VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2015

Введение. В современном мире технологическая деятельность человека – одна из основных. Производство продукции увеличивается ежегодно, однако такая деятельность, ошибки в проектировании, нарушение технологического режима и человеческий фактор могут привести к чрезвычайной ситуации (ЧС). Помимо деятельности человечества свой вклад в количество ЧС вносит природа, причем как показывают наблюдения, ЧС природного характера могут вызывать ЧС техногенного характера. В условиях ЧС одной из главных задач является временное размещение людей и материально-технических ценностей, для этого чаще всего используются быстровозводимые сооружения.

Анализ существующих быстровозводимых сооружений. Данная задача может решаться путем использования пневматических сооружений (рис.1), получивших широкое распространение как в нашей стране так и за рубежом. Такое распространение связано с компактностью при хранении, легкостью транспортировки и короткими сроками установки, низкими трудозатратами. Пневматические сооружения бывают двух видов: воздухоопорные и пневмокаркасные. Под оболочкой воздухоопорных сооружений создается избыточное давление, за счет которого сооружение принимает проектную форму. В качестве несущих элементов пневмокаркасных сооружений служат наполняемые воздухом конструкции. Недостатком таких сооружений является то, что в случае повреждения оболочки или несущих элементов, сооружения становятся непригодными для использования, кроме того при отключении электроэнергии воздухоопорные сооружения теряют свою форму.

Рис.1Вид пневматического сооружения

Достаточно часто при ЧС используют тентовые сооружения (рис.2), несущим элементом в которых является каркас, на котором закрепляется тентовая ткань. Преимущества таких сооружений такие же, как и у пневматических, но повреждение оболочки не сказывается на общей форме сооружения, за счет каркаса. После замены или ремонта тентовой ткани такие сооружения могут использоваться по прямому назначению. Проблемой данных сооружений может являться повреждение каркаса, выполненного из металла, их малая несущая способность при воздействии снеговой нагрузки и ветра.

Рис.2 Вид тентового сооружения

Оба вида вышеуказанных сооружений имеют малый срок эксплуатации при воздействии ветра, снега, дождя.

Наиболее приемлемыми, по защитным свойствам, являются блок – контейнеры (рис. 3) или сборно-разборные сооружения (рис.4). В основе данных видов зачастую лежит сэндвич - панель, внешний и внутренний элемент которой выполнен из металла и имеет более высокую защиту от механических повреждений. Утеплитель находящийся между металлическими элементами уменьшает теплопотери сооружения, снижая затраты на отопление в холодный период года.

Рис.3 Вид блок-контейнера

Рис.4 Вид сборно-разборного сооружения

Блок - контейнеры изготавливаются заранее и представляют собой либо неразборный, либо разборный блок - контейнеры. При необходимости блок – контейнеры могут быть объединены в здание высотой до трех этажей. Технические характеристики блок - контейнеров позволяют устанавливать их на ровной, жесткой поверхности (асфальт, бетон), на точечном фундаменте или на фундаменте по периметру контейнера. Трудоемкость при установке неразборных блок – контейнеров – минимальна, так как основные операции выполняются с использованием крана, разборных – сравнима с трудоемкостью сборно – разборных сооружений. При хранении и транспортировке неразборные блок – контейнеры занимают значительный объем, разборные – занимают меньший объем и позволяют снизить затраты на транспортировку.

Сборно-разборные сооружения представляют собой готовые элементы, которые собираются на месте возведения в проектное положение. Для таких сооружений требуется устройство фундамента, что ограничивает их использование в условиях ЧС, кроме того возведение подобных сооружений достаточно трудоемко. При хранении и транспортировке сборно-разборные сооружения занимают большее пространство, по сравнению с тентовыми и пневматическими сооружениями.

Слабыми сторонами сборно-разборных сооружений и блок- контейнеров является материал их изготовления, при неправильном хранении и эксплуатации возможно:

- намокание утеплителя и снижение теплоизоляционных свойст;

- повреждение защитных покрытий металла и как следствие коррозия металла и снижение срока эксплуатации;

- высокая стоимость подобных сооружений.

Наилучшим вариантом может стать использование бетона в качестве материала ограждающих конструкций. Однако, строительство с использованием бетона достаточно трудоемкое, дорогостоящее и занимающее значительное время. Возможным решением может стать использование тонкостенных оболочек, например сооружений возведенных с применением пневматической опалубки (рис. 5). Данные сооружения, благодаря материалу ограждающий конструкций, имеют высокое сопротивление механическим повреждениям и не требуют поддержания постоянного давления внутри сооружения.

Рис.5 Вид сооружения возведенного с помощью пневмоопалубки

Существует два способа их возведения подобных сооружений: методом торкретирования и подъем уложенной смеси в проектное положение. В обоих случаях необходимо устройство фундамента с закладкой элементов для дальнейшего крепления пневматической опалубки.

