Программа «Монтаж» - реальный расчет прочности конструкции
Н.В.Канчели, кандидат технических наук

№ 3 за 2000  год

портреты мастеров       промышленный  дизайн         новые проекты

Электронная версия научно-популярного журнала "Архитектура и строительство Москвы".
Выходит 6 раз в год.

Содержание номера:

БУДНИ СТРОИТЕЛЬНОГО КОМПЛЕКСА
В.А.Константинов
Панорама жизни холдинга

УСТОЙЧИВОЕ РАЗВИТИЕ ГОРОДА
В.Л.Хайт
Историко-культурный и образно-эстетический потенциал Москвы

ТОЧКА ЗРЕНИЯ
Н.Н.Никонов
Строительная отрасль как часть жизни города

ПОРТРЕТ МАСТЕРА
В.И.Колчунов, В.Д.Райзер, Ю.Г.Агарков
Иосиф Ефимович Милейковский

РЕЦЕНЗИЯ НА СООРУЖЕНИЕ
М. А. Уланова
Школа в Северном Бутове

ВОПРОСЫ ЭКОЛОГИИ
Л.А.Гулабянц, И.О.Осипов
Тематическая радоновая карта Москвы

ГЕНЕРАЛЬНЫЙ ПЛАН В ДЕЙСТВИИ 
Ц.Ю.Блинов
Новые виды транспорта в Москве

АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНАЯ ПРАКТИКА
Н.В.Канчели
Программа "Монтаж" - реальный расчет прочности конструкции

ИССЛЕДОВАТЬ, ВОССТАНОВИТЬ, СБЕРЕЧЬ
Н.Е.Гиговская
О реконструкции Немецкого рынка

ДИСКУССИОННАЯ ТРИБУНА Архитектура историзма на рубеже веков

НОВЫЕ ПРОЕКТЫ
М.В.Нащокина
Первый и единственный? 

ПРОЕКТНОЕ ПРЕДЛОЖЕНИЕ
С.В.Миндрул
"Зеленый клин" Юго-Запада 

Чем сложнее сооружение, тем внимательнее авторы - архитекторы и строители - должны следить за поведением конструкций на каждом этапе строительства. Необходимо знать, как себя «чувствует» возводимый объект, как изменяется взаимодействие его несущего остова с фундаментом и грунтом, как складывается картина напряженно-деформированного состояния в любой момент времени. А картина эта, меняясь по ходу строительства, зачастую оказывается далекой от рассчитанной по варианту готового здания.

Впервые с подобным явлением автору пришлось столкнуться при проектировании жилого корпуса в системе «сотового монолита» - пансионата «Дружба» в Ялте, который представлял собой 6-этажный «бублик» шириной 12 м и внешним диаметром 76 м, опирающийся на три лестнично-лифтовые башни. Его бетонирование велось поэтажно, с применением для технического и первого этажей временных стоек и балок. 

