ChSTU repository
ChSTU repository preserves and enables easy and open access to all types of digital content including text, images, moving images, mpegs and data sets
Learn More
Please use this identifier to cite or link to this item:
https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/6095| Title: | Дослідження сучасного стану збірно-монолітних систем з залізобетону з розробкою пропозицій щодо можливого удосконалення вузлів конструкцій |
| Authors: | Дмитренко, Василь Іванович Артеменко, Андрій Валерійович |
| Keywords: | збірні залізобетонні конструкції;збірно-монолітні системи;конструкції будівель та споруд;удосконалені вузли конструкцій;технічні дослідження системи збірно-каркасних конструкцій |
| Issue Date: | Jan-2025 |
| Abstract: | Будівельна галузь, будучи наочним відображенням економічного розвитку країни та рівня міського будівництва, займає велику частку у всіх галузях промисловості. З підвищенням промислового рівня країни розвиток будівництва відкрило можливості для здійснення індустріалізації. Традиційні методи будівництва мають такі проблеми, як тривалі терміни будівництва, сильне забруднення навколишнього середовища, використання великої кількості матеріалів, високе споживання енергії тощо і має велике значення. Нині технологія збірного будівництва швидко розвивається у країнах світу. Технологія складання та збірні бетонні будівлі є стандартом індустріалізації будівництва, і збірне будівництво надає перевагу урядам завдяки таким перевагам, як захист навколишнього середовища, швидке будівництво, широка функціональність та можливість забезпечення якості будівництва. Будучи важливою частиною збірного будівництва, вузлові з'єднання відіграють роль у з'єднанні збірних елементів та впливають на цілісність будівлі та механічні властивості області, де розташовані елементи. Наприклад, у вузлових з'єднаннях збірних конструкцій міцність і надійність з'єднання колон безпосередньо впливає на здатність передачі зусиль і координаційні характеристики елементів. Для вивчення характеристик та силових можливостей різних типів вузлових з'єднань для проектування вузлових з'єднань у проектах збірних конструкцій, у даній роботі розглядаються рішення та практика вузлових з'єднань та методи збирання, що використовуються у збірних конструкціях, аналізуються переваги та недоліки різних методів та показники механічних властивостей на основі аналітичного дослідження вузлових з’єднань збірних конструкцій, що використовуються в даний час у практиці світового домобудівництва. На цьому фоні відомі світові будівельні компанії останніми роками активно розвивають системи збірно-монолітного домобудівництва. Тому тема випускної кваліфікаційної роботи магістра– порівняльний аналіз збірно-монолітних систем відомих у світі, розробка пропозицій щодо вдосконалення вузлів поєднання вертикальних конструкцій. Об'єкт дослідження - системи збірно-монолітного домобудування в сучасних країнах світу. Предмет дослідження - технічні дослідження системи збірно-каркасних конструкцій відомих світових систем. Практична значимість отриманих результатів дослідження полягає в наступному. - Проаналізована історія розвитку збірно-монолітного домобудування в передових країнах світу. — Вивчені системи і технології збірно-монолітного домобудування в передових країнах світу. — Проведено порівняльний аналіз китайських збірних каркасних конструкцій і французької фірми "SARET". — Визначені максимальна висота і планування зданий двох систем. — Визначені параметри збірних елементів і витрата матеріалів для об’єму систем. — Описані методи вузлових з’єднань для двох систем. — Визначено основні методи вузлових з'єднань збірних елементів та сценарії їх застосування. |
| URI: | https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/6095 |
| Appears in Collections: | 192 Будівництво та цивільна інженерія (Промислове і цивільне будівництво) |
Files in This Item:
| File | Description | Size | Format | |
|---|---|---|---|---|
| Magisterska robota Artemenko.pdf Restricted Access | 2.54 MB | Adobe PDF | View/Open Request a copy |
Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.
Extracted text
Актуальність роботи Будівельна галузь, будучи наочним відображенням економічного розвитку країни та рівня міського будівництва, займає велику частку у всіх галузях промисловості. З підвищенням промислового рівня країни розвиток будівництва відкрило можливості для здійснення індустріалізації. Традиційні методи будівництва мають такі проблеми, як тривалі терміни будівництва, сильне забруднення навколишнього середовища, використання великої кількості матеріалів, високе споживання енергії тощо і має велике значення. Нині технологія збірного будівництва швидко розвивається у країнах світу. Технологія складання та збірні бетонні будівлі є стандартом індустріалізації будівництва, і збірне будівництво надає перевагу урядам завдяки таким перевагам, як захист навколишнього середовища, швидке будівництво, широка функціональність та можливість забезпечення якості будівництва. Будучи важливою частиною збірного будівництва, вузлові з'єднання відіграють роль у з'єднанні збірних елементів та впливають на цілісність будівлі та механічні властивості області, де розташовані елементи. Наприклад, у вузлових з'єднаннях збірних конструкцій міцність і надійність з'єднання колон безпосередньо впливає на здатність передачі зусиль і координаційні характеристики елементів. Для вивчення характеристик та силових можливостей різних типів вузлових з'єднань для проектування вузлових з'єднань у проектах збірних конструкцій, у даній роботі розглядаються рішення та практика вузлових з'єднань та методи збирання, що використовуються у збірних конструкціях, аналізуються переваги та недоліки різних методів та показники механічних властивостей на основі аналітичного дослідження вузлових з’єднань збірних конструкцій, що використовуються в даний час у практиці світового домобудівництва. На цьому фоні відомі світові будівельні компанії останніми роками активно розвивають системи збірно-монолітного домобудівництва. Тому тема випускної кваліфікаційної роботи магістра– порівняльний аналіз збірно-монолітних систем відомих у світі, розробка пропозицій щодо вдосконалення вузлів поєднання вертикальних конструкцій. Об'єкт дослідження - системи збірно-монолітного домобудування в сучасних країнах світу. Предмет дослідження - технічні дослідження системи збірно- каркасних конструкцій відомих світових систем. Практична значимість отриманих результатів дослідження полягає в наступному. - Проаналізована історія розвитку збірно-монолітного домобудування в передових країнах світу. — Вивчені системи і технології збірно-монолітного домобудування в передових країнах світу. — Проведено порівняльний аналіз китайських збірних каркасних конструкцій і французької фірми "SARET". — Визначені максимальна висота і планування зданий двох систем. — Визначені параметри збірних елементів і витрата матеріалів для об’єму систем. — Описані методи вузлових з’єднань для двох систем. — Визначено основні методи вузлових з'єднань збірних елементів та сценарії їх застосування. Структура випускної роботи магістра – випускна кваліфікаційна робота магістра складається із вступу, 4 розділів, висновків, списку викорситаної літератури, що складається з 85 джерел. РОЗДІЛ 1. ОГЛЯД, ВЕДЕННЯ В ЗБІРНО-МОНОЛІТНЕ ДОМОБУДЕННЯ І ВСЕСТОРОННІЙ ЗВІТ ПРО ЙОГО РОЗВИТОК Збірно-монолітне домобудування відноситься до передачі великої кількості операцій з будівельного майданчику при традиційному методі будівництва на завод будівельних конструкцій, де компоненти та аксесуари (такі як підлога, стінові панелі, сходи, балкони і т. д.) обробляються та виробляються та транспортується на будівельну майданчик. Надійні з'єднання збираються та монтуються на місці. Збірно-монолітне домобудування в основному включають збірні залізобетонні конструкції, сталеві конструкції, сучасні дерев'яні конструкції тощо. Збірно-монолітна технологія передбачає використання для зведення несучого каркасу будівель збірних (заводського виготовлення) конструкцій – колон, ригелів та пустотних плит перекриття, а також застосування монолітного залізобетону у місцях стику збірних конструкцій. Монтаж і складання - два найважливіші компоненти збірних будівельних конструкцій. Перший етап - це збірка, де поширеними типами збірних елементів є збірні панелі зовнішніх стін, збірні ламіновані панелі, ламіновані балки, стіни, що рушать, сходи, колони, балкони тощо. Заводи збірного залізобетону – це місця, де виготовляються збірні елементи. Другий етап – це монтаж, при якому процес збирання здійснюється на майданчику. Збірні компоненти доставляються на будівельний майданчик спеціалізованими транспортними засобами та укладаються у відповідні штабелі, після чого піднімаються на відповідну позицію згідно з планом будівництва. Після різних випробувань компонентів, таких як вимірювання прогину, розрахунок меж опори та регулювання положення, кожен компонент встановлюється на місце, і нарешті вузли з'єднуються з використанням монолітного бетону. Збірно-монолітне домобудування є сучасним методом промислового виробництва завдяки стандартизованому проектуванню, заводському виробництву, збірному будівництву, управлінню інформацією та інтелектуального застосування. 1.1. Основні переваги та недоліки збірно-монолітного домобудівництва 1.1.1. Переваги збірно-монолітного домобудівництва 1) Підвищення якості будівництва та ефективності будівництва. Завдяки стандартизованому проектуванню, заводському виробництву та складальному будівництву знижується ручні процеси та трудомісткість, забезпечується якість компонентів та якість будівництва, що підвищує якість проекту та ефективність будівництва. 2) Зниження споживання ресурсів та енергії, зменшення кількості будівельних відходів та захист навколишнього середовища. Завдяки фабрикації виробництва компонентів, витрата матеріалів та енергії перебуває під контролем; на етапі будівництва витрачається менше будівельних матеріалів та електроенергії. Значно знижується кількість будівельного пилу та будівельних відходів. 3) Скорочення періоду будівництва. Підвищення продуктивність праці. Оскільки виробництво компонентів та будівництво на місці здійснюється одночасно у двох місцях, будівництво, оздоблення та встановлення обладнання завершуються за один раз, що значно скорочує терміни будівництва порівняно з традиційним методом будівництва. 4) Підвищення кваліфікації будівельних робітників та сприяння соціальній гармонії та стабільності. Сучасна будівельна промисловість скорочує кількість тимчасових робочих, зайнятих на будівельних майданчиках, і дозволяє деяким їх надходити на заводи і перетворюватися на промислових робочих, сприяючи урбанізації. 5) Зниження аварійності у будівництві. Порівняно з традиційним будівництвом, промислові будівлі мають більш короткий цикл будівництва, меншу кількість робочих процесів та меншу потребу у робітників на будмайданчику, що може ще більше знизити ймовірність нещасних випадків на будівництві. 6) На будівництво менше впливають погодні чинники. Більшість компонентів індустріалізованого будівництва виробляються на заводах, і будівництво в основному є складальними операціями, а період будівництва короткий. На нього менше впливають такі метеорологічні чинники, як опади, вітер, лід та сніг. 1.1.2. Недоліки збірно-монолітного домобудування 1) Проектні роботи є складними, оскільки більшість робіт виконується на заводі, а виробництво компонентів на заводі ґрунтується на проектних кресленнях тощо, тому вимоги до конкретних деталей та здійсненності проектних креслень високі. 2) Збільшення транспортних витрат: обробка та виробництво збірних компонентів для проектів складальних будівель, як правило, здійснюється в іншій області, розташованій далеко від будівельного майданчика, тому готові збірні компоненти імпортуються на будівельний майданчик, що потребує певних транспортних витрат у середині, що призводить до збільшення транспортних витрат. Вартість транспортування збільшується, що, своєю чергою, збільшує вартість проекту. 3) Вимоги до процесу будівництва на будівельному майданчику високі. Перш ніж збірні деталі, виготовлені на заводі, надійдуть на будівельний майданчик, необхідно підготувати будівельний майданчик до монтажу, зарезервувавши вільний простір та побудувавши фундаментну раму. Після прибуття збірних елементів на будівельний майданчик потрібно проведення відповідних робіт з підйому та зміцнення, і в процесі підйому можливе пошкодження збірних елементів, що також висуває високі вимоги до будівництва на будівельному майданчику. 1.2 Узагальнення основних переваг та недоліків монолітних та збірних будівель Збірне будівництво використовує збірні елементи, що виробляються на промислових лініях, які збираються на будівельному майданчику та утворюють основний корпус будівлі. Основні види елементів: зовнішні стінові панелі, внутрішні стінові панелі, ламіновані панелі, балкони, сходи, збірні балки, збірні колони тощо. Дослідження, проведене на прикладі багатоквартирного будинку, показало, що в процесі будівництва збірної будівлі робоче навантаження при будівництві за межами майданчика може бути знижено на 30% [1]. Збірним будівництвом можуть бути спроектовані та побудовані з комплексним будівництвом та оздобленням, в ідеалі з одночасним веденням основного будівництва. Будівництво не вимагає зовнішніх опор (лісів) і тільки в деяких місцях потребує захисних огороджень, оскільки збірні елементи виробляються на заводі, їх піднімають і збирають на місці. Більш ефективним та значно скорочує термін будівництва. Завдяки цій особливості збірне будівництво скорочує кількість робочих на місці, а загальна вартість робочої сили знижується приблизно на 25% в порівнянні з монолітними методами будівництва [2]. Досягти складних форм будівлі, фасади виходять якіснішими і формуються за один прийом, що виключає необхідність вторинного оштукатурювання або інших робіт. Збірне будівництво також має функцію герметизації стін, дверей та вікон, а ізоляційний матеріал має функцію звукопоглинання, ефективно блокуючи передачу звуку, щоб усередині була спокійна обстановка та можливість уникнути втручання зовнішнього шуму або використання негорючих матеріалів; поширення вогню і має найкращий вогнезахисний ефект. Крім того, збірне будівництво сприятливе для енергозбереження та охорони навколишнього середовища, воно дозволяє значно скоротити обсяг будівельних відходів та скидання стічних вод, знижує рівень будівельного шуму, зменшує викиди шкідливих газів та пилу, а також скорочує штат будівельників та управлінців на місці. Збірні будівлі є більш екологічними, енергозберігаючими та захищаючими навколишню середовище, якщо відповідно до способу вимірювання кожного домогосподарства, при однаковій температурі опалення, внутрішня ізоляція збірних будинків вище [2], та власники житлових будинків можуть прийняти нижчу температуру опалення для економії витрат на опалення, при цьому скорочуючи використання енергії. Дослідження також показали, що використання збірних конструкцій для будівництва може скоротити відходи будівельних матеріалів до 100%, з яких економія витрат за рахунок скорочення відходів може становити до 84,7% [3]. розвитку міст. У той же час недоліки збірного будівництва також відносно очевидні, через заводське виробництво збірних структурних елементів, їх розмір збірних елементів має фіксоване значення, вимоги до точності будівництва дуже високі, оцинковані пластини установки не плоскі та інші явища, процес установки зарезервованих отворів вимагає щодо точності їх розташування. Збірно-розбірні будівлі також відносно дорожчі за монолітні. Монолітні будинки – це будинки, в яких опалубка з великими інструментами використовується для заповнення бетонних несучих стін на місці будівництва промисловим способом, підходить для будинків, готелів тощо, де більше внутрішніх стін. Монолітна будівля має хорошу структурну цілісність, високу жорсткість, хорошу сейсмостійкість і ударостійкість, хорошу пристосовність до нерівних площин, легкість відкриття отворів, і підходить для будівель з високими вимогами до сейсмічного захисту та цілісності, великого транспортного обладнання по порівняно зі збірними будинками. Недоліками монолітного будівництва є: велика кількість необхідної опалубки, обсяг робіт на будмайданчику та тривалий період будівництва. Ще одним істотним недоліком монолітного бетону є його сприйнятливість до розтріскування, особливо при великих розмірах і поганому догляді, що може привести до утворення великих тріщин. Утилізація будівельних відходів стала серйозною проблемою для міського розвитку. Ливарні роботи є серйозною проблемою з точки зору забруднення навколишнього середовища, втрати води, забруднення пилом і шумового впливу. Зі зростанням заробітної плати будівельних робітників, вартість усієї будівельної галузі з часом стає вищою. 