автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Каркасные здания с эффективными стенами

РГ6 од

. МШІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

- / \'Щ

ХАРКШСЬКЙИ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНШЕРСИТЕТ БУДЮНИЦТВА ТА АРХІТЕКТУРИ

Гусаков Володимир Миколайович

УДК 624:725/728

КАРКАСНІ БУДІВЛІ З ЕФЕКТИВНИМИ СТІНАМИ

» ■

05.23.01-будівельні конструкції, будівлі та споруди

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Харків - 2000

Дисертацією є рукопис.

Роботу виконано в Українському зональному науково-дослідному і проектному інституті по цивільному будівництву ВАТ "КиївЗНДІЕП". .

Науковий керівник

- доктор технічних наук, професор

Шмуклер Валерій Саиушович

професор кафедри будівельних конструкцій Харківській державній академії міського господарства.

Офіційні опоненти:

- доктор технічних наук, професор

Шагін Олександр Львович

завідувач кафедри залізобетонних та кам'яних конструкцій Харківського державного технічного університету будівництва та архітекіури Міністерства освіти і науки України;

- кандидат технічних наук, доцент

Демчнйа Борис Григорович

завідувач кафедри будівельних конструкцій та мостів Державного університету'"Львівська політехніка". .

Провідна установа - Полтавський державний технічний університет

Захист відбудеться "20''Ч£ТйЧ% 2000р. о і5°° годині на засіданні

спеціалізованої вченої ради Д 64.056.04 при Харківському державному технічному університеті будівництва та архітектури Міністерства освіти і науки України за адресою: 61002, м. Харків, вул. Сумська, 40.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці ХДТУБА.

Автореферат розісланий "'1^ "ТУКЯаН 9 2000 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Д 64.056.&

ім. Юрія Кондратюка Міністерства освіти і науки України.

кандидат технічних наук, доцент

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність тти. Накопичений досвід, а також аналіз конструктивних схем і об’ємно-планувальних рішень найбільш відомих споруд житлово-цивільного призначення, дозволяють зробити висновок про доцільність використання для їх зведення елементів проблемно-орієнтованих будівельних систем. При цьому не можна не враховувати сучасні тенденції розвитку будіндустрії та міської планувальної структури. Так, в Україні та за кордоном все частіше відводять під будівництво території з енергійним рельєфом і складними інженерно-геологічними умовами, щоб залишити кращі землі для сільського господарства та зелених насаджень. На економічний та соціальний бік питання суттєво впливають терміни зведення будівель, підвищеній вимог до якості теплозвукоізоляції та екологічної чистоти конструкцій. Не менш важливі проблеми реконструкції історичних міст, які дикпують необхідність створення легких ефективних і таких, що швидко зводяться, конструкгивів, які забезпечують широкий вибір архітектурно-композиційних рішень. Таким чином, є присутньою потреба в будівельних системах з широкою комбінаторикою компонувальних можливостей, які задовольняють, з одного боку, зростаючі вимоги до зручності проживання та художньої виразності, а з іншого - відповідні інженерні та економічні обмеження.

Обраний напрямок досліджень пов’язаний з виконанням у 1993-1994 рр. Державної програми України: «Розробка архітекгурно-конструктивно-технологічної системи комплектного постачання на основі дрібноштучних блоків з місцевих матеріалів для малоповерхового житлового будівництва» (виконавець - Український зональний науково-дослідний та проектний інститут по цивільному будівництву) та планом науково-дослідних робіт Міністерства освіти України 1998-2000 рр. п.21 «Створення нових технологій, методів організації та механізації будівельних процесів, які забезпечують ефективність будівництва та модернізацію будівель і споруд»; назва теми: «Розробка, дослідження та впровадження в будівельну практику нового збірного залізобетонного каркаса для житлових і цивільних будівель» (виконавець - Харківська державна академія міського господарства).

Мета роботи - створення систем каркасних будівель з ефективними стінами на основі використання методів раціоналізації та управління їх конструктивними параметрами.

Задачі дослідження:

1. При використанні спеціальної модифікації метода прямого проектування розробити конструкцію каркасної будівлі з ефективними стінами, які мають раціональні показники.

2. Розробити конструкцію дрібноштучних легкобетошшх блоків і систем кладок з них, які мають покращені характеристики по міцності та звукоізоляції.

3. Дослідити напружений стан штучних пустотілих елементів, які є у складі нормальної кладки та кладки, яка має дефекти.

4. Оцінити теплотехнічні характеристики виду стінового огородження, що пропонується.

5. З метою удосконалення теоретично визначених кількісних параметрів блока, експериментальними методами провести доробку конструкції та раціоналізацію його характеристик.

6. Експериментально дослідити закономірності деформування та руйнування ефективних стінових блоків і кладки з них.

7. Експериментально оцінити залежність міцності кладки з розроблених блоків від марки розчину та бетону власно елементів.

8. Експериментально дослідити особливості поведінки кладок з легкобетонних блоків з органічними термовкладишами, які знаходяться в умовах статичного навантаження та високих температур. Оцінити вогнетривкість стінового огородження, що пропонується.

9. Впровадити результати проведеного дослідження.

Методи дослідження. Побудова конструктивного рішення легкобетонних блоків і кладок з них на основі експлуатації алгоритмів, які реалізують управління якісними та кількісними характеристиками напружено-деформованого стану, що випробовується ними, а також процедур вибору їх оптимальних параметрів; виявлення на основі кінцевоелементного моделювання (обчислювальний комплекс «ЛІРА») особливостей деформування суцільних і пустотілих бетонних елементів; експериментальне вивчення на натурних зразках специфіки поведінки конструкцій, що розглядаються та які знаходяться під дією статичних навантажень і високих температур.

