Аннотация: В статье приведено описание стальной несъемной опалубки для изготовления и усиления стеновых конструкций. Опубликованы предварительные данные о проведенных испытаниях образцов монолитных стен и усиленной кирпичной кладки, выполненных  с применением такой опалубки. Эксперимент проведен с участием авторов статьи в 2007 – 2008 годах путем статического нагружения образцов, вплоть до их разрушения. В результате получены выводы о перспективах применения изучаемой технологии в сейсмостойком строительстве.

 

 

Айзенберг Я. М. д.т.н., профессор, президент НО РАСС,
Акбиев Р.Т., к.т.н. ЦНИИПГрадостроительства РААСН,
Гасиев А.А., инженер ЦНИИПГрадостроительства РААСН

Одним из способов обеспечения сейсмостойкости при строительстве и реконструкции зданий и сооружений является применение инновационных технологий на основе несъемной опалубки - одного из бурно развивающегося направления, пришедшего к нам из сферы монолитного домостроения. Перед научно-исследовательскими организациями остро встает проблема не только усовершенствования технологии их применения, но и экспериментальное изучение возможности таких систем в качестве традиционных методов возведения конструкций из монолитного железобетона, для комплексной кладки и ее усиления при реконструкции и капитальном ремонте объектов различного назначения. В настоящей статье приводится описание одной из наиболее перспективных систем в этом направлении, ранее не применявшихся в России и странах СНГ – технологии на основе стальной несъемной опалубки (далее - СНО). Авторами настоящей статьи завершен первый цикл экспериментальных исследований, выполненных в 2007 – 2008 году. 
 
Основу опалубки (в классическом варианте) составляют панели из поперечно-вытяжной гофрированной сетки (ПВГС) - оцинкованной листовой стали толщиной 0,55-0,70 мм, выполненной методом штампования с последующей прокаткой и вытяжкой полученного штампа. Размер и форма отверстий сетки оптимизируется и подбираются исходя из условия, что основная масса наиболее мелкой фракции заполнителя при заливке и вибрировании бетонной смеси удерживается внутри заполняемой полости опалубки, за счет сил сцепления и внутреннего трения бетонной смеси. Эффективность технологии изготовления конструкций достигается тогда, когда на ее внешнюю поверхность выступает количество бетонной смеси, необходимое и достаточное  для образования защитного (затирочного) слоя.
 
По ширине сетки, для ограничения выгибов под силами давления бетонной смеси из плоскости возводимой конструкции, при прокатке стальной сетки СНО предусматриваются продольные ребра жесткости в виде треугольной гофры с расстоянием между ними 100 мм. Специфика их изготовления заключается в том, что между каждым ребром жесткости имеется симметричное число отверстий в виде елочки, с изменением угла наклона (примерно 300) через каждые два ряда отверстий. Сами отверстия имеют ромбическую форму с размерами грани 8 х 8 мм.
Использовать сетку в качестве СНО позволяет их закрепление на вертикальные стойки в виде холоднокатаного профиля (например, шириной полки 18 мм, толщиной - 0,8 мм и высотой стенки профиля - 50 мм). Повышение жесткости и устойчивости во время монтажа достигается изменением сечения и шага расположения профильных элементов, прикрепленных к сетке. Соединение панелей СНО между собой осуществляется с применением зигзагообразной проволоки.
 
Конструкции опалубки для устройства монолитных стен, в развернутом виде имеют стандартный размер (планируемая толщина стены) от 160 мм до 320 мм. СНО выпускается шириной листа 1220 мм, не имея ограничений ни по протяженности, ни по высоте возводимых конструкций. При монтаже панели легко стыкуются между собой и изгибаются в любом направлении, что позволяет выполнять конструкции любых причудливых форм.
 
Дополнительное армирование монолитного слоя стены (рубашки) выполняется, в случае необходимости, без особых усилий.
В случае необходимости применения панелей с утеплителем (листы полистирола, пенопласта и пр.) он устанавливается с внутренней стороны внешней грани стены между сеткой и стойкой СНО.
СНО можно адаптировать для применения не только в традиционной постановке (изготовление фундаментов, ростверков; вертикальных, несущих и самонесущих, наружных и внутренних стен; монолитных колонн любой формы сечения; плит перекрытий; балок; рам различного пролета и этажности), но также и для устройства различного рода сводов, арок, горизонтальных и наклонных крыш.

Известны случаи применения СНО для сооружений гидротехнического назначения, бассейнов и резервуаров, различного рода инженерных коммуникаций (коллекторные шахты, лотки, тоннели), строительства берего- и грунтоукрепительных сооружений, а также при проведении работ по реконструкции и усилении существующих конструкций. Характерно, что при усилении существующих каменных (кирпичных и блочных стен) применение СНО позволяет значительно снизить толщину монолитного слоя до 40 мм против 100 мм, характерных для устройства традиционной «рубашки».

