842

Стыки колонн с надколонными плитами, а также плит между собой омоноличиваются бетонной смесью на класс выше, чем бетон сборных конструкций. Для ускорения процесса твердения бетона используют смеси на быстротвердеющих цементах, на вяжущих с низкой водопотребностью, применением суперпластификаторов и комбинирванных добавок, методом обогрева и другими приемами и технологиями.

При выполнении работ по устройству встроенного каркаса предусматривается обеспечение связей плит перекрытия со стеновым ограждением путем устройства штраб по периметру стен, армированием этого пространства, а также установки анкерных элементов, соединяемых с закладными деталями надколонных плит.

При надстройке этажей над реконструируемым зданием при системе КУБ (рис.1/ б) сначала бетонируется монолитная фундаментная плита толщиной 300500 мм с армированием, которая воспринимает нагрузки от здания, включая надстройку.

При устройстве монолитной плиты производят установку закладных деталей в местах расположения подколонников, что позволяет с высокой точностью произвести их бетонирование. Далее выполняются аналогичные работы, связанные с монтажом колонн каркаса и плит перекрытия, как это предусмотрено для зданий без надстройки этажей. При этом возможны изменение высотных отметок надстраиваемых этажей и расширение корпусов за счет применения консольных надколонных плит.

Применение 3-ярусных колонн позволяет существенно сократить количество стыковых соединений, способствует не только снижению трудозатрат, но и повышению надежности зданий. Опыт применения безбалочной системы встроенного каркаса (КУБ) выявил ряд недостатков в виде большого количества стыков, требующих сварки арматурных каркасов и последующего их омоноличивания мелкозернистым бетоном. Другим недостатком сборно-монолитной системы является наличие геометрических отклонений потолочной поверхности из-за неравномерного перепада высот монтируемых плит перекрытия, требующих дополнительных затрат на их ликвидацию.

В связи с этим используется безбалочная сборно-монолитная система, в которой в качестве сборных элементов перекрытия применяются т олько надколонные плиты, а остальное пространство выполняется в монолитном варианте (рис.3).

Рисунок 3. Сборно-монолитная безбалочная система:

1 - многоярусные колонны; 2 - надколонные плиты; 3 – монолитные участки перекрытия; 4 - опалубка перекрытия; 5 - штраба; 6 - омоноличивание стыка плиты со стеновым ограждением

261

В этой системе после монтажа колонн каркаса и надколонных плит, а также производства сварочных работ и омоноличивания стыков осуществляются процесс установки опалубки, армирование и бетонирование монолитных участков перекрытия.

Для каркаса надстраиваемой части здания используются колонны высотой на 2-3 этажа с открытой арматурой в зоне стыка надколонных плит. Наращивание колонн по высоте осуществляется с использованием штепсельных соединений. Монтаж элементов перекрытия начинается с установки надколонных плит. Стыки колонн с надколонными плитами омоноличиваются бетоном не ниже класса В25.

Соединение надколонных плит со стеновым ограждением выполняется с устройством штраб по периметру стен, армированием этого пространства и омоноличиванием бетоном (рис.3, узел А).

Для устройства монолитных участков перекрытия используется опалубочная система, состоящая из опорных телескопических стоек, балок, прогонов и щитов опалубки. После установки опалубки производится связь арматурного заполнения монолитной плиты с выпусками арматуры надколонных плит, чем достигаются монолитность соединений и равнопрочность стыковых соединений. Процесс подачи бетонной смеси осуществляется с помощью крана, а уплотнение - с использованием виброреек, которые перемещаются по наружным поверхностям сборных надколонных плит.

Для ускорения процессов твердения и набора прочности бетона применяется прогрев бетонной смеси греющими проводами, гибкими графитовыми лентами, термоактивными подвесными опалубками и другими средствами, позволяющими получать требуемую 70%-ную прочность бетона через 24-36 ч. Тепловая обработка может применяться и в летних условиях производства работ, так как при этом резко снижается продолжительность выдерживания бетона.

В результате применения безбалочной каркасной системы (КУБ) появилась возможность создания свободной планировки в реконструируемых зданиях, организовать в зданиях разновеликий шаг колонн за счет использования надколонных плит разных размеров, а также ускорить процесс реконструкции зданий.

