Возведение сталежелезобетонных арок из высокопрочного бетона с обеспечением термической трещиностойкости конструкции

Введение. Представлена конструкция и технология непрерывного бетонирования двух массивных наклоненных друг к другу сталежелезобетонных арок (высотой 19 м, пролетом 47 и 81 м) объемом 184 и 283 м3 в несъемной опалубке, функцию которой выполняла стальная оболочка диаметром 2 и 2,5 м, с проектным классом бетона В70.

Целью комплекса конструкторско-технологических работ являлись расчет и проектирование арок, включая расчет термонапряженного состояния массивных конструкций в начальный период после бетонирования, определение рецептурных и температурно-временных параметров технологии производства бетонных работ и контроля качества бетона.

Материалы и методы. Обеспечение жесткости конструкции осуществлено за счет сталежелезобетонного сечения арок, имеющего в сравнении с металлической конструкцией повышенную до 5,5 раза изгибную и до 3,5 раза осевую жесткости. Особенности технологии возведения и контроля качества бетона арок заключались в следующем: использовалась самоуплотняющаяся бетонная смесь с добавками органоминерального модификатора марки МБ 2-30С, суперпластификатора и замедлителя твердения; обеспечивался беспрепятственный теплообмен конструкций с окружающей средой при температуре воздуха 28–33 °С; осуществлялся контроль прочности бетона в конструкции по контрольным образцам, изготовленным из проб смеси, отобранных при бетонировании конструкций.

Результаты. Фактические значения прочности бетона и температурных параметров выдерживания конструкций арок полностью соответствуют проектным требованиям и значениям, определенным расчетом термонапряженного состояния конструкций, в том числе: прочность бетона на сжатие в конструкциях в проектном возрасте составляет 108,1 и 111,3 МПа, соответствует фактическим классам по прочности на сжатие В_ф94 и В_ф97 и превышает требования проекта; максимальная температура бетона в ядре конструкций составила 57–68 °С; средняя скорость остывания конструкций не превышала 5 °С/сут; перепад температуры по длине конструкций составил 0,6–0,8 °С/м; разность температуры между ядром и поверхностью стальной оболочки, а также поверхностью оболочки и окружающей средой не превышала 20 °С.

Выводы. Предложенные подходы, учитывающие особенности расчета, конструирования, технологии возведения и контроля качества бетона, могут использоваться при строительстве технически сложных сталежелезобетонных конструкций в несъемной опалубке.

1. Кикин А.И., Санжаровский Р.С., Трулль В.А. Конструкции из стальных труб, заполненных бетоном. Москва: Стройиздат, 1974. 144 с.

2. Овчинников И.И., Овчинников И.Г., Чесноков Г.В., Михалдыкин Е.С. О проблеме расчета трубобетонных конструкций с оболочкой из разных материалов. Часть 2. Расчет трубобетонных конструкций с металлической оболочкой // <i>Интернет-журнал «НАУКОВЕДЕНИЕ» </i>. 2015. Т. 7. № 4. URL: http://naukovedenie.ru/ PDF/112TVN415.pdf (доступ свободный).

3. Дуванова И.А., Сальманов И.Д. Трубобетонные колонны в строительстве высотных зданий и сооружений // <i>Строительство уникальных зданий и сооружений</i>. 2014. № 6 (21). С. 89–103.

4. Ерофеев В.И., Хазов П.А., Ситникова А.К. Прочность и устойчивость композитных железобетонных и трубобетонных образцов при статическом нагружении // <i>Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета</i>. 2023. Т. 25. № 2. С. 141–153. DOI: 10.31675/1607-1859-2023-25-2-141-153

5. Каприелов С.С., Шейнфельд А.В., Кардумян Г.С., Киселева Ю.А., Пригоженко О.В. Новые бетоны и технологии в конструкциях высотных зданий // <i>Высотные здания</i>. 2007. № 5. С. 94–101.

6. Каприелов С.С., Травуш В.И., Карпенко Н.И., Шейнфельд А.В., Кардумян Г.С., Киселева Ю.А., Пригоженко О.В. Модифицированные высокопрочные бетоны классов В80 и В90 в монолитных конструкциях. ЧАСТЬ II // <i>Строительные материалы</i>. 2008. № 3. С. 9–13.

7. Каприелов С.С., Шейнфельд А.В., Аль-Омаис Д., Зайцев А.С. Высокопрочные бетоны в конструкции фундаментов высотного комплекса «ОКО» в ММДЦ «Москва-Сити» // <i>Промышленное и гражданское строительство</i>. 2017. № 3. С. 53–57.

8. Каприелов С.С., Шейнфельд А.В., Аль-Омаис Д., Зайцев А.С. Опыт производства и контроля качества высокопрочных бетонов на строительстве высотного комплекса «ОКО» в ММДЦ «Москва-Сити» // <i>Промышленное и гражданское строительство</i>. 2018. № 1. С. 18–24.