Были выполнены компьютерные расчеты шести схем на девять загружений и вручную сложены картины напряженно-деформированных состояний по девяти расчетам на всех этапах строительства. Рассчитывались:
- временные опоры на вес свежеуложенного бетона технического этажа;
- временные опоры и технический этаж на вес первого этажа;
- технический и первый этажи на удаление временных опор;
- технический и первый этажи на вес второго этажа;
- технические и первые два этажа на вес третьего этажа - и так далее до пятого этажа. 
Только затем здание в целом было рассчитано на все постоянные и временные нагрузки.
Непомерный объем ручной работы, занявшей более трех месяцев, вынудил автора составить алгоритм программы, позволяющей автоматизировать вышеуказанные расчеты и суммировать их результаты с выявлением возможных экстремумов, возникающих в процессе возведения и исчезающих в законченной системе, чтобы соответственно подобрать арматуру. Новая программа (разработана на базе программы «Лира» в киевском институте НИИАС) получила имя «Монтаж».
Анализ напряженно-деформированного состояния «сотового бублика» пансионата «Дружба» показал, что оно значительно меняется в процессе строительства и существенно отличается от рассчитанного для готового здания на все постоянные и временные нагрузки. Таким образом, учет максимумов, возникающих в процессе возведения, абсолютно необходим, ибо прочность конструкции должна быть обеспечена на каждом этапе. Благодаря новой программе вся эта сложная работа теперь сводится лишь к добавочному описанию порядка монтажа сооружения, системы временных связей, очередности их установки и снятия.
С помощью программы «Монтаж» и при участии югославской фирмы «Конграп» в кратчайшие сроки были созданы рабочие чертежи пансионата в Гаграх, монолитная конструкция которого подобна «сотовому бублику» уже упоминавшегося пансионата «Дружба». В Курортпроекте программа используется с 80-х годов и многократно доказала свою эффективность. Назову наиболее значительные результаты: это расчет по разработанной автором схеме каркасных систем с натяжением арматуры в условиях строительства - ИМС и КПНС. Основная идея этих систем, предложенных инженером Жежелем, заключается в обжатии сборномонолитного диска перекрытия канатной арматурой. Причем плиты перекрытий и колонны не имеют ни шпонок, ни выпусков, ни закладных деталей, сварка при строительстве не применяется. Сила обжатия подбирается из условия обеспечения работы диска на изгиб и с учетом опорной реакции колонны. Порядок монтажа следующий:
- монтируются гладкие колонны (1) без шпонок со сквозными горизонтальными отверстиями (2) в пределах толщины плит перекрытия (3);
- на временные столики (4) и опоры (5) укладываются плиты (3) без закладных и выпусков с угловыми вырезами (6) в местах примыкания к колонне;
- заливаются швы между плитами и колоннами (7) и межосевые швы между плитами (8);
- пропускаются канаты (9) через отверстия (2) в колоннах в обоих направлениях;
- производится их натяжение и заливаются осевые швы между плитами;- демонтируются временные столики и опоры, так как теперь конструкция способна нести все постоянные и временные нагрузки.
Сложность расчета описанной выше каркасной системы заключается в непостоянстве схемы ее работы по ходу возведения. В момент обжатия возникает мембранная группа усилий, имеющих веерную структуру и сходящихся к колоннам, так как швы по осям еще не залиты бетоном.

После обжатия, заливки швов по осям и удаления временных опор система начинает работать совершенно иначе: как изгибаемый предварительно обжатый диск с односторонними связями поперек монолитных швов. Ее расчет по программе «Монтаж» должен учитывать
:- изменение конструкции диска перекрытия (заливку осевых швов после преднапряжения); 
- - отсутствие армирования поперек монолитных швов между плитами и между плитами и колоннами;
- изменение схемы опирания диска перекрытия при демонтаже временных опор.

Все перечисленное программа «Монтаж» учитывает следующим образом:- на усилия обжатия рассчитывается диск с прорезями по осям (принимается модуль упругости швов, равный 0). Этот расчет физически линейный; 
- заливка швов влечет введение реального модуля упругости швов;
- рассчитывается преднапряженный диск 
- на собственный вес (временные опоры демонтированы) и все внешние вертикальные нагрузки.

Этот расчет физически нелинейный, что предполагает задание фактического армирования и учет его отсутствия поперек монолитных швов, а также учет усилия сжатия в швах и их раскрытия.
Заверения некоторых авторов о возможности расчета таких систем по обычным линейным программам абсолютно неверны, так как последние выдают армирование во всех точках плиты, в том числе и в монолитных поперечных швах, что не соответствует реальности и грубо искажает всю картину напряженно-деформированного состояния.
Описанный выше метод фактически является компьютерной моделью работы сборно-монолитного преднапряженного диска перекрытия в любых условиях и при любых нагрузках. Увеличивая нагрузки, можно «виртуально» довести плиту до разрушения, проследив в подробностях всю картину (прогибы, выкалывание бетона, текучесть арматуры, трещины) на всех этапах загружения. Следовательно - выяснить реальные резервы прочности конструкции.