Литература

1.Шихов А.Н. Реконструкция, усиление и повышение изоляционных качеств гражданских зданий: учебное пособие / А.Н. Шихов, Д.А. Шихов. Пермь: Изд-во Перм. гос. техн. ун-та, 2008. 244 с.

2.Реконструкция жилых зданий с применением встраиваемого каркаса с плоскими сбор- но-монолитными перекрытиями. / сост. А.И. Мордич, В.Н. Белевич, Д.И.Навой Минск: Научноисследовательское и экспериментально-проектное республиканское унитарное предприятие «Институт БелНИИС», 2013. 8 с.

УДК 69.035.4:725/727 (047)

В.В. Щербаков, Р.Р. Амиров – студенты; А.Н. Шиховнаучный руководитель, доцент,

ФГБОУ ВПО Пермская ГСХА, г. Пермь, Россия

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПОДЗЕМНОГО ПРОСТРАНСТВА ПОД ОБЩЕСТВЕННЫЕ ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯ

Аннотация. Приводятся примеры использования подземного пространства под общественные здания и сооружения.

Ключевые слова: подземное пространство, общественные здания.

262

Перед современным градостроительством в условиях социальноэкономических и научно-технических преобразований выдвигаются все более сложные проблемы: сохранение окружающей среды в условиях роста городов; экономия дорогостоящей городской территории; необходимость реконструкции исторических районов; усовершенствование передвижения транспортных средств и безопасное передвижение людей; рациональное использование под застройку неудобных и нарушенных земель; непригодных для сельскохозяйственного освоения; обеспечение защиты населения в особой период.

Специалисты-градостроители видят решение этих проблем в использовании подземного пространства. Поэтому возникает интерес строительства различных видов защищенных землей общественных зданий: учебно-воспитательные, спортивнозрелищные, культурно-бытовые, административные, торгово-развлекательные, общественного питания и др. как в нашей стране, так и за рубежом.

Преимущества таких зданий это: сохранение природной среды, улучшение ландшафтной архитектуры, стабильный тепловой режим в течение всего года следовательно экономия энергетических ресурсов, уменьшение территории участков.

С древнейших времен человек защищался подземными сооружениями от различных неблагоприятных климатических условий.

Внашей стране защищенные землей здания использовались как погреба, склады, овощехранилища, затем строительство подземных туннелей и пешеходных переходов.

За рубежом, особенно в наиболее развитых странах, накоплен большой опыт строительства. Зарубежный опыт требует внимательного анализа и пристального изучения комплекса вопросов (естественное освещение зданий, теплотехника, комфортность условий, художественное оформление интерьера).

Американские специалисты при проектировании защищенных землей зданий особое значение придают экономии энергозатрат.

Для Европейских стран (Франция, ФРГ, Италия,, Великобритания) характерно бережное отношение к макро- и микрорельефу.

ВСкандинавских странах специалисты особую роль уделяют исследованию скальных пород, так как строительство ведется в скальных грунтах, местах горных выработок и представляющие собой сооружения активного отдыха.

Японские специалисты большое значение придают колористическому оформлению интерьера общественных зданий, защищенных землей. Такие здания решены на контрастах с внешним пространством.

Вотечественной практике подземное пространство начинают использовать: спортивные учреждения, предприятия общепита, хранилища ценной документации и исторических ценностей, научные лаборатории, лечебницы, оранжерея и т.д.

Исследование показало что строительство подземных зданий целесообразно прежде всего в районах с нехваткой территории, в высокопродуктивных сельхоз районах, с высокой плотностью населения, а так же в северных отдаленных районах.

Врешении архитектурно-планировочных вопросов защищенных землей общественных зданий приходится учитывать мнения многих специалистов разных областей знаний.

263

Исследования специалистов по экономии энергетических ресурсов показали, что сезонные колебания температуры на поверхности земли существенно уменьшаются на глубине нескольких метров. Отсутствие резких температурных колебаний под слоем земли, позволяет экономить энергию на отопление и охлаждение подземных этажей зданий.

Архитектура средства внутреннего пространства - форма, свет, цвет и другие, в подземных сооружениях должны вызывать положительные эмоции, необходимые как для работы так и для отдыха. Поэтому поземная среда будет способствовать лучшему закреплению материала так как не будет давать отвлекаться.

