей [1, 2, 3, 4], которыми можно управлять в достаточно широких пределах, позволяют изготавливать элементы конструкций методом гнутья свежеотформованной плоской заготовки [3] толщиной от 2 см. Такой метод формования позволяет сократить металлоемкость форм, упростить технологию формования, снизить затраты на изготовление. При этом на одной формовочной установке оказывается возможным формовать гнутые швеллеры, уголки, П- образные профили, криволинейные элементы. Это и послужило основой разработки сортамента тонкостенных сталефибробетонных гнутых профилей. За счет изменения свойств бетонной матрицы (тип и марка цемента, характеристики заполнителя, подвижность и т. д) и характеристик фибрового армирования (диаметра фибр, отношения длины к диаметру, их объемного содержания, прочностных и деформативных характеристики др) оказывается возможным создавать несъемную опалубку для каждого конкретного случая. При этом СФБ профиль с заданными характеристиками, включаясь в работу усиливаемого элемента, позволяет обеспечить высокие технико-экономические показатели принятого решения (ТЭП). Параметры фибрового армирования определяются в зависимости от напряженно-деформированного состояния (НДС) и условий эксплуатации усиливаемой конструкции. Гнутые профили можно изготавливать как в заводских условиях, таки на строительной площадке. Для создания профиля сложной формы потребуются заводские условия. Получаемая таким образом комбинированная конструкция обладает заданными эксплуатационными характеристиками. Усиления поврежденной железобетонной свободно опертой балки перекрытия гнутым П-образным СФБ профилем 60 30. Балка имеет следующие повреждения трещины вдоль арматуры, вызванные коррозией арматуры в результате нарушения защитного слоя бетона нормальные трещины в растянутой зоне, возникшие в результате перегрузки, уменьшение диаметра арматуры, отслоение лещадок бетона вследствие коррозии последней, шелушение бетона в результате воздействия агрессивной среды Определяется фактическое состояние конструкции, характер и степень воздействия агрессивной среды и НДС конструкции. Исходя 60 из этих параметров, проектируется СФБ смесь и изготавливается профиль снеобходимыми размерами и физико-механическими свойствами. С усиливаемой балки удаляется защитный слой бетона, балка и профиль при необходимости обрабатываются праймером, на внутреннюю поверхность профиля и конструкции наносится слой сталефибробетона омоноличивания с минимальным объемным содержанием фибр fv = 0,005, затем профиль «приформовывается» к усиливаемой балке. Использование СФБ гнутых профилей в качестве несъемной опалубки при усилении конструкций позволяет снизить трудоемкость работ за счет сокращения количества технологических операций. Выбор материалов СФБ при разработке проекта усиления в соответствии с эксплуатационными требованиями позволяет получить конструкцию с заданной прочностью, деформативностью, истираемостью, кавитационной стойкостью, огнестойкостью, и другими характеристиками в зависимости от требований, предъявляемых в зависимости от условий эксплуатации усиливаемой конструкции [5]. Учет работы СФБ профиля и СФБ омоноличивания в расчетном сечении конструкции позволяют сохранить исходные габариты усиливаемой конструкции ив ряде случаев, отказаться от дополнительного армирования, что в свою очередь снижает материалоемкость. При производстве СФБ профилей и работ по усилению используются доступные материалы. Технология усиления конструкций СФБ профилями, как правило, достаточно проста и не требует специального оборудования и тяжелой грузоподъемной техники, однако она имеет свои особенности, которые следует учитывать. Совокупность всех этих факторов делает использование несъемной опалубки в виде гнутых СФБ профилей перспективным методом усиления конструкций зданий и сооружений. Библиографический список 1. Талантова КВ. Сталефибробетон и конструкции на его основе КВ. Талантова, НМ. Михеев // Монография − СПб: ФГБОУ ВПО ПГУПС, 2014. – 276 с. 2. Михеев НМ. О технологии производства сталефибробетонных конструкций / Михеев НМ, КВ. Талантова // Проектирование и строительство в Сибири. 