Независимая система вентиляции: площадь квартиры больше, себестоимость – меньше

Источник материала:

Научно-исследовательским отделом строительных конструкций и изделий РУП «Институт БелНИИС» созданы новые системы вентиляции с индивидуальными вентиляционными каналами для жилых и бытовых помещений многоэтажных зданий. Разработку представил на семинаре заведующий отделом Валерий Белевич.

За последнее время в республике находит широкое применение технология производства сборных железобетонных конструкций методом непрерывного формования на длинных (100–150 м) стендах с применением иностранного оборудования. Освоено производство многопустотных плит перекрытий толщиной 220 мм, шириной 600 мм, 1200 мм и 1500 мм, любой длины и с различной конфигурацией поперечного сечения сквозных пустотных каналов. Такие плиты после небольшой доработки могли бы применяться также в качестве вентиляционных блоков, стеновых перегородок кухонь, санузлов, других мест общего пользования, что позволило бы расширить область их использования. При этом каждый пустотный канал предназначался бы для индивидуальной вентиляции отдельного помещения.

В связи с этим в дополнение к основному оборудованию, применяемому при изготовлении плит, требуется лишь комплект инвентарных вкладышей для формирования и обозначения на нижней поверхности плит выемок в бетоне, обозначающих контуры вентиляционных отверстий в каждом блоке. Вкладыши могут быть изготовлены в виде стальных пластин с магнитными вставками либо отлиты из резины или пластмассы. В производстве вентблоков непрерывным методом по заказу потребителя перед их формовкой производится разметка требуемой длины, и на поверхность стального поддона по всей длине стенда укладывается ряд вкладышей по месту их расположения на вентблоке. Высота вкладышей не должна превышать толщину нижней полки плиты и создавать помех при прохождении бетоноукладчика в процессе формования изделий. После бетонирования и выдержки отформованной бетонной полосы в условиях термообработки до набора бетоном распалубочной прочности выполняется отпуск предварительного напряжения канатной и/или проволочной арматуры с последующей разрезкой на отдельные блоки. Снятие блоков со стенда производят при помощи траверс с захватными приспособлениями фрикционного типа.

Для того чтобы вкладыши отделить от тела бетона, их торцы со всех сторон по контуру должны быть выполнены с технологическими уклонами, а перед формованием бетонной полосы на открытую часть вкладышей, соприкасающихся с бетоном, наносится антиадгезионный состав.

Если в качестве вентблоков используются многопустотные плиты, не прошедшие стадию контроля и не подлежащие использованию по прямому назначению, вентиляционные отверстия вырезаются по месту установки в проектное положение согласно вертикальной развертке вентиляционного стояка. Это позволит достигнуть значительной экономии материалов и трудозатрат вместо отбраковки таких плит и утилизации в дробильных установках.

Задачи исследований

С применением вентблоков безопалубочного формования одновременно в качестве стеновых перегородок появляется возможность создания различных вариантов планировочных решений квартир. Это позволит добиться следующих результатов:

•  обеспечения индивидуальной вентиляции помещений;
•  увеличения полезной площади квартир за счет компактных габаритов;
•  отказа от сантехкабин;
•  повышения потребительских качеств и комфортного проживания в квартире.

Это допускает уменьшить нагрузку при эксплуатации парка отдельных металлоформ, сократить трудозатраты при изготовлении, уменьшить расход арматуры и бетона, вследствие чего произойдет снижение удельной себестоимости квартир. Одновременно повысится качество изделий за счет вибропрессования и ускорится процесс выпуска блоков любой длины, что поспособствует наращиванию объемов строительства жилья.

В соответствии с проведенными исследованиями теоретический анализ пропускной способности вентиляционных каналов показал, что объемный расход воздуха через один канал составит 54 м³/ч, что обеспечивает нормальный режим воздухообмена в помещении площадью 18 м². Что касается квартир большей площади, то в них необходимый воздухообмен может быть обеспечен увеличением количества вытяжных каналов.