Наукову новизну роботи складають:

• методика побудови та конструкція нових типів просторових несучих залізобетонних каркасів і ефективних стін будівель, які базуються на спеціальній модифікації метода прямого проектування конструкцій;

• методика комплексного формування структури та послідовності виготовлення ефективних бетонних елементів зі складною внутрішньою геометрією;

• результати експериментальних досліджень бетонних блоків і кладок з них, які мають оптимізовані параметри;

• експериментально встановлені особливості поведінки кладок з легкобетонних блоків, які знаходяться під дією статичного навантаження та високих температур;

• результати теоретичних досліджень напружено-деформованого стану пустотілих бетонних блоків і кладок з них.

Практичне значення дисертаційної роботи полягає в тому, що:

з

• розроблена та досліджена нова архітектурно-будівельна система для будівель житлово-цивільного призначення, яка відповідає підвищеним архітектурно-компоновочним, енергетичним, екологічним і економічним вимогам;

• розроблені та впроваджені в будівництві ефективні блоки з термовкладишами для зовнішніх стін, які мають підвищений термічний опір;

• розроблені та затверджені в органах УкрСепро правила та технічні умови на виготовлення та використання легкобетонних блоків для стін будівель.

Результати роботи впроваджені в науково-проектно-будівельній компанії «РАМПА», акціонерному товаристві «Куряжський домобудівний комплекс», які здійснюють проектування, випуск конструкцій та будівництво будинків з елементів розробленої нової системи. За результатами конструкторських розробок і досліджень отримано авторське свідоцтво СРСР № 1712558 і позитивне рішення на видачу патенту України за заявкою № 98116267 від 26.11.1998 р. Складені технічні умови: «Блоки стеновые ТУ04852585.001-98», які зареєстровані 03.04.1998 р. Харківським державним центром стандартизації, метрології та сертифікації за № 100/005951.

Особистий внесок:

• розроблений каталог виробів і на його базі конструкція будівлі з легким збірним просторовим залізобетонним каркасом і ефективними зовнішніми стінами;

• складена методика, на основі якої створена конструкція ефективного бетонного блока, який має висококонкурентні техніко-економічні показники;

• розроблені системи кладок з блоків нової конструкції для звичайних і складних умов будівництва;

• складена тривимірна кінцевоелементна модель пустотілого бетонного блока, яка враховує особливості деформування блока у складі нормальної кладки та кладки, яка має дефекти; на її базі виконано дослідження напружено-деформованого стану кладки з блоків запропонованої конструкції;

• виконані експериментальні дослідження, які дозволили встановити закономірності деформування кладок з ефективних блоків;

• експериментально досліджений напружено-деформований стан стінового огородження будівлі при статичних навантаженнях і високотемпературному нагріві;

• здійснено впровадження результатів дисертаційної роботи.

Апробація роботи здійснена:

• в щорічних 1990-1997 рр. науково-технічних звітах про виконані НДР Харківською державною академією міського господарства, науково-проекгно-будівельною компанією «РАМПА», науково-проектною фірмою «ІКАР»;

• в доповідях на Першій та Другій Всеукраїнських науково-технічних конференціях «Науково-технічні проблеми сучасного залізобетону», Київ, 1996,1999 рр.;

• в доповіді на міжнародній науково-практичній конференції «Проблеми та перспективи великих житлових масивів», м. Берлін, 1992 р.;

• в доповіді на П’ятій Українській науково-технічній конференції «Застосування пластмас в будівництві та міському господарстві», м. Харків, 2000 р.;

• в доповідях на науково-технічних конференціях Харківської державної академії міського господарства, Харків, 1990-2000 рр.

В завершеному вигляді робота доповідалася на інженерній та науково-технічній Раді КиївЗНДІЕП і семінарі в Харківському державному технічному університеті будівництва і архітектури.

За виконання теми «Розробка, дослідження та впровадження нової архітектурно-будівельної системи «РАМПА» для житлово-цивільного будівництва» присуджено Державну премію України з архітектури за 1995 р.

За участь у виставці-ярмарку «Наука Харківщини - 2000» присуджений диплом І ступеня за кращу прикладну наукову роботу.

Публікації. Основні положення дисертації та результати досліджень опубліковані в 9 друкованих працях, отримане авторське свідоцтво СРСР № 1712558 та позитивне рішення на видачу патенту України за заявкою № 98116267 від 26.11.1998 р.

Обсяг дисертації та її структура. Дисертація складається зі вступу, п’яти розділів, висновку, списку використаних джерел і додатки. Повний обсяг дисертації 320 сторінок, в тому числі: 137 сторінок машинописного тексту, 34 таблиці, 128 рисунків, використаних в роботі літературних джерел 167 найменувань і 6 додатків.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обгрунтована актуальність теми дисертації, її наукова новизна, практичне значення, а також наведений перелік отриманих результатів, що виносяться на захист.

