Универсальная Индустриальная Каркасная Система Строительства ТАТАРСТАН Член-корр РААСН

Универсальная Индустриальная Каркасная Система Строительства ТАТАРСТАН Член-корр. РААСН, д. т. н. , проф. СОКОЛОВ Б. С. 1

ИСТОРИЯ СОЗДАНИЯ, СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ МАССОВОГО ПРИМЕНЕНИЯ НЕСУЩЕЙ СИСТЕМЫ «УИКСС-ТАТАРСТАН» Освоение системы КУБ-2. 5 в Республике Татарстан Изучение штепсельных стыков (г. Ставрополь) УИКСС – Татарстан Патент на полезную модель № 141473 Состояние вопроса. Отсутствие методики расчета Основы методики расчета с использованием авторской теории силового сопротивления анизотропных материалов сжатию и диаграмм деформирования Многофакторные численные исследования напряженно-деформированного состояния (совместно с ФГБОУ ВПО г. Йошкар-Ола) Создание методики расчета и эффективного конструирования (совместно с ФГБОУ ВПО г. Йошкар-Ола) Физические эксперименты (совместно с ФГБОУ ВПО г. Йошкар-Ола) Применение для строительства новых и реконструкции существующих зданий Дошкольные учреждения Школьные учреждения Жилые здания со свободной планировкой Реконструкция исторической застройки ПРЕДЛОЖЕНИЕ. Совместная работа всех специальностей ПТО РААСН 2

ИССЛЕДОВАНИЕ КАРКАСНЫХ НЕСУЩИХ СИСТЕМ С БЕЗБАЛОЧНЫМИ БЕСКАПИТЕЛЬНЫМИ ПЕРЕКРЫТИЯМИ (серия КУБ 2. 5) Совместно с ОАО «Казанский Гипро. НИИАвиа. Пром Государственная премия РТ 2000 г. Построено около 50000 кв. м жилья в г. г. Казани и Альметьевске Узел сопряжения колонн с надколонной плитой 3

ШТЕПСЕЛЬНЫЕ (ВИЛОЧНЫЕ) СТЫКИ КОЛОНН I ТИПА Работа по заказу г. Ставрополя Б. С. Соколов, Р. Р. Латыпов. Прочность и податливость штепсельных стыков железобетонных колонн при действии статических и сейсмических нагрузок. М. , 2010 Создана методика расчета по прочности при действии статических и сейсмических нагрузок. Продолжены работы в диссертации Абдурахмановой Н. С. на тему «Сдвиговая податливость штепсельных стыков железобетонных колонн» . Разработаны рекомендации по проектированию штепсельных стыков железобетонных колонн 4

Универсальная Индустриальная Каркасная Несущая Система строительства - УИКСС-ТАТАРСТАН Разрез и план перекрытия со штепсельным соединением надколонной плиты с колоннами (штепсельный стык II типа) Сравнение с системой КУБ 2. 5 по узлу сопряжения надколонной плиты с колонной Наименование позиции Стоимость (руб. ) Куб 2. 5 Монтаж конструктивных элементов узла (без учета одинаковых технологических операций) Трудоемкость (чел. /час) Куб 2. 5 0. 59 УИКСС 0. 14 553. 90 УИКСС 72. 67 5

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ МОНТАЖА СИСТЕМЫ УИКСС-Татарстан 6

ОСНОВЫ МЕТОДИКИ РАСЧЕТА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ АВТОРСКОЙ ТЕОРИИ СИЛОВОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ АНИЗОТРОПНЫХ МАТЕРИАЛОВ СЖАТИЮ И ДИАГРАММ ДЕФОРМИРОВАНИЯ Передача усилий через стальную центрирующую прокладку РАСЧЕТ НА МОНТАЖНЫЕ НАГРУЗКИ Передача усилий через синтетическую прокладку (Рекомендации НИИЖБ) Расчетные схемы стыка при действии монтажных нагрузок: а – общий вид стыков; б-г – при расчете оголовков нижней и верхней колонн; д – для опорной зоны плит между центрирующими прокладками 7

ОСНОВЫ МЕТОДИКИ РАСЧЕТА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ АВТОРСКОЙ ТЕОРИИ СИЛОВОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ АНИЗОТРОПНЫХ МАТЕРИАЛОВ СЖАТИЮ И ДИАГРАММ ДЕФОРМИРОВАНИЯ РАСЧЕТ НА ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ НАГРУЗКИ Схема действия усилий от эксплуатационных нагрузок на опорный узел перекрытия Расчетная схема узла при действии вертикальных усилий 8

ОСНОВЫ МЕТОДИКИ РАСЧЕТА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ АВТОРСКОЙ ТЕОРИИ СИЛОВОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ АНИЗОТРОПНЫХ МАТЕРИАЛОВ СЖАТИЮ И ДИАГРАММ ДЕФОРМИРОВАНИЯ РАСЧЕТ НА ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ НАГРУЗКИ Расчетная схема узла при действии горизонтальных сил Расчетные выражения для оценки прочности получены на основе авторской теории силового сопротивления анизотропных материалов сжатию, созданной на гипотезе механизма разрушения бетона от растяжения, сдвига, раздавливания и работы арматуры в зонах его разрушения. ОСНОВНЫЕ УРАВНЕНИЯ. Условие прочности для оценки при сжатии : Условие прочности при сдвиге: Qbt = Abt. Rbt – сопротивление отрыву бетона по высоте стыка L; Qsw = w 1 Rs. Asw – сопротивление растяжению горизонтальной арматуры сеток косвенного армирования, расположенных на нормативном участке; Qs = Jred. Rssinα/Sred - усилие, воспринимаемое продольной арматурой, работающей как нагель, так называемый в литературе «нагельный эффект» ; Nµ - сопротивление сдвигу за счет трения в горизонтальных швах под влиянием действия продольного усилия. Полученные выражения использованы для расчета с применением диаграммного метода, позволяющего определить поведение конструкций или их элементов на всех стадиях работы при возрастании нагрузки от нуля до разрушающей 9

