Расчетно-теоретические исследования узловых соединений в монолитных зданиях

Введение. Сектор гражданского строительства в крупных регионах России в основном представлен монолитным домостроением. Приведена типология конструктивных решений узлов сопряжения дисков перекрытий со стеной. Выполнен анализ таких конструктивных решений в процессе эксплуатации.

Материалы и методы. Рассмотрен участок диска перекрытия с перфорацией под термовкладыши. Численный эксперимент в программном комплексе ANSYS включал построение трехмерной модели фрагмента плиты с перфорацией в модуле Design Modeler. Посредством модуля Mesh генерировалась сетка конечных элементов типа Solid 45, представленная в виде трехмерных 8-узловых объемных элементов. Применялся решатель Elemental Difference, позволяющий повысить точность расчетов. В качестве граничных условий учитывались температурные воздействия, силовые воздействия от веса ограждающих стеновых конструкций на консольную часть плиты не учитывались.

Результаты. В холодный период года в отапливаемых зданиях разрушение защитного слоя бетона возникает в зоне знакопеременных температурных воздействий, что приводит к тому, что в диске перекрытия с перфорацией характер многоциклового температурного влияния формирует появление трещин и деструкции бетона на боковых поверхностях шпонок. При действии отрицательных температур наружного воздуха наибольшие напряжения возникают в местах соединения перфорации шпонками и превосходят нормативные значения расчетного напряжения в 1,4 раза.

Выводы. Наиболее уязвимым местом дисков перекрытий с перфорацией являются шпоночные соединения, которые находятся под влиянием циклических температур. По результатам многофакторного анализа напряженно-деформированного состояния диска перекрытия, снабженного перфорацией под термовкладыши, с учетом геометрических параметров перфорации и температурно-климатических воздействий, установлены причины уязвимостей, появление которых связано с высокими значениями нормальных и касательных напряжений, превышающими предельно допустимые при отрицательных значениях температуры наружного воздуха, приводящие к начальной локализации разрушения. Повышение эксплуатационных качеств зданий монолитной конструкции обеспечивается путем применения усовершенствованных конструкций. Предлагаемые конструктивные решения позволяют решить вопросы, связанные с долговечностью и безопасностью при эксплуатации объектов гражданского назначения.

1. Шембаков В.А. Технология сборно-монолитного домостроения СМК в массовом строительстве России и стран СНГ // Жилищное строительство. 2013. № 3. С. 26–29. EDN PXACBN.

2. Волкова О.Е., Сидоренко К.А. Монолитное домостроение в современном строительстве // Труды Братского государственного университета. Серия: Естественные и инженерные науки. 2021. Т. 1. С. 146–149. EDN FTZGJH.

3. Камчыбеков М.П., Мураталиев Н.М., Орозалиев К.Ж., Сагынбеков У.С., Мелисов К.М. К вопросу о монолитном домостроении // Вестник Кыргызско-Российского Славянского университета. 2019. Т. 19. № 4. С. 66–70. EDN BEUJYL.

4. Зенин С.А., Шарипов Р.Ш., Чистяков Е.А., Кудинов О.В. Разработка Свода правил «Монолитные конструктивные системы. Правила проектирования» // Вестник НИЦ Строительство. 2020. № 4 (27). С. 18–27. DOI: 10.37538/2224-9494-2020-4(27)-18-27. EDN FALHNM.

5. Пешков В.В., Белобородов К.М. Разработка энергосберегающих мероприятий на этапе строительства монолитных многоэтажных зданий // Известия высших учебных заведений. Строительство. 2022. № 11 (767). С. 106–114. DOI: 10.32683/0536-1052-2022-767-11-106-114. EDN EFORBP.

6. Кузнецов А.В. Узлы сопряжения диска перекрытия с ограждающими стеновыми конструкциями в монолитном домостроении : автореф. дис. … канд. тех. наук. СПб., 2023. 23 с. EDN GFCFWD.

7. Kuznetsov A.V., Demin A.M. Energy efficient design solution for the interface node between the floor slab and the wall // International Scientific Siberian Transport Forum TransSiberia – 2021. 2022. Pp. 799–807. DOI: 10.1007/978-3-030-96380-4_87. EDN ERFOMA.