9. Каприелов С.С., Шейнфельд А.В., Иванов С.И. Опыт бетонирования массивной густоармированной конструкции с обеспечением термической трещиностойкости // <i>Строительные материалы</i>. 2023. № 10. С. 15–24. DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2023-818-10-15-24

10. Каприелов С.С., Шейнфельд А.В., Иванов С.И. Обеспечение термической трещиностойкости массивной конструкции переходной плиты перекрытия // <i>Промышленное и гражданское строительство</i>. 2023. № 12. С. 23–30. DOI: https://doi.org/10.33622/0869-7019.2023.12.23-30

11. Каприелов С.С., Шейнфельд А.В., Чилин И.А. Оптимизация параметров технологии бетона для обеспечения термической трещиностойкости массивных фундаментов // <i>Строительные материалы</i>. 2022. № 10. С. 41–51. DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2022-807-10-41-51

12. ГОСТ Р 59714-2021. Смеси бетонные самоуплотняющиеся. Технические условия. Москва: Российский институт стандартизации, 2021.

13. ГОСТ Р 59715-2022. Смеси бетонные самоуплотняющиеся. Методы испытаний. Москва: Российский институт стандартизации, 2022.

14. ГОСТ 18105-2018. Бетоны. Правила контроля и оценки прочности. Москва: Стандартинформ, 2019.

15. ГОСТ 31914-2012. Бетоны высокопрочные тяжелые и мелкозернистые для монолитных конструкций. Правила контроля и оценки качества. Москва: Стандартинформ, 2014.

16. ГОСТ 10180-2012. Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам. Москва: Стандартинформ, 2013.

17. Болгов А.Н., Невский А.В., Иванов С.И., Сокуров А.З. Численное моделирование температурных напряжений в бетоне массивных конструкций в период твердения // <i>Промышленное и гражданское строительство</i>. 2022. № 4. С. 6–13. DOI: https://doi.org/10.33622/0869-7019.2022.04.06-13

18. Руководство по прогреву бетона в монолитных конструкциях. Москва: РААСН, НИИЖБ, 2005.

19. Červenka V., Jendele L., Červenka J. ATENA Program Documentation. Part 1. Theory. Part 3–2 Example Manual. Prague; 2021.

20. Шифрин С.А., Кардумян Г.С. Использование органоминеральных модификаторов серии МБ для снижения температурных напряжений в бетонируемых массивных конструкциях // <i>Строительные материалы</i>. 2007. № 3. С. 88–93.

21. Eduardo M.R. Fairbairn, Miguel Azenha. Thermal Cracking of Massive Concrete Structures. State of the Art Report of the RILEM Technical Committee 254-CMS [Термическое растрескивание массивных бетонных конструкций. Отчет о состоянии дел технического комитета RILEM 254-CMS]. <i>RILEM State-of-the-Art Reports</i>. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-319-76617-1

22. Sargam Y., Faytarouni M., Riding K., Wang K., Jahren C., Shen J. Predicting thermal performance of a mass concrete foundation – A field monitoring case study. <i>Case Studies in Construction Materials</i>. 2019, vol. 11. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cscm.2019.e00289

23. Ушеров-Маршак А.В. Калориметрия цемента и бетона. Харьков, 2002. 180 c. ISBN 966-637-066-2.

24. Bisch Philippe. Behavior and Assessment of Massive Structures: Cracking and Shrinkage. Crack Width Calculation Methods for Large Concrete Structures. Nordic Miniseminar. Oslo, Norway. 29–30 August 2017. <i>Workshop Proceedings</i>. 2017, no. 12, pp. 11–15.

25. ACI 207.1R-05. Guide to Mass Concrete. Report of ACI Committee 207.

26. Hirozo Mihashi, Joao Paulo de B. Leite. State-of-the-Art Report on Controlling of Cracking in Early Age Concrete. <i>Journal of Advanced Concrete Technology</i>. 2004, vol. 2, no. 2, pp. 141–154. DOI: https://doi.org/10.3151/jact.2.141

27. ГОСТ Р 31108-2020. Цементы общестроительные. Технические условия. Москва: Стандартинформ, 2020.

28. ГОСТ Р 56178-2014. Модификаторы органо-минеральные типа МБ для бетонов, строительных растворов и сухих смесей. Технические условия. Москва: Стандартинформ, 2015.

29. ГОСТ 8736-2014. Песок для строительных работ. Технические условия. Москва: Стандартинформ, 2019.

30. ГОСТ 8267-93. Щебень и гравий из плотных горных пород для строительных работ. Технические условия. Москва: Стандартинформ, 2018.

31. ГОСТ 24211-2008. Добавки для бетонов и строительных растворов. Общие технические условия. Москва: Стандартинформ, 2010.

32. ГОСТ 23732-2011. Вода для бетонов и растворов. Технические условия. Москва: Стандартинформ, 2012.