Еңісті қабырғалы құрылыс технологиясы

Кіріспе

Құрылыс түрі және құрылыс техникасы

Көлденең көтеру, көлденең плита немесе көлденең қабырға – бетонды пайдаланатын құрылыс түрі және құрылыс техникасы. Бұл техника тиімді әрі салыстырмалы түрде жылдам бола тұра, ескі ғимараттардағы жер сілкінісі кезіндегі нашар көрсеткіштері оларды сейсмикалық нығайтуды талап етті. Көлденең көтеру әдісінде бетон элементтері (қабырғалар, бағаналар, құрылымдық тіректер және т.б.) бетон плитаның үстінде көлденең қалыптастырылады. Әдетте, бұл үшін ғимарат едені қалып ретінде қолданылады, бірақ ғимараттың негізіне жақын уақытша бетон құю беті де болуы мүмкін. Бетон қатып қалғаннан кейін, элементтер кран көмегімен тік көтеріліп, қалған құрылымдық бөліктері (шатыр, аралық қабаттар және қабырғалар) орнатылғанша бекітіледі. Көлденең көтеру құрылысы Солтүстік Америка, Кариб теңізі елдері, Австралия және Жаңа Зеландияда кең таралған. Еуропа мен Азияның солтүстік бөлігінде бұл әдіс кеңінен қолданылмайды. Оңтүстік Азия, Таяу Шығыс, Африканың кейбір аймақтарында, Орталық және Оңтүстік Америкада оның танымал болуы артып келеді. Бетон элементтерін ғимарат салынатын жерден тыс, зауыттарда да жасауға болады. Көлденең көтеру, алдын ала дайындықтан немесе зауытта құрастырылған құрылыстан өзгешелігі – барлық элементтер құрылыс алаңында жасалады. Бұл элементтерді зауыттан тасымалдаумен байланысты өлшемдерге қойылатын шектеулерді жояды.

Құрылыс

Тілтіп құрылысқа құрылыс алаңында елеулі ұйымдастыру және ынтымақтастық қажет. Тілтіп жобасында атқарылатын реттілік қадамдар: алаңды бағалау, инженерлік есептеулер, негіздер мен еден плиталарын құю, тілтіп панельдерін қалыпқа құю, металл конструкцияларын орнату, кіріктірмелер мен қосымша элементтерді орнату, бетон құю, панельдерді тіктеп орнату және панельдерді аяқтау. Құю беті (немесе еден плитасы) қатып қалғаннан кейін, қалыптар оның үстіне орнатылады. Әдетте, өлшемді ағаш, жоғары сапалы фанера немесе бір жағы тегіс болатын талшықты тақта қолданылады, бірақ алюминий немесе болаттан жасалған қалыптар да жиі қолданылады. Шеберлер әрбір панель немесе элемент үшін дайындалған инженерлік сызбалар бойынша жұмыс істейді. Олар есіктер мен терезелердің барлық ашылуларын, архитектуралық ерекшеліктерін және бетонға қалыптауға болатын басқа да қажетті пішіндерді қамтиды. Бетонға орнату үшін қалыптың ішінде арқалықтар, бұрыштар және бекіту пластиналары орналастырылады. Қалыптар әдетте құю бетіне кірпіш қалау арқылы немесе еден плитасына зақым келтірмеу үшін жабыстырылады. Содан кейін, бетонның плитамен байланысуын болдырмау үшін қалыптың бетіне химиялық түрлендіргіш бөлігіш спрейленеді. Бұл қалыпталған элементтің қатаю кезінде құю бетінен бөлінуін қамтамасыз етеді. Бұл маңызды қадам, себебі химиялық затты дұрыс таңдамау немесе қолданбау панельдерді көтеруге кедергі келтіріп, қымбат бұзу және қайта жұмыс істеуге әкелуі мүмкін. Қалыпты босатудан кейін қалыптардың ішінде арматура торлары құрастырылады, олар пластикалық "тіреулер" арқылы құю бетінен қажетті қашықтықта орналастырылады. Арматураның мөлшері мен арақашықтығын әдетте жобаны жүзеге асырған инженер анықтайды. Содан кейін бетон құйылады, қажетті қалыңдыққа дейін толтырылады және барлық металл кіріктірмелерді, орнатылған элементтерді және арматураны қоршайды. Бетонды қуыстар мен бал арасы тәрізді құрылымдардың пайда болуын болдырмау үшін дірілдеу арқылы біркелкі таратылады. Бетон қатайғаннан кейін қалыптар алынып тасталады, арнаулы құралдар орнатылады және кран панельді тіктеп орнатуға немесе элементті орнына көтеруге дайындалады. Алаңда орын тапшы болған жағдайларда, бетон элементтерін бірінің үстіне бірін құюға болады. Көбінесе осы мақсатта жеке құю алаңы құйылады және панельдер орнатылғаннан кейін алынып тасталады. Крандар бетон элементтерін құю плитасынан тік күйге көшіру үшін қолданылады. Плиталар әдетте негізге орнатылады және металл конструкциялар мен шатыр диафрагмасы орнатылғанша тіреулермен бекітіледі.