При возведении сооружения методом торкретирования, пневматическая опалубка закрепляется в крепежных элементах и накачивается, принимая проектное положение. После этого на оболочке закрепляется арматура и производится процесс торкретирования с помощью специальной торкрет-машины. Данный процесс достаточно трудоемкий и требующий использования специализированной техники или устройств для поднятия торкретчика на необходимую высоту. Кроме того, процесс торкретирования должен быть непрерывным и при нанесении торкретбетона на опалубку до 30% смеси теряется в виде отскока [2].

Во втором случае оболочка крепится к закладным элементам и укладывается на поверхности, после этого происходит процесс армирования, заливки и уплотнения бетонной смеси. По окончании этих процессов уложенную смесь накрывают покрывалом, а в оболочку начинают подачу воздуха до принятия ею проектной формы. При подъеме пневматической опалубки возникают сложности с контролем деформации, что негативно сказывается на прочностных качествах возведенного сооружения [3].

После установки данные сооружения не требуют дополнительных затрат на поддержание формы, устойчивы к механическим повреждениям, но процесс возведения сложен, трудоемок, занимает длительное время и требует дополнительных затрат на закрытие торцов сооружения.

Рассмотрение предлагаемого сооружения на базе пневматической опалубки. Для размещения людей и материально-технических ценностей предлагается использовать быстровозводимые сооружения на основе пневматической опалубки (рис. 6) [4].

Рис. 6Вид сооружения на основе пневмоопалубки

Основным отличием данных сооружений от пневматических является то, что ограждающие конструкции выполнены из бетона, что приближает данные сооружения к сооружения возведенным с помощью пневматической опалубки. А отличает от них тем, что оболочек две, и они несъемные. Учитывая, что вес сооружения достаточно велик, необходимо устройство фундамента [4], однако используя гибкое основание, воспринимающее распорные нагрузки от свода сооружения [5], необходимость в устройстве фундамента отпадает.

Данное сооружение (рис. 7) представляет собой куполообразное строение, состоящее из наружной 1 и внутренней 2 оболочек, выполненных из эластичного материала, имеющего гидрофобное покрытие. Оболочки расположены на фиксированном расстоянии друг от друга, благодаря использованию гибких связей 3,кроме того они предотвращают сползание смеси при подъеме сооружения в проектное положение. Образовавшееся пространство между оболочками заполняется сухой фиброармированной смесью 2, в которой на определенном расстоянии друг от друга находятся перфорированные трубки 6, необходимые для затворения. Трубки объединены в общую систему и имеют на внешней стороне сооружения патрубок 8, через который подается затворяющая жидкость (вода или цементное молочко). Эти трубки крепятся к гибким связям и совместно с ними и фиброй выполняют роль арматуры в возведенном сооружении. В верхней части сооружения имеется патрубок отсоса 8, необходимый для удаления воздуха и несвязанной воды из межоболочного пространства, что способствует уплотнению бетона и повышению его прочности.

Рис. 7 Поперечный разрез быстровозводимого сооружения на основе пневматической опалубки

Благодаря использованию гибкого основания 4, герметично соединенного с оболочками и воспринимающего распорные усилия, возникающие в основании свода, стало возможным возведение сооружения без дополнительных затрат на устройство фундамента.

В проектном положении внешняя оболочка выполняет роль кровли, внутренняя – пароизоляции и отделки, гибкое основание – пола сооружения.

Предполагается изготавливать подобные сооружения заранее и хранить на складах в регионах с высокой вероятностью возникновения ЧС. Срок возведения такого сооружения не должен превышать суток. После окончания аварийно-спасательных работ сооружения предлагается использовать в качестве складов для хозяйственной деятельности.

Сооружение на базе пневматической опалубки может быть использовано для быстрого возведения сооружений типа оболочек в районах чрезвычайных ситуаций для временного размещения людей и материально-технических ценностей, а также в других случаях.

Выводы.

1. Проведен анализ существующих быстровозводимых сооружений. Отмечены положительные и отрицательные моменты с учетом использования в условиях ЧС.

2. Подробно рассмотрена конструкция сооружения на основе пневматической опалубки, выявлено, что оно не уступает, а по многим показателям превосходит существующие быстровозводимые сооружения.

Библиографический список.

1. С.С.Атаев, Н.Н.Данилов, Б.В.Прыкин и др., «Технология строительного производства.», М.: Стройиздат, 1984.

2. Серия «Строитель». Бетоны. Материалы. Технологии. Оборудование. – М. Стройинформ, Ростов н/Д: Феникс, 2006

3. Пат. RU 2415237 C1, МПК E04G 11/04. Быстровозводимое сооружение на базе пневматической опалубки / Николенко С.Д., Казаков Д.А., Михневич И.В., заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО ВГАСУ - № 2009139731/03; заявл. 27.10.2009. - Опубл. 27.10.2011 - Бюл. № 9. – 5с : ил.

Код для цитирования: Скопировать