В першому розділі дана основна класифікація будівельних систем, які застосовуються в житлово-цивільному будівництві. Особливе місце приділено конструктивним особливостям будівель з просторовими каркасами. Розглянуті питання, присвячені дослідженню та специфіці зведення огороджуючих конструкцій. Показано, що завдяки роботам В.М.Байкова, А.Я.Барашикова, В.М.Бондаренка, П.Ф.Вахненка, О.О.Гвоздєва, Б.Г.Гнидця, О.С.Городецького, М.Ф.Давидова, П.Ф.Дроздова, ЮА.Диховичного, В.А.Камейко, М.І.Карпенка, Ю.А.Клімова, А.Клейнлогеля, М.Й.Колякова, П.І.Кривошеєва, А.Ф.Мілованова, В.В.Михайлова, Ю.І.Немчинова, М.В.Нікітіна, Л.І.Онищика, Д.Л.Паньшина, Т.М.Пецольда, С.В.Полякова, Д.Рожвани, М.В.Савицького, В.Є.Сно, С.Л.Фоміна, В.В.Ханджи,

О.Л.Шагіна, В.С.Шмуклера, А.І-Яковлева та інших оцінена надійність систем, що

розглядаються, зазначені особливості їх деформування та ресурс, встановлені запаси міцності та стійкості. В результаті вивчення структури побудови каркасних будівель, методів їх проектування та розрахунку виявлені невирішені проблеми та питання, які потребують якісного та кількісного уточнення. Зокрема, показано, що застосування методів прямого проектування каркасних систем та їх елементів вельми обмежене внаслідок нестачі існуючих теоретичних і експериментальних досліджень. Особливу увагу при цьому приділено огороджуючим конструкціям, тобто тій частині споруди, яка визначає не лише архітектурно-художню виразність будівлі, а й її теплозвукоізоляційні якості.

Аналіз результатів, що вже існують, послужив приводом для формулювання задач даного дослідження.

В другому розділі на підставі спеціально сформульованих принципів, які фундують раціональне проектування конструкцій, запропонована архітектурно-будівельна система для житлово-цивільного будівництва. Вона включає в себе просторовий каркас і самонесуче та навісне огородження.

Основою архітектурно-будівельної системи є каталог її виробів, які виконуються зі збірного залізобетону (рис.1). При цьому каталог має кінцевий набір елементів, які породжують нескінченно велику варіантність їх об’єднання у просторові композиції. До цих елементів відносяться плоскі рамки-панелі та панелі перекриття.

Рамки-панелі розташовуються в будівлі в двох напрямах, утворюючи складові стійки віяльного, квадратного, хрестового, таврового або куткового переріза. При цьому панелі створюють замкнені опорні контури, що дозволяє найекономічнішим чином конструювати найбільш матеріаломісткі згинальні елементи системи - ригелі та плити. Прийняте розчленування системи з подальшим об’єднанням елементів в умовах будівництва в просторовий каркас дозволяє виготовляти, транспортувати та монтувати великорозмірні елементи невеликої ваги, використовуючи для з’єднань мінімум матеріалу при невеликих затратах праці, співрозмірних з монолітним будівництвом.

В процесі експлуатації будівлі її каркасно-панельна конструкція працює таким чином. Статичні та динамічні горизонтальні навантаження сприймаються дисками перекриттів, жорсткість яких у своїй площині створюється за рахунок жорсткості ригелів, жорсткості панелей перекриття, замонолічування швів і встановлення листових шарнірів. При цьому листові шарніри допускають вертикальні переміщення кутів панелей перекриття при нерівномірних вертикальних переміщеннях каркаса, виключаючи тим самим їх роботу в якості шпонок. Це суттєво знижує витрати арматури на панель перекриття.

Податливі зв’язки стійок, об’єднуючи рамки в просторову систему, дозволяють максимально перерозподілити навантаження, включаючи в роботу всі елементи каркаса. При цьому утворені подібним стикуванням складені колони мають кількість

гілок тим більше, чим більше припадає па них навантажувальна площа від вертикального навантаження.

Першим основним елементом системи є рамка-панель. Рамки-папелі можугь мати різну конфігурацію, а також відкритий або замкнений контур. Вони виконуються з важкого бетону. Ригель рамки-панелі прийнятий тавровим, що забезпечує безпосередню передач у зусиль з рамки на рамку та найнадійніше опирання панелей перекриття. Подібне рішення є оптимальним в статичному відношенні. Конфігурація стійки запроектована таким чином, щоби максимально зменшити погрішності при монтажі та спростити будову монолітного сердечника складеної колони.

Другим елементом системи є панелі-перекриттів. Розроблені панелі являють собою коробчаті елементи оболонкового типу, які спираються по контуру та виконуються тришаровими. Однак, ця конструкція принципово відрізняється від

багатошарових традиційних панелей, і, перш за все, тим, що вона являє собою єдиний елемент, а не такий, що збирається з окремих шарів на жорстких або гнучких зв’язках. Внутрішній шар панелі забезпечує її високі теплозвукоізоляційні характеристики та в зв’язку з цим виготовляється з ефективних матеріалів типу пінополістиролу. Причому застосування пінополістиролу в даному випадку повністю виправдане і з екологічної точки зору, оскільки він забетонований з усіх боків у основний матеріал панелі.

Панелі перекриттів виготовляються з легкого бетону, що відповідають крім міцністних, необхідним вимогам теплоізоляції та звукоізоляції.