8. Kuznetsov A.V., Zimin S.S. Temperature stresses in the perforated overlap disc // Construction of Unique Buildings and Structures. 2022. Nо. 3 (101). P. 10103. DOI: 10.4123/CUBS.101.3. EDN MPKTHT.

9. Сидоров В.Н., Примкулов А.М. Численно-аналитическое решение нестационарной задачи теплопроводности с переменными теплофизическими параметрами среды // Вестник МГСУ. 2023. Т. 18. № 5. С. 685–696. DOI: 10.22227/1997-0935.2023.5.685-696. EDN JWFKVJ.

10. Лебедева А.В., Тумаков С.А. Влияние температурно-климатических воздействий на напряженно-деформированное состояние монолитного железобетонного каркаса здания // Жилищное хозяйство и коммунальная инфраструктура. 2019. № 4 (11). С. 9–14. EDN HQCCED.

11. Сотникова О.А., Целярицкая М.И., Пащенко Ю.О. Анализ «мостиков холода» с целью выявления недостатков монолитного домостроения в г. Воронеже // Известия Юго-Западного государственного университета. 2022. Т. 26. № 3. С. 21–34. DOI: 10.21869/2223-1560-2022-26-3-21-35. EDN HLPDRO.

12. Guri M., Krosi F., Xhexhi K. Study of thermal performance of prefabricated large panel buildings // 2nd Croatian Conference on Earthquake Engineering ‒ 2CroCEE. 2023. DOI: 10.5592/CO/2CroCEE.2023.63

13. Ищук М.К., Ищук Е.М., Айзятуллин Х.А., Черемных В.А. Дефекты наружных стен с лицевым слоем из пустотелого кирпича // Промышленное и гражданское строительство. 2022. № 4. С. 29–35. DOI: 10.33622/0869-7019.2022.04.29-35. EDN YRWQXO.

14. Орлович Р.Б., Деркач В.Н., Зимин С.С. Повреждение каменного лицевого слоя в зоне сопряжения с железобетонными перекрытиями // Инженерно-строительный журнал. 2015. № 8 (60). С. 30–37. DOI: 10.5862/MCE.60.4. EDN VBPVXD.

15. Coppola L., Beretta S., Bignozzi M.C., Bolzoni F., Brenna A., Cabrini M. The improvement of durability of reinforced concretes for sustainable structures: A review on different approaches // Materials. 2022. Vol. 15. Issue 8. P. 2728. DOI: 10.3390/ma15082728

16. Tamrazyan A.G., Minasyan A.A. The influence of depth of tensile concrete deterioration on the load bearing strength and deflections of corrosion-damaged floor slabs // MATEC Web of Conferences. 2018. Vol. 251. P. 02012. DOI: 10.1051/matecconf/201825102012

17. Желдаков Д.Ю., Пономарев О.И., Минасян А.А., Турсуков С.А. Оценка долговечности кирпичных и каменных конструкций при проведении инженерных изысканий // Вестник НИЦ Строительство. 2023. № 1 (36). С. 27–40. DOI: 10.37538/2224-9494-2023-1(36)-27-40. EDN ZFIKOG.

18. Tamrazyan A.G., Koroteev D. Assessment of the durability of corrosion-damaged prefabricated reinforced concrete structures // Journal of Physics: Conference Series. 2020. Vol. 1687. Issue 1. P. 012009. DOI: 10.1088/1742-6596/1687/1/012009

19. Kramarchuk A., Ilnytskyy B., Kopiika N. Ensuring the load-bearing capacity of monolithic reinforced concrete slab damaged by cracks in the compressed zone // Lecture Notes in Civil Engineering. 2023. Pp. 217–229. DOI: 10.1007/978-3-031-14141-6_21

20. Umnyakova N.P. Convective and radiant heat transfer on internal surfaces of the outer corner // Russian Journal of Building Construction and Architecture. 2022. № 3 (55). Pp. 55–65. DOI: 10.36622/VSTU.2022.55.3.005. EDN OPNNDX.