При применении СНО в сейсмостойком строительстве к достоинствам системы, в сравнении с традиционными видами опалубки, следует отнести:
- отсутствие затрат подрядчика на ее приобретение и связанные с этим дополнительные затраты на чистку, ремонт, замену, транспортировку, установку и т.д.;
- повышение монолитности и жесткости, а также снижение веса изготовленных конструкций. При этом вес опалубки составляет не более 11 кг/м2;
- отсутствие стыков соединений, т.е. мест наиболее уязвимых с точки зрения восприятия сейсмических нагрузок. Технология СНО позволяет выполнять замкнутые по периметру пространства за один цикл заливки бетона, осуществлять непрерывное наблюдение за процессом изготовления конструкций, контролируя их качество и предотвращая образование пустот.
Скорость и простота установки стен с использованием СНО, удобство выполнения смежных работ, сокращение времени строительства (до 2 - 3 раз в сравнении с другими технологиями) позволяет использовать технологию даже для устройства соединений сборных конструкций в комбинации с другими системами, например, на основе безригельного сборно-монолитного каркаса, с применением гнутых профилей и пр.
При реконструкции проявляются такие достоинства системы, как возможность изготовления комплексных конструкций (в виде обойм усиления, двух-, трехслойных стен) при минимизации материальных затрат на их устройство (см. выше).
Все выше перечисленное подтверждено в результате экспериментальных исследований образцов (фрагментов монолитных стен и усиленной кладки), выполненных с участием авторов.

Для испытаний были изготовлены следующие образцы
– железобетонные размером 1,0х1,0 м. толщиной 16 см, изготовленные в классической щитовой опалубке;
– аналогичные железобетонные образцы изготовленные в СНО;
– кирпичные, размером 1,0 х 1,0 м, толщиной в один кирпич из керамического кирпича полусухого прессования на цементно-песчаном растворе;
– аналогичные кирпичные образцы, усиленные одно и двухсторонними железобетонными рубашками, изготовленными как с использованием классической щитовой опалубки, так и с использованием СНО.

Всего было испытано 11 различных серий образцов

  • Эталонный железобетонный образец
  • Железобетонный образец, изготовленный с использованием СНО
  • Эталонный кирпичный образец
  • Кирпичный образец, усиленный с помощью СНО
Нагрузка образцов выполнялась ступенями по 4% от расчетной разрушающей нагрузки, до полного разрушения образцов.
Комплексному анализу и оценке подлежали прочностные и деформативные характеристики монолитных железобетонных стен, возведенных при помощи системы СНО, а также проверялась эффективность применения данной системы в составе железобетонных аппликаций для усиления кирпичных простенков. Оценка прочности и деформативных характеристик монолитных железобетонных стен и образцов кирпичной кладки, возведенных при помощи системы СНО, проводились  при испытаниях на перекос в своей плоскости. Это позволило оценить характер работы испытываемых фрагментов при совместном действии вертикальной и горизонтальной нагрузок.
 
Результаты испытаний подтвердили, что помимо экономических и технологических достоинств использование стальной несъемной опалубки дает очевидные конструкционные преимущества, связанные как с особыми условиями твердения бетонной смеси, так  и наличием дополнительного, специфического армирования композитной структуры тела конструкции.
 
Во-первых, наличие на поверхности стены скорлупы, образованной внешней сеткой и затирочным слоем, приводит к эффекту «поверхностного армирования» и снижения образования усадочных трещин.
 
Во-вторых, вертикальные металлические стойки несъемной стальной опалубки вносят существенный вклад в повышение несущей способности и устойчивости стены при работе из плоскости.
 
В-третьих, зигзагообразная проволока, соединяющая между собой панели опалубки между собой, после бетонирования играет роль дополнительной связи между продольной и поперечной арматурой, что положительно влияет на пространственный характер работы изготовленных фрагментов.
 
Кроме того, строение бетонного камня, образующегося при твердении в полости между двумя сетками ПВГС более однородно в связи с возможностью визуального контроля в процессе бетонирования. Быстро удаляющаяся через отверстия решетки излишняя влага на ранней стадии твердения уменьшает образование микродефектов в теле панелей, что в свою очередь, улучшает их физико-механические свойства.
На рисунке для сравнения приведены графики деформирования фрагмента стены из монолитного бетона, изготовленного в традиционной опалубке (1) и с применением несъемной опалубки (2), при минимальном армировании элементов, из которых следует, что применение СНО приводит к существенному повышению несущей способности элементов (до 30%) и качественно новому характеру деформирования.

 

 Сходные результаты были получены для усиленной кладки

 
Заключение
1. Технология возведения и усиления стен с применением стальной несъемной опалубки (СНО) из поперечно-вытяжной гофрированной сетки (ПВГС) на основе оцинкованной листовой стали имеет очевидные достоинства, подтвержденные практическим опытом применения в России и за рубежом.
2. Эффективность применения опалубки типа СНО подтверждена результатами экспериментальных исследований, проведенных в 2007 – 2008 году с участием авторов настоящей статьи.
3. По предварительным оценкам применение СНО для устройства монолитных стен приводит к повышению несущей способности конструкций (до 30%) и благоприятному характеру развития в них деформаций.
4. Использование СНО для усиления кирпичных стен оказалось эффективным как в части их поведения при высоких уровнях нагружения, так и в целях значительной экономии затрат на устройство одно- и двухсторонней «рубашки» (почти в 2,5 – 3,0 раза по сравнению с традиционными методами).
Все выше перечисленное позволяет сделать вывод о целесообразности расширения сферы применения стальной несъемной опалубки (СНО) для применения в сейсмических районах, необходимости ее совершенствования. В том числе, на основании полученных экспериментальных данных и запланированных к проведению дополнительных статических и динамических испытаний.

 

 

Сейсмостойкость конструкций с использованием системы стальной несъемной опалубки


  644-58-43 (круглосуточно) , 8-905-5341645, Дополнительная техническая консультация 8-916-4674651
CCT-Opalubka - Современные Строительные Технологии © 2008-2013 cct-opalubka@yandex.ru