Панелі перекриття в сукупності з рамками є базовими елементами каркаса, який зводиться за принципом «дитячого конструктора». Чотири ортогонально зчленовані рамки та панель перекриття утворюють «кубик», який допускає довільну стиковку з іншими структурними чарунками. Чарункова регулярна або нерегулярна структура, яка отримується в результаті стиковки «кубиків» у якомусь сенсі аналогічна біонічним несучим «каркасам». При цьому застосування звичайного або легкого залізобетону обмежується лише несучими елементами. Що ж стосується зовнішнього стінового огородження, внутрішніх перегородок і покрівлі, то в запропонованій системі можливе використання будь-яких місцевих матеріалів, ефективних конструкцій і т.д. Саме диференціація несучих і огороджуючих функцій елементів системи дозволяє отримувати не лише раціональні, а й архітектурно-виразні споруди.

В межах однієї композиції допускається використання чарунок з розмірами 3,6x3,6 м; 3,6x1,8 м; 1,8x1,8 м; 3,6x7,2 м; 7,2x7,2 м. Чарунка розміром 7,2x7,2 м організується лише за рахунок великопрогонових плит перекриття, при цьому опорний контур складається з рамок-панелей, які мають прогін 1,8 м або 3,6 м. Іншими словами, в системі виключається застосування великопрогонових рамок-панелей, що полегшує проведення всіх технологічних операцій. '

Додаткові можливості для об’ємних архітектурно-композиційних рішень дають рамка-панель з ригелем, який виступає з її площини, а також консольна рамка-панель. Перша з них дозволяє створювати еркери та балкони на будь-якому ярусі споруди, друга - балкони та лоджії, а також формувати фасади, які мають додатний та від’ємний ухили. При цьому вузли стиковки елементів залишаються стандартними.

До розроблених конструкцій каркасів логічно примикають конструкції стін. Враховуючи необхідність суттєвого підвищеній термічного опору огороджуючих конструкцій, створення надійної їх звукоізоляції, морозостійкості, екологічної та санітарної чистоти в сполученні з вимогами стартової та експлуатаційної економічності рішень, що приймаються, тут також вважається доречним конструювання, яке виконується на підставі диференціації властивостей матеріалів. Відповідність обмеженням з теплозвукоізоляції в цьому випадку забезпечується не за рахунок маси конструкції, а за рахунок її багатошаровості.

В силу того, що несучий каркас будівлі являє собою самостійну стійку систему, кріплення самонесучого стінового огородження до нього здійснюється на гнучких зв’язках, які допускають незалежні вертикальні переміщення каркаса та стіни.

Аналіз конструкцій зовнішніх стін дозволив віддати перевагу їх блочній побудові. Залишаючись на позиціях багатошаровості, було остаточно прийняте рішення про виконання внутрішньої частини зовнішньої стіни з блоків при цьому спеціальної конструкції. Слід зазначити, що ці блоки можуть використовуватися не лише для стін каркасних будівель, а й самостійно. В якості матеріалу блоків використаний легкий бетон. Всередині блока є вкладиш з ефективного матеріалу утеплювача, розташованого горизонтально. Для формування конструкції застосовуємо метод прямого проектування у формі, запропонованій В.С.Шмуклером і Кабіром, де показано, що раціоналізацію конструкції блока можна реалізувати за рахунок зміни його внутрішньої геометрії, тобто за рахунок зміни конфігурації порожнини. Подібна конструкторська ідея має технологічну підтримку, яка полягає в тому, що вкладиш з ефективного матеріалу, що ховається, одночасно виявляється утворювачем порожнин з необхідною геометрією.

Відповідно до алгоритму метода прямого проектування приймемо в якості параметрів, що не варіюються, зовнішні розміри блока. Нехай вони будуть дорівнювати 40x20x20 (Ь) см. Блок являє собою ящик без кришки, заповнений пінополістиролом марки ПСБС. Матеріал блока - керамзитобетон. Розглянемо послідовність формування внутрішньої геометрії виробу, яка являє собою, за нашим розумінням, не лише самостійний, а й концептуальний інтерес.

Нехай для визначеності поперечні перерізи блока задані у вигляді фігури, яка показана на рис.2. Будемо вважати, що ширина переріза блока В і його висоти Н задані. Крім того, опишемо твірну порожнини в перерізі блока рівнянням

гх=а-(уЧИ)' (1)

Прийняті позначення зрозумілі з рисунка. Введемо до розгляду вектор безрозмірних параметрів:

{х)т ={х\„хг„хг^, (2)

де XI, = 3/ В; Х2І = Д / Я; Х2, = п - змінні проектування;

і - номер переріза.

Цілком очевидно, що 0 < XI, < 0,5; 0<Х2,<1.

При цьому Х1 = Хх О); Х2 = Х2 (х); X, = X, (х).

Вісь X спрямована вздовж блока. Припустимо / = АІ (ВН) і

А = [а'ігУ. (3)

Оцінка коефіцієнта у ілюструється на рис.З в залежності від змінної Хз та параметра і. При цьому погрішність є (%) відображає відхилення величини у від його значення, яке дорівнює одиниці. Як видно з графіка є, з погрішністю, що не перевищує 5%, можна передбачити у = 1. Наведемо деякі характерні залежності, які

° Таблиця І.

Характеристики зразків у вигляді стінових каменів та простінків із пнх, прийнятих в іспитах ’

демонструють екстремальні властивості моменту опору переріза (рис.4). Як видно з наведених графіків, залежність між моментом опору переріза та змінними параметрами задачі виражається унімодальною функцією, яка має екстремум типу максимум.

