КУБ (каркас универсальный безригельный) – это сборный безригельный каркас, состоящий из колонн квадратного сечения и плоских плит перекрытия. Данная система применяется при возведении жилых, промышленных, общественных зданий, многоэтажных складов. Физический смысл технологии заключается в том что многоярусные колонны объединены в пространственную систему разрезными перекрытиями, колонны жестко соединены с надколонными плитами, а рядовые плиты соединены между собой шарнирно (без опирания на ригели). Каркас работает как рамная или рамно-связевая схема. Вертикальные нагрузки передаются на колонны, а горизонтальные – на связи, которые предусмотрены в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Этот тип строительства допускает сплошное панорамное остекление фасада по всей площади внешней стены.
Достоинства КУБ:
- Размеры здания (шаг колонн увеличен с 3 до 9 м, высота этажа 2,8; 3,3; 3,6 м);
- Свободная планировка, возможность возведения зданий до 16 этажей;
- Сейсмостойкость до 9 баллов;
- Низкая трудоемкость;
- Снижение материалоемкости;
- Простота изготовления конструкций.
Основные положения:
- Сетка колонн имеет размеры 3*3,3, 3*6, 6*6, 6*9 м
- Колонны выполняют на 1, 2, 3 этажа (высотой до 15 м)
- Сечение колонн может быть равным 400*400, 400*600 мм
Наружные стены в данной технологии выполняются преимущественно из навесных панелей.
Монтаж колонн в фундамент стаканного типа осуществляется следующим образом: производится строповка колонн через сквозные отверстия, предусмотренные в колонне, а также дополнительное временное раскрепление колонн подкосами или расчалками. Далее монтажники на строительной площадке производят установку надколонной плиты и временно закрепляют плиту в проектном положении выдвижными стойками, на монтажных столиках, на раме-кондукторе или специальным кондуктором. Выверяют положение плиты теодолитом и производят сварку закладных деталей плиты с выпусками арматуры и зачеканивают стык бетоном.
Испытания модели КУБ
Ввиду того, что строительство зданий посредством использования технологии КУБ только набирает обороты, а нормативные документы в нашей стране еще не выпущены, необходимо было провести испытания данной технологии. Для этого были построены два 3-х этажных каркаса здания, расположенные на единой фундаментной плите. Здания запроектированы из расчета сейсмичности в 8 баллов. В 1-ом фрагменте для увеличения горизонтальной устойчивости были использованы горизонтальные связи, во 2-м – диафрагмы.
Методика испытаний предусматривала три типа исследования:
- Поэтажное нагружение;
- Статические испытания при горизонтальном нагр. (использовались гидравлические домкраты с усилением до 200 т, они располагались в просвете м/д фрагментами попарно в уровнях 2 и 3 этажей);
- Динамические испытания каркаса (применялась мощная вибромашина инерционного действия, которая устанавливается на верхнее покрытие).
Изменение ускорений, частот колебаний, динамические перемещений производились датчиками акселерометрами. Для качества данных они устанавливались по всей высоте объекта.
Статические испытания производились по схеме нагружения каркасов в вертикальной (с помощью мешков с песком) и горизонтальной плоскости. Итоговый проектный вес каждого фрагмента получился равным 500 т. До и после каждого этапа статических испытаний определялись изменения параметров конструкции путем возбуждения свободных колебаний с помощью вибромашины. Контроль за деформациями и повреждениями осуществлялся с помощью наблюдательных станций, в состав которых входят высокоточные теодолиты и приборомеры.
На этапе динамических испытаний вибромашина подвергает конструкцию тряске с частотой от 1/15 до 2 сек. Испытания проводят циклично: вначале, в течение 2 минут, фрагменты подвергаются нагрузке на максимально возможной частоте с минимальной амплитудой, затем наоборот – с минимальной частотой и максимальной амплитудой также 2 мин. Потом на резонансной частоте с максимальной амплитудой в течение 4 минут. Затем вибромашину устанавливают в перпендикулярном направлении и циклично повторяют испытания. В результате испытаний получилось добиться возникновения нагрузок при 7-8 баллах.
Таким образом, применение данной технологии строительства возможно и в сейсмоопасных районах. В настоящее время применение системы КУБ набирает обороты в строительной сфере.