1.3. Основні конструктивні та технічні рішення монолітних і збірних цивільних будівель у закордонному будівництві З безперервним просуванням процесу розвитку міської та будівельної індустрії у всьому світі масштаби висотних будівель поступово розширюються в усіх країнах. Хоча збірні будівельні конструкції зводяться швидко та економічно, опір зсуву у них слабкий, а площа поперечного перерізу основної конструкції будівлі більша за монолітне будівництво, що може значно збільшити момент опору і зробити тип будівлі меншим. Тому існує думка, що монолітне будівництво та збірне будівництво все ще займатимуть певну частку, а майбутньою тенденцією розвитку будівельних технологій у будівельній індустрії є збірно-монолітне будівництво [4]. У країнах світу технології будівництва з монолітного бетону широко застосовуються в різних промислових та культурних спорудах. Типові монолітні цивільні конструкції включають каркасні, стінові, каркасно-стінові та трубчасті конструкції. Крім того, литі бетонні будівлі також в основному використовуються для різних інженерних конструкцій, морських конструкцій, попередньо напружених мостових конструкцій та протяжних конструкцій, таких як дороги. Розвиток використання збірних будівель у різних країнах світу відбувається по-різному. У США збірне житло у великих містах переважно складається із збірних бетонних та сталевих конструкцій, а у невеликих містах – з легких сталевих та дерев'яних конструкцій. Такі представницькі будівлі, як Федеральна будівля імені Роберта Уівера Міністерства житлового будівництва та міського розвитку у Вашингтоні, округ Колумбія, збудований у 1968 році, були першими модульними збірними урядовими будівлями США. Ця 20- поверхова будівля була однією з перших середньоповерхових збірних залізобетонних несучих будівель у США, а багатоквартирна будівля "Парамаунт" у Лос-Анджелесі, будівництво якої завершилося в 2002 році, досі є найвищою збірною будівлею в сейсмічній зоні США, якому використана нова збірна залізобетонна каркасна конструкція для забезпечення сейсмостійкості в сейсмічної зони. Європа, особливо північні європейські країни, має довгу історію збірних бетонних будівель і нагромадила великий досвід у технології, наголошуючи на ідеальному поєднанні дизайну, матеріалів, технології та будівництва. Завдяки довгостроковим стійким дослідженням та розробкам, європейська технологія збірних будівель сформувала систематизовану базову теорію та відповідає вимогам енергозбереження, охорони навколишнього середовища та циркулярної економіки. У Німеччині в основному використовуються двошарові стіни, таврові балки, попередньо напружені пустотні плити і шаруваті плити, причому двошарові стіни (шаруваті стіни) є першим і найбільш широко використовуваним видом елементів в Німеччині. Франція була першою країною у світі, яка запровадила збірне будівництво. Для французьких збірних будівель характерні збірні бетонні конструкції, доповнені сталевими та дерев'яними конструкціями. Серед азіатських країн більша частина Японії розташована в сейсмічній зоні, тому в Японії в основному використовуються збірні каркасні конструкції, переважно багатошарові стіни для зовнішніх стінових панелей і попередньо напружені плити для панелей перекриттів. Японія має довгу історію досліджень у галузі обробки вузлів збірних елементів. Основними формами вузлів каркасу, що використовуються в японських збірних будинках, є: пролітно-балкове з'єднання основної арматури, з'єднання арматурних гільз між колонами, вузли за традиційним методом лиття на місці для колон і балок; вузли для балочного з'єднання основної арматури та вузли за збірним методом із попереднім заглибленням. Порівняння збірно- монолітних каркасних систем в Японії та Європі та США [5] та розмірних параметрів елементів каркасних систем показує, що несучі стінові конструкції в японських житлових будинках в основному використовуються в малоповерхових і багатоповерхових будинках, а каркасні конструкції зазвичай використовуються у висотних будинках, де висота несучих сейсмічних колон зазвичай менше, ніж у Європі та США, а каркасні колони з більшою площею поперечного перерізу зазвичай використовуються у висотних будинках як засіб досягнення кращих сейсмічних характеристик будівель. Більшість збірних будинків у Сінгапурі – це багатоповерхові будинки з плитного бетону зі збірно-монолітною конструкцією, з високою часткою збірних секцій. У Сінгапурі використовується система збірних конструкцій із роздільною збіркою (Prefabricated Prefinished Volumetric Construction, PPVC) [6,7]. Це технологія будівництва, при якій все приміщення виготовляється на заводі з виробництва збірних конструкцій, а конструктивні та оздоблювальні (включаючи підлоги, стіни, стелі тощо) частини завершуються та формуються в окремі модулі для зведення на місці. 1.4. Основні технічні рішення та розробки у вітчизняному будівництві для монолітних та збірних цивільних будівель. Швидкість житлового будівництва у минулому ХХ столітті зовсім нездатна встигати за збільшенням міського населення. Наприкінці 1947 – на початку 1948 року у бувшому СРСР постало питання про збільшення темпів будівництва основного житла. Для вирішення проблеми в Українській СРСР у Київській області, у 1937 році київською спілкою архітекторів у Комітеті у справах винаходів СРСР було видано авторське свідоцтво на «Комплексну систему збірних великопанельних залізобетонних конструкцій будівель», який і приступив до експериментального виготовлення великих панелей. Перший панельний одноповерховий в СРСР та Європі великопанельний одноповерховий житловий будинок був змонтований на старій території заводу БЗСК у грудні 1945 р. Починаючи з 1946-1947 рр. Радянський Союз почав будувати великомасштабні збірні залізобетонні великопанельні будівлі, які могли швидко копіювати будівельні шаблони. У великопанельних збірних будинках пропагуються дві конструктивні системи несучих стін у поперечному напрямку (у тому числі: конструкції будинків з вузькими прорізами в поперечній стіні та конструкції будинків з широкими отворами в поперечній стіні) та одна конструктивна система несучих стін у поздовжньому напрямку. На початковому етапі розвитку панельних будівель Радянський Союз також частково перейняв каркасну систему, будівлі якої досягали 30 поверхів і вище, це доводить, що збірна каркасна конструкція є перспективною дло застосування, [8]. В даний час з економічних та екологічних причин наша Країна та зарубіжні країни приділяють більше уваги технології збірних каркасів та великопанельних систем. 1.5. Всебічний звіт про розвиток збірно-монолітного домобудування за кордоном У зарубіжних країнах за минулі 70 років було розроблено, експериментально перевірено, запатентовано та запропоновано для масового застосування кілька десятків збірно-монолітних каркасних систем (ЗМКС). Сучасне вітчизняне та закордонне домобудування досягло досить високого рівня розвитку, а темпи введення житла загалом продовжують зростати. Однією з технологій, що найбільш активно застосовуються, зведення цивільних будівель у світовій практиці є технологія збірно-монолітного будівництва. Конструктивна система будівлі, що зводиться із застосуванням технології збірно-монолітного будівництва, найчастіше може бути представлена в трьох варіантах, [9]: -несучий каркас, що складається з вертикальних опорних колон і диска перекриття, яке формується попередньо напруженими ригелями та плит перекриття; -несучий каркас, що складається зі стін та плит перекриття, сформованих із застосуванням незнімної залізобетонної опалубки; -комбінована система, при якому горизонтальні несучі конструкції представлені колонами в збірному або монолітному виконанні, а диск перекриття формується із застосуванням панелей незнімної залізобетонної опалубки. У Європі, особливо у північних європейських країнах, збірні бетонні будинки мають довгу історію та накопичили великий технологічний досвід. Вони підкреслюють ідеальне поєднання дизайну, матеріалів, технології та будівництва; їх збірна технологія завдяки довгостроковим стійким дослідженням та розробкам сформувала систематизовану базову теорію та відповідає вимогам енергозбереження, захисту навколишнього середовища та циркулярної економіки. Історія розвитку збірно-монолітного домобудування та його конструктивних форм у різних країнах Європи різна, але великий розвиток індустріалізації будівництва розпочався після другої світової війни. У Франції до 1960 року через брак житла основним керівним чинником для будівельних підприємств була швидкість будівництва. При цьому відсувалися на другий план питання якості будинків, їх вартості, комфортності житла, витрат його експлуатації. Будівлі будувалися однакові за архітектурою, переважно панельного виконання. Після 1960 року до будівельних організацій у Франції стали пред'являти нові вимоги, зокрема, за такими параметрами, [9]: - сейсмостійкість; - оптимізація проекту за критеріями вартості будівництва; - зниження енергетичних витрат у процесах будівництва та експлуатації будинків; використання високоякісних матеріалів, які відповідають жорстким санітарним нормам; - дотримання норм охорони навколишнього середовища при будівництві та експлуатації житла; - комфортабельність та якість обробки; - звукоізоляція та теплоізоляція, -підвищення вимог до архітектури будівель, особливо під час будівництва в історичних частинах міст. У Франції знайшли вихід у переорієнтації індустрії домобудівництва з панельної технології на каркасну, яка на початку 90-х років ХХ століття у конкурентній боротьбі індустріальних будівельних технологій поступово почала завойовувати лідируючі позиції. У збірних будинках Німеччини в основному використовуються багатошарові перекриття, бетонні та зсувні стінові конструктивні системи, з несучими стіновими панелями, балками, колонами, плитами перекриттів, панелями внутрішніх перегородок, зовнішніми підвісками, балконними панелями та іншими елементами з використанням збірних бетонних конструкцій для більшої довговічності. . Елементи незнімної залізобетонної опалубки системи Filigran technology стали вироблятися у Німеччині з 1990-х років кількома компаніями FILIGRAN TRAGESSYSTEME GmbH&CoKG та Syspro Gruppe Betonbauteile для будівництва різних типів цивільних будівель. На даний момент перша компанія спеціалізується на виробництві різних типів просторових арматурних каркасів для встановлення в незнімну опалубку в заводських умовах. Компанія Syspro Gruppe Betonbauteile виготовляє незнімну опалубку стін та перекриттів як стандартну, так і з елементами утеплення. Типи розроблених елементів незнімної залізобетонної опалубки стін та перекриттів за системою Filigran technology наведено на рис. 1.1. Швеція розробила індустріалізовану систему для великих збірних залізобетонних панелей та розробила універсальну систему, засновану на універсальних компонентах, 95% шведських збірних компонентів для житлових будинків. Шведська індустріалізація будівництва характеризується, по-перше, розробкою універсальних компонентів на основі вдосконаленої системи стандартів і, по-друге, гармонізацією модулів для формування "Шведського промислового стандарту" (SIS), який стандартизує та серіалізує розміри компонентів та стикувальні розміри. У галузі технології збірно-монолітного домобудівництва, Swedish system застосовувалася з 1955 року у Швеції при зведенні будівель заввишки щонайменше 20 поверхів. Основні типи зведених об'єктів: багатоповерхові офісні та житлові будівлі, освітні та медичні установи. Рис.. 1.1 Типи елементів незнімної опалубки стін та перекриттів за системою Filigran technology За своїми конструктивними ознаками збірно-монолітна каркасна система Swedish system схожа на системи Duotek і U.S. Conventional System. Загальний вигляд каркасної системи див. рис. 1.2. Рис. 1.2 Загальна схема каркасу за системою Swedish system Розвиток збірно-монолітного домобудівництва в Японії передбачає складання як основної конструкції будівлі, так і внутрішньої частини будівлі. З точки зору основної конструкції, сучасні конструктивні системи будівель включають збірні бетонні, сталеві і дерев'яні системи, найбільш широко використовуваної з яких є збірні монолітні бетонні будівлі. Усього можна виділити 4 основні системи. 1.W-PC (wall precast concrete) – стінова збірно-монолітна система; W-PC System була першою із збірно-монолітних систем у Східній Азії, розробленої в 1965 р., і призначалася для будівництва будівель середньої поверховості (до 5- ти поверхів). Застосування технології W-PC відносять до будівель, побудованих з використанням елементів незнімної опалубки або збірних елементів. Нижче на рис. 1.3 [9] та рис. 1.4 [9] наведено приклади конструкцій та способи їх з'єднання. а) панель незнімної стінової опалубки б) збірна стінова панель Рис. 1.3 Приклади стінових елементів технології W-PC System а) з'єднання стін б) з'єднання стін в) з'єднання стін крайнього ряду та середнього ряду та ряду з балконними перекриття елементами Рис. 1.4 З'єднання горизонтальних та вертикальних елементів під час використання технології W-PC System 2.WR-PC (wall reinforcement precast concrete) – модернізована стінна збірно-монолітна система; Ця система є розвитком системи W-PC. Крім збірно-монолітних стін та перекриттів, тут (як несучі конструкції) можуть бути застосовані комбіновані балки перекриття, у збірній частині яких передбачені арматурні випуски під монолітну частину (див. рис. 1.5 [9] ). WR-PC System призначена для будівництва будівель підвищеної поверховості (до 15 поверхів), вперше використана в 1988 році при будівництві двох 11-поверхових будинків в районі Тама Нью Таун в Японії. Рис. 1.5 Приклад використання комбінованої балки, опертої по обидва боки на стінові елементи (WR-PC System) 3.R-PC (reinforcement precast concrete) – збірно-монолітна каркасна система (із застосуванням стрижневих горизонтальних та вертикальних конструкцій) (див. рис. 1.6 [9]). Система здатна добре використовувати переваги каркасної конструкції. Каркасна конструкція має хорошу жорсткість основної висотної конструкції, також огороджувальні та заповнюючі стіни є в основному несучими. Використання легких панелей та гнучкого механізму з'єднання між основною конструкцією та іншими збірними елементами, використання легких панелей для огороджувальних та внутрішніх стін, а також гнучкого механізму з'єднання між основною конструкцією та іншими збірними елементами дозволило покращити сейсмічні характеристики будівель у Японії як сейсмонебезпечній країні. Використання каркасної конструкції дає більше можливостей для використання типів будинків та внутрішнього простору, та індустріалізація японських інтер'єрів також зіграла свою роль у цьому. Індустріалізація інтер'єрів у Японії також зіграла свою роль у цьому. та високоміцних матеріалів разом з різними заходами по сейсмічному Дана система дозволяє зводити висотні будівлі (як правило, до 25 поверхів). Компанія Sumitomo Mitsui Construction Co. LTD в 2003 році впровадила гібридну збірно-монолітну каркасну систему SQRIM, в основу якої закладена технологія R-PC. використанням системи було збудовано понад 50 будівель у Японії та інших країнах. Типи підсистем, що входять до SQRIM наведено на рис. 1.6 [9] . Рис. 1.6 Підсистеми технології Sumitomo-Mitsui Quick RC Integration method 4.HR-PC (hybrid reinforcement precast concrete) – збірно-монолітна каркасна система із застосуванням сталезалізобетонних конструкцій. Способи з'єднання горизонтальних та вертикальних конструкцій за даною технологією наведені на рис. 1.7 [9]. Рис. 1.7 Способи з'єднання конструкцій у каркасі, що зводиться по HR-PC System У США до поширених збірно-монолітних будівельних систем належать такі: -U.S. Conventional system Універсальна СМКС, розроблена в 50-х роках XIX століття, призначена для будівництва офісних будівель, типи несучих конструкцій якої застосовуються в даний час. Загальний вигляд каркасу (див. рис. 1.8). Рис. 1.8 Загальна схема каркасу у системі U.S. Conventional system - Duotek System Система Duotek була розроблена наприкінці 1960-х років для зведення офісних та громадських будівель. Головна ідея системи полягала у використанні збірних плит перекриття подвійного таврового перерізу та балок з отворами у ребрах, які були призначені для прокладання мереж комунікації у товщі перекриття. Однак останній раз будівлі із застосуванням даної системи каркасу було зведено у 1999 році. Загальний вигляд каркасної системи (рис. 1.9). Рис. 1.9 Загальна схема каркасу по системі Duotek system Після розпаду Радянського Союзу індустрія країн СНД збірних конструкцій зіткнулася з деякими проблемами, у тому числі з нестачею інвестицій, застарілими технологіями та скороченням. На українській будівельний ринок нова технологія будівництва збірно- монолітних будинків (ЗМД) вийшла на початку 90-х 20 століття. До теперішнього часу первістки ЗМД вигідно відрізняються за зовнішнім виглядом, комфортом та експлуатаційними характеристиками від багатьох будинків нової споруди за альтернативними конструктивними схемами. З розвитком технології швидкозведеного будівництва та накопиченням досвіду стали популярними збірно-монолітні каркасні конструкції. Сформувалася безліч специфічних та досконаліших конструктивних систем, наприклад: система «Аркос», система «Рекон», система «КУБ», система незнімної опалубки «Філігран» (див. рис. 1.10). Рис. 1.10 Найбільш поширені на території країн СНД системи збірно- монолітного домобудівництва 1.6. Всебічний звіт про розвиток збірно-монолітного домобудівництва у країнах Азії Початковий етап: 1950-1960 рр. Розвиток індустріалізації будівництва в країнах Азії розпочався у 1950-х роках. У "Першому п'ятирічному плані" було запропоновано використати досвід СРСР та країн Східної Європи та продовжити його вивчення, спочатку створити систему будівельних технологій збірного типу та впровадити метод будівництва стандартизованого проектування, заводського виробництва та будівництва збірного типу. На початковому етапі розвитку технологія збирання використовувалася переважно у системі монолітних будинків, будинків із великими перекриттями, каркасних будинків із легкими перекриттями тощо. Було сформовано концепцію стандартизованого проектування будинків, складено стандартні комплекти креслень та стандартні методи проектування. Стадія безперервного розвитку: 1960-1980 р.р. швидко розвивалися багато видів збірних бетонних будівельних систем, швидко розвивалися попередньо напружені бетонні плити з круглими отворами, попередньо напружені пустотні плити тощо; збірні будівлі застосовувалися у великій кількості, Пекін запровадив систему збірних великопанельних будинків зі Східної Європи, площа будівництва досягла 700 000 квадратних метрів, до 1980-х років у країні було створено десятки тисяч заводів збірних елементів, річний обсяг виробництва сягнув 25 мільйонів квадратних метрів. Житловий проект “Цяньсанмень” у Пекіні є шедевром цього періоду та найбільшим житловим проектом такого роду. Будівля була збудована з використанням збірно-монолітного методу" бетон заливається всередині, а зовні вивішується велика опалубка". Зовнішні стінові панелі та арматура виготовляються у збірних та стандартизованих установках, використовуються сходові балкони та інші збірні бетонні елементи. Комплекс складається загалом із 34 житлових блоків 9-15 поверхів площею 390 000 квадратних метрів (див. рис. 1.11 [10] ). Рис. 1.11 Житловий проект на вулиці “Цяньсанмень” у Пекіні Фаза розвитку: 1980-2008 рр. Після Таншанського землетрусу цегляно- монолітні будинки зі збірними панелями і збірні одноповерхові промислові підприємства були сильно пошкоджені під час землетрусу Таншань (див. рис. 1.12 [11]) , що викликало побоювання з приводу сейсмічних характеристик зібраної системи, і велика кількість проєктів зі збірного будівнитцва було скорочена: житлові будівлі з великими перекриттями мали такі проблеми, як протікання, погана звукоізоляція та погане збереження температури. У той же час, з поступовою диверсифікацією та персоналізацією архітектурного дизайну Китаю, популярністю різних видів опалубки та будівельних лісів, популярністю товарної суміші широко просуваються та використовуються бетонні десяти- секційні конструкції. Рис. 1.12 Пошкоджені будинки під час землетрусу в м.