Общественные здания и сооружения защищенных землей подразделяются на несколько видов: по виду заглубления и способу естественного освещения, приведенные на рис.1.

По виду заглубления общественные здания и сооружения подразделяют:

-на заглубленные (подземные), когда крытая землей кровля находится не выше уровня естественного грунта;

-на полуподземные, когда земляная защита здания расположена над уровнем естественного грунта в виде насыпи.

По способу освещения общественные здания и сооружения проектируют: а) с искусственным освещением; б) с верхним зенитным освещением;

в) с атриумом – внутренним замкнутым или полузамкнутым двориком; г) с устройством оконных приямков, апорелей, световых щелей, располо-

женные с одной-двух, трех-четырех сторон; д) с комбинированным освещением.

За рубежом получили широкое распространение здания, крытые землей. Особенно часто встречаются школы с земляным покрытием, детские сады, корпуса вузов.

Удачный пример был спроектирован Takefumi Aida в 1973 г. Здание построено в районе Тондабаши (Осака, Япония). Этот детский сад внешне напоминает древние культовые сооружения.

Здание в форме усеченной пирамиды, цвет которой изменяется в зависимости от времени года, имеет по всем четырем сторонам входы в виде небольших туннелей, ведущих во внутренний дворик. Северный вход является главным, к которому ведет широкая аллея, освещена фонарями. Восточный вход – служебный, подход к нему идет через служебную зону, с гаражом, складом, от пищеблока, расположенного в соседнем административном здании. Южный и западный входы соединяются между собой зоной игровых площадок.

Особенность проекта – коридоры в здании отсутствуют, все помещения выходят во внутренний дворик. При этом возникает ощущение единства между внутренним пространством групповых и центральным внутренним двориком, который в хорошую погоду служит крупным залом. В нем расположена песочница, птичий вольер, плавательный бассейн, используемый в холодную погоду как игровая площадка; горка для скатывания, винтовая открытая лестница, ведущая на крышу, где находятся игровые зоны по всему периметру. Обваловка стен выполнена под углом 270°, что является безопасностью для игр детей.

264

Рисунок 1. Принципиальные схемы объемно-планировочных решений защищенных землей общественных зданий и сооружений по виду заглубления и способу освещения.

Рисунок 2. Детский сад с земляной обвалкой (Япония)

а) – разрез по оси восток-запад; б) – план (1- групповая; 2 – комната для игр; 3 – кладовая для хранения игрушек; 4 – комната персонала; 5 – библиотека;

6 – душевая; 7 – песочница; 8 – вольер для птиц; 9 – винтовая лестница на крышу; 10 – плавательный бассейн; 11 – горка для скатывания)

Внутреннее потолочное пространство используется в качестве воздуховодов в системе искусственной вентиляции. В панелях из алюминия устроены отверстия для 47 внутренних вентиляторов.

265

Многофункциональное решение всего здания основано из пяти цветов: красного, белого, зеленого, оранжевого, голубого. Окраска выполнена без резких переходов.

По мимо учебных подземных зданий в мире больше внимание уделяют развитию подземных спорт комплексов, выставки и музеи, кинотеатры, библиотеки и клубы. Самый первый спортивный зал был построен в Норвегии г. Одда

в1972 г. В Норвегии осуществлено более 100 подземных сооружений, из них 63 –

вскальных грунтах.

Своеобразный спорткомплекс был построен в г. Гьовик (на озере восточной части Норвегии). Причина строительства, эта нехватка земли в центре города, чистота воздуха и необходимость создания убежищ. Структура комплекса включает в себя три развитых блока: собственное убежище, плавательный бассейн и телекоммуникационный центр с открытой стоянкой.

