Вступ

Основою інтенсифікації зростання економіки України сьогодні є підвищення темпів її розвитку на основі прискорення науково-технічного прогресу. Це повинно привести до подальшого підвищення ефективності капітальних вкладень і економії в будівництві усіх видів ресурсів, зокрема основних матеріалів, підвищення продуктивності праці і внаслідок цього до зниження вартості будівництва. Реалізація цих завдань нерозривно пов’язана з необхідністю вдосконалення конструкцій будівель і споруд, зокрема із залізобетону – основного матеріалу в сучасному будівництві.
За останні десятиріччя в Україні і за кордоном виконано велику кількість досліджень, що дали змогу розробити і впровадити багато високоефективних збірних залізобетонних конструкцій. Разом з тим завдання подальшого вдосконалення залізобетонних конструкцій, спрямоване на значне підвищення їх ефективності, особливо за рахунок переходу до статично невизначених систем і розроблення нових конструктивних вирішень, зокрема із застосуванням попереднього напруження під час їх монтажу, продовжує залишатися
актуальним.
Відомі сьогодні типові залізобетонні конструкції перекриттів промислових і громадських будівель та інженерних споруд здебільшого працюють за однопрогоновою, розрізною, статично визначеною схемою, а спільна просторова робота елементів цих конструкцій використовується недостатньо. Водночас у будівництві за останні роки вже спостерігається тенденція до збільшення прогонів і навантажень, а також переходу від одноповерхових до двоповерхових і багатоповерхових будинків. Застосування звичайних типових конструктивних вирішень для таких будинків вимагало б значного збільшення капітальних вкладень, витрат матеріалів і збільшення вартості. У зв’язку з цим виникає необхідність вдосконалення існуючих і розроблення нових конструктивних рішень будівель і споруд із попередньо напруженого залізобетону.
Одним із перспективних напрямів розвитку і вдосконалення залізобетонних конструкцій [20] є підвищення їх несучої здатності, жорсткості і тріщиностійкості внаслідок об’єднання збірних елементів під час монтажу в статично невизначені конструкції і створення умов для їх спільної роботи. Незважаючи на численні дослідження статично невизначених залізобетонних конструкцій, проведені багатьма авторами, широкого застосування в будівництві такі конструкції ще не знаходять. Це пояснюється недостатньою ефективністю відомих конструктивних вирішень і способів виконання стиків. Крім того, за звичайних конструктивних вирішень каркасних будинків довжина збірних елементів визначається розмірами сітки колон, і в таких умовах немає можливості застосовувати великорозмірні багатопрогонові і консольні збірні елементи з мінімальною кількістю стиків, а також збірні елементи, стиковані не на опорах.
Метою виконаних досліджень є вирішення комплексної програми зниження матеріаломісткості, трудомісткості і вартості будівництва за допомогою розроблення, дослідження і впровадження ефективних статично невизначених збірно-монолітних залізобетонних конструкцій з напружуваними стиками і регулюванням зусиль, вдосконалення теорії їх розрахунку, створення нових конструктивних систем каркасів і великопрогонових перекриттів будівель і споруд, що якнайповніше відповідають вимогам застосування їх у різних умовах будівництва, забезпечення спільної роботи їх елементів, надійності і довговічності.
У монографії наведено результати розроблення, дослідження і впровадження в будівництво ефективних збірно-монолітних статично невизначених залізобетонних конструкцій з напружуваними стиками і регулюванням зусиль для одноповерхових, багатоповерхових промислових і громадських будинків, інженерних споруд і прогонових будов мостів, а також пропозиції з методики їх розрахунку за короткочасової і тривалої дії навантаження і попереднього напруження надопорної арматури, з урахуванням різних варіантів стиків, способів їх виконання і технології монтажу конструкцій.