Таншань Концепція будівництва міста – це не лише модернізація, а й екологічність, захист навколишнього середовища, людяність, мудрість та впорядкованість, а збірні будівлі мають характеристики зеленого будівництва та екологічної ефективності. З широким поширенням бетонних матеріалів, основною конструктивною формою традиційних будівель більше не є цегляно-монолітна конструкція з нескелетними стіновими панелями, а є - "скелетна" несуча конструкція, і вибір конструкції поступово змінився на каркасну несучу конструкцію, стінову конструкцію і каркасно-навантажену стінову конструкцію. Збірні балки та колони включаються до складу несучих елементів та можуть розділяти навантаження будівлі зі збірними панелями. Подібно до структурної класифікації традиційних будівель, найбільш поширені загальні системи, що використовуються в збірно-монолітному домобудуванні, включаючм збірно- монолітні каркасні конструкції, збірно-монолітні каркасно-несучі стінові конструкції та збірно-монолітні несучі стінові конструкції, з несучими системами "скелет", "скелет + монолітна плита" та "монолітна плита" відповідно. Індустріалізація збірних будівель у країнах Азії розпочалася у 1950-х роках. За цим у 1960-х роках пішла популяризація попередніх стандартних проектів та креслень специфікацій. Після землетрусу в Таншані 1976 року в китайській промисловості збірних конструкцій настав відлив. Цегляні будинки змішаної конструкції з використанням збірних панелей, збірні одноповерхові промислові підприємства тощо. Були серйозно пошкоджені під час землетрусу в Таншані, що викликало побоювання з приводу сейсмічних характеристик збірних систем, а житлові будинки з великоблочних систем постраждали від протікання, поганої звукоізоляції та поганої теплової ізоляції. З тих пір кількість збірних будівель значно скоротилася, а тип будівель змінився в основному на монолітні. З безперервним прогресом китайської архітектурної науки та накопиченням великого досвіду у сейсмічних дослідженнях будівельних конструкцій сейсмічні технології значно розвинулися, заклавши основу для збірних будівель. З 2014 року Центральний уряд Китаю та уряду по всій країні випустили відповідні документи, які чітко сприяють індустріалізації будівництва. У Китаї були сформовані різні форми технологій збірного будівництва, такі як збірні несучі стінові конструкції, збірні каркасні конструкції та збірні сталеві конструкції та індустрія збірного будівництва вступила в новий період швидкого розвитку. З поглибленням акценту Китаю на трансформації інформаційної індустрії та концепції зелених будівель форма розвитку будівель також зазнає змін. Сприяння розвитку збірних будівель стало одним із пріоритетів досліджень та розробок будівельної галузі Китаю, і на основі успішного зарубіжного досвіду Китай розробив безліч інноваційних технологій збірні будівельних конструкцій. 1.7. Перспективи застосування збірного будівництва На початку 2020 року спалах вірусу Covid-19 в Ухані, Китай привів до того, що 23 та 25 січня 2020 року було прийнято рішення про будівництво двох лікарень - "ЛейШеньШань" та "ХуоШеньШань". площею 114 000 кв. м та загальною кількістю. 2500 ліжок були здані 2 лютого 2020 року та 5 лютого 2020 року, відповідно, з використанням збірних конструкцій на великій площі. Це показує, що збірні будівлі можуть бути швидко розгорнуті в постраждалих районах у надзвичайних ситуаціях, щоб усунути дисбаланс між ресурсами для надання допомоги у разі стихійних лих та великою кількістю постраждалих людей. Будівництво менше забруднює навколишнє середовище і нешкідливий для неї. Взявши в якості прикладу медичну зону лікарні "ЛейШеньШань", при будівництві медичної зони використовується повністю збірна модульна конструкція. китайської інфекційної лікарні (Рис. 1.13) [11]. повнофункціональних інфекційних лікарнях, зона лікування внутрішніх хвороб лікарні включає ізолятори, медичні технічні приміщення, клініки, відділення інтенсивної терапії, станції рідкого кисню та інші важливі об'єкти для захисту пацієнтів та медичного персоналу. Рис. 1.13 (Джерело: CSADI.) Успіх будівництва лікарні в "ЛейШеньШань", наприклад, також показує, що впровадження технології BIM у поєднанні зі збірним будівництвом може значно підвищити ефективність проекту [11]. BIM, як тривимірна цифрова технологія управління всім життєвим циклом будівель, може, з одного боку, принципово уникнути можливих невідповідностей у проектуванні, виробництві, виготовленні, експлуатації та обслуговуванні, а також знизити ймовірність упущень та колізій. З іншого боку, технологія BIM може значно знизити навантаження на проектування як з точки зору скорочення тривалості і трудовитрат, часу і вартості, так і більш ефективно вирішувати проблеми інженерного моделювання. Поєднання BIM і збирання (Рис. 1.14), безумовно, дозволить у майбутньому ефективно підвищити ефективність виробництва та інженерну якість будівель, що збираються, пов'язати у виробничому процесі підприємства верхньої та нижньої ланки, по-справжньому реалізувати інформаційні технології для сприяння індустріалізації та домогтися швидкого, енергозбереження. процесу будівництва у проекті. Рис. 1.14. Діаграма взаємозв'язку між технологією збірного будівництва та іншими технологіями. 1.8. Аналіз перспектив розвитку збірно-монолітного домобудування в країнах Азії Збірно-монолітне домобудування – це шлях до індустріалізації будівництва, а індустріалізація будівництва є основою та передумовою індустріалізації будівництва. З підвищенням промислового рівня країни розвиток будівельної галузі відкрив можливості для індустріалізації. Традиційні методи будівництва страждають від тривалих циклів будівництва, серйозного забруднення навколишнього середовища та високого споживання матеріалів та енергії. Зміни в методах будівництва вкрай необхідні, а розвиток збірно-монолітного домобудівництва є ключем до перетворення та модернізації будівельної галузі та має велике значення. Оскільки частка ринку збірно-монолітного домобудування продовжує збільшуватися, темпи зростання енергоспоживання в будівельній галузі Китаю знижуються рік у рік, що свідчить про те, що застосування технології збирання та інших відповідних технологій енергозбереження та зниження викидів в атмосферу дало свої результати. У 2016 році Державна рада при Центральному комітеті Комуністичної партії Китаю у своїй "Думці про подальше зміцнення міського планування та управління будівництвом" [12] запропонувала енергійно просувати збірне будівництво, скорочувати будівельні відходи та забруднення пилом, скорочувати терміни будівництва та підвищувати якість проектів; розробити специфікації для проектування, будівництва та приймання збірно-монолітного домобудівництва; покращити стандарти для комплектуючих, реалізувати заводське виробництво будівельних компонентів, заохочувати будівельні підприємства до збирання. Будівництво, збирання на місці та будівництво національних виробничих баз зі збирання будівель. Воно також висуває політику із восьми слів "застосовно, економічно, екологічно і красиво" і прагне того, щоб приблизно через 10 років на частку збірно-монолітного домобудівництва припадало 30% нових будівель. Документ чітко визначає цілі та ключові завдання будівельної галузі Китаю на даному етапі, знаменуючи собою новий розділ у розвитку китайських збірно-монолітного домобудування. Відповідно до 14-го п'ятирічного плану, до 2025 року 30 % нових площ у Китаї припадатиме на збірно-монолітну систему [13]. В даний час площа новозбудованих збірно-монолітних будівель у Китаї становить близько 24.5% від загальної площі (див. рис. 1.14). Рис. 1.14 Площа нових збірно-монолітних будівель у Китаї протягом останніх шести років(2016-2021) 1.6. Мета дослідження та постановка задачі Для досягнення встановленої в магістерській роботі мети необхідно вирішити наступні завдання: - вивчення організації, технології та конструктивних рішень для будівництва збірно-монолітних систем цивільних будівель у передових країнах світу; - аналіз відомих систем каркасного будівництва та відомої на ринку СНД; - порівняння відмінностей між цими двома системами з погляду методів вузлових з'єднань; - виявлення проблем при будівництві збірно-монолітних систем та пропозиція способів поліпшення систем. ВИСНОВКИ З РОЗДІЛУ 1 У цьому розділі представлені та розглянуті різні методи будівництва, що використовуються в сучасній практиці, включаючи монолітне будівництво та збірне будівництво, переваги та недоліки обох методів будівництва, а також історія та тенденції розвитку збірного будівництва. Крім того, у цьому розділі висвітлюються переваги збірного будівництва, такі як швидкість, екологічність та ефективність. Використовуються практичні приклади, що ілюструють високу здатність збірного будівництва реагувати та розгортатися у надзвичайних ситуаціях. Крім того доведено, що технологія BIM позитивно впливає на розвиток збірного будівництва. У розділі також представлено досвід та технології різних країн у галузі збірного будівництва. Порівнюючи статус застосування збірно-монолітного домобудівництва в країні та за кордоном, можна побачити, що в зарубіжних країнах рівень індустріалізації будівництва в основному зріс, а збірні будинки завершили створення загальної технічної системи, інтеграція стандартів у різних ланках та реалізація збірних вузлів та деталей. Стандартизація та модульність, інші необхідні питання у складальному виробництві. Сьогодні розвиток будівельної галузі в різних країнах перейшов від індустріалізації будівництва до будівництва етапу індустріалізації та комерціалізації, і поступово досліджує більш здорову модель розвитку будівництва. Розробка збірно-монолітного домобудування в нашій країні ще не виконала низку основних вимог, і досі ведеться робота зі стандартизації будівель та інтеграції стандартів повного циклу, що набагато відстає від рівня збірних конструкцій розвинених країн. Для підвищення ефективності розвитку та визначення напрямку розвитку особливо важливо узагальнювати та вивчати зарубіжний досвід розвитку швидкомонтованих будівель. РОЗДІЛ 2. ПОРІВНЯЛЬНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ ВУЗЛІВ ЗЄДНАННЯ КОНСТРУКЦІЙ ТА ЇХ ТЕХНІЧНИХ РІШЕНЬ ДЛЯ ІСНУЮЧИХ ЗБІРНИХ ГРОМАДЯНСЬКИХ БУДІВЕЛЬ 2.1. Принципи проектування конструкцій для з'єднання та монтажу збірних елементів Принципи проектування для виробництва та збирання (Принципи проектування для виробництва та збирання – Design for Manufacturing and Assembly, DfMA) нині займають важливе місце у проектуванні збірних будівель в умовах індустріалізації збірних будівель у Європі, Північній Америці, Азії та інших регіонах відродження промислового будівництва та модульного будівництва [14]. DfMA – це підхід до проектування, який ставить в основу простоту виготовлення та ефективність складання (рис. 2.1), підхід, який дозволяє ефективно скоротити час проектування, знизити загальну вартість будівництва та підвищити безпеку будівництва за рахунок пріоритету простоти виготовлення та ефективності складання [14 ]. Це поєднання двох концепцій: проектування для виробництва (DFM) та проектування для збирання (DFA). Рис. 2.1. Спрощені принципи будівництва монтажних будівель із використанням DfMA Збірне виробництво за межами будівельного майданчика є ключовим елементом DFMA і передбачає завчасне виготовлення елементів будівлі за межами будівельного майданчика за стандартними проектами та специфікаціями, що дозволяє спроектувати, виготовити та доставити відповідні елементи на будівельний майданчик у більш короткі терміни. Проектування елементів відіграє ключову роль у контролі вартості та циклу будівництва збірних будівель, а також впливає на ефективність промислового виробництва виробництва збірних елементів [14, 15]. Цілі застосування методу DFMA до будівництва збірно-розбірних будівель полягають у скороченні часу будівництва та складання, виявленні помилок та проблем на стадії проектування, усуненні будь-яких відходів у процесі та підвищенні якості робіт – цілі, які не можуть забезпечити більш традиційні методи будівництва. Крім того, принцип параметричного проектування DfMA дозволяє забезпечити хорошу технологічність та збирання збірних будівельних конструкцій [16], при цьому етапи виробництва збірних Елементів, установки та збирання конструкції проектуються та керуються протягом усього процесу проектування. Немає чіткої інформації про те, що принципи DfMA широко використовуються в індустрії збірних будівельних конструкцій у передових країнах свтіу, а існуючі принципи проектування збірних будівель в країнах світу, як правило, відповідають положенням національної політики, нормативних актів та місцевих стандартів країн. Поточні принципи проектування збірних будівель у більшості країн вимагають прийняття модульних, стандартизованих та інтегрованих методів проектування [17] під передумовою задоволення функцій та характеристик використання будівлі, а також впровадження модульних комбінацій та стандартизованого проектування різних будівельних елементів, частин та технологій будівельних з'єднань для створення розумної, надійної та здійсненної загальної системи будівельних технологій для реалізації збірного будівництва будівель. Серед них основою стандартизованого проектування азіатських монтажних будівель є модальне проектування, яке вимагає дотримання принципу модальної координації та прийняття основних модальних, розширених модальних та субмодальних методів з основними складовими частинами або функціональними просторами як модулі для досягнення взаємної координації розмірів між основною конструкцією будівлі, внутрішньою будівлі та складовими частинами [18]. Розміри поперечного перерізу балок, колон, стін та інших елементів повинні приймати вертикальний розширений модульний ряд nM; розміри сполучення структурних вузлів та елементів повинні приймати субмодульні ряди nM/2, nM/5, nM/10 [19], щоб досягти координації модулів будівлі та елементів, а також координації модулів між елементами для реалізації модульної конструкції будівлі та елементів. Стандартизована конструкція дотримується принципу "менше специфікацій, більше комбінацій", при цьому основні блоки будівлі, з'єднувальні конструкції, елементи, будівельні деталі та трубопроводи обладнання відповідають вимогам високої частоти повторення, меншої кількості специфікацій та більшої кількості комбінацій, наскільки це можливо (Рис. 2.2). За допомогою стандартизованих інтерфейсів основні блоки будівлі комбінуються у різний спосіб відповідно до функціональних вимог, створюючи багаторівневі модулі будівлі, які можна тиражувати та розширювати. Ключем до всього процесу будівництва збірно-розбірних будівель у принципах є інтеграція принципів. Принцип є систематичною інтеграцією збірних будівель, що включає: - системну та технологічну інтеграцію основних конструкції будівлі; - системну та технологічну інтеграцію огороджувальної конструкції; - системну та технологічну інтеграцію обладнання та трубопроводів; системну та технологічну інтеграцію інтер'єрів будівлі. Система основної конструкції будівлі може інтегрувати технологію конструкції будівлі, технологію демонтажу та з'єднання елементів, технологію будівництва та монтажу тощо, та інтегрувати всі попередні умови, необхідні для обладнання та внутрішнього оздоблення в елементи будівлі; система огороджувальної конструкції повинна поєднувати зовнішній вигляд будівлі та характеристики огороджувальної конструкції, враховувати поєднання зовнішніх вікон, сонцезахисних козирків, перегородок для кондиціонування повітря тощо і збірних зовнішніх стінових панелей, і може інтегрувати технології несучої здатності, ізоляції та зовнішньої обробки; обладнання та трубопровідна система може застосовувати інтенсивну технологію трубопровідної системи та технологію енергоефективності обладнання для забезпечення інтеграції та ефективності системи. На додаток до модульного, стандартизованого та інтегрованого підходу до проектування, відомості даного розділу містять стандарти кодів і креслення, які зазвичай використовуються в азійських країнах для проектування та будівництва збірних будівель. Ще один дуже важливий аспект проектування збірних будівель полягає у проектних рішеннях вузлів з'єднання елементів та стиків. Вузли з'єднання та стики відіграють важливу роль у конструктивних характеристиках та передачі навантаження між з'єднаними модулями [20]. Структурні з'єднання є найбільш унікальною конструкцією збірних конструкцій, порівняно з традиційним будівництвом монолітних будівель на місці. Рис. 2.2. Відтворювані модулі основних блоків для повністю зібраних конструкцій У той же час структурна цілісність збірних будівель залежить від міцності та стабільності їх з'єднань. У попередніх дослідженнях було встановлено, що у випадку збірних залізобетонних каркасних конструкцій, зона вузла балка-колонна каркасної конструкції поступово стала слабкою ланкою в сейсмостійкості залізобетонних каркасних конструкцій через покращення властивостей матеріалів елементів будівлі та зменшення розмірів елементів, а результати великої кількості досліджень сейсмічних ушкоджень показали, що вузли з'єднань збірного залізобетону були під впливом землетрусів ушкоджуються раніше, ніж інші елементи, що призводить до загального пошкодження чи нестійкості конструкції [21-23]. Тому вузли з'єднань та стики монтажних елементів є найважливішою частиною проектування конструкцій. У практиці будівництва сучасних збірних будівель використовуються найрізноманітніші вертикальні та горизонтальні вузли з'єднань. Вибір типу вузла визначається конструктивною системою будівлі, а також типом будівельних елементів, що застосовуються. Вузли з'єднання збірних елементів крім статичних і динамічних навантажень схильні до інших впливів (наприклад, температура, атмосфера), тому при проектуванні вузлів необхідно враховувати такі експлуатаційні характеристики, як теплоізоляція, водонепроникність, герметичність та захист сталевих елементів від корозії. З'єднання в збірних конструкціях зазвичай розташовуються на кутах, де виникають максимальні значення згинальних моментів, що ускладнює утворення стиків [24]. При розгляді конструктивних та робочих властивостей вузлів різних типів елементів та впливу на напружено-деформований стан будівельної конструкції зазвичай виділяють два типи вузлових з'єднань, перший з яких складається з пружних та гнучких зв'язків (шарнірів), а другий – з умовно-жорстких з'єднань. Наприклад, широко застосовуються схема в практиці будівництва з механічних з’єднань [25]. В останнє десятиліття в світовій практиці будівництва також почали розширюватися дослідження в галузі систем елементів збірних будівель, при цьому відповідні системи технічних специфікацій зосереджені на проектуванні елементів, виробництві та виготовленні інженерних елементів, будівництві та монтажі, перевірці якості та прийманні проекту. Для того щоб побудувати систему типів вузлів з'єднання збірних елементів, які зазвичай використовуються в проектах збірних конструкцій, і проаналізувати технічні подібності та відмінності у вивченні вузлів з'єднання збірних конструкцій в передових галузях будівництва найрозвинутіших країн, в даній роботі будуть перераховані технології вузлів з'єднання збірних елементів, зазвичай використовуються в реальних проектах, необхідно розрахувати продуктивність вузла з'єднання відповідно до відомих світових стандартів і порівняти результати старих та нових технологій. 