Tilt up construction requires significant organization and collaboration on the building site. The chronological steps that need to be taken for a tilt up project are: site evaluation, engineering, footings and floor slabs, forming tilt up panels, steel placement, embeds and inserts, concrete placement, panel erection and panel finishing. Once the pad (casting surface or floor slab) has cured, forms are built on top. Dimensional lumber, a high quality plywood or fiber board that has at least one smooth face is typically used, although aluminum or steel forms are also common. Carpenters work from engineered drawings designed for each panel or element to construct on site. They incorporate all door and window openings, as well as architectural features and other desired shapes that can be molded into the concrete. Studs, gussets and attachment plates are located within the form for embedding in the concrete. The forms are usually anchored to the casting surface with masonry nails or otherwise adhered to prevent damage to the floor slab. Next, a chemically reactive bondbreaker is sprayed on the form's surfaces to prevent the cast concrete from bonding with the slab. This allows the cast element to separate from the casting surface once it has cured. This is a critical step, as improper chemical selection or application will prevent the lifting of the panels, and will entail costly demolition and rework. A rebar grid is constructed inside the forms, after the form release is applied, spaced off the casting surface the desired distance with plastic "chairs". The rebar size and spacing is generally specified by the engineer of record. Concrete is then poured, filling the desired thickness and surrounding all steel inserts, embedded features and rebar. The concrete is then settled through vibration to prevent any voids or honeycomb effects. The forms are removed when the concrete is cured; rigging is attached and a crane tilts the panel or lifts the element into place. In circumstances when space is at a premium, concrete elements can be cast one on top of the other, or stack cast. Quite often a separate casting pad is poured for this purpose and is removed when the panels are erected. Cranes are used to tilt the concrete elements from the casting slab to a vertical position. The slabs are then most often set onto a foundation and secured with braces until the structural steel and the roof diaphragm is in place.