21. Сотникова О.А., Целярицкая М.И., Пащенко Ю.О. Анализ «мостиков холода» с целью выявления недостатков монолитного домостроения в г. Воронеже // Известия Юго-Западного государственного университета. 2022. Т. 26. № 3. С. 21–34. DOI: 10.21869/2223-1560-2022-26-3-21-35. EDN HLPDRO.

22. Томаков В.И., Томаков М.В., Пахомова Е.Г., Андриенко В.В. Анализ причин обрушения опалубочных систем в строящихся зданиях при устройстве монолитных перекрытий // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2018. Т. 8. № 4 (29). С. 79–92. EDN PNTULV.

23. Тихонов И.Н., Козелков М.М. Расчет и конструирование железобетонных монолитных перекрытий зданий с учетом защиты от прогрессирующего обрушения // Бетон и железобетон. 2009. № 3. С. 2–8. EDN XWGNEV.

24. Умнякова Н.П., Егорова Т.С., Андрейцева К.С., Смирнов В.А., Лобанов В.А. Новое конструктивное решение сопряжения наружных стен с монолитными междуэтажными перекрытиями и балконными плитами // Строительные материалы. 2013. № 6. С. 28–31. EDN QIOMMR.

25. Яров В.А., Коянкин А.А., Скрипальщиков К.В. Экспериментальные исследования участка монолитного перекрытия многоэтажного здания // Вестник МГСУ. 2009. № 3. С. 150–153. EDN KZFKIL.

26. Довженко О.А., Погребной В.В., Карабаш Л.В. Эффективные шпоночные соединения многопустотных плит перекрытий со стенами в современном крупнопанельном домостроении // Наука и техника. 2018. Т. 17. № 2. С. 146–156. DOI: 10.21122/2227-1031-2018-17-2-146-156. EDN YNQSHZ.

27. Белаш Т.А., Кузнецов А.В. Теплотехнические качества монолитных жилых зданий // Жилищное строительство. 2009. № 9. С. 22–24. EDN KYLLUN.

28. Альхименко А.И., Снегирев А.И. Влияние температуры замыкания при возведении на напряжения в несущих конструкциях // Инженерно-строительный журнал. 2008. № 2 (2). С. 8–16. EDN NBMYGX.

29. Ерофеев В.Т., Ельчищева Т.Ф., Левцев А.П., Митина Е.А., Лапин Е.С. Термическое сопротивление наружных ограждающих конструкций при переменном тепловом потоке // Промышленное и гражданское строительство. 2022. № 10. С. 4–13. DOI: 10.33622/0869-7019.2022.10.04-13. EDN ELAHVF.

30. Корнилов Т.А., Васильева А.Т. Тепловые потери через сопряжения трехслойных стен с железобетонными перекрытиями // Промышленное и гражданское строительство. 2022. № 8. С. 25–31. DOI: 10.33622/0869-7019.2022.08.25-31. EDN GLQNGV.

31. Варламов А.А., Шишлонов Е.А., Ткач Е.Н., Шумилин М.С., Гончаров Д.В. Закономерности связи напряжений и деформаций в бетоне // Academy. 2016. № 2 (5). С. 7–16. EDN VLHZPZ.

32. Барабанщиков Ю.Г., Семенов К.В., Зимин С.С., Ватин Н.И., Борщева К.Д., Белкина Т.В. Трещиностойкость железобетонной стенки в условиях стесненной основанием температурной деформации // Строительство уникальных зданий и сооружений. 2018. № 8 (71). С. 51–62. DOI: 10.18720/CUBS.71.5. EDN UUXZXT.

33. Barabanshchikov Iu.G., Pham T.H. The influence of concrete composition on the ratio of strength to elastic modulus as a criterion of crack resistance // Construction of Unique Buildings and Structures. 2021. № 4 (97). P. 9704. DOI: 10.4123/CUBS.97.4. EDN EQZTMP.

34. Кузнецов А.В. Узлы сопряжения диска перекрытия с ограждающими стеновыми конструкциями в монолитном домостроении : дис. ... канд. техн. наук. СПб., 2023. 206 с. EDN VFPDIC.