РАСЧЕТА СТЫКА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ АВТОРСКОЙ ТЕОРИИ СИЛОВОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ АНИЗОТРОПНЫХ МАТЕРИАЛОВ СЖАТИЮ И ДИАГРАММ ДЕФОРМИРОВАНИЯ Суть диаграммного метода заключается в определении характеристических точек на диаграмме «усилие-перемещение» в двух- или трехлинейных зависимостях в соответствии с действующим СНи. П. Предложенные расчетные выражения позволяют определить несущую способность стыков и деформации. С этой целью, а также для детального изучения работы стыков в Политехническом университете (г. Йошкар-Ола) проведены многофакторные численные и физические эксперименты. Nult (Qult) Nult (Qcrc 2) Nult (Qcrc 1) Диаграмма деформирования штепсельного стыка II типа: Δ 1 – смещение, соответствующее образованию трещин в шве; Δ 2 – смещение, соответствующее образованию трещин в бетоне; Δ 3 – смещение при разрушении. Диаграмма деформирования штепсельного стыка I типа: а – при заполнении шва цементно-песчаным раствором; б – полимерраствором; Δ 1 – смещение, соответствующее образованию трещин в шве; Δ 2 – смещение, соответствующее образованию трещин в бетоне; Δ 3 – смещение при разрушении. 10

КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОТЫ ШТЕПСЕЛЬНЫХ СТЫКОВ II ТИПА Программа исследования Конечно-элементная модель штепсельного стыка II типа Выводы. Результаты использованы при разработке программы физических испытаний на железобетонных образцах 11

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОТЫ ШТЕПСЕЛЬНЫХ СТЫКОВ II ТИПА Программа физических испытаний Конструкция экспериментальных образцов Общий вид образца при испытании 12

СРАВНЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ЧИСЛЕННЫХ И ФИЗИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ ШТЕПСЕЛЬНЫХ СТЫКОВ II ТИПА (аспирант Е. Трошков) Общий вид разрушенного образца при компьютерном моделировании Общий вид разрушенного экспериментального образца Вывод. Совпадение результатов численного моделирования и физических испытаний на всех этапах работы стыка 13

ЭФФЕКТИВНЫЕ КОНСТРУКТИВНЫЕ РЕШЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ СИСТЕМЫ Общий вид пустотелых колонн круглого поперечного сечения Надколонная плита с капителью Плиты перекрытий с вкладышами из легкого материала Применение штепсельных стыков для объединения плит перекрытий Заключение. Проведены комплексные исследования штепсельных стыков II типа, позволившие разработать методику их расчета и предложить эффективное конструирование, что дает возможность рекомендовать систему УИКСС-Татарстан для массового применения 14

ПРИМЕНЕНИЕ «УИКСС-ТАТАРСТАН» ДЛЯ СТРОИТЕЛЬСТВА НОВЫХ ЗДАНИЙ Проект дошкольного комплекса Исполнитель: Бакалавр Гордеева Е. . 15

ПРИМЕНЕНИЕ «УИКСС-ТАТАРСТАН» ДЛЯ СТРОИТЕЛЬСТВА НОВЫХ ЗДАНИЙ Проект школьного комплекса Исполнитель: К. т. н. , доцент Фабричная К. А. 16

ПРИМЕНЕНИЕ «УИКСС-ТАТАРСТАН» ДЛЯ РЕКОНСТРУКЦИИ ИСТОРИЧЕСКОЙ ЗАСТРОЙКИ Общий вид исторической застройки Варианты устройства каркаса УИКСС: а - с опиранием на существующие стены; б - независимый каркас. Концепция модернизации 17

ЗАКЛЮЧЕНИЕ Премьер-министр РФ Дмитрий Медведев: «снижение стоимости строительства жилья на 20% сделает ипотеку доступной еще для 1 млн домохозяйств …. Для достижения этой цели предлагается разработать типовые проекты строительства жилья (при этом модернизировав производство стройматериалов и предприятий индустриального домостроения) и увеличить строительство жилья эконом-класса» . Предлагаемая несущая система является основой для разработки типовых серий зданий различного функционального назначения со снижением стоимости 1 кв. м не менее 20%. Внедрение несущей системы предоставляет большие возможности: 1. Получение многообразия архитектурно-планировочных решений 2. Универсальное использование цокольного и 1 -го этажей (гаражи, магазины, офисы) 3. Возможность любых изменений планировки по желанию заказчика в связи с отсутствием внутренних несущих стен 4. Применение легких ограждающих конструкций для наружных стен 5. Использование минимального количества типоразмеров сборных железобетонных изделий 6. Уменьшение сроков строительства за счет применения индустриальных изделий 7. ПРЕДЛОЖЕНИЕ. Совместная работа всех специалистов – членов ПТО РААСН. Спасибо за внимание 18