2003. − № 1. − с. 32 − 34. 3. Курбатов, Л. Г. Проектирование и изготовление сталефибробетонных конструкций / Л. Г Курбатов. – Мс Серия Конструкции жилых и общественных зданий. Технология индустриального домостроения обзор. информ. / вып. 4.) 61 4. Рекомендации по проектированию и изготовлению сталефибробетонных конструкций. НИИЖБ Госстроя СССР. М 1987. – 148 c 5. Сулейманова Л.А., Погорелова И.А., Слепухин АС. Высокотехнологичные бетоны с использованием суперпластифицирующих добавок на основе поликарбоксилата// Вестник БГТУ им.Шухова 2016, №9. С. Ксаби ТА, магистрант Научный руководитель канд. техн. наук, доцент Крючков А.А. Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова, г. Белгород, Россия СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЯ ДЛЯ СИСТЕМЫ МОНИТОРИНГА СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ Одной из главных задач строительства является обеспечение безопасности объекта застройки не только на стадии проектирования, но и вовремя эксплуатации. Для обеспечения безопасного функционирования строительного объекта осуществляется мониторинг его технического состояния. При этом автоматически выполняется контроль процессов, протекающих в конструкциях объекта и грунте для своевременного обнаружения на ранней стадии негативного изменения напряженно-деформированного состояния конструкций и оснований, которое может повлечь переход объекта в ограниченно работоспособное состояние или аварийное состояние. Мониторинг технического состояния строительных конструкций является самостоятельным направлением строительной деятельности, охватывающим комплекс вопросов, связанных с обеспечением эксплуатационной надёжности зданий, с проведением ремонтно- восстановительных работа также с разработкой проектной документации по реконструкции зданий и сооружений. [1]. Обследование зданий выполняется с целью установления их пригодности к нормальной эксплуатации или необходимости ремонта, восстановления, усиления или ограничений в эксплуатации, как отдельных конструкций, таки зданий в целом Система мониторинга инженерного состояния – аппаратно- программный комплекс, который осуществляет контроль показателей 62 надежности несущих конструкций здания или сооружения, с целью своевременного предупреждения ситуаций, при которых значения регистрируемых параметров превысят их предельно допустимые величины. Данная система предназначена для высотных и уникальных зданий и сооружений. В связи с этим при возведении подобных сооружений устраивается автоматизированный усиленный мониторинг конструкций. [3] Основным преимуществом автоматизированного мониторинга является возможность получения показаний в режиме реального времени, без привлечения геодезиста и проведения дополнительных работ. В случае резкого изменения напряжённо-деформированного состояния конструкций появляется возможность оперативно отреагировать на это изменение и провести более тщательную проверку состояния конструкций. Основными обследуемыми элементами данной системы являются фундаменты, несущие стены, ядра жесткости, плиты перекрытий, колонны. Контролируемыми параметрами для данных конструкций в основном являются крены, осадки, кручение, колебания. Для исследования этих параметров определяются измеряемые величины (перемещения, углы и др) В последующем под измеряемые величины побираются датчики и устройства. Особо важную роль на практике в мониторинге высотных и уникальных зданий играет обеспечение строительных объектов специальной аппаратурой и приборами. Рассмотрим некоторые из них. Акселерометр Данный датчик предназначен для измерения виброускорения. Система на базе акселерометра, позволяет определять собственную частоту колебания объекта, которая меняется при появлении нагрузки, сейсмического воздействии и ветровых нагрузках при появлении трещин при нарушении взаимосвязи между элементами. Акселерометр ЦТА-СМ (рис) используется в 56-ти этажном здании Многофункционального административно-делового комплекса Москва-Сити. (участок № 10, блок С. Прибор используется для одновременной и раздельной записи ускорений колебаний несущих конструкций здания по трём взаимно ортогональным направлениям, размещенных в стационарных пунктах наблюдений. Трёхкомпонентные акселерометры стационарно смонтированы и одинаково ориентированы на одной вертикальной оси в стене ЛЛУ ядра жёсткости здания. 