Зупинимося на формалізації обмежень, що витікають з процедури метода прямого проектування В.С.Шмуклера. Застосування його концепції в трактуванні, що розглядається, передбачає призначення виду напруженого стану в елементі чи системі. Процедура призначення, апріорі, напруженого стану зводиться до попереднього задания всіх або частини компонентів тензора напружень. В цьому випадку маємо постановку задачі.

Знайти вектор {X} таким чином, щоб виконувалися такі умови:

де V - об’єм блока;

І, - довжина блока.

Яві; Кв - межі міцності керамзитобетону на розтягування та стиснення.

Вираз (5) - критерій міцності Мора;

Сш - матриця параметрів, що визначають інтегральні силові фактори в перерізах блока;

С}мі - матриця інтегральних силових факторів, відомих (таких, що призначаються) з модельної задачі; в якості модельної задачі прийнята задача про деформування блока без порожнини;

Ті - вектор технологічних (геометричних) характеристик;

Ці - вектор відомих геометричних параметрів: зовнішні розміри та мінімальні товщини блока (5тіп > 25 мм);

І - номер переріза блока; .

М - номер точки в перерізі.

Розв’язання задачі (4) - (7) отримано методом інтегральних градієнтів і задає якісні та кількісні характеристики конструкції блока (рис.5).

Процес створення ефективних будівельних конструкцій найтіснішим чином пов’язаний з технологією їх виготовлення. Більше того, добре відомі випадки, коли найбільш оригінальні конструктивні рішення не знаходили застосування внаслідок відсутності відповідного технологічного забезпечення. Тому в тісному взаємозв’язку з

(4)

і

при 0-, -раъ <Ят, /? = (Дв, /кв) сть о2 - основні напруження;

(5)

СШ ((Гк,агу, Оху ) г

ЩХ{,Х2,Хг)->тр при А = А = сопи

(6)

(7)

розробкою елементів запропонованої архітектурно-будівельної системи здійснена розробка відповідних технологічних процесів.

Коректне дослідження напруженого стану бетонного блока зі складною геометрією, що відповідає отриманому оптимальному рішенню, потребує застосування метода, який дозволяє вирішувати тривимірні задачі механіки твердого тіла, що деформується. Як відомо, розв’язання найпростіших тривимірних задач, навіть для тіл простої форми, що спираються та навантажені елементарно, є досить складною проблемою. В даному випадку мова йде не лише про врахування форми блока, а й про суворість моделювання схем спирання та навантаження.

Проведений аналіз дозволив обрати в якості інструментарію для розв’язання задачі, що обговорюється, обчислювальний комплекс «ЛІРА». Зокрема, використана матриця жорсткості тривимірного універсального просторового ізопараметричного восьмивузлового кінцевого елемента. Ступенів свободи в кожному вузлі три, орієнтація даного кінцевого елемента в просторі може бути довільною.

Чисельне дослідження проводилося для суцільного та ефективного (оптимізованого) блоків. Розглянуті дві схеми спирання блока, які відповідають його роботі у складі кладки без дефектів і кладки з аномаліями. Аномалії є наслідком неякісного проведення кладочних робіт (пустошовка, відсутність розчииу, неоднорідність і т.д.).

Результати виконаних обчислень ілюструються в дисертації полями напружень, що побудовані для суцільного та пустотілого блоків. Кожне поле доповнене шкалою, яка характеризує рівень напруженого стану.

Зіставлення характеру розподілу напружень в суцільному та пустотілому блоках в основному завантаженні дозволяє відмітити деяку спільність і відмінності деформування. Так, до позитивних моментів слід віднести відсутність концентрації напружень в кутових зонах пустотілого блока. Ця обставина є, мабуть, наслідком раціонального конструювання «кришки». Перш за все, це її товщина, що плавно змінюється, збільшення якої відбувається по мірі руху від центру до стінок. Перехід від однієї частини блока до іншої реалізований шляхом монотонного зв’язку (радіуси кривизни). Розподільча здатність ефективного блока досить висока, що також є результатом управління його параметрами. Позитивним с також і той факт, що «кришка» ефективного блока зазнає не деформацію вигину, а деформацію позацентрового стиснення.

Аналіз поведінки блока нового типу, який знаходиться в аномальних умовах, також дозволяє зробити висновок про позитивність як власно конструкції, так і метода її створення. Зокрема, порівняння полів зусиль в суцільному та пустотілому блоках для деформацій чистого вигину, розтягнення та зрізу вказує на близькість їх характеру. Іншими словами запропонований блок в розглянутих умовах веде себе як квазісуцільний.

Описані вище конструкції бетонних блоків для стін будівель різного функціонального призначення мають великі архітектурно-композиційні можливості при створенні екстер’єрів споруд. Зі згаданих блоків можуть бути виконані різні види кладок несучих і самонесучих стін, а також стін, підсилених прихованим каркасом незалежно від того, який тип основного несучого каркаса прийнятий для будівлі. В дисертації запропоновані, включаючи обгрунтування доцільності, вісім схем кладок з блоків розробленої конструкції.

В зв’язку з тим, що блок, що розглядається, містить вкладиш з пінополістиролу, який суттєво підвищує термічний опір як власно елемента, так і кладки в цілому, була побудована теоретична оцінка цього важливого для практики фізичного параметра. Проблема в даному випадку була зведена до розв’язання рівняння теплопровідності для одновимірного температурного поля (один блок) і тривимірного розподілу температур (блок у складі кладки).