Құрылымы

Бетоннан жасалған көлденең қабырғалар өте ауыр болуы мүмкін, кейде тым ауыр. Көлденең қабырға панельдерінің көпшілігі шатыр және/немесе еден құрылымдарымен бірге жұмыс істеуге арналған, барлық күштерге төтеп беру үшін, яғни жүк көтергіш қабырғалар ретінде қызмет ету үшін жобаланған. Шатыр мен еденге қосылыстар әдетте бетон құюдан бұрын қалыптарға бекітілген басқыштары бар болатты пластиналардан тұрады. Бұл бекіту нүктелері бұрандалармен немесе дәнекерлену арқылы бекітіледі. Жоғарғы бекіту нүктелері шатыр конструкциясына орнатылады. Қажет болған жағдайда, ғимарат құрылымында қосымша қатаңдық беру үшін ішкі қабырғалар қолданылуы мүмкін, олар қиылысқа төтеп беретін қабырғалар деп аталады. Панельдердің екі жағына да жылу оқшаулағыш жағылуы мүмкін немесе екі қабат бетонның арасына құйылып, сэндвич панельдер жасауға болады. Бетон энергияны сіңіріп, сақтай алады және жоғары массаға ие, бұл ішкі температураны реттейді (термиялық масса) және дыбыс өткізбейтін қасиет пен беріктік береді. Алғашқы құрылыс жұмыстары көлденең иілгіш үстелдерді пайдалану арқылы жүргізілді, бірақ жылдамдырылатын крандар мен бетон араластырғыштарының дамуы көлденең құрылыстың кеңеюіне мүмкіндік берді. Көлденең құрылыс Екінші дүниежүзілік соғыстан кейінгі құрылыс шарына жаппай енді. Австралияда көлденең құрылыс 1969 жылға дейін сәтті қолданылмады. Көлденең құрылыспен салынған алғашқы ғимараттардың көпшілігі қоймалар болды. Бүгінде бұл әдіс мектептерден кеңсе ғимараттарына, үйлерден қонақүйлерге дейін барлық типтегі ғимараттарда қолданылады. Олар бір қабаттан жеті қабаттан астам биіктікке дейін жетеді және 29 метрден (96 футтан) биік болуы мүмкін. Бұл әдістің ерте мысалы 1922 жылы Калифорния штатының Батыс Голливуд қаласында салынған инновациялық Шиндлер үйінде кездеседі. Архитектор Рудольф Шиндлер кішкентай қолмен басқарылатын кранның көмегімен тек екі жұмысшының ғана көлденең қабырғаларды көтеріп, орнатуға қабілетті болғанын мәлімдеді. Онтарио провинциясындағы алғашқы көлденең үй 2017 жылы салынды.

Сыртқы келбеті

Ертедегі tilt-up архитектурасы өте минималистік және тіктөртбұрышты болды. Жақындағы техникалар сыртқы көрінісі мен пішінінің мүмкіндіктерін кеңейтті. Tilt-up мердігеріне бояулар мен бояулар, пигменттелген бетоннан бастап, кірпіш және тас сияқты құйма элементтерге дейін, сондай-ақ құмды лақтыру және қышқылмен өңдеу сияқты күшті эрозиялық әдістерге дейін көптеген әр түрлі аяқтау опциялары қолжетімді. Пішіндер де tilt-up нарығында маңызды рөл атқарады, көптеген панельдер дөңгелек немесе эллипстік терезелермен, қабырғаның үстіңгі бөлігі иілген немесе үшбұрышты, ал қасбеттері қисық немесе сегменттелген, үлкен мөлшерде шыны немесе басқа материалдармен безендірілген.

Қауымдастық

Tilt Up Concrete Association (TCA) – tilt up бетондық құрылыс саласының халықаралық сауда қауымдастығы. TCA – дүние жүзінде 500-ге жуық мүшесі бар, мүшелік негізде жұмыс істейтін қауымдастық. TCA мүшелері мердігерлер (жалпы мердігерлер немесе субподрядшылар), инженерлер, сәулетшілер, девелоперлер, кеңесшілер, жеткізушілер, мамандандырылған фирмалар, оқытушылар және студенттер бола алады. TCA мүшелеріне негізінен білім беру, байланыс орнату және танымал болу мүмкіндіктерін ұсынады. Сонымен қатар, TCA жыл сайынғы жетістіктер марапаттау бағдарламасын ұйымдастырады, осы бағдарлама арқылы түрлі мақсаттағы ең үздік tilt up бетондық құрылыс нысандары марапатталады.