Конструктивной особенностью вентблоков безопалубочного формования является отсутствие поперечной арматуры, монтажных петель для подъема, транспортировки, монтажа и перевода из горизонтального положения в вертикальное. Для этого в качестве строповочных узлов предложено использовать сквозные отверстия, устраиваемые в боковых ребрах вентблоков в свежеотформованном бетонном массиве либо выбуриванием затвердевшего бетона. Стыки вентблоков между собой по высоте стояка предусмотрено устраивать в пределах толщины перекрытия в целях герметичности и устойчивости конструкции.

Результаты испытаний

В РУП «Институт БелНИИС» были проведены экспериментальные исследования напряженно-деформированного состояния строповочных узлов вентблоков безопалубочного формования. С целью получения достоверных результатов в экспериментах оперировали минимальным числом переменных, влияющих на ожидаемые показатели, поэтому в качестве основных для всех образцов был принят одинаковый класс бетона, расстояние от торца и диаметр строповочных отверстий.

Испытания строповочных узлов вентблоков производили на действие тяговых усилий от монтажных захватов, приложенных к бетону в монтажных отверстиях как вдоль, так и поперек крайних ребер. Целью испытаний являлось исследование напряженно-деформированного состояния бетона в области расположения монтажных отверстий, максимально приближенного к имеющим место условиям при реальном подъеме и перемещении вентблока к месту установки.

В ходе испытаний строповочных узлов на действие продольных усилий к торцу вентблока подводили гидродомкраты и распределительную траверсу, к которой крепили грузозахватную часть монтажного захвата. Таким способом было смоделировано действие непосредственно на оба строповочных узла монтажных усилий.

При поэтапном нагружении одновременно двух строповочных узлов до величины общей расчетной нагрузки, равной F_rd = 56,6 кН или F_rd = 28,8 кН на каждый узел, на активной площади контакта рабочего органа монтажного захвата деформирование бетона соответствовало упругому характеру работы. Наибольшее приращение продольных и поперечных деформаций удлинения (растяжения) бетона крайнего ребра вентблоков ВБФ в зоне передачи усилия не превышали ε_ct = 30 х 10^-5.

После пяти циклов нагружения строповочных узлов до уровня расчетного усилия производили увеличение нагрузки до стадии предельного состояния, при котором наступало разрушение строповочного узла (смятие и образование трещин откалывания бетона крайних ребер в зоне действия рабочего органа монтажного захвата).

Разрушение строповочных узлов вентблоков, испытанных при продольном действии монтажной нагрузки, соответствовало такому виду разрушения, как выкалывание по характерной поверхности в виде гиперболического полуконуса. При этом радиус большего основания полуконуса примерно в полтора-два раза превышал радиус строповочного отверстия.

Разрушение строповочных узлов во всех опытных образцах происходило из-за смятия бетона под рабочим органом монтажного захвата с выкалыванием части условной бетонной призмы по направлению действия тягового усилия.

Для апробации несущей способности строповочных узлов при реальном действии монтажных нагрузок были проведены контрольные испытания натурных образцов вентблоков, изготовленных по реальным размерам, определяемым высотой этажа жилых (3000 мм) и общественных зданий (4200 мм). В этом случае опытные образцы вентблоков укладывали на две опоры по концам и в крайние пустотные каналы заводили монтажные захваты с зацеплением рабочими органами за строповочные отверстия в боковых ребрах и с поддержкой вентблока дополнительными контрзахватами, сдвинутыми к торцу и зафиксированными на монтажных устройствах.

После этого опытные образцы вентблоков нагружали равномерно распределенной нагрузкой из штучных грузов, составляющей в сумме тройную нагрузку от собственной массы самого тяжелого изделия (2000 х 3 = 6000 кг). После этого производили строповку монтажных захватов за грузоза­хватные части и с помощью грузоподъемного механизма осуществляли односторонний подъем нагруженных вентблоков на высоту 20 см. В таком состоянии вентблоки под нагрузкой выдерживали в течение 5 минут. После пятикратного подъема вентблоков в нагруженном состоянии с пятиминутной выдержкой на каждом этапе и осмотром деформаций бетона в зоне строповочного узла. Такие же манипуляции производились с вентблоками, которые были поставлены в вертикальное положение.