Проведений аналіз, певною мірою, тестує розроблену конструкцію, яка має оптимізовані параметри. Однак, враховуючи значний фактичний розкид характеристик практично будь-якої кладки, а тим паче з пустотілих блоків, можна констатувати, що репрезентативність кінцевих висновків припустимо підвищити виключно дослідним шляхом.

В третьому розділі наведені результати експериментальних досліджень стінових блоків запропонованого типу.

Метою експериментів було встановлення ефективності конструкції стін зі спеціальних блоків, характеристики яких визначені на підставі компілювання методів регулювання характером напружено-деформованого стану елемента і оітшізації його параметрів, а також доробка конструктивного рішення блока.

Відомості про проведені дослідження містяться в табл. 1.

Випробування одиночних блоків проводилися з метою визначення його марки при різному класі бетону при стисненні.

Для визначення міцності на стиснення кладки з блоків запропонованої конструкції були проведені випробування в пресі зразка, складеного з двох блоків, покладених один на одний на цементно-шсчаному розчині складу 1:3 марки М50. Всього було виготовлено 9 зразків кладки з двох блоків, по 3 в кожній серії. Кожна серія відрізнялася лише класом бетону блоків. Розчин для всіх серій був М50. Навантаження виконувалося ступенями по 10 кН, з витримкою на кожній ступені по 5 і більше хвилин. .

Далі були виготовлені три дослідні зразки з трьох рядів блоків, причому середній ряд був виконаний з двох напівблоків, які мають розміри 390x190x190 мм. Шви між каменями та вирівнююча стяжка виконувалися з цементно-пісчаного розчину М50, складу 1:3 товщиною до 30 мм.

, Мал. 2. Поперечний перетин блока. Мал. 3. До визначення зв'язків між

моментом інерції і площею перетину блока.

Мал. 4. Екстремальні властивості

У

ЇФГ1

Мал. 5. Рішення задачі оптимізації в графічному вигляді (блок із раціональними параметрами).

Картина зміни деформацій та тріщиноутворення була приблизно однаковою для всіх груп випробувань.

В процесі випробувань контролювався напружено-деформований стан зразків -початок активного деформування, навантаження, при якому з’явилися перші тріщини, руйнівне навантаження.

Після проведення комплексу тестових випробувань блоків нової конструкції, відпрацювання технології виробництва виробів і розробки оснащення для їх виробництва, в якості базового зразка обраний напівблок з керамзитобетону з кладочними номінальними розмірами 40x20x20 (h) см. Для підвищення

теплоізоляційної здатності кладки, виконаної з подібних блоків, їх внутрішній об’єм заповнений пінополістиролом.

Зразки для випробувань простінків складалися з трьох серій:

1-а серія - 3 зразки розміром 1600x800x400 мм з каменів 400x200x200 мм з порядовою перев’язкою;

2-а серія - 3 зразки розміром 1600x800x570 мм, відрізнялася від першої наявніспо облицювання з ефективних блоків і простором, що вентилюється;

3-я серія - 3 зразки розміром 1600x800x390 мм, яка відрізняється від першої серії товщиною несучого шару, яка дорівнює 190 мм.

Для випробувань виготовлених фрагментів стін була змонтована інвентарна випробувальна установка.

Випробування припинялися при досягненні зразками руйнування.

Проведені експериментальні дослідження показали, що ефективні стінові блоки нової конструкції, які розглядаються, при випробуваннях на стиснення мають досить високу несучу здатність, як вироби для самонесучих стін і перегородок. Ксрамзитоблоки з кладочними номінальними розмірами в плані 40x40 см відповідали за міцністю на стиснення маркам М25...М75, а з розмірами 40x20 см - до М75. При цьому міцність керамзитоблоків у кладці виявилася вище ніж при випробуваннях на стиснення одиночних каменів.

Руйнування керамзитоблоків відбувалося внаслідок розвитку тріщин у вертикальних стінках. Руйнування пологих склепистих перекриттів відбувалося лише після руйнації значної частини стінок. Зіставлення теоретичних і експериментальних даних, отриманих для кладок різних видів, дозволило оцінити марки окремих блоків і кладок з них за міцністю на стиснення. Крім того, уточнений ряд нормативних характеристик для кладок з ефективних блоків конструкції, що пропонується.

Узагальнюючи викладене, слід визнати, що створена нова конструкція стінових ефективних блоків задовольняє всім вимогам норм. Однак, враховуючи наявність в блоках органічного вкладиша, необхідно оцінити опір кладки з нових типів стінових блоків вогневому впливу, тобто встановити ступінь вогнетривкості конструкції стін.

В четвертому розділі наведені матеріали вогневих випробувань нових типів огороджуючих конструкцій, створених на основі сполучення легких бетонів і пінополістиролу.

Згадані конструкції відрізняються не лише більш позитивними, в порівнянні з існуючими, характеристиками, а й ефективною технологією їх виробництва.