Қауіптері

2011 жылы Джоплинде болған торнадоның салдарынан Home Depot дүкенінде жеті адам қаза тапты, себебі EF5 торнадо дүкенге тигеннен кейін панельді қабырғалар құлап кетті. Осы оқиғаға байланысты инженерлер The Kansas City Star газетінде жарияланған мақалада бұл практиканы сынады. Олардың айтуынша, бір қабырға құласа, домино әсері пайда болады. Ғимараттың арт жағындағы нығайтылмаған оқу бөлмесінде 28 адам аман қалды. Құлауды зерттеу нәтижесінде торнадо дүкеннің оңтүстік бұрышына тиіп, шатырды көтеріп, батыс қабырғаларын дүкен ішіне құлатқан. Шығыс жақ қабырғалары (адамдар аман қалған жер) сыртқа қарай құлады. Тек екі қабырға ғана тұрды. Инженерлер шатыр мен қабырға арасындағы байланысты күшейткенде құлаудың алдын алуға болар деген пікірде болды. Бұрышта орналасқан тағы екі ірі дүкен (Academy Sports + Outdoors және Walmart) бетон блоктан салынған, шатырларын жоғалтты, бірақ қабырғалары зақымданбады. Бұл ғимараттар торнадоның тікелей соққысына ұшырамады, бірақ Home Depot ғимараты тікелей зардап шекті. Walmart дүкенінде үш адам қаза тапты, ал 200-і аман қалды. Инженерлер газетке бетон блоктардың бұзылуы әдетте бөлініп кететінін, үлкен плиталар түспейтінін айтты. Home Depot компаниясы, жүздеген дүкені tilt-up технологиясымен салынған, бұл қорытындымен келіспейтінін және Джоплиндегі дүкенін қайта құру кезінде де tilt-up технологиясын қолданатынын мәлімдеді. Kansas City Star газетіндегі мақала жарияланғаннан кейін, Tilt Up Concrete Association (TCA) техникалық комитеті мақаладағы талаптарды зерттеу үшін арнайы топ құрды. Home Depot компаниясымен бірлесіп, топ мақаладағы мәселелерді егжей-тегжейлі инженерлік есептеулер, зерттеулер және тергеу арқылы қарастырды. Бұл топқа tilt-up құрылысы және "үлкен дүкендер" саласында тәжірибесі бар, бүкіл елден жиналған құрылыс инженерлері кірді. Соңғы есеп 2012 жылдың 12 қаңтарында жарияланды. "Бұл зерттеулердің нәтижелері Ассоциацияның site cast Tilt Up құрылысының артықшылықтарын насияттауға және The Kansas City Star газетіндегі талаптардың көптеген бөлігін жоққа шығаруға көмектеседі."

In the wake of the 2011 Joplin tornado in which seven people were killed in a Home Depot when the panel walls collapsed after the store was hit by an EF5 tornado, engineers in an article published in The Kansas City Star criticized the practice. They said that once one wall falls, it creates a domino effect. Twenty eight people in an un reinforced training room in the back of the building survived. According to a study of the collapse, the tornado hit the south corner of the store and lifted the roof up causing the west walls to collapse into the store. The walls on the east side (where the people survived) collapsed out. Only two walls remained standing. Engineers said that stronger roof to wall connections might have tempered the collapse. Two other big box stores at the corner that had concrete block construction (an Academy Sports + Outdoors and Walmart) lost their roofs but the walls remained intact. Those buildings were not directly hit by the tornado but the Home Depot building suffered a direct hit. Three people died in the Walmart, but 200 survived. The engineers told the Star that when concrete blocks fail they usually break apart, and do not come down in huge slabs. Home Depot, which has hundreds of stores built with tilt up, said it disagreed with the finding and that it would use tilt up when it rebuilt the Joplin store. Shortly after publication of the Kansas City Star article, the technical committee of the Tilt Up Concrete Association (TCA) formed a task force to investigate the claims presented in the article. With the cooperation of Home Depot, the task group performed detailed engineering calculations, research and investigation of the claims posed in the article. This task force consisted of a nationwide group of practicing structural engineers with a diverse range of experience in tilt up construction and "big box" buildings. The final report was published on January 12, 2012. "The information provided in these findings will help Association efforts to promote the benefits of site cast Tilt Up construction and dispute many of the claims presented in The Kansas City Star article."