2.2. Зварні з'єднання Зварні з'єднувальні вузли є найбільш поширеним і типовим типом з'єднання в збірних монтажних будівлях і мають широкий спектр застосування, що охоплює різні структурні системи, в збірних залізобетонних каркасних конструкціях, сталевих конструкціях, гібридних конструкціях, космічних конструкціях, мостових конструкціях, баштових конструкціях і опорах трубопроводів. У збірних сталевих будинках зварні з'єднання мають високу міцність і жорсткість у сталевих конструкціях, витримують великі навантаження і можуть використовуватися для з'єднання балок, колон, ферм та інших елементів. У збірних каркасних залізобетонних конструкціях зварні з'єднання в основному використовуються для з'єднань колон з балками, колон з колонами, з'єднань арматури і панелей. У збірних каркасних залізобетонних конструкціях колони і балки є основними несучими елементами. Зварні з'єднувальні вузли можуть застосовуватися для з'єднання колон з балками, дозволяючи колонам і балкам працювати разом для передачі та розсіювання навантажень та покращення стійкості та несучої здатності всієї конструкції. Крім того, для висотних або надвисоких збірних залізобетонних конструкцій може знадобитися збирання колон по секціях. У таких випадках для з'єднання різних сегментів колон та забезпечення безперервності та стійкості всього масиву колон можуть використовуватися зварні стикові вузли. Аналогічно, в деяких випадках для зручності транспортування та монтажу балки можуть бути виготовлені із секцій. Вузли зварних з'єднань можуть використовуватися для з'єднання різних сегментів балки для досягнення цілісності та безперервності балки. Ersoy в 1993 році досліджував зварні вузли для верхніх, нижніх і бічних перекриттів, що використовуються в рамних балкових прольотах, і шляхом порівняльних експериментів з литими вузлами дійшов висновку, що зварні вузли можна порівняти з литими вузлами з точки зору розсіювання енергії, жорсткості та міцності [26]. Дослідження, проведене в 2000 році шляхом випробування зварного вузла на розтягування та статичного випробування на циклічне навантаження колон з цим зварним вузлом, дозволило зробити висновок, що коли напруга в ефективному перерізі зварного вузла майже досягла межі міцності металу зварного вузла, з'єднання зруйнувалося, та, крім того, шляхом аналізу реакції зварного вузла на різні сейсмічні хвилі та аналізу Розрахунків восьми- поверхової будівлі, щоб запропонувати пробне проектне рішення, було зроблено висновок, що зварний вузол повністю підходить для колон круглого перерізу і колон зі сталевих труб з бетонним заповненням [27]. У дослідженні 2015 року зроблено висновок, що зібрані елементи будівлі можуть бути виготовлені промисловим способом з високим ступенем точності, але зварні шви не можуть бути виготовлені з такою самою точністю, і вважається, що напруги зварних швів схильні до більшої невизначеності, ніж члени конструкції, при цьому ймовірність руйнування від розриву зварного шва більша, ніж ймовірність міжповерхового обвалення при відносно великих перевищеннях колон [28]. У сукупності переваги зварних з'єднань полягають у тому, що при з'єднанні збірних елементів можна досягти більш високої жорсткості, міцності та стабільності, і тому вони найкраще застосовні у певних конструкціях, які повинні піддаватися великим навантаженням і можуть бути легко адаптовані до різних умов будівельного майданчика. Недоліки зварних з'єднувальних вузлів полягають у тому, що в зварному методі з'єднання немає очевидного пластичного шарніру, точність виготовлення зварних вузлів невизначена, а зварні з'єднання схильні до тендітного руйнування при сейсмічних навантаженнях, тому сейсмічні характеристики цього методу з'єднання не ідеальні. У Китаї для з'єднання вузлів зібраних будівельних деталей використовуються такі поширені методи зварювання, як дугове зварювання (Arc Welding), газове зварювання (Gas Welding) та лазерне зварювання (Laser Welding). Дугове та газове зварювання є найбільш поширеними методами зварювання, що використовуються, через низьку вартість обладнання, придатність для широкого спектру металів та простоту роботи. Однак ці методи вимагають високої кваліфікації оператора, можуть виділяти велику кількість зварювального диму та газів і мають велику зону термічного впливу, що може призвести до деформації матеріалу і надати більший вплив на характеристики з'єднання і деталі. Лазерне зварювання – це метод зварювання, який використовує високоенергетичний лазерний промінь для розплавлення та з'єднання матеріалів і широко застосовується у сталевих конструкціях. Перевагами лазерного зварювання є висока швидкість зварювання, низька зона термічного впливу та висока якість з'єднання, проте лазерне зварювання також відрізняється високою вартістю обладнання та складністю експлуатації. Різна товщина сталі може проводити якість лазерної зварювання, причому у товстіших швах спостерігаються дефекти зварювання, тобто пористість та витікання, тріщини в центрі звареного товстого профілю конструкційної сталі через недостатнє нагрівання цієї зони, а надмірна потужність лазера може викликати пористість в кінці двох траєкторій променя, біля центру товстого профілю зварного шва [29]. Зварні з'єднання вигідно відрізняються високою жорсткістю, міцністю та стабільністю, тому вони підходять для використання у будівельних конструкціях, які мають витримувати великі навантаження. Проте з погляду сейсмічних характеристик точність виготовлення та міцність зварних з'єднань невисокі. Крім того, описані вище методи зварювання розрізняються за вартістю обладнання, сферою застосування та складністю експлуатації, тому їх необхідно вибирати відповідно до реальних інженерних вимог. У майбутньому, з подальшим розвитком та інноваціями у технології зварювання, ми очікуємо, що застосування зварних з'єднань у галузі збірних будівель буде ще більш удосконалено та оптимізовано. 2.3. Механічне з'єднання арматури або попередньо виготовлених деталей Механічне з'єднання – це метод з'єднання двох або більше елементів разом із механічним пристроєм. Механічні з'єднання, які зазвичай використовуються в сучасних збірних будівлях, наприклад, такі: – Болтові з'єднання: елементи стискаються разом за допомогою болтів і гайок. Болтові з'єднання мають переваги простоти монтажу, високої несучої здатності та демонтажу. Зазвичай використовуються у сталевих конструкціях, мостах та інших областях, але рідше застосовують у збірних залізобетонних конструкціях. – Арматурні з'єднання: переважно використовуються для з'єднання збірних залізобетонних елементів один з одним. Методи з'єднання арматури включають прямі різьбові муфтові з'єднання, паралельні різьбові муфтові з'єднання і механічні з'єднання головкою. Ці методи з'єднання можуть забезпечити достатню міцність та жорсткість для задоволення вимог до з'єднань між збірними елементами. 2.3.1. З'єднання болтами Болтові з'єднання є дуже універсальним і широко використовується методом механічного з'єднання, в основному для сталевих і сталезалізобетонних конструкцій. В даний час, наприклад, з'єднання колон з колонами в сталевих конструкціях в основному включають фланцеві з'єднання, міцні болтові з'єднання і зварювання [30]. Через високу міцність зварних з'єднань, зварні з'єднання були більш поширені в з'єднаннях колона- колона на початку розвитку сталевих конструкцій. 1960-70-і роки, технологія виробництва високоміцних болтів у Китаї все ще була відносно відсталою до 1980-х років, коли успішний розвиток болтів 20MnTiB та 35VB зі сталлю зробило китайські сталеві конструкції великими високоміцними болтами з шестигранною головкою від M12~M, повну серію [31]. Болтові вузли можуть ефективно передавати навантаження та напруги між елементами конструкції, забезпечуючи стійкість та несучу здатність усієї конструкції, а також мають кращу зручність при будівництві та демонтажі. Крім того, болтові вузли забезпечують кращу сейсмостійкість: одне експериментальне дослідження показало, що болтові вузли краще поглинають енергію сейсмічного навантаження, розсіюють енергію та зменшують силові ушкодження кінців балок порівняно із звичайними литими вузлами [32]. Однак болтові з'єднання вимагають дуже високого рівня точності. Надмірна затяжка може призвести до виникнення моментів у конічних різьбових з'єднаннях, що викликають поля напруги та деформації, які можуть призвести до пошкодження вузла, а ослаблені або надмірно затягнуті болти можуть призвести до порушення міцності з'єднання або болта, що в обох випадках завдає шкоди основної конструкції [33]. Крім того, болти можуть ослабнути з часом і внаслідок дії навантаження [34-37]. Якщо конструкцію впливає природне середовище чи інші чинники, різьблення поступово зривається. Після відродження збірного будівництва в Китаї в 2015 році з'явилася велика кількість досліджень із проектування робочих характеристик болтових вузлів, і більшість нових проектних рішень для болтових вузлів покращили характеристики вузлів. Chen та ін. у 2017 році запропонували інноваційну конструкцію з'єднання модуль-модуль (Модульне будівництво зі сталі – Modular Steel Building, MSB) з використанням проміжного дюбеля та системи болтових з'єднань між балками як горизонтальні та вертикальні з'єднання відповідно [40]. У звичайних сталевих конструкціях колони зазвичай продовжуються від низу першого поверху до даху, як показано на рис. 2.3 і для таких з'єднань колон з колонами часто використовуються кілька традиційних методів вертикальних з'єднань, таких як зрощування та зварювання. Однак у конструкціях MSB, на відміну від звичайних сталевих конструкцій, модульні конструкції несучі колони перериваються між кожним модулем, а окремі елементи з'єднуються за допомогою різних болтових систем. У таблиці 2.1 перераховано кілька типів вузлів, вивчених у літературі для використання в сполуках MSB, згідно з якими кожна сполука має свої переваги та недоліки, пов'язані з геометрією. Наприклад, болтові з'єднання прості в установці, але потребують більше робочого простору. У той час як зварні з'єднання збільшують обсяг робіт на майданчику та створюють потенційні зазори між верхньою та нижньою колонами, якщо колони не з'єднані (болтове або зварне з'єднання). Рис. 2.3. Малюнок традиційного сталевого з'єднання в порівнянні з модульним сталевим з'єднанням Таблиця 2.1. Міжмодульні сполуки, включені до дослідження Тип з'єднання Конструктивні Тип Конструктивні креслення з'єднання креслення Болто-зварне Нове з'єднання на з'єднання у місці установки збірному [41] модульном у сталевому будинку [20] Інноваційне З'єднання міжмодульне балки з з'єднання [42] колоною на місці за допомогою болтів [43] З'єднання Болтові стельово- з'єднання із кронштейновог приварено о типу [44] ю захисною пластиною [45] Напівжорсткі з'єднання у збірних висотних сталевих конструкціях [46] У 2019 році Liu та ін. представили експериментальне дослідження болтового з'єднання Н-подібних балок з квадратними порожнистими колонами з конструкційної сталі (Порожнистий конструкційний профіль – Hollow Structural Section, HSS) та з'єднання верхніх та нижніх колон з HSS у багатоповерховій збірній сталевій конструкції [47]. Li та ін. представили серію експериментальних та аналітичних досліджень для вивчення сейсмічної поведінки зібраних на глухих болтах рам із сталевих труб з бетонним заповненням (Стінка для зсуву сталевих пластин – Steel Plate Shear Wall, CFST) із заповнюючими сталевими пластинчастими зсувними стінками (Бетонної сталевої труби – Concrete-Filled Steel Tube, SPSW), з'єднаними лише з балками [48]. Jiang та ін зосередилися на експериментальному дослідженні сейсмічних збірних поперечних сполук з Г-подібними пластинами. Для контролю пошкоджень було запропоновано новий тип сейсмічного збірного хрестоподібного з'єднання з L-пластинами (Стабільні до землетрусів збірні хрестоподібні з'єднання – Earthquake-Resistant Prefabricated Cross Joint, ERPCJ) [49]. Новий тип сейсмічно збірного з'єднання колона-фланець-балка-колона (Збірне з'єднання колона-фланець-балка-колона - Prefabricated Column-Flange Beam-Column Joint, PCFBCJ) для сполук колона-фланець і балка-колона був запропонований Zhang та ін. 2020 для цілей контролю пошкоджень. На цій основі чотири зразки та один відремонтований зразок PCFBCJ були піддані малоцикловим взаємним випробуванням та чисельній перевірці методом кінцевих елементів (Кінцевий елемент – Finite Element, FE), Тип з'єднання Конструктивні креслення Напівжорсткі з'єднання в збірних сталевих висотних конструкціях [46] і для цих зразків були отримані криві гістерези, скелетні криві та криві деформації [50]. Для розгляду сейсмічних характеристик холоднодеформованих сталевих болтів, Ye та ін. запропонували комплексне параметричне дослідження структурної поведінки фанерної пластини між балкою з болтами CFS (Холодноформована сталь – Cold-Formed Steel, CFS) та колоною при циклічному навантаженні з метою розробки ефективних проектних рішень для сейсмічних [51]. Zhao та ін. 2021 р. звернулися до відповідних матеріалів і спроектували вузол болтового з'єднання між первинною та вторинною балками, щоб дослідити механічні властивості вузлів з'єднання сталевої балки з балкою [52]. На основі сухого з'єднання Yang та ін. 2022 запропонували розбірну та перероблювану конструкцію болтового з'єднання сталевої пластини для виготовлення конструкції [53]. Робота міжмодульних сполучних вузлів за допомогою болтових з'єднань при бічних навантаженнях, механізмів передачі навантаження та міцності при прогресуючому руйнуванні є складнішою, ніж при використанні звичайних сталевих з'єднань. Sultana P та ін. досліджували використання наделастичних болтів зі сплаву з пам'яттю форми (Наделастичні сплави з пам'яттю форми – Superelastic memory alloy, SMA) для вертикальних з'єднань між модулями [54], і, змінюючи положення болтів для спостереження за показниками максимальної швидкості максимального залишкового міжламінарного зміщення, вони прийшли до наступного висновку: положення болтів SMAs значно впливає на сейсмічні характеристики модульної будівлі на сталевих опорах, що призводить до збільшення максимального коефіцієнта зсуву і зменшення максимального залишкового міжповерхового зміщення. Інноваційна конструкція вузлів з'єднання між модулями (MSB) має перспективне застосування у майбутньому. 2.3.2. З'єднання арматури «внахлест» Вузли з'єднання арматури внахлестку у збірних будинках в основному використовуються для з'єднання збірних бетонних елементів, таких як збірні балки, колони та плити [55]. З'єднання внахлестку виконуються прямими нахлесточними і втулковими з'єднаннями, причому прямі нахлесточні з'єднання зазвичай використовуються для арматури меншого діаметра, а втулкові з'єднання - для арматури більшого діаметра або там, де потрібна більша міцність з'єднання, [56]. Вузол прямого з'єднання внахлестку в арматурі - це вузол, в якому збірна арматура двох збірних елементів перекривається і розташовується паралельно в межах певної довжини. Довжина нахлеста повинна визначатися відповідно до вимог відповідних норм та правил на підставі таких факторів, як діаметр арматури, тип арматури та умови напруги. Перекриття зазвичай закріплюється шляхом зв'язування тонким сталевим дротом, щоб гарантувати, що арматура не буде зміщена під час укладання бетону. Це робиться для того, щоб арматура могла адекватно передавати зусилля в місці з'єднання, а також підвищення міцності на розтягування і жорсткості арматурного з'єднання. У цілісних нахлесточних з'єднаннях два різних матеріалу, арматура та бетон, працюють разом, коли піддаються зовнішньому впливу за рахунок зчеплення та анкерування між ними. Пряме з'єднання нахлеста включає прямий нахлест і непрямий нахлест, для прямого з'єднання нахлеста, зазор між арматурою і конструкцією відносно малий, через обмеження будівельного процесу, арматура і бетон можуть бути не повністю заповнені бетоном, так що зв'язок між арматурою і конструкцією не може бути повністю розвинений; у той час як непряме з'єднання нахлесту, є певна відстань між двома стрижнями нахлесту, так як бетон має повністю обернути арматуру через зв'язок між арматурою і конструкцією для структурності кінцевого елементу. Зв'язок між арматурою та конструкцією передає зусилля на бетон, досягаючи ефективної передачі зусилля між стрижнями внахлестку. Нижче наведено деякі поширені методи будівництва вузлів з'єднання внахлестку для збірної арматури. 