Дослідження проводилися на одноповерховому фрагменті будівлі з зовнішніми розмірами в плані 1,98x4,23 м. Стінове огородження фрагмента виконувалося з керамзитоблоків нової конструкції розмірами 38x19x19 (h) см з пінополістирольними вкладишами-утворювачами порожнин. Щільність кекрамзитобетону для стінових блоків - 1000 км/м3. Проектний клас керамзитобетону - В 12,5. Стіни зводилися в 10 рядів кладки товщиною 19 см. Загальна висота стін 2,02 м. Фрагмент був перекритий керамзитобетонною плитою коробчатого перерізу, яка має пінополістирольний утеплювач-утворювач порожнин. Проектний клас керамзитобетону В15. Щільність керамзитобетону в сухому стані - 1350 кг/м3. Плита встановлювалася на опорні стіни фрагмента на шар цементного розчину МІ 00. В стінах фрагмента були залишені отвори: дверний - 0,6x1,4 м і віконний - 0,6x0,6 м для створення тяги повітря при горінні. Для запобігання передчасній втраті стійкості стін від температурних деформацій, в торцях і посередині поздовжніх стін зведені контрфорси в 4 ряди половинок фундаментних блоків товщиною 30 см. Стіни штукатурилася цементно-пісчаним розчином товщиною до 10 мм, причому частина стін штукатурилася з двох сторін, а частина - лише з внутрішньої сторони. Це було зроблено для проведення порівняльного аналізу впливу штукатурних шарів на вогнетривкість стін.

Згідно стандарту, несучі конструкції повинні випробовуватися під навантаженням. В даному випадку воно складалося з 6 блоків ФБС 24.4.6т, середньою масою по 1350 кг. Навантаження відбувалося за добу до випробування.

Повне розподілене навантаження за площею плити (включаючи власну вагу) при випробуваннях було 13,4 кН/м2. Погонне навантаження на опорні стіни фрагменту з керамзитоблоків складало величину 26,7 кН/м2.

В якості горючого начиння застосовувалася деревина (теплотвірна здатність 4000 ккал/кг) у вигляді дерев’яних брусків з розміром в перерізі 3...5 см, укладених в штабелі на всю висоту внутрішнього об’єму фрагмента. Загальний об’єм деревини складав V = 4,0 м3. Горюче питоме завантажеїшя - 358 кг/м2, що набагато перевищує загальноприйняте середнє питоме завантаження, що згорає, для приміщень житлових будівель, яка дорівнює 50 кг/м2. Для ініціації загорання деревини використовувалося дизельне пальне.

Вимір температур внутрішнього середовища фрагменту будівлі, а також бетонних поверхонь стінових блоків і плити проводився за допомогою хромель-алюмінієвих термопар (ТХА) з діапазоном температур, що вимірюються: +200...+1300°С.

Термопари (ТХА) в кількості 35 штук були виготовлені з хромелевого та алюмінієвого дротів діаметром 0,2...0,4 мм. В якості вогнетривкої електроізоляції застосовувалися намотані на дроти нитки з азбестового волокна.

Сигнали від датчиків температури (ТХА) поступали для реєстрації на вимірювальний комплекс СИИТ-3 через перетворювачі БСТ-2 (блоки спряження термопар). Прискорене оптування всіх датчиків протягом секунди виконувалося цифродрукарсышм пристроєм Щ68000К, який виводив показники датчиків у одиницях СИИТ на паперову стрічку.

В процесі випробування контролювалися зміни температури поверхні бетону в різних точках, прогрів бетону в рівні робочої арматури плити, на контакті бетону та полістирольних вкладишів і на поверхнях переріза, що обігріваються. В зв’язку з нерівномірним нагрівом по об’єму фрагмента датчики розташовувалися по всіх кутах, поблизу отворів, а також на різних рівнях по висоті. Заміри температури проводилися через кожні 5...15 хвилин.

При випробуванні замірювалися температурні прогини в середині прогону плити прогиноміром типу 6ПАО, який був встановлений в 4-х метрах від фрагмента будівлі на анкерний кіл. Для дистанційного контакту датчика з конструкціями була влаштована кінематична схема зі сталевого дроту діаметром 0,15 мм і ролика, що обертається, з алюмінієвим диском. Ролик був закріплений на стійці зі сталевого прута, який в свою чергу був жорстко прикріплений до плити блока (по верху плити). З’єднувальна нитка кріпилася до попередньо встановленого анкера на розчині, що швидко твердіє. Складена подібним чином кінематична система дозволила дистанційно проводити заміри прогинів плити, уникнувши при цьому нагріву датчика та з’єднувальної нитки, що звело до мінімуму спотворення реальних величин деформацій.

Для проведення санітарно-гігієнічної оцінки запропонованих огороджуючих конструкцій з пінополістирольним утеплювачем в екстремальних умовах пожежі проводилися санітарно-хімічні дослідження повітря всередині об’єму фрагмента будівлі до початку пожежі та протягом вогняних випробувань. Дослідження проводилися співробітниками Харківської обласної санітарно-епідеміологічної станції. Відбір повітря здійснювався за допомогою розподільчої гребінки (на 4 патрубка), замурованої в кладку стіни.

Вогневі випробування фрагмента будівлі проводилися 27.11.96 р. на території АТ Куряжський ДБК. Температура навколишнього середовища в цей день коливалася в межах +5...+7°С, при практично повній відсутності вітру. Вологість повітря була підвищена до 80 %, оскільки напередодні пройшов дощ. В зв’язку з цим вологість бетону конструкцій була також підвищеною: для плити - до 10 % по масі, для стінових блоків - до 8 %.

Максимальні зафіксовані температури досягай 960°С.

Протягом 4,5 годин падіння температури середовища не зафіксовано, а протягом 5 годин не було затухання пожежі. Паливо горіло рівномірно, а внутрішні грані конструкції розжарилися до оранжевого світіння.

Вогневі випробування фрагмента будівлі показали, що були досягнуті досить високі температури в приміщенні. З графіків на рис.б видно, що максимальні температури в межах 2,5...4 годин від початку вогневого впливу перевищували 900°С.