Наукову новизну в монографії становлять:
– результати розроблення і досліджень запропонованих автором нових конструктивних вирішень статично невизначених збірно-монолітних залізобетонних конструкцій з напружуваними стиками і регулюванням зусиль для одноповерхових, багатоповерхових промислових і громадських будинків, інженерних споруд і прогонових будов мостів для великих прогонів і підвищених навантажень;
– результати дослідження попередньо напружених стиків і регулювання зусиль під час монтажу конструкцій;
– пропозиції з методики розрахунку залізобетонних конструкцій з напружуваними стиками під дією короткочасових і тривалих дій навантажень;
– пропозиції з методики розрахунку попередньо напружених збірномонолітних кесонних перекриттів під дією короткочасових і тривалих впливів з використанням ЕОМ;
- методика і результати експериментальних досліджень статично невизначених збірно-монолітних залізобетонних конструкцій з попередньо напруженими стиками і регулюванням зусиль під дією короткочасових і тривалих впливів на дослідних зразках, дослідних конструкціях натурних розмірів, а також натурних конструкціях в умовах експериментального будівництва;
– технологія монтажу збірно-монолітних статично невизначених залізобетонних конструкцій з напружуваними стиками і регулюванням зусиль з автоматизованою системою контролю і управління процесом електронагрівання напружуваної арматури.
Практичне значення результатів дослідження полягає в тому, що:
– виконаний комплекс досліджень дав змогу розробити і впровадити в будівництво ефективні статично невизначені збірно-монолітні залізобетонні конструкції з напружуваними стиками для великих прогонів і навантажень і одержати значну економію матеріалів, зменшити вартість будівництва, його трудомісткість, підвищити якість, надійність і довговічність. Нова конструкція стиків з напружуваною арматурою дає можливість виконувати регулювання зусиль під час монтажу збірних елементів з метою включення в роботу за нерозрізною схемою усіх навантажень, що прикладаються до натягнення арматури.
На основі досліджень були розроблені і впроваджені в будівництві:
– конструкції покриттів одноповерхових промислових будинків;
– нова система конструкцій каркасів і перекриттів багатоповерхових будинків та інженерних споруд зі збільшеною сіткою колон 6×12, 9×12, 12×12 і 12×18 м для великих навантажень;
– нові конструкції попередньо напружених збірно-монолітних кесонних перекриттів громадських будинків різної форми за прогонів від 9 до 24 м для широкого діапазону навантажень від 2 до 50,0 кН/м²;
– інженерна методика розрахунку статично невизначених залізобетонних конструкцій з попередньо напруженими стиками і регулюванням зусиль і збірно-монолітних кесонних перекриттів за короткочасових і тривалих дій навантажень;
– вдосконалена технологія виготовлення збірних елементів, монтажу конструкцій і виконання попередньо напружених стиків з електротермічним натягненням і ванним зварюванням арматури, а також рекомендації для широкого їх застосування в будівництві.
За період з 1974 до 2007 рр. результати досліджень використовувалися під час розроблення, проектування і будівництва із застосуванням нових збірно-монолітних статично невизначених залізобетонних конструкцій 20 об’єктів загальною площею більш як 120 тис. м². Технологія виготовлення і монтажу нових конструкцій були освоєні тоді заводами виробничого об’єднання “Львівзалізобетон” і трестами Територіального об’єднання з будівництва “Головльвівпромбуд”.
Робота виконана відповідно до плану науково-дослідних робіт Національного університету “Львівська політехніка”, по одному з основних розділів тематики, що включає розроблення і дослідження статично невизначених залізобетонних конструкцій (№ держ. реєстрації – 01820081503).
У дослідженнях брали участь також аспіранти і наукові співробітники, які працюють під керівництвом автора: К.М. Гурей, П.П. Завадяк, З.М. Рутковський, В.Ю. Сало, М.Р. Щеглюк, І.Д. Кавацюк, О.А. Мінервін, І.З. Рутковська, Б.С. Золотухін, Б.Р. Смук та ін. Впровадження нових конструкцій у проектування і будівництво проводилося за планами науково-дослідних робіт і нової техніки Мінбуду України за участю співробітників “Головльвівпромбуду”, заводів ЗБК № 1 і ЗБК № 2 ВО “Львівзалізобетон”, львівських філіалів проектних інститутів “Діпроміст”, ПІ “Львівський Промбудпроект”, “Південдіпрокомунбуд” та ін.