1. Анкерна сполука для зв'язування розчину Анкерна сполука з обмеженим розчином – це анкерна сполука із затиркою (рис. 2.4). Це з'єднання виконується шляхом вставки арматури в попередньо просвердлений отвір зі спіральною або гофрованою внутрішньою стінкою на певну довжину і наступного заповнення попередньо просвердленого отвору злегка розширеним цементним розчином через з'єднаний з ним отвір до тих пір, поки цементація не припиниться і не з'явиться [57]. Рис. 2.4. Порівняльна діаграма двох типів вузлів з'єднання нахлеста арматури (1) Перекриття спіральних нахлестів арматури; (2) Трубчасте з'єднання арматури з анкерним розчином. Цей вузол з'єднання був записаний у «Технічних правилах зі збірних залізобетонних конструкцій» [58] до того, як у Китаї почався розвиток збірного будівництва. Експериментальні випробування імітаційних сполук у збірних колонах з використанням цементованих гофрованих сталевих втулок було досліджено Popa та ін. 2014 року. Вони повідомили про результати програми структурних випробувань збірних колон, з'єднаних за допомогою гофрованих сталевих втулок із затиркою. Popa та ін. у 2015 році досліджували експериментальні випробування імітаційних з’єднань у збірних колонах з використанням зачеканених гофрованих сталевих втулок, представивши результати програми структурних випробувань збірних колон, з'єднаних за допомогою зачеканених гофрованих сталевих втулок [59]. Цзян Хунбінь та ін. провели дослідження на розтяг зразків із вставленими сталевими нахлестами (рис. 2.4), і результати показали, що довжина нахлеста, що в 0,5 рази перевищує розрахункову довжину нахлеста арматури, може гарантувати, що зв'язок між арматурою та бетоном не буде порушено, коли арматура вийде з ладу [59]. Рис. 2.5. Зразки з нахлестом із вставленої арматури з цементуванням Циан Цзяжу провів випробування на сейсмостійкість збірних зсувних стін, з'єднаних за допомогою анкерів з попередньо просвердленими отворами та непрямих з'єднань. Результати експерименту показали, що використання анкерів з попередньо просвердленими отворами і непрямих нахлесточних з'єднань дозволяє надійно передавати навантаження на арматуру, а різниця між режимами пошкодження збірних і монолітних зразків полягає в розташуванні вертикальних швів у середині стіни та утворенні горизонтальних основних тріщин на висоті попередньо просвердлених [60]. Чен Юнган та ін. провели випробування на висмикування зразків анкерної арматури зі збірного бетону із сильфонним розчином, враховуючи три змінні фактори: міцність бетону, довжину анкерного кріплення та діаметр арматури. Liu та ін. у 2022 році провели квазістатичні випробування нових зразків збірних залізобетонних зсувних стін з опорою на розчин та використали програмне забезпечення ABAQUS для підтвердження та параметричного аналізу експериментальних результатів. Результати випробувань показали, що з'єднання розчин-анкер із замкнутим колом може ефективно передавати напруги, з хорошими сейсмічними характеристиками, гарною несучою здатністю та пластичністю при зміщенні краще, ніж у монолітних зсувних стін, і схожою здатністю розсіювання енергії з монолітними зсувними стінами, але нижчою початковою жорсткістю, ніж у монолітних зсувних стін [59]. Звідси випливає, що з'єднання "розчин-анкер" підвищують надійність з'єднання за рахунок повного використання властивостей зчеплення та тертя між арматурними стрижнями, що може покращити механічні властивості нахлесточного з'єднання та підвищити його міцність на розтягування, стиснення та зсув. Однак експлуатаційні характеристики з'єднань "розчин- анкер" значною мірою залежать від якості розчини та якості конструкції вузла, і якщо розчин низької якості, що призводить до низької міцності зчеплення, це може знизити надійність та експлуатаційні характеристики з'єднання [61]. Нахлесточні з'єднання кільцевих шин, наприклад, у разі з'єднань стін зі збірного залізобетону формування кільцевого нахлесточного з'єднання в стіні зі збірного залізобетону включає подовження арматури збірної зсувної стіни для формування замкнутої U-подібної форми, при цьому U-подібна форма між двома збірними стінами нахльостується один на одного, утворюючи прямокутну площину. Потім у чотирьох кутових точках прямокутної площині вставляються наскрізні арматурні стрижні однакової довжини зі збірною стіною [62]. Цей метод з'єднання також використовується для з'єднання збірних залізобетонних балок та колон [62]. Parastesh та ін. у 2015 році запропонували тип з'єднання, при якому збірні залізобетонні колони безперервно відливались на фасаді з наявністю вільного простору в зоні з'єднання для з'єднання балкових елементів [63]. Чотиригранна арматура використовується у вільній зоні збірної колони для забезпечення достатньої міцності та стійкості під час встановлення. Yuksel E та ін. провели експериментальне дослідження двох зовнішніх з’єднань балки з колоною зі збірного бетону нормальної міцності та оцінили їх сейсмічні характеристики [64]. Zhou та ін. розробили та випробували модель кільцевої сполуки при монотонному осьовому навантаженні (рис. 2.6) для візуалізації поведінки внутрішньої руйнації кільцевої сполуки. Експериментальні та чисельні результати показали, що кільцева сполука має хороші характеристики анкерування кільцевої арматури, що вказує на те, що механізм анкерування та режим ушкодження з'єднання відрізняються від існуючих форм прямого та механічного анкерування [65]. Рис. 2.6. Схематичне зображення [64] (a) кільцевого з'єднання; (b) деталі зразка. У 2019 році Zhou та ін. розробили зразки нового методу з'єднання для кільцевих з'єднань та проаналізували характеристики кріплення, результати показали, що з'єднання мають кращий запас несучої здатності та пластичність [66]. Запропонували нове U-подібне з'єднання арматури (U- подібна арматурна арматура (U-shaped Rebar Fitting, URF) для збірки збірних залізобетонних елементів, та результати серії квазістатичних циклічних випробувань показали, що колони ПК зі сполуками URF можуть забезпечити кращий бічний опір, ніж колони з монолітного бетону [67]. Zhang та ін. розробили та виготовили три зразки вузла кільцевої балки- колони зі збірного бетону та один зразок вузла кільцевої балки-колони з монолітного бетону для вивчення характеристик відновлювальної сили вузлів кільцевої балки-колони зі збірного бетону та провели випробування з повторним навантаженням по малому. Результати показали, що несуча здатність вузлів. кільцевої балки-колони вище, ніж у вузлів балки-колони з монолітного бетону, а здатність, що несе, пластичність і розсіювання енергії вузлів кільцевої балки-колони значно збільшуються зі збільшенням довжини кола [68]. Кільцеві нахлесточні з'єднання можуть спростити процес обв'язки на будмайданчику і підвищити ефективність будівництва, забезпечуючи при цьому надійне з'єднання, а за відповідних умов проектування та будівництва кільцеві нахлесточні з'єднання можуть забезпечити більш високу міцність і стійкість конструкції в порівнянні з монолітними будівельними вузлами. Також і сполуки з обмеженим розчинними анкерами, вимагають високого рівня конструкції вузла, а в умовах нестабільності ґрунтового простору великих міст і в прибережних районах нахлесточні з'єднання можуть призвести до корозії арматури, відшарування бетону та відколупування [68]. 2.3.3. З'єднання з цементною втулкою З'єднання з цементною втулкою є поширеною технікою з'єднання збірних залізобетонних елементів [69, 70]. З'єднання за допомогою зачеканки з'єднують збірні елементи один з одним, утворюючи монолітну структуру та підвищуючи стійкість та здатність несучої конструкції. Це відбувається шляхом встановлення гільзи на стику бетонних елементів, вставки арматури в стик у гільзу, а потім заповнення гільзи твердіючим матеріалом для створення щільного з'єднання між арматурою та гільзою (рис. 2.7). З'єднання з цементною втулкою зазвичай використовуються для з'єднання колон з колонами, балок з колонами, колон з фундаментами та зсувних з'єднань у збірних залізобетонних конструкціях [70]. На додаток до цього, з'єднання з цементними втулками також були оцінені та використані для з'єднання вузлових швів у збірних елементах мостобудування [70]. Рис. 2.7. Принципова схема з'єднання цементних втулок Основною вимогою ефективного з'єднання є те, що при розриві з'єднання з цементною втулкою арматура з'єднання поза втулкою витягується, а місце з'єднання не пошкоджується [71]. Два основні напрямки досліджень цементних втулок – це вивчення пошкоджень та властивостей з’єднань цементних втулок з різними матеріалами, виготовлення втулок, різними матеріалами цементування та різними формами конструкції, а також вивчення механічних властивостей, пов'язаних з елементами з'єднання цементних втулок. Hosseini та ін. провели випробування на одновісне розтягування втулок із привареними спіральними стрижнями всередині та зсувними з'єднаннями на кінцях. Результати експерименту показали, що приварені зсувні з'єднання на кінцях втулок можуть ефективно підвищити міцність з'єднання, що спіральні стрижні, приварені всередині втулок, можуть обмежити ковзання стрижнів і що менша відстань між спіральними стрижнями може ефективно підвищити міцність з'єднання [72]. Alias та ін. 2014 р. використовували метод з'єднання арматури "кінець у кінець" для дослідження впливу довжини розсувки та діаметра гільзи на ефективність скріплення гільзових з'єднувачів, та експериментальні результати показали оптимальні значення довжини розсувки, що вказує на те, що з'єднувачі мають більш високу здатність до розтягування ніж арматура. Було виявлено, що на продуктивність втулкових з'єднувачів із зачеканкою впливає довжина розвитку арматури та діаметр втулки [71,73]. Wu та ін. спроектували та виготовили литі зсувні стіни та збірні зсувні стіни з короткими ніжками, щоб дослідити сейсмічні характеристики збірних зсувних стін, з'єднаних цементними гільзами. Дані випробувань показали, що арматура, з'єднана з втулками, була надійною до виходу з ладу, але міцність зв'язку втулки зі з'єднаною арматурою у втулці знизилася після виходу з ладу [74]. Для того щоб краще розробити співвідношення змішування цементувальних матеріалів, Ян та ін. досліджували вплив таких факторів, як співвідношення водного в'яжучого, вміст вуглецевих волокон і додавання набухаючих речовин на властивості цементувальних матеріалів, оптимізували співвідношення змішування цементувальних матеріалів шляхом аналізу оброблюваності, міцності набухання, а також проаналізували властивості зчеплення цементувальних матеріалів за допомогою напівзаглиблених сталевих втулкових з'єднувачів [74]. Yang та ін. представили запропоновану ефективну модель напружено- деформованого стану шляхом рішення керуючих рівнянь для поведінки напруги зв'язку-ковзання довгих сполук з цементним розчином з використанням експериментів з локальної напруги зв'язку-ковзання, що включають вплив початкової похибки конструкції арматури [75]. Хоча з'єднання з цементною втулкою широко застосовуються в конструкціях із збірного залізобетону, їх використання все ще обмежене такими недоліками, як низька пластичність [75]. Такі фактори, як неправильні операції із затирання швів під час зимового будівництва, можуть вплинути на якість з'єднань за допомогою затирочних гільз [75]. У свою чергу, щільність цементного розчину всередині цементної втулки значно впливає на механічні властивості з'єднання арматури [75]. Щоб краще зрозуміти вплив дефектів під затіркою, Zheng та ін. досліджували механічні властивості з'єднань втулок з попередньо спроектованими вертикальними дефектами затирання, розглядаючи три типи навантаження: одновісне навантаження, що розтягує, циклічне навантаження з високою напругою і циклічне навантаження з великою деформацією [73]. Li та ін. експериментально досліджували сейсмічні характеристики сполук із цементними втулками з дефектами зворотного потоку у збірних бетонних каркасних конструкціях [73]. Сяо та ін. досліджували вплив дефектів закладення втулок на сейсмічні характеристики зсувних стін із збірного залізобетону [75]. Технологія з'єднання армуючих цементуючих втулок добре зарекомендувала себе у країнах з розвиненою будівельною промисловістю та добре зарекомендувала себе у реальних проектах з погляду сейсмічних характеристик [75]. У зарубіжних країнах технологія з'єднання втулок з цементацією має зрілі проектні та будівельні специфікації, і поточне будівництво в Китаї також вимагає, щоб монтаж вузлів з'єднання втулок з цементацією контролювався в рамках відповідних стандартів якості [75], в той час як в Україні у даний час немає нормативних стандартів для контролю якості будівництва вузлів з'єднання втулок з цементацією, які мають бути переглянуті та покращені відповідно до фактичної ситуації в країні. Метод з'єднання арматури за допомогою цементованої гільзи дозволяє заощаджувати матеріал і час будівництва, але оскільки вартість гільзи та цементуючого матеріалу відносно висока, необхідно вивчити способи зниження витрат, щоб сприяти застосуванню цього методу в країні. Крім того, існуюча технологія з'єднання арматурних стрижнів з втулкою, що цементує, підходить для стрижнів великого діаметру, причому основний діапазон застосування - це стрижні діаметром 12-40 мм. Розподільні стрижні у збірних залізобетонних зсувних стінах мають невеликий діаметр та не підходять для використання. ВИСНОВКИ З РОЗДІЛУ 2 У цьому розділі розглядаються рішення та практика використання сполучних вузлів і методів складання, що застосовуються у збірних будівельних та китайських будівельних конструкціях. Спочатку представлені принципи та методи проектування виробництва та збирання для збірного будівництва, наголошується на важливості методу проектування виробництва збирання (DfMA) в галузі індустріалізованого будівництва, на додаток до представлення та концепцій модульного, стандартизованого та інтегрованого проектування, а також виносяться деякі аспекти на майбутні обговорення у сферах проектуванні та будівництва. Представляючи різні типи між елементних сполучних вузлів і методи, що використовуються в даний час в монтажному будівництві, аналізуючи переваги та недоліки різних методів та їх роботу в сейсмічних умовах, підкреслюється важливість структурних характеристик сполучних вузлів збірних елементів та питання стійкості технології. Також висвітлюється технологія з'єднання збірних цементних втулок, яка широко використовується в передовик азіатських країнах. Теоретична база закладена для подальшого експериментального аналізу, а також є основою для інших відповідних досліджень. РОЗДІЛ 3. ТЕХНІЧНІ ДОСЛІДЖЕННЯ СИСТЕМИ ЗБІРНО- КАРКАСНИХ КОНСТРУКЦІЙ Збірно-монолітна каркасна технологія є однією з найперспективніших будівельних технологій. Вона забезпечує високу якість будівництва, швидкість монтажу будівель та значне скорочення обсягу будівельних робіт. Для подальших досліджень вибрано 2 відомі системи каркасного домобудування: Збірно-монолітна каркасна Конструктивну систему конструкція (далі за текстом «домобудування на основі запатентованої «Китайська система»), не має технології збірно-монолітного каркасного спеціальної назви та відомостей про домобудування французької фірми розробника, найпоширеніша при «SARET» будівництві висотних будівель Зазначені будівельні системи дуже схожі та зіставні. Аналіз та порівняння збірних елементів, методів вузлових з'єднань та витрати матеріалів дозволяють оптимізувати технологію будівництва. 3.1. ТЕХНІЧНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ КИТАЙСЬКОЇ СИСТЕМИ 3.1.1. Характеристика збірно-монолітної каркасної конструкції («Китайська система») Збірно-монолітна каркасна конструкція - це конструкція, що складається з балок і колон, що утворюють несучу систему, тобто. балки та колони утворюють каркас для опору горизонтальним та вертикальним навантаженням, що виникають у процесі експлуатації. Стіни каркасної конструкції не є несучими і служать лише для огородження та поділу будинку. Типи збірних елементів: збірні колони, збірні балки, збірні сходи, збірні плити перекриття, зовнішні збірні стіни і т.д. Зібрана каркасна конструкція має відкритий простір, великий проліт і гнучкий поділ, підходить для офісних будівель, навчальних будівель, великих торгових центрів, багатоповерхових житлових будівель та інших будівель. Максимальна висота китайської системи становить 70 м при несейсмічному проектуванні і 60 м, 55 м і 40 м при сейсмічній інтенсивності 6, 7 і 8. З розрахунку три метри на поверх максимальна кількість поверхів становить 23, 20, 18 і 13.(GB50011- 2010 «Кодекс сейсмічного проектування будівель», JGJ3-2010 «Технічні умови для бетонних конструкцій висотних будівель» [76]) Відстань між колонами зазвичай становить 4-7,5 метрів, з урахуванням функціональних та економічних аспектів будівлі та сейсмостійкості першого рівня. Відношення висоти до ширини зібраних монолітно-каркасних конструкцій становить 5 при несейсмічному проектуванні, 4 при проектуванні сейсмічному класу 6 і 7 і 3 при сейсмічному проектуванні класу 8. Як показано у таблиці 3.1 [77]. Таблиця 3.1 Співвідношення висоти та ширини різних конструкцій у різних сейсмічних проектах Несейсмічне Сейсмічна міцність Тип будівельної конструкції проектування 6, 7 8 Збірно-монолітне каркасне 5 4 3 будівництво Збірно-монолітний каркас - монолітна конструкція 6 6 5 несучих стін Збірно-монолітна конструкція 6 6 5 несучої стіни 3.1.2. Основні збірні елементи 1) Збірні колони: збірні залізобетонні колони проектуються за заданими розмірами на заводі (див. рис. 3.1). 2) збірні ригелі: це горизонтальні стрижневі несучі елементи, в основному схильні до вигину. Ригелі зазвичай розташовуються горизонтально для підтримки перекриття та сприйняття різних вертикальних навантажень, що передаються від перекриття та власної ваги ригелі, а другорядні ригелі використовуються для передачі навантажень (див. рис. 3.2 [78]). 3) Збірні плити перекриття: зазвичай використовується незнімна опалубка, яка є тонкою плоскою плитою з випусками арматури (див. рис. 3.3 [79]). 