Рисунок 3. Спортивный комплекс в г. Гьовик (Норвегия)

а) – генплан (1- плавательный бассейн; 2- отсек убежища; 3- телекоммуникационный центр; 4- стоянка; 5- гл. магистраль); б)- поперечный разрез плавательного бассейна; в)- план плавательного бассейна (1- главный вход; 2- раздевальные - душевые; 3- бассейн для взрослых; 4- трибуна для зрителей; 5- бассейн

для детей; 6- зал музыкальногимнастических занятий; 7- обслуживающие помещения; 8- скала)

В нашей стране имеется опыт строительства защищенных землей кинотеатров. Примером может служить кинотеатр, построенный в г. Ульяновск. Подземный кинотеатр на 300 мест, одно из первых советских крытых землей общественных зданий. Здание 2-х этажное, подземный этаж представляет собой квадрат 36х36 м, выполнен в монолитных и частично кирпичных конструкциях. Наземный этаж 36х6 м, легкий павильон. Здание имеет круговую обваловку стен, на 1,4м.

Подземное пространство городов уже давно начало использоваться для устройства гаражей индивидуальных машин.

Такой пример можно привести в одном из экспериментальных районов г. Москвы, Северное Чертаново. Место для индивидуальных гаражей строго располагаются вдоль жилых домов повторяя их конфигурацию. Связь с гаражом непосредственно через подъезд жилого дома.

266

Рисунок 4. Типовой подземный кинотеатр на 300 мест.

а) – общий вид (макет); б) - разрез.

Рисунок 5. Подземные гаражи и автостоянки экспериментального жилого района Северное Чертаново г. Москва

а – схема генплана; б – разрез по подземному гаражу

Интересное решение подземного торгового центра организовано на Манежной площади в г. Москва.

Разработан проект подводной паркинг-стоянки на 100-600 машино-мест с въездом и выездом со стороны Кремлевской набережной (рис.6).

Рисунок 6. Подводный паркинг на 100-600 машино-мест

267

Анализ представленного материала позволяет сделать следующие выводы. Защищенные землей общественные здания и сооружения играют важную роль в решении актуальных проблем современного градостроительства. Без зданий такого типа невозможно обойтись в районах со сложными геологическими условиями, на подрабатываемых территориях, в горных выработках, на склонах крутого рельефа. Особенно актуально использование подземного пространства в сложных условиях реконструкции исторически сложившихся городов при остром дефиците городских территорий, а так же в новой застройке при необходимости сохранения окружающей среды и в условиях восстановления уникальной ландшафтной архитектуры.

Литература

1.Трегубова М.К, Курганская Л.В. Защищенные землей общественные здания и сооружения. М.: ЦНТИ по гражданскому строительству и архитектуре, 1986. - 45 с.

2.Шепелев Н.П, Шумилов М.С. Реконструкция городской застройки. М.: [б, и],

2012. – 271 с.

УДК 624.155.2:624.139

М.А. Брезгин, М.В. Хабаров – студенты 4 курса; В.А. Березнев – научный руководитель, профессор, канд. геол.-минерал. наук, ФГБОУ ВПО Пермская ГСХА, г. Пермь, Россия

ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ ВИНТОВЫХ СВАЙ В МЕРЗЛЫХ ГРУНТАХ

Аннотация. Грунты, находящиеся в мерзлом состоянии на протяжении многих лет, занимают значительную часть территории России (около половины), в основном, на севере и северо-востоке. Поэтому фундаменты на вечномерзлых грунтах, их правильное устройство - актуальная проблема, которая решается строителями на протяжении всей истории возведения зданий в этих регионах.

Ключевые слова: винтовые сваи, мерзлые грунты, испытания.

Специалисты применяют винтовые сваи для установки фундамента в грунте абсолютно любого типа, при этом зимой устанавливают их даже там, где летом сделать это не представляется абсолютно никакой возможности.

Принципы устройства фундаментов в вечномерзлых грунтах.

установить свайно-винтовой фундамент, даже в условиях отрицательных температур и мерзлоты, можно буквально за несколько дней, и смонтированная конструкция будет оставаться крепкой, надежной и долговечной.

Для установки не нужно прогревать почву или проводить дорогостоящие работы. Можно ограничиться очисткой стройплощадки от снега. Порой такая работа включается в конечную цену работ по монтажу фундамента, а иногда заказчик выполняет эту работу сам.

После установки опор можно продолжать строительные работы не откладывая до теплого времени года. Благодаря особому строению лопастей можно легко и качественно заглубить опору на требуемую длину. Лопасти обеспечивают равномерное давление на почву, не допуская морозного вспучивания почвы.