В результате проведенных испытаний вентблоков ВБФ 30.12-22 и ВБФ 42.12-22 после пятикратных подъемов не происходило разрушений бетона под рабочими органами монтажных захватов, и следует считать, что строповочные узлы испытания по прочности на действие монтажных нагрузок F = 60 кН (6 тонн) выдержали. Результаты были оформлены протоколами и представлены на экспертизу, после чего было получено положительное заключение на рабочие чертежи на опытную партию вентблоков.

При устройстве вентиляционной системы многоэтажных зданий с применением вентблоков безопалубочного формования поэтажного опирания предусмотрена также возможность конструктивного решения самонесущего вентиляционного стояка с опиранием его на отдельный фундамент. Стыковка вентблоков в этом случае осуществляется в пределах толщины перекрытий с замоноличиванием стыка по месту бетонной смесью. При таком решении самонесущего вентиляционного стояка или меж­квартирных стеновых перегородок не требуется специальных приспособлений для раскрепления вентблоков в проектном положении. Однако возникли вопросы по прочности вентблоков и стыков между их торцами, в связи с чем были проведены испытания фрагментов вентиляционных стояков СВБ‑1 и СВБ‑2 с горизонтальными стыками между вентблоками.

Для этого два опытных образца вентблоков через слой цементно-­песчаного раствора марки М100 устанавливали друг на друга в вертикальном положении на силовом полу и на верхний блок монтировали распределительную стальную балку, на которую помещали два гидродомкрата ДГ200. К гидродомкратам посредством гибких шлангов высокого давления подключали насосную станцию с электроприводом и манометром М400 для контроля величины создаваемой нагрузки.

После набора в стыках между венблоками прочности раствора, определенной по контрольным кубикам с ребром 70 мм и равной f_cube = 9,38 МПа, производили поэтапное нагружение состыкованных блоков вертикальной нагрузкой до предельно возможной величины усилия, воспринимаемого смонтированной оснасткой с замером деформаций, обследованием состояния стыка. При испытании фрагмента стояка СВБ‑1 вертикальным нагружением усилием F = 1520 кН (152 тонны) видимых разрушений раствора от смятия в стыке и бетона на поверхностях вентблоков обнаружено не было.

При испытании фрагмента стояка СВБ‑2 вертикальным нагружением усилием F = 2000 кН (200 тонн) видимых разрушений, смятия раствора в стыке и бетона на поверхностях вентблоков не обнаружено. Наибольшие относительные деформации сжатия бетона вентблоков и их стыка не превысили предельную сжимаемость /ε_с/= (300/350) х 10^–5.

По условной разрушающей нагрузке с учетом частных коэффициентов безопасности можно определить допустимую нагрузку на вентиляционный стояк по обрезу фундамента и от нее – этажность здания.

По результатам проведенных исследований разработаны рабочие чертежи многопустотных вентблоков и рекомендации по проектированию систем вентиляции с их применением с примерами и вариантами размещения в планировочных решениях жилых помещений.

В качестве вентиляционных блоков предложено применять по новому назначению многопустотные плиты безопалубочного формования, освоенные заводами сборного железобетона республики. Вместо монтажных петель для подъема таких изделий предусмотрено устройство строповочных отверстий в боковых ребрах под монтажные захваты, которые обеспечивают восприятие монтажных нагрузок.

Разработана расчетная модель и даны предложения по оценке прочности строповочных узлов. Проведенные экспериментальные исследования напряженно деформированного состояния строповочных узлов и стыков многопустотных вентблоков при действии монтажных и эксплуатационных нагрузок показали достаточную прочность и удовлетворительную сходимость с результатами расчета.