2.1.3. Аналіз вузлів сполучення конструкцій Метод збірного з'єднання, який використовується в даній конструкції, є мокрим з'єднанням. Мокрі з'єднання передбачає з'єднання напруженої поздовжньої арматури сусідніх компонентів через з'єднувачі та вимагає обетонування для забезпечення цілісності з'єднання. З'єднання між колонами У китайській системі використовується метод з'єднання колони із заливною втулкою. Розчинна втулка заглиблюється в нижню частину верхньої збірної колони, а сталева арматура нижньої збірної колони виступає над монолітним шаром плити перекриття. Довжина попереднього заглиблення забезпечує довжину анкерування арматури в розчинній втулці плюс ширину розпірного шва під збірною колоною Встановити заливні втулки в основу колони. Після набору міцності бетону перекриття верхня збірна колона піднімається, нижні арматури вставляються в рукав заливки верхньої збірної колони, а збірна колона тимчасово регулюється і фіксується перед заливкою (див. рис. 2.4 [77] , рис. 3.5). Рис. 3.4 Втулка, встановлена в нижній частині збірної колони Рис. 3.5 Втулкова цементація З'єднання між головними та другорядними ригелями З'єднання пазового типу, без з'єднання арматури. Опорна частина другорядного ригеля спирається на паз у тілі головного ригеля. Це з'єднання задовольняє зріз збірного другорядного ригеля, утворюючи «шарнірний» вузол (див. рис. 3.6 рис. 3.7 [77] , рис. 3.8). Рис. 3.6 Опорні заглиблення в головному ригелі для монтажу другорядних ригелів Рис. 3.7 Схема з'єднання головних та другорядних ригелів Рис. 3.8 Схема з'єднання головних і другорядних З'єднання перекриттів та ригелю У китайській системі з'єднання перекриття та ригелі відбувається таким чином: плити незнімної опалубки монтуються на ригелі. Потім виконується одночасне бетонування верхньої частини ригеля та плити перекриття (див. рис. 3.9, рис. 3.10 [77]). Рис. 3.9 З'єднання перекриттів та ригеля Рис. 3.10 З'єднання перекриттів та ригелю З'єднання між колоною і ригелем У китайській системі збірні вузли з'єднання ригелі з колоною часто відіграють вирішальну роль в характеристиках конструкції, таких як несуча здатність, жорсткість конструкції та сейсмічні характеристики, і водночас глибоко впливають на здійсненність будівництва. Тому конструктивна форма збірного залізобетонного каркаса часто визначається формою стиків збірних ригелів та колон. Існують різні форми з'єднання збірної ригелі з колоною, і в даний час найбільш часто використовуваним з'єднанням у моїй країні є «мокра» форма з'єднання конструкцій. Відповідно до різних способів з'єднання нижньої арматури збірної частини ригеля вона ділиться на анкерне з'єднання нижньої арматури збірного ригеля і з'єднання внахлестку додаткової арматури. У цьому обговоренні обговорюється з'єднання внахлестку додаткової арматури. Нижня поздовжня арматура збірних ригеля при такому з'єднанні часто не заходить в центральну зону стику, а перекривається арматури, що виступають з торця ригелі, через додаткову арматуру, що проходить або впоперек центральної зони стику. шов, а потім бетонується, щоб сформувати загальну конструкцію. Найбільш поширений метод з'єднання цієї форми полягає у залишенні невеликого U-подібного тонкостінного шпонкового паза на кінці збірного ригелю, поздовжня арматура в нижній частині ригелі зрізається в кінці шпонкового паза, а додаткова арматура проходить через серцевину з'єднання і укладається в паз паз. (див. рис. 3.11, рис. 3.12 [77], рис. 3.13). Рис. 3.11 Виїмка на кінці ригеля для формування вузла заливки бетону Рис. 3.12 Секції колон армуються стрижнями "X", а у вузлах бетонується Рис. 3.13 Місце з'єднання колони та ригеля 3.2. Технічне дослідження збірно-монолітного каркасного домобудування французької фірми «SARET»». 3.2.1. Характеристика системи «SARET». Конструктивна система «SARET» на підставі запатентованої технології збірно-монолітного каркасного домобудування французької фірми SARET. Система «SARET» передбачає влаштування зв'язкового каркаса. Стійкість і незмінність каркаса в поздовжньому та в поперечному напрямках забезпечується вертикальними зв'язками, що монтуються у двох взаємно перпендикулярних напрямках. Універсальне обладнання для формованих елементів каркасу дозволяє виготовляти широкий діапазон довжин та перерізів. Конструкція, розміри та структура армування елементів каркасу розраховуються відповідно до поверховості, планування поверхів та складу навантаження будівлі, що в кінцевому підсумку оптимізує витрату матеріалів та знижує вартість будівництва на квадратний метр. Несучі каркаси будівлі оснащені заводськими збірними залізобетонними елементами, що забезпечує високу якість будівництва та високу швидкість роботи. Конструкція «SARET» відрізняється просторістю, коротким терміном будівництва та низькою вартістю будівництва та підходить для офісних будівель, шкільних будівель, великих торгових центрів, багатоповерхових житлових будинків тощо (див. рис. 3.14 [80]). Максимальна застосовна висота зібраної монолітно-каркасної конструкції становить 70 м у несейсмічному проекті, з різними обмеженнями за висотою при різних сейсмічних проектах, як показано в таблиці 3.2. Рис. 3.14 Структурний будинок «SARET» Таблиця 3.2 Максимальні висоти залізобетонних багатоповерхових будівель (м) Сейсмічний вплив (бали) Загальне Конструктивна система проектування 6 7 8 9 Стандартний каркас 70 60 55 45 25 Каркас зі стінами- 140 130 120 100 50 діафрагмами суцільні 150 140 120 100 60 Стіни- локальні діафрагми 130 120 100 80 — (переривисті) каркасні конструкції з Циліндрична циліндрични 160 150 130 100 70 м ядром жорсткості Циліндрична конструкція з конструкція внутрішнім 200 180 150 120 80 ядром жорсткості Каркас з панельними стінами- 70 40 35 30 - діафрагмами Колони мають перетин 400 х 400 мм, а балки - 250 х 400 мм. Ширина ригелів вважається шириною базової колони та становить від 1,5 до 7,2 м. 3.2.2. Основні збірні елементи 1) Збірні колони – збірні залізобетонні елементи з наскрізними прорізами на рівні дисків перекриттів. Вибір матеріалу за ДСТУ Р52544- 2006, важкий бетон С15-С30, арматура (подовжня) класу А500С або А400. Вузли сполучення колон за висотою – штепсельні (див. рис. 2.15). 2) Ригелі - збірні з пристроєм між колонами у взаємно- перпендикулярних напрямках. Ширина ригеля застосовується рівною ширині колони примикання, висота - залежно від навантажень, що впливають на ригель. Ригелі мають петлеві арматурні випуски у верхній частині та виїмки бетону в опорній зоні. Вибір матеріалу – важкий бетон С30, арматура (подовжня) – канати попередньої напруги K7 d = 12 мм або арматура класу A-V (A800) (див. рис. 3.16). 3) Збірні плити перекриття: Збірні залізобетонні плити перекриття. Встановлення пробок (пінопластових вкладишів або заглушок) у порожнечі плити перекриття (див. рис. 3.17). Рис.3.15 Збірна колона Рис. 3.16 Збірні ригелі Рис. 3.17 Збірні плити перекриття 3.2.3. Аналіз вузлів з'єднання системи «SARET» З'єднання між колонами Метод з'єднання колон у системі «SARET» також є мокрим з'єднанням. З'єднання колон здійснюється без зварювання за допомогою штепсельного стику (див. рис. 3.18, 3.19). Для цього в колоні верхнього ярусу є випуски арматури, а в колоні нижнього ярусу отвори діаметром на 2-3мм більше діаметра стрижневого випуску арматури: - на верхній торець нижче розташованої колони укладається центруюча пластина товщиною - 100х100х10 мм; - розстилається шар полімеррозчину; - верхня колона «насаджується» на нижню колону. Рис. 3.18. Збірні з'єднання колон Рис. 3.19. Схема влаштування рядового стику колони З'єднання перекриттів та ригелю У системі «SARET» з'єднання перекриття та ригелі відбувається таким чином: Плити перекриттів спираються на збірну частину ригелів. Для забезпечення спільної роботи ригелів та збірних плит перекриттів у порожнечі плит заводяться: - Цементний розчин M 500 Центрувальна пластина 100x100 мм; - Випуски збірної ж/б колони вищележачого ярусу; - Анкерні колодязі діаметром 60мм заповнити цементним розчином М500; - Збірна з/б колона перетином 400x400 нижче ярусу; - Збірна з/б колона перетином 400х400 вище ярус; - канали; - цементний розчин B30(M400); - центруюча пластина 100×100×10 колони; - арматурні випуски гнуті арматурні стрижні, і залити бетоном, щоб він був цілісним. (див. рис. 3.20, 3.21) Рис. 3.20 З'єднання ригелів з плитами перекриття Рис. 3.21 З'єднання ригелів з плитами перекриття З'єднання між колоною та ригелями У системі «SARET», сполучення ригеля з колоною здійснюється за рахунок арматурних стрижнів, які пропускаються через петлеві випуски ригелів і тіло колон з подальшим замонолічуванням вузла сполучення важким бетоном. Бетонування виконується лише після монтажу плит перекриття. (див. рис. 3.22, 3.23) Рис. 3.23 Місце з'єднання колони та ригеля 3.3. ПОРІВНЯННЯ КИТАЙСЬКОЇ СИСТЕМИ І СИСТЕМИ «SARET» ПО МАТЕРІАЛОЄМНОСТІ У цій роботі було запроектовано один ярус площею 1106,4 кв. м багатоповерхової каркасної будівлі у двох варіантах: 1) звикористанням конструкцій Китайської системи. 2) З використанням конструкцій російської системи " SARET ". Для кожного з варіантів складено специфікації збірних елементів, таких як балки, плити перекриття та колони, а також визначено частину монолітного бетону. 3.4. Порівняльний аналіз системи 3.4.1. Порівняльний аналіз вузлів з'єднання Порівняння методів з'єднання вузлів колон Метод з'єднання, що використовується в обох системах - мокре з'єднання, при якому з'єднання колон здійснюється без зварювання. Обидва методи вимагають вставки довгих тонких арматурних стрижнів у попередньо просвердлені отвори та заливання бетону для з'єднання. Різниця полягає в попередньо просвердлених отворах. У китайській каркасній системі використовується метод "втулкова цементація", при якому в основі колони попередньо створюється втулка і через отвори заливається високоміцний цементний безусадковий розчин. Метод "втулкова цементація" в основному заснований на тому, що цементний розчин стримується втулкою, а сам розчин має характеристики мікророзширення, щоб збільшити силу між цементним розчином та арматурою, внутрішньою частиною втулки та арматурою за рахунок сили тертя, створюваної цією силою, та шорсткої поверхні для передачі напруги на арматуру Техніка з'єднання, яка використовується в системі " SARET", також застосовується в Китаї і називається "Вставне анкерне з'єднання". У системі " SARET" з'єднання колон здійснюється без зварювання за допомогою "штепсельного стику". Для цього в колоні верхнього ярусу є випуски арматури, а в колоні нижнього ярусу отвори діаметром на 2-3мм більше діаметра стрижневого випуску арматури. Принцип "Вставне анкерне з'єднання" - це принцип зчеплення і фіксації бетону, коли арматура, що з'єднується, вставляється в попередньо просвердлений отвір збірного елемента, а після того, як арматура вставлена в отвір, впорскується цементний розчин для фіксації вставленої арматури, що дозволяє передавати усилу. Тобто, напруги в арматурі передаються на збірні елементи із залізобетону через цементний розчин. Метод "втулкова цементація" має кращу цілісність та силові характеристики, ніж метод "Вставне анкерне з'єднання", але вимоги до матеріалів для цементації суворі, а технічні вимоги до будівельного персоналу високі, оскільки втулка попередньо заглиблена в деталь, і повнота цементації може бути помічена неозброєним оком. Рукав може бути неповним через внутрішні бульбашки повітря або бульбашок у затиранні та тиску затирочної машини. Порівняно з методом "втулкова цементація", метод "Вставне анкерне з'єднання" є недорогим і простим в експлуатації, але через обмеження методу, здатність, що несе, і область застосування невеликі, і він зазвичай застосовується тільки для з'єднання поздовжньої арматури збірних колон у малоповерхових будинках . Таблиці 3.3 Порівняння технологій з'єднання Технологія Сфера Переваги Недоліки з’єднання застосування Підходить для Висока вартість та Китайська будівель всіх Висока цілісність, вимоги до система втулочна конструктивних висока сейсмічна та будівництва цементація систем несуча здатність «SARET» Вертикальне Низька вартість, Низька цілісність, Вставне анкерне з’єднання швидкість та простота в невелика сфера з’єднання малоповерхових роботі застосування будівель Порівняння методів з'єднання плит перекриття з ригель. Обидві системи з'єднуються однаково: спочатку на ригель укладається плита перекриття, а потім вставляється гнута арматура плити перекриття в ригель так, що вони з'єднуються як єдине ціле. Різниця між збірними елементами перекриття та монолітними роботами по монолітному сердечнику. Збірні плити перекриття китайської каркасної будівельної системи є залізобетонна незнімна опалубка. При заливанні вузлів перекриттів та ригелів необхідно забетонувати вузли з'єднання вузлів та перекриттів для утворення монолітної конструкції. Ця конструкція перекриття має високу несучу здатність і жорсткість і здатна ефективно розсіювати і передавати навантаження. Товщина плити перекриття невелика. Крім того, вона більш довговічна, ніж інші. Дана конструкція перекриттів більше підходить для висотних будівель та великопрогонових споруд. Однак вона важча, складніша у виготовленні та потребує більш тривалого періоду будівництва. У системі «SARET» використовується збірна залізобетонна пустотна плита перекриття. Вона складається із збірної бетонної плити із вбудованою арматурою. У задачі бетонування вузлів плити перекриття і ригеля необхідно залити тільки вузли з'єднання. Ця конструкція має переваги легкої ваги, високої ефективності будівництва, економії матеріалів та хороших звуко- та теплоізоляційних властивостей. Однак він товстіший і має меншу несучу здатність, ніж перший. Таблиця 3.4 Порівняння технологій з'єднання Системи Метод Будівля Переваги Недоліки заливки монолітного бетону Китайська Вузол Буд конструкція Висока несуча Великі вага, система з’єднання. з великим здатність і складність Збірні Над плитою пролітом і тривалий строк конструкції, залізобетонні перекриття високою роботи тривалий період плити несучою будівництва, перекриття здатністю необхідність в більш монолітному бетоні «SARET» Вузол Житлові Легка вага, Невелика несуча Збірні з’єднання будинки, легкі низтка здатність залізобетонні заводські будівлі будівельна пустотні плити і інші складність і перекриття конструкції, що короткий час вимагають малих будівництва прольотів і невеликих навантажень. 3.4.2. Детальний аналіз вузлів з'єднання колон З'єднання штепсельного типу у системі «SARET». У Китаї є аналог французької системи з’єднання колон, називається «Вставна анкерна сполука». Основний принцип цієї сполуки полягає в розділення арматурних стрижнів усередині нахлесточного з'єднання для збереження певної відстані та закріплення їх у бетоні, і нарешті, у використанні бетону для передачі напруг у залізобетонній конструкції. Спосіб з'єднання: вставлене зацементоване попередньо арматурне з'єднання (див. рис. 3.24 [81], 3.25). Готові структурні компоненти повинні бути попередньо виготовлені з грубою внутрішньою структурою отворів, заповнені матеріалом і скріплені по периферії для формування цілісної структури, потім попередньо підготовлені отвори затиральні і вентиляційні, і безпосередньо вставлені в структуру отворів, заповнюючи матеріал для досягнення ефективного з'єднання арматури. З'єднання "цементація-анкер" використовується для досягнення необхідних характеристик міцності, а довжина арматурного з'єднання повинна відповідати вимогам критеріїв проектування. Тому, щоб поліпшити ефект з'єднання вузлів будівельної конструкції, на етапі з'єднання анкера з розчином необхідно розумно вибрати метод нахлесточного з'єднання відповідно до масштабу і характеристик монтажного проекту, щоб підвищити безпеку і стійкість проекту. Відмінності двох розглянутих рішень полягають у наступному: - в системі «SARET» отвори в нижній колоні, випуски арматури у верхній колоні, поверхні отворів гладкі; - у Китайській системі отвори у верхній колоні (+є отвори для видалення повітря), випуски арматури в нижній колоні, отвори мають шорстку поверхню для кращого зчеплення з розчином затірки. Рис. 3.24 Вставне анкерне з'єднання (Китай) Втулкова цементація：з'єднання "втулкова цементація" складається з трьох частин: втулка, цементація та арматура, кожна з яких працює разом, щоб забезпечити з'єднання арматури, і затирання виступає як сполучна речовина для з'єднання арматурних стрижнів у стику. Затирання виступає як сполучна речовина, скріплюючи з'єднану арматуру з втулкою. Затирання діє як клей, скріплюючи з'єднану арматуру з втулкою для досягнення з'єднання. У той же час цементний розчин діє як середовище для передачі навантаження від одного кінця з'єднаної арматури до іншого, завдяки утримуючій здатності втулки. Затирання виступає як середовище для передачі навантаження від з'єднаних стрижнів з одного кінця на втулку, а потім так само на з'єднані стрижні з іншого кінця. Навантаження передається на арматуру з іншого кінця так само. Втулки зазвичай виготовляються з металу, включаючи низьковуглецеву сталь, вуглецеву сталь конструкційну, чавун, ковкий чавун тощо. Перші дві обробляються та формуються, а другі дві формуються шляхом лиття. Затірка є високоміцним цементним матеріалом, основна відмінність якого від високоміцного бетону полягає у відсутності великих заповнювачів, тому міцність на стиск є ключовим показником її характеристик, що безпосередньо впливає на міцність зчеплення затірки з арматурою. Нинішня технологія з'єднання "втулкова цементація" може бути розділена на дві категорії: повне з'єднання "втулкова цементація" та половинне з'єднання "втулкова цементація" (див. рис. 3.26 [82]). Рис. 3.25 З'єднання штепсельного типу (Китай) Рис. 3.26 Втулкова цементація Принцип повного з'єднання "втулкова цементація" полягає в тому, що обидва кінці втулки вільні, на бічній стороні втулки є отвори для цементації і розвантаження, в які вставляється арматура, що з'єднується, і потім заповнюється безусадочним високоміцним цементом з отворів для цементації, до повного заповнення порожнин, таким чином, вузол стає цілісним. Метод муфтового з'єднання, що найбільш часто використовується. Половинне з'єднання "втулкова цементація" – це механічне з'єднання, в якому засіб механічного з'єднання застосовується частково, зі спіраллю на одному кінці втулки, і