268

При монтаже винтовых свай зимой лучше бутить полость сваи готовым сухим составом. Он должен предотвратить ржавение внутренних поверхностей труб. В настоящее время продается много добавок для улучшения качества бетона в зимнее время, но они не надежны и мы не советуем их использовать. Если внутри трубы окажется замерзающая вода, то сваю может просто разорвать. А сухой состав затвердеет и будет так же хорошо укреплять тело трубы, как и жидкий, заливаемый при положительных температурах.

Этот метод хорош тем, что в данном случае нет необходимости проводить какие-либо сварочные или подготовительные работы.

Технологии антикоррозионного покрытия винтовых свай.

При установке фундамента, который монтируется методом закручивания свай в грунт, происходит частичное истирание защитного покрытия, поэтому очень важно правильно подобрать его тип.

Виды покрытий:

1.окрашивание грунтовкой по металлу имеет высокую атмосферостойкость, стойкость к воде, солевым растворам и моющим средствам;

2.покрытие битумной мастикой;

полностью соответствует требованиям ГОСТ 9.602-2005, имеет высокую стойкость к почвенной коррозии;

3. термодиффузное цинкование по технологии NeoZinc;

Коррозионная стойкость свай, обработанных по этой технологии, в разы превышает обработку методом горячего цинкового и гальванического покрытия. Применение данной технологии винтовых свай экологично, полностью соответствует ГОСТ Р 51163-98 и позволяет обеспечить их службу в течение 100 и более лет;

4.горячее цинкование обеспечивает высокую стойкость к истиранию во время завинчивания. Потери цинкового покрытия не превышают 7%;

5.холодное цинкование отлично защищает металл от воздействия как пресной, так и морской воды. Предохраняет от всех видов коррозии, включая равномерную, локальную и подпленочную;

6.гальваническое, механическое и ламельное цинкование. Эти виды покрытий не получили широкого распространения ввиду низкой прочности и стойкости к коррозии.

Прочные винтовые сваи для вечномерзлых грунтов: чем отличаются. Особенности винтовых свай для мерзлых грунтов.

В отличие от обычных винтовых свай, предназначенные для мерзлых грунтов варианты имеют менее широкие лопасти, изделия не заканчивается конусом. Для производства используется прочная сталь, которая не деформируются при монтаже, не трескается и на протяжении всего срока службы не ржавеет. В регионах, в которых держится очень низкая температура, крайне сложно сделать фундамент, который подразумевает заливку. Именно по этой причине использование винтовых свай рационально и оправданно.

Лопасти винтовых свай Различные типы лопастей разрабатывались специально исходя из особен-

ностей типов грунта и времени года. В настоящий момент, существует 2 типа винтовых свай, применяющихся в различных широтах России в зависимости от особенностей грунтов:

269

1. Винтовые сваи для грунтов с сезонным промерзанием Классические сваи, применяющиеся по всему Центральному региону РФ и

не только. Летом завинчиваются без предварительного бурения, зимой – после предварительного бурения мерзлого грунта по диаметру лопасти.

Заполняются бетоном или цементно-песчаным раствором. Тип лопасти - классическая.

Конус сваи герметично заварен.

2. Винтовые сваи для вечномерзлых грунтов Завинчиваются в предварительно пробуренную лидерную скважину по

диаметру ствола сваи и выполненную на всю длину сваи. Заполняются исключительно песком.

Тип лопасти - мелкая нарезка по всей длине ствола винтовой сваи. Конус сваи может быть заварен или открыт.

Механические свойства мерзлых грунтов.

Характерной особенностью вечномерзлых грунтов является то, что их свойства существенно зависят не только от вещественного состава и влажности , но и от их температуры, так как при оттаивании мерзлых грунтов может наблюдаться склонность к просадочности и разжижению, а при промораживании – морозное пучение.

Мероприятия по борьбе с морозным пучением. Для уменьшения касательных сил пучения фундаменты в пределах деятального слоя покрывают незамерзающими обмазками на основе битума или эпоксидной смолы. Приемлемы и противопучинистые засыпки из сухого гравия, гальки, шлака или засоленной глины, имеющей пониженную температуру замерзания. Конструктивным мероприятием является заанкерирование фундаментов в вечномерзлый грунт, что достигается увеличением глубины заложения. При этом проверяется прочность фундамента на разрыв от действия сил пучения.

270