63 Рис. 1. Акселерометр ЦТА-СМ Датчики должны устанавливаться жёстко на контролируемых несущих конструкциях. В случае наличия утепления, звукоизоляции и т.д. перед установкой датчика вся отделка вскрывается, и установка производится непосредственно на железобетонную стену или колонну. В анализе рекомендовано увеличение количества датчиков для получения более полной информации о колебаниях, их амплитудах и собственных значениях. [3] Инклинометр Датчик регистрирует наклон несущих конструкций, в связи с чем неравномерность осадок фундамента отслеживается в режиме реального времени. Классическим примером служит использование инклинометров для установки на несущих колоннах, опорных столбах. Назначение – контроль отклонения объекта от вертикали в системах стабилизации углового положения – регистрация угловых подвижек объекта мониторинга платформ, оснований, фундаментов, опор, ферми ригелей, антенно- мачтовых сооружений. Требования к установке инклинометрических датчиков аналогичны требованиям к установке акселерометров (рис. 2) 64 Рис. 2. Установка инклинометра ФЛН-204-01В на стене Тензодатчики В теле несущих конструкций фундамента и железобетонных колонн и перекрытий перед укладкой бетона устанавливаются тензометрические датчики деформаций. Тензодатчик – датчик, преобразующий величину деформации в удобный для измерения сигнал. Конструктивно представляет собой проводник особой формы, который подсоединяется к измеряемому изделию (рис. 3). Если известно сопротивление датчика в недеформированном состоянии, то по изменению сопротивления можно вычислить степень деформации. [4] Рис. 3. Тензодатчик нагрузки мембранного типа H2D Принципиальным моментом для таких датчиков является установка датчика перед укладкой бетона и возведением верхних 65 этажей, поскольку только в этом случае датчик будет давать показания о деформации элемента относительно первоначального, ненагруженного состояния. Распространённой ошибкой является несоблюдение этого требования (установка датчика на готовый и нагруженный элемент конструкции, вследствие чего датчик будет показывать только относительное изменение нагрузки, ноне даст информации об абсолютном значении деформации элемента и, как следствие, о его запасе прочности. [5] Для мониторинга технического состояния жилых зданий и строений используются лучшие оборудования и приборы, находящиеся в Госреестре средств измерения России. Таким образом, можно сделать вывод о том, что правильно подобранные приборы и устройства для системы мониторинга строительных конструкций позволят своевременно определять реальное состояние строительных конструкций и фундамента и обеспечить безопасность, надежность строящихся и эксплуатируемых зданий и сооружений. Библиографический список 1. Амбарцумян, С. АО мониторинге состояния строительных конструкций на некоторых уникальных объектах города Москвы С. А. Амбарцумян, Н. Г. Нерсесян // Бетон и железобетон. – 2005. – № 4. – С. 6 – 8. 2. Радоуцкий В.Ю., Ветрова Ю.В., Шульженко В.Н. Научно- техническое обоснование проектирования систем мониторинга состояния несущих конструкций зданий и сооружений // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова» . 2010. № 3. С. 48-50. 3. Леденёв, В. В.Обследование и мониторинг строительных конструкций зданий и сооружений : учебное пособие / В. В. Леденёв, В. П. Ярцев. – Тамбов Изд-во ФГБОУ ВО «ТГТУ», 2017. – 252 с. 4. Аронов, Р. И. Обследование и испытание сооружений : учеб. пособ. для вузов / Р. И. Аронов. – М Высшая школа, 1974. 187 с. 5. Введенский, П.В. Современные приборы мониторинга и диагностики промышленных сооружений [Текст]/П.В. Введенский Промышленная безопасность на взрывопо-жарных и химически опасных производственных объектах. Технический надзор, диагностика и экспертиза, 2017 |