цей кінець втулки кріпиться до одного з арматурних стрижнів за допомогою прямої різьбової ділянки на етапі попереднього складання, і наступний метод роботи в основному такий самий, як і повне з'єднання "втулкова цементація". Варто зазначити, що метод половинного з'єднання "втулкова цементація" вимагає попереднього випуску повітря з втулки перед закладенням, щоб уникнути наявності отворів повітря або стовпів в розчині, які можуть негативно вплинути на цілісність та міцність вузла. Коли з'єднання зазнає осьового навантаження, навантаження передається від арматури до цементного розчину, покладаючись на міцність зчеплення на межі розділу для врівноваження адгезійної напруги на межі розділу. Наступне рівняння є виразом для міцності зчеплення на межі розділу між цементним розчином і арматурою. ВИСНОВКИ З РОЗДІЛУ 2 У цьому розділі представлено технічне дослідження китайської збірної каркасної системи " SARET ", і зроблено висновок, що ці дві будівельні системи схожі і їх можна порівняти. За допомогою фахівців з нагляду плани з'єднань збірних елементів двох систем, такі як специфікації балок, перекриттів та колон, а також методи з'єднань, були розроблені відповідно до основних даних та вимог відповідних будівельних норм та правил. Вивчивши висоту поверхів та планування двох систем будівель та основних збірних елементів, порівнявши та проаналізувавши методи з'єднання збірних елементів та витрату матеріалів на фундамент, були отримані переваги та недоліки методів вузлового з'єднання різних систем будівель Вивчено основні методи з'єднання збірних елементів та визначено напрями оптимізації технології вузлових з'єднань. РОЗДІЛ 3. ПРАКТИЧНЕ ЗАСТОСУВАННЯ РЕЗУЛЬТАТІВ ДОСЛІДЖЕННЯ 3.1. Оптимізація ключових технологій з'єднання колон 3.1.1 Оптимізація техніки "втулкова цементація" Техніка "втулкової цементації" є поширеним та ефективним технічним методом для з'єднання вузлів, який використовується в другому розділі вузлів колон китайської каркасної конструкції, поєднуючи вузли з високою цілісністю, чудовою несучою здатністю та широким спектром застосування, що є ключовою технологією для застосування в будинках монтажного типу . Однак, технологія складна для будівництва, залежить від рівня будівництва, якості управління, середовища об'єкта та інших факторів, втулка цементації з'єднання виробництва в основному існує, коли цементація не сповнена дефектів. Види цементації з порожніми пастками: 1) У верхній частині вертикального напрямку втулка зачеканюється з порожніми пастками. Перша причина дефекту полягає в тому, що в процесі цементації об'єм цементації дуже малий через невеликий простір усередині гільзи, але тиск цементації дуже високий, і надлишковий тиск призведе до того, що цемент, що надходить з отвору для цементації, швидко заповнить простір усередині гільзи і цемент буде викинутий з вихідний отвір. Якщо цементація раптово припиняється, інерція, що виникає при ударі цементу, виводить цементний розчин з вихідний отвір і викликає дефект верхньої частини втулки. Друга причина полягає в тому, що після завершення затірки труба для затірки витягується з отвору для затірки, а отвір для затірки не блокується вчасно, внаслідок чого затірка витікає з отвору для затірки, що призводить до дефекту відшарування у верхній частині втулки, рис. 3.1. Рис. 3.1 Відсутність затирання у верхній частині втулки 2) Дефекти у горизонтальному напрямку втулки. Перша причина дефекту полягає в тому, що якщо отвір для затірки та вихідний отвір не будуть вчасно закриті гумовими пробками після завершення затірки, то затірка витікатиме, що призведе до дефекту. Друга причина полягає в тому, що гумовий лист на кінцях рукава слабшає в процесі затирання, що призводить до витікання цементного розчину та виникнення дефекту (див. рис. 3.2). 3) Дефект середнього заглиблення рукава. середині гільзи та неможливості його видалення, що призводить до появи дефекту (див. рис. 3.3). Рис. 3.3 Відсутність затирання всередині втулки Методи оптимізації： 1）Оптимізація будівельних процесів та технології. Що стосується проблеми 1, виникнення дефектів у верхній частині вертикального сталевого рукава можна зменшити, якщо використовувати бетононасос для продовження утримання тиску протягом деякого часу після герметизації вихідного отвору, а потім своєчасно герметизувати його після вилучення труби цементувальної машини з вихідного отвору. Подробиці наведено нижче. Посилення вхідної сировини: Якість втулки та якість затирання має основне значення для якості будівництва. Якість сировини, яка використовується при затиранні, включаючи заповнювачі, цемент та воду, повинна відповідати будівельним стандартам та вимогам. У той же час, затірка повинна змішуватись у контрольованому співвідношенні, щоб забезпечити відповідність плинності затірки стандартам та її мікророзширення. Вимоги до цементації: цементація здійснюється переважно за допомогою ін'єкційних насосів та супутнього обладнання, такого як резервуари для зберігання під тиском. Ін'єкційні отвори зазвичай розташовуються в нижній частини втулки та з'єднуються з цементувальними трубами, утворюючи таким чином цементувальний канал. Стан вихідного отвору має контролюватись у режимі реального часу під час будівництва, і якщо цементний розчин витікає, його слід негайно заблокувати; тиск повинен підтримуватись протягом періоду менше 30 с. Затирочна труба має бути заблокована відразу після її витягування. Для забезпечення ефекту цементування операція цементування має бути завершена протягом 30 хвилин, щоб уникнути погіршення ліквідності розчину. Вимоги до приготування та перемішування затірки: Затірку слід готувати відповідно до пропорцій, вказаних у специфікації продукту, перемішувати за допомогою електрообладнання та залишити на 3-5 хв після завершення роботи для вивільнення газів у затірці. Щоб переконатися як затирання, будівельник повинен також перевірити плинність, щоб переконатися, що вона відповідає стандарту (див. рис. 3.4 [14]). Рис. 3.4 Схема конструкцій для цементування втулок Міри безпеки при будівництві: перед початком будівництва необхідно забезпечити чистоту контактної поверхні бетону, очистити забруднення, одночасно перевіряючи гладкість рукава; забезпечити герметичність затирки, загерметизувати зазори в збірних деталях, щоб не перелити розчин під час будівництва, або навіть викликати не щільну затирку, і таким чином образование проблем якості; обладнання для затирки повинно бути своєчасно очищено, і слід звернути увагу на температуру навколишнього середовища під час будівництва, як показано в таблиці 3.1. Таблиця 3.1 Вимоги до будівництва в різних температурних умовах Температура <0 0-5 6-30 >30 навколишнього середовища/°С Вимоги до Немає Не підходить Нормальна Будівництво будівництва будівництва для конструкція після будівництва охолодження 2) Оптимізація методів тестування якості. Про якість цементації можна судити за повною мірою розчину у втулці, але конструкція для цементації втулки має певну скритність, а будівельний персонал аналізує хід цементації в основному за спостереженням за виходом розчину з випускного отвору, що затрудняє пошук проблем смуги і легко впливає на якість цементації втулки. Для виявлення можна використовувати метод рентгеновского контролю. Технологія рентгеновського контролю використовує детектори вилучення для виявлення та перетворення вилученого сигналу для формування початкового сигналу контролю зображення, яке відображається у відображеному цифровому зображенні контролю за допомогою процесу оцифровки зображення. В якості цифрової лучової системи вибрано пакет YXLON, в якому рентгеновські лучи проникають в збірні елементи і рукава, частина енергії поглинається збірними елементами і втулками, а решта частини енергії променів приймається плоскопанельним детектором, який відображається в цифровому інспекційному процесі зображення за допомогою оцифровки зображення. Це показано на рис. 3.5. Рис. 3.5 Принцип рентгенівської переівірки Якщо є дефекти в контролі якості цементації втулки, це приведе до того, що інтенсивність передаваних променей буде відрізнятися від навколишнього середовища, що приведе до різниці в серій шкалі у відповідній області зображення, що, у свою чергу, визначає якість цементації втулки. Рентгеновскі промені є радіоактивними і шкідливими для людського організму, інспектори повинні бути професійно кваліфікованими, об'єкт повинен бути захищений і проінформований під час інспекції) 3）Оптимізація мір за виправленню ситуації. Якщо протягом 30 хвилин після затирки не буде виявлено, що втулка щільна і повна, то в першу чергу слід прийняти заходи негайного заповнення запасів у отвір для затирки; якщо через 30 хвилин після затирки буде виявлено, що втулка не щільна і не повна, слід розглянути можливість поповнення запасів із вихідного отвору та використовувати комбінацію ручного обладнання та тонкотрубної затирки під тиском. 3.1.2 Оптимізація техніки "вставне анкерне з'єднання" Техніка "Вставне анкерне з'єднання" є поширеним і ефективним технічним методом для з'єднання узлов, і вона використовується в структурному вузлі колони " SARET " в голові 2. У порівнянні з технікою "гільзової цементації", ця техніка має низьку цілісність і низьку швидкість між цементним розчином і колонним і цементним розчином і вставленою арматурою, що призводить до недостатньо несущої здатності, і зазвичай використовується в Китаї для з'єднання вузлів колон у малоповерхових будівлях нижче 12 метрів. Методи оптимізації： 1) Додавання гофрованої металевої труби до техніки "Вставне анкерне з'єднання". Гофрована металева труба заздалегідь поміщається в отвір збірної колони, арматура встановлюється в отвір під час будівництва, а потім додається бетон для створення з'єднань в цілому. Металевий сильфон (див. рис.3.6), цементний розчин і сполучна арматура працюють разом, забезпечуючи з'єднання вузлів і безперервність передачі навантаження. Затірка діє як клей, скріпляюча арматуру з гофрованою металевою трубою і дозволяє з'єднати збірні деталі. У той же час цементний розчин діє як середовище для передачі навантаження з одного кінця з'єднувальної арматури на металевий сильфон і потім на збірну колонну таким же чином, основою для утримання металевого сильфону. Різьбова конструкція на внутрішній стороні сильфону збільшує тренування між сильфоном і цементним розчином, підвищуючи міцність зчеплення між сильфоном і цементним розчином, тим самим підвищуючи неіснуючу здатність вузлового з'єднання. Рис. 3.6 Металевий сільфон 2) Встановлювана арматура виробляється із спіральної арматури, а у внутрішній стінці отвору збірного стовпа залишається грубий спіральний рисунок, щоб збільшити коефіцієнт тертя між арматурою та цементним розчином, цементним розчином і збірним стовпом і збільшити силу тренування. Таким чином, посилюється цілісність вузла і збільшується несуча здатність (см. рис. 3.7 [84]). Рис. 3.7 Спіральна арматура ВИСНОВКИ ПО РОЗДІЛУ 3 У цьому розділі використовуються технічні дослідження китайської системи збірних каркасів і французької системи «SARET», для отримання результатів за оптимізацією технології вузлових зєднань. Дві основні технології з'єднання, що використовуються в цих двох конструктивних системах, оптимізуються окремо: - метод "втулочної цементації" оптимізований з точки зору техніки і технології будівництва, методів перевірки якості та міри по усуненню наслідків; - метод "вставне анкерне з'єднання" був оптимізований з точки зору основних елементів з'єднання, а саме: додавання металевих сильфонів, спірального армування та спіральних отворів. РОЗДІЛ 4. ТЕХНІКО-ЕКОНМОІЧНЕ ПОРІВНЯННЯ СИСТЕМ ЗБІРНИХ КРАКАСІВ 4.1. Порівняльний аналіз витрат основних матеріалів відомих систем збірних каркасів Розрахунок споживання основних матеріалів шляхом підрахунку обсягу збірних елементів та обсягу сполучних деталей. Як показано в таблиці 4.1-4.6 Таблиця 4.1 «SARET» СПЕЦИФІКАЦІЯ ЗБІРНИХ КОНСТРУКЦІЙ І МОНОЛІТНОГО БЕТОНУ НА ВЛШТУВАННЯ ПЕРЕКРИТТЯ 3 маса(кг),С2 3 Поз. Розміри, мм V,м Кіль-ть V,м збірний 5 П1 5720*900*220 0.68 1632 27 Всього 18.32 П2 6020*900*220 0.71 1704 12 8.57 П3 5420*900*220 0.64 1536 6 3.86 П4 5720*1000*220 0.80 1920 57 45.85 П5 6020*1000*220 0.85 2040 22 108.35 18.62 П6 5420*1000*220 0.76 1824 6 4.57 П7 5720*1200*220 1.06 2544 6 6.34 П8 6020*1200*220 1.11 2664 2 2.22 6.61 138 108.35 Таблиця 4.2 КИТАЙСЬКА СИСТЕМА СПЕЦИФІКАЦІЯ ЗБІРНИХ КОНСТРУКЦІЙ І МОНОЛІТНОГО БЕТОНУ НА ВЛАШТУВАННЯ ПЕРЕКРИТТЯ 3 3 Поз. Розмір, мм V,м Масса, Кіль-ть V,м збірний (kg)C30 П-9,1 5750*1675*60 0.58 1409.4 22 Всього 12.71 П-9,2 5750*1750*60 0.60 1458 11 6.64 П-10,1 6050*1675*60 0.61 1482.3 8 4.86 П-10,2 6050*1750*60 0.64 1555.2 4 2.54 П-11,1 5750*1825*60 0.63 1530.9 12 7.56 П-11,2 5750*1900*60 0.66 1603.8 6 45.71 3.93 П-12,1 6050*1825*60 0.66 1603.8 4 2.65 П-12,2 6050*1900*60 0.69 1676.7 2 1.38 П-13,1 5450*1675*60 0.57 1385.1 4 2.29 П-13,2 5450*1750*60 0.57 1385.1 2 1.14 6.21 75 45.70 Таблиця 4.3 «SARET» Специфікація матеріалів на влаштування ригелів 3 3 3 Поз. Розмір, мм V,м Масса, Кіль-ть V,м V,м (kg)C30 збірний монолітний. Р1 5600*400*250 0.56 1344 40 всього всього Р2 6100*400*250 0.61 1464 10 Р3 5900*400*250 0.59 1416 7 34.22 31.18 Р4 5300*400*250 0.53 1272 3 Таблиця 4.4 КИТАЙСЬКА СИСТЕМА Специфікація матеріалів на влаштування ригелів 3 3 3 Поз. Розмір, мм V,м Масса, Кіль-ть V,м V,м (kg)C30 збірний монолітний Р5 5600*300*400 0.67 1628.1 40 всього всього Р6 6100*300*400 0.73 1773.9 10 Р7 5900*300*400 0.71 1725.3 7 Р8 5300*300*400 0.64 1555.2 3 68.86 53.57 Р9 5700*300*350 0.60 1458 30 Р10 6000*300*350 0.63 1530.9 12 Р11 5400*300*350 0.57 1385.1 4 Таблиця 4.5 «SARET» СПЕЦИФІКАЦІЯ ЗБІРНИХ КОНСТРУКЦІЙ НА ВЛАШТУВАННЯ КОЛОН 3 3 Поз. Розмір, мм V,м Масса, Кіль-ть V,м збірний (kg)C30 K1 2790*400*400 0.45 1080 37 16.65 Таблиця 4.6 КИТАЙСЬКА СИСТЕМА СПЕЦИФІКАЦІЯ ЗБІРНИХ КОНСТРУКЦІЙ НА ВЛАШТУВАННЯ КОЛОНИ 3 3 Поз. Розмір, мм V,м Масса, (kg)C30 Кіль-ть V,м збірний K2 2470*400*400 0.40 972 37 14.80 4.2 Техніко-економічне обґрунтування застосування відомих технологій Оцінка техніко-економічної ефективності технологій, що обговорюються базується на вартості робочої сили, оскільки розрахункова заробітна плата лінійно залежить від вартості через систему оплати праці. Критеріями оцінки економічної ефективності є прямі витрати згідно з Інструкцією з визначення економічної ефективності капітальних вкладень у будівництво СН 423-71 [85] та Інструкцією з визначення економічної ефективності використання нової техніки, винаходів і раціоналізаторських пропозицій. в будівництві, СН 509-78 . [85], згідно з якою економічний ефект визначається за формулою: Е = З 1 - З 2, (4.1) де З 1 і З 2 - приведені витрати на одиницю об'єму робіт (продукції), виконуваних відповідно із застосуванням базової і нової технології, грн.; Зниження трудомісткості: Т = Т 1 - Т 2, (4.2) де Тi- трудомісткості виконання робіт відповідних технологій. Економічний розрахунок проводиться шляхом порівняння влаштування спроектував один ярус цивільної будівлі площею 1106,4 кв. м. Для кожного з варіантів складено специфікації збірних елементів, таких як балки, плити перекриття та колони, а також визначено частину монолітного бетону, (4.1-4.6). У відповідності до відомих аналітичних залежностей та використання кошторисної програми АВК 3, були обраховані технологічно-організаційних параметри кожної технології, на що заповнено таблицю 4.7. Таблиця 4.7.Розрахунок економічної ефективності відомих технологій Найменування Азіатська Технологія технологія «SARET» Трудомісткість робіт, люд.-год. 34,92 42,98 Склад ланки, чол. 5 5 Витрати бетону на кожну 129,37 159,22 технологію при проектуванні 1-її блок секції 1106,4м.кв., м.куб. Зниження трудомісткості Т, люд.- - 10,4% (8,06) год. (%) Вартість матеріалів, грн 476081,6 585929,6 Заробітна плата нормативна ЗП, грн. 238040,8 292964,8 Вартість матеріалів і дод. пристосувань 214236,7 263668,3 Амортизація обладнання 45500 - Оренда обладнання 150000 150000 Прямі витрати ПЗр 1123859,1 1338062,7 Економічний ефект Е, грн. 214203,6 - Економічний ефект Е,% - 9% 42,98 34,92 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 Азіатська технологія Технологія «SARET» Трудомісткість робіт, люд.-год. Рис. 4.1. Діаграма залежності трудомісткості (люд-год) технологій влаштування каркасу 159,22 129,37 АЗІАТСЬКА ТЕХНОЛОГІЯ ТЕХНОЛОГІЯ «SARET» Витрати бетону на кожну технологію при проектуванні 1-її блок секції 1106,4м.кв., м.куб. Рис. 4.2. Діаграма залежності рівня витрат бетону на кожну технологію при проектуванні 1-її блок секції 1106,4м.кв., м.куб. Вартість матеріалів, грн 585929,6 Технологія «SARET» 476081,6 Азіатська технологія 0 100000 200000 300000 400000 500000 600000 Рис. 4.4. Діаграма залежності вартості матеріалів при застосуванні відомих технологій влаштування каркасу Заробітна плата нормативна ЗП, грн. 292964,8 238040,8 АЗІАТСЬКА ТЕХНОЛОГІЯ ТЕХНОЛОГІЯ «SARET» Рис. 4.5. Діаграма залежності заробітної плати робітників при застосуванні відомих технологій влаштування каркасу 263668,3 ТЕХНОЛОГІЯ «SARET» 585929,6 214236,7 АЗІАТСЬКА ТЕХНОЛОГІЯ 476081,6 0 100000 200000 300000 400000 500000 600000 700000 Вартість матеріалів і дод. пристосувань Вартість матеріалів, грн Рис. 4.6. Діаграма залежності вартості матеріалів та вартості матеріалів та пристосувань при застосуванні відомих технологій влаштування каркасу Прямі витрати ПЗр Економічний ефект Е, грн. 1400000 1338062,7 1200000 1123859,1 1000000 800000 600000 214203,6 400000 0 200000 0 Азіатська технологія Технологія «SARET» Рис. 4.7. Діаграма залежності величини грошових витрат прямих витрат та Економічного ефекту при застосуванні відомих технологій влаштування каркасу Таким чином, встановлено (табл. 4.7), що технологія влаштування залізобетонного каркасу за т.з. «китайською технологією», є економічно на 9 % порівняно з французкою технологією «SARET». На думку автора, дана різниця викликана деякими конструктивними та технологічно- організаційними особливостями цих технологій, що наведені у розділі 3 даної роботи. ВИСНОВОК ПО 4 РОЗДІЛУ Аналітичними розрахунками встановлено, що технологія влаштування залізобетонного каркасу шляхом порівняння проектування одного ярусу цивільної будівлі площею 1106,4 кв. м. за т.з. «китайською технологією», є економічно на 9 % порівняно з французкою технологією «SARET». На думку автора, дана різниця викликана деякими конструктивними та технологічно- організаційними особливостями цих технологій, що наведені у розділі 3 даної роботи. ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ Поставлення результатів випускної кваліфікаційної роботи магістра з її завданнями дозволяє зробити наступні висновки: – виконано аналіз передового світового будівництва збірно- монолітних громадянських будівель, який показав, що це напрям досить перспективний в структурі національної економіки. На основі аналізу наукових публікацій показано, що наявна яскраво виражена тенденція розвитку будівництва громадянських будівель у майбутньому; — наведена історія розвитку збірно-монолітного домобудування, системи збірно-монолітного домобудування та технічні моменти країнах світу. Результати показують, що в розвинених країнах робота над нормативами щодо збірного будівництва завершено і створено загальної системи та інтеграція стандартів у всіх сегментах, розвиток будівельної галузі знаходиться на стадії індустріалізації будівництва; — представлений порівняльний аналіз висоти, планування, збірних елементів, витрат матеріалів і технології вузлових з’єднань китайських збірно-каркасних будівель і французької фірми "SARET"; — це доводить, що технологія збірно-монолітного домобудування має великий потенціал для розвитку та застосування в азіатських країнах та інших країнах світу. . СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ СПИСОК 1. Boyd N. Off-site construction of apartment buildings / N. Boyd, M. M. A. Khalfan, T. Maqsood //Journal of architectural engineering. – 2013. – Т. 19. – №. 1. – С. 51-57. 2. Haas C. T. Prefabrication and preassembly trends and effects on the construction workforce / C. T. Haas, JT O’Conner, Tucker RL и т. д. – Center for Construction Industry Studies, 2000. 3. Tam V. W. Y. Towards adoption of prefabrication in construction / V. W. Y. Tam, CM Tam, SX Zeng и т. д. //Building and environment. – 2007. – Т. 42. – №. 10. – С. 3642-3654. 4. Qu Zhizhong. Development and prospects of cast-in-place concrete technology at home and abroad / Qu Zhizhong. //Architectural technology. – 2002. – Т. 33. – №. 1. – С. 12-15. – DOI 10.3969/j.issn.1000-4726.2002.01.002. 5. Hwang B. G. Key constraints and mitigation strategies for prefabricated prefinished volumetric construction / B. G. Hwang, M. Shan, K. Y. Looi //Journal of cleaner production. – 2018. – Т. 183. – С. 183-193. 6. Luo H. Ultra-rapid delivery of specialty field hospitals to combat COVID- 19: Lessons learned from the Leishenshan Hospital project in Wuhan / H Luo, J Liu, C Li, K Chen и т. д. //Automation in Construction. – 2020. – Т. 119. – С. 103345. 7. Lu W. Design for manufacture and assembly (DfMA) in construction: The old and the new / W Lu, T Tan, J Xu и т. д. //Architectural Engineering and Design Management. – 2021. – Т. 17. – №. 1-2. – С. 77-91. 8. Технологія будівельного виробництва. За ред. М.Г. Єрмоленка. – К.: «Вища школа», 2008. 9. Liang N. Research on design optimization of prefabricated residential houses based on BIM technology / N. Liang, M. Yu //Scientific Programming. – 2021. – Т. 2021. – С. 1-10. 10. Yuan Z. Design for Manufacture and Assembly-oriented parametric design of prefabricated buildings / Z. Yuan, C. Sun, Y. Wang //Automation in Construction. – 2018. – Т. 88. – С. 13-22. 11. Khan K. Finite element analysis on seismic behaviour of novel joint in prefabricated modular steel building / K. Khan, J. B. Yan //International Journal of Steel Structures. – 2020. – Т. 20. – С. 752-765. 12. Juniani A. I. Design for manufacturing, assembly, and reliability: An integrated framework for product redesign and innovation / A. I. Juniani, M. L. Singgih, P. D. Karningsih //Designs. – 2022. – Т. 6. – №. 5. – С. 88. 13. Xiao Y. Design and optimization of prefabricated building system based on BIM technology / Y. Xiao, J. Bhola //International Journal of System Assurance Engineering and Management. – 2022. – Т. 13. – №. Suppl 1. – С. 111-120. 14. Liang N. Research on design optimization of prefabricated residential houses based on BIM technology / N. Liang, M. Yu //Scientific Programming. – 2021. – Т. 2021. – С. 1-10. 15. Khan K. Finite element analysis on seismic behaviour of novel joint in prefabricated modular steel building / K. Khan, J. B. Yan //International Journal of Steel Structures. – 2020. – Т. 20. – С. 752-765. 16. Yu K. Research on Seismic Design Method for Reinforced Concrete Frame Structure / K. Yu //Wireless Communications and Mobile Computing. – 2022. – Т. 2022. 17. Korkmaz H. H., Tankut T. Performance of a precast concrete beam-to- beam connection subject to reversed cyclic loading / H. H. Korkmaz, T. Tankut //Engineering Structures. – 2005. – Т. 27. – №. 9. – С. 1392-1407. 18. Sato Y. S. Mechanical properties and microstructure of dissimilar friction stir welds of 11Cr-ferritic/martensitic steel to 316 stainless steel / Y. S. Sato, H. 19. Kokawa, H. T. Fujii и т. д. //Metallurgical and Materials Transactions A. – 2015. – Т. 46. – С. 5789-5800. 20. Hajian M. Microstructure and mechanical properties of friction stir processed AISI 316L stainless steel / M. Hajian, A. Abdollah-Zadeh, S. S. Rezaei- Nejad и т. д. //Materials & Design. – 2015. – Т. 67. – С. 82-94. 21. Huang Yuan, Zhu Zhenggeng, Huang Deng, Yi Weijian, Zhang Rui. Static tensile test of semi-sleeve grouting connection of steel bars. Journal of South China University of Technology (Natural Science Edition),2016,44(02):26-32. 22. Zhu Jianing, Guo Dongdong, Ma Jinfeng, Wu Yaopeng, Ma Jiangjian. Experimental study on tensile properties of half-grouting sleeve after high temperature[J]. Engineering Mechanics,,2020,37(05):104-111. 23. Liu Lianglin, Xiao Jianzhuang. Research progress of steel sleeve grouting connection[J]. Journal of Building Structures ,2023,44(01):235- 247.DOI:10.14006/j.jzjgxb.2022.0165. 14. Технология втулочной цементации: сайт. – URL: https://www.sohu.com/ (дата обращения 23.04.2023). – Текст: электронный. 24. Li Zhendong, Huang Xin, Meng Dan, Wang Zhipeng, Ma Guangyuan. Research progress of new sleeve grouting connection technology[J]. Shanxi Architecture,,2021,47(21):92-95.DOI:10.13719/j.cnki.1009-6825.2021.21.032. 25. Wang Chuanlin, Cai Weiling, Zhuo Jiajin, Zhang Junwei, Liao Baoqiang, Li Zhenlin. A review of the development and connection nodes of prefabricated buildings at home and abroad[J]. Urban Housing,2019,26(05):132- 135. 26. Ersoy U., Tankut T. Precast concrete members with welded plate connections under reversed cyclic loading / U. Ersoy, T. Tankut //PCI Journal. – 1993. – Т. 38. – №. 4. – С. 94-100. 27. Kei Yakushiji. Study on design method of column joint using partial penetration welding / Kei Yakushiji, Shinichi Sakamoto, Yoshido Yabe and т. д. // Journal of Steel Construction. – 2000. – Т. 7. – №. 28. – С. 55-62. 28. Hattori Shunta. Study on column-beam strength ratio considering fracture of welded joints / Hattori Shunta, Takahashi Rie, Hattori Shunta and т. д. //Maebashi Institute of Technology Research Bulletin – 2015. – №. 18. – С. 19-22. 29. Sousa V. F. C. Study of the Influence of Laser Welding Parameters on the Weld Quality and Microstructure of S355JR Structural Steel / V. F. C. Sousa, F. J. G. Silva, R. Campilho //Flexible Automation and Intelligent Manufacturing: The Human-Data-Technology Nexus: Proceedings of FAIM 2022, June 19–23, 2022, Detroit, Michigan, USA, Volume 2. – Cham : Springer International Publishing, 2023. – С. 28-36. 30. Code C. Seismic Design Code for Buildings (GB 50011-2001) //China Architectural Industry Press, Beijing, China. – 2001. 31. Tao Xiaoyan, Shen Jiahua, Shi Zhiqiang. Development history and prospects of high-strength bolt connections for steel bridges in my country / Tao Xiaoyan, Shen Jiahua, Shi Zhiqiang // Railway Construction – 2017. – Т. 57. – №. 9. – С. 1-4. 32. Ding K. Experimental study on seismic performance of fabricated bolted joint under low-cycle reciprocating loads / K. Ding, Y. Zhang //Results in Engineering. – 2021. – Т. 9. – С. 100208. 33. Tempelman E., Shercliff H., van Eyben B. N. Manufacturing and design: understanding the principles of how things are made. – Elsevier, 2014. 34. Liu J. Experimental and numerical studies of bolted joints subjected to axial excitation / J. Liu, H. Ouyang, J. Peng и т. д. //Wear. – 2016. – Т. 346. – С. 66-77. 35. Jiang Y. An experimental study of self-loosening of bolted joints / Y Jiang, M Zhang, TW Park и т. д. //J. Mech. Des. – 2004. – Т. 126. – №. 5. – С. 925-931. 36. Jiang X. Investigation into the loosening mechanism of bolt in curvic coupling subjected to transverse loading / X. Jiang, Y. Zhu, J. Hong и т. д. //Engineering Failure Analysis. – 2013. – Т. 32. – С. 360-373. 37. Pai N. G. Three-dimensional finite element analysis of threaded fastener loosening due to dynamic shear load / N. G. Pai, D. P. Hess //Engineering failure analysis. – 2002. – Т. 9. – №. 4. – С. 383-402. 40. Chen Z. Experimental study of an innovative modular steel building connection / Z Chen, J Liu, Y Yu и т. д. //Journal of Constructional Steel Research. – 2017. – Т. 139. – С. 69-82. 41. Liu X. C. Static and seismic experiment for bolted-welded joint in modularized prefabricated steel structure / X. C. Liu, S. H. Pu, A. L. Zhang и т. д. //Journal of Constructional Steel Research. – 2015. – Т. 115. – С. 417-433 42. Sendanayake S. V. Seismic mitigation of steel modular building structures through innovative inter-modular connections / S. V. Sendanayake, D. P. Thambiratnam, N. Perera и т. д. //Heliyon. – 2019. – Т. 5. – №. 11. – С. e02751. 43. Liu X. C. Seismic performance study on slipping bolted truss-to-column connections in modularized prefabricated steel structures / X. C. Liu, X. X. Zhan, S. H. Pu и т. д. //Engineering Structures. – 2018. – Т. 163. – С. 241-254. 44. Lee S. Seismic performance evaluation of the ceiling-bracket-type modular joint with various bracket parameters / S. Lee, J. Park, S. Shon и т. д. //Journal of Constructional Steel Research. – 2018. – Т. 150. – С. 298-325. 45. Deng E. F. Monotonic and cyclic response of bolted connections with welded cover plate for modular steel construction / E. F. Deng, L. Zong, Y. Ding и т. д. //Engineering Structures. – 2018. – Т. 167. – С. 407-419. 46. Yang H. Performance analysis of semi-rigid connections in prefabricated high-rise steel structures / H. Yang //Structures. – Elsevier, 2020. – Т. 28. – С. 837-846. 47. Liu X. C. Seismic performance of bolted connection of H-beam to HSS- column with web end-plate / X. C. Liu, F. Y. Cui, X. X. Zhan и т. д. //Journal of Constructional Steel Research. – 2019. – Т. 156. – С. 167-181. 48. Li B. Seismic response tests and analytical assessment of blind bolted assembly CFST frames with beam-connected SPSWs / B. Li, J. Wang, Y. Lu и т. д. //Engineering Structures. – 2019. – Т. 178. – С. 343-360. 49. Jiang Z. Experimental study on earthquake-resilient prefabricated cross joints with L-shaped plates / Z. Jiang, C. Dou, A. Zhang и т. д. //Engineering Structures. – 2019. – Т. 184. – С. 74-84. 50. Zhang A. L. Low cycle reciprocating tests of earthquake-resilient prefabricated column-flange beam-column joints with different connection forms / A. L. Zhang, H. Zhang, Z. Jiang и т. д. //Journal of Constructional Steel Research. – 2020. – Т. 164. – С. 105771. 51. Ye J. Efficient design of cold-formed steel bolted-moment connections for earthquake resistant frames / J. Ye, S. M. Mojtabaei, I. Hajirasouliha и т. д. //Thin-walled structures. – 2020. – Т. 150. 52. Zhao J. Research on Mechanical Performance of the Connection of Fabricated Primary and Secondary Steel Beam / J. Zhao, H. Chu, X. Wang и т. д. //IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. – IOP Publishing, 2021. – Т. 669. – №. 1. – С. 012005. 53. Yang Z. Design of Composite Joint with Precast Bolted Shear Connectors for The Fabricated Structure / Z. Yang, M. Chen, F. Chen и т. д. //Journal of Physics: Conference Series. – IOP Publishing, 2022. – Т. 2390. – №. 1. – С. 012073. 54. Sultana P. Seismic performance of modular steel-braced frames utilizing superelastic shape memory alloy bolts in the vertical module connections / P. Sultana, M. A. Youssef //Journal of Earthquake Engineering. – 2020. – Т. 24. – №. 4. – С. 628-652. 55. Stehle J. S. Joints Between Precast Concrete Elements : заяв. пат. 13960166 США. – 2014. 56. Liang Z. Behavior of Confined Headed Bar Connection for Precast Reinforced Concrete Member Assembly / Z. Liang, C. Gong, W. Liang и т. д. //Applied Sciences. – 2023. – Т. 13. – №. 2. – С. 827. 57. Liu Y. Seismic Performance of a New Slurry-Anchored Connected Precast Concrete Shear Walls with Vertical Reinforcement / Y. Liu, Q. Xiao, X. Yin //Geofluids. – 2022. – Т. 2022. 58. Industry Standard of the People’s Republic of China. Technical Specification for Prefabricated Concrete Structures (JGJ1-2014) // China Construction Industry Press, Beijing. – 2014. 59. Рopa V. Experimental testing on emulative connections for precast columns using grouted corrugated steel sleeves / V. Popa, A. Papurcu, D. Cotofana //Bulletin of Earthquake Engineering. – 2015. – Т. 13. – С. 2429-2447. 60. Qian Jiaru. Experimental study on seismic performance of precast shear walls with indirect overlap of vertical reinforcement holes and mortar anchors / Qian Jiaru, Peng Yuanyuan, Qin Heng in T. D. // Building Structures. – 2011. – T. 41. – No. 2. – S. 7-11. 61.Wang D. Research on Anchorage Performance of Grouting Anchor Connection of Precast Concrete Structure / D. Wang, X. Liu, S. Wang и т. д. //IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. – IOP Publishing, 2018. – Т. 322. – №. 4. – С. 042006. 62. Zhang M. Hysteresis Performance and Restoring-Force Model of Precast Concrete Ring-Lap Beam-Column Joints / M Zhang, Z Xue, Y Chen и т. д. //Buildings. – 2023. – Т. 13. – №. 2. – С. 286. 63. Parastesh H. A new ductile moment-resisting connection for precast concrete frames in seismic regions: An experimental investigation / H. Parastesh, I. Hajirasouliha, R. Ramezani //Engineering Structures. – 2014. – Т. 70. – С. 144- 157. 64. Yuksel E. Seismic behavior of two exterior beam–column connections made of normal-strength concrete developed for precast construction / E. Yuksel, H. F. Karadogan, I. E. Bal и т. д. //Engineering Structures. – 2015. – Т. 99. – С. 157-172. 65. Zhou J. Experimental and numerical investigation on failure behavior of ring joints in precast concrete shear walls / J. Zhou, X. Zhi, F. Fan и т. д. //Advances in Structural Engineering. – 2020. – Т. 23. – №. 1. – С. 118-131. 66. Zhou J. Anchor design of a ring joint based on reliability in a precast shear wall structure / J. Zhou, X. Zhi, F. Fan и т. д. //Applied Sciences. – 2019. – Т. 9. – №. 16. – С. 3361. 67. Yu Z. Seismic performance of precast concrete columns with Improved U-type reinforcement ferrule connections / Z. Yu, X. Lv, Y. Yu и т. д. //International Journal of Concrete Structures and Materials. – 2019. – Т. 13. – С. 1-18 68. Zhang M. Hysteresis Performance and Restoring-Force Model of Precast Concrete Ring-Lap Beam-Column Joints / M. Zhang, Z. Xue, Y. Chen и т. д. //Buildings. – 2023. – Т. 13. – №. 2. – С. 286. 69. Tullini N. Grouted sleeve connections used in precast reinforced concrete construction–Experimental investigation of a column-to-column joint / N. Tullini, F. Minghini //Engineering Structures. – 2016. – Т. 127. – С. 784-803. 70. Espoir K. K. Grouted sleeve connection for precast concrete members / K. K.Espoir, X. Fuzhe, G. Haojie //Civil Engineering Journal. – 2020. – №. 4. 71. Alias A. Structural performance of grouted sleeve connectors with and without transverse reinforcement for precast concrete structure / A. Alias, M. A. Zubir, K. 72. A. Shahid //Procedia Engineering. – 2013. – Т. 53. – С. 116-123. 80. Hosseini S. J. A. Analysis of spiral reinforcement in grouted pipe splice connectors / S. J. A. Hosseini, A. B. A. Rahman //Građevinar. – 2013. – Т. 65. – №. 6. – С. 537-546. 73. Alias A. Performance of grouted splice sleeve connector under tensile load / A. Alias, F. Sapawi, A. Kusbiantoro и т. д. //Journal of Mechanical Engineering and Sciences. – 2014. – Т. 7. – С. 1094-1102. 74. Wu M. Seismic performance of precast short-leg shear wall using a grouting sleeve connection / M. Wu, X. Liu, H. Liu и т. д. //Engineering Structures. – 2020. – Т. 208. – С. 110338. 75. Yan X. Study on properties of carbon fibre reinforced cement-based grouting materials / X. Yan //E3S Web of Conferences. – EDP Sciences, 2020. – Т. 198. – С. 01012. 76. Китайська інформаційна платформа громадськогообслуговування стандартів: сайт. - URL: https://openstd.samr.gov.cn/. 77. Зібрана система каркасної конструкції: сайт. - URL:https://wenku.baidu.com/. 78. Інвестиційна група будівельної промисловості провінції Шеньсі: сайт. - URL: http://sjtz-jt.com/ 79. Zhulong Academy: сайт. – URL: https://www.zhulong.com/. 80. Науковий супровід впровадження технології залізобетонної збірно- монолітної каркасної системи в будівництво багатоповерхових будинків цивільного призначення / Л. І. Крівєльов, О. А. Карпенко, В. Г. Пошивач, О. М. Райтаровський // Державне підприємство «Науково-дослідний інститут будівельних конструкцій», К.: Реконструкція житла, вип. 11 – 2009. – 10 с. 81. Wang Chuanlin, Cai Weiling, Zhuo Jiajin, Zhang Junwei, Liao Baoqiang, Li Zhenlin. A review of the development of prefabricated buildings at home and abroad and their connection nodes[J]. Urban Housing, 2019, 26(05): 132-135. 82. Li Zhendong, Huang Xin, Meng Dan, Wang Zhipeng, Ma Guangyuan. Research progress of new sleeve grouting connection technology[J]. Shanxi Architecture, 2021, 47(21): 92-95.DOI:10.13719/j.cnki.1009-6825.2021.21.032. 83. Технологія втулочної цементації: сайт. - URL: https://www.sohu.com/. 84. Фотогалерея Baidu: сайт. – URL: https://image.baidu.com/. 85. СН 423-71. Інструкція щодо визначення економічної ефективності капітальних вкладень в будівництві.