На рис.б наведені графіки прогріву по товщині ділянок стін. Цифри на графіках відповідають номерам термопар. Максимальний нагрів внутрішніх (тих, що обігріваються) бетонних граней стін перевищував 800°С. Нерівномірність цього нагріву обумовлена нерівномірним розподілом температури повітря по внутрішньому об’єму фрагмента. Проірів внутрішніх стінок керамзитоблоків відбувався швидко і до високих температур. В той же час внутрішні грані зовнішніх стінок керамзитоблоків прогрівалися повільніше та максимальні зафіксовані температури тут не перевищували 300°С.

Зовнішні бетонні грані керамзитоблоків були нагріті нерівномірно по площі стін. В багатьох місцях їх заміряні величини були менше 100°С, навіть в кінці періоду спостереження. Середня температура зовнішніх граней стінових блоків менше ніж 160°С.

Обстеження фрагмента будівлі після вогневого впливу показало, що повного руйнування та обрушення стін і плити перекриття не відбулося.

П’ятий розділ присвячений впровадженшо результатів розробки та дослідження каркасної будівлі з ефективними стінами. Воно проводилося: шляхом відпрацювання технології виготовлення елементів, проектування та будівництва.

Об’єктами проектування були будівлі різного функціонального призначення, переважно, житлові будинки.

Розроблена система є системою нового покоління та побудована з використанням сучасних технологій та методів оптимального управління. Це, в свою чергу, зумовило необхідність формулювання вимог, що висуваються до точності, послідовності та акуратності виробництва конструкцій та виробів.

Для транспортування та монтажу елементів просторового каркаса, в межах дисертації, розроблені спеціальні методи та засоби. Вони забезпечують простоту та швидкість проведення всіх операцій, а також виключають виникнення значних монтажних навантажень. Як наслідок, немає необхідності в прийнятті при проектуванні коефіцієнтів перевантажень Кі=1,6; К2=1,4.

Отриманий досвід показав, що споруди, які швидко зводяться, з елементів розробленої системи відповідають всім сучасним архітектурно-композиційним вимогам, вимогам екології, вони економічні при будівництві та експлуатації.

■ ' Т-*

Мал. 6. Графіки прогріву по товщині стіни 2, оштукатуреної з двох сторін:

00 і 48 - поверхня, що обігрівається;

10 і ЗО - необогріваєма поверхня.

42 - бетонна грань, що обігрівається;

46 - шар бетону по внутрішній грані утеплювача;

64 - тс ж по зовнішній грані утеплювача;

68 - зовнішня (холодна) бетонна грань.

ОСНОВНІВИСНОВКИ

1. На підставі аналізу вітчизняного та закордонного досвіду масового будівництва обгрунтована доцільність розробки та дослідження нової високоефективної конструкції будівель, яка забезпечує не лише енергозбереження при їх експлуатації, а й створює можливість різноманітності архітектурних образів.

2. Створена проблемно-орієнтована архітектурно-будівельна система для житлових і громадських будівель, яка грунтується на реалізованих в конструктивних рішеннях принципах формування просторових каркасів з ефективними стінами, що забезпечує високу конкурентність техніко-економічних показників будівель з її елементів.

3. Обгрунтовані, розроблені та реалізовані методики, які включають в себе такі компоненти:

• створення конструкцій несучого каркаса та систем кладок з раціональними параметрами;

• визначення методами оптимізації параметрів конструкції стінового блока, його геометричних опалубочних розмірів з урахуванням інтегральних полів силових факторів у перерізах блока, критерію міцності Мора, технологічних обмежень, що саме по собі має не лише прикладний, а й концептуальний інтерес;

• комплексне теоретико-експериментальне дослідження запропонованих конструкцій, що забезпечує виконання логічної послідовності «конструктивна пропозиція - готова до промислової експлуатації система з позитивними характеристиками».

4. Вперше створені наступні конструкції:

• елементи збірної рамно-панельної просторової системи, які забезпечують до 50 % економії основних будівельних матеріалів по відношенню до панельних будинків;

• ефективні стінові блоки та кладки з них для будівництва в звичайних і складних умовах.

5. Для нових конструктивних систем і елементів у процесі досліджень отримані наступні результати:

• проведені комплексні дослідження розроблених конструкцій, які включають в себе встановлення експериментально-теоретичним шляхом їх особливостей опору зовнішнім впливам;

• шляхом вирішення задач прямого проектування визначені раціональні параметри конструкцій, які відрізняються покращеними характеристиками по відношенню до аналогічних, отриманих традиційними методами оптимізації;

• здійснені експериментальні дослідження окремих блоків і кладок з них при статичному стискаючому навантаженні, що дозволило встановити, що при

матеріалі блока керамзитобетоні у = 800-1000 кг/м2 і класі за міцністю В12,5-В15 марка стінового блока не нижче 50, а в системі кладки може сягати 75;

• дослідженнями на математичній моделі процесу теплопровідності через багатошарову конструкцію блока та подальшим стандартним розрахунком встановлено, що опір теплопередачі блока складає R = 3.725 м2х°С/Вт;

• кладка з окремих блоків стін була піддана вогневим тестовим випробуванням на спеціально підготовлених фрагментах, в результаті чого була отримана якісна картина високого рівня опору вогневому впливу, що і послужило підставою для більш точних вогневих досліджень на натурному фрагменті;

• реалізовані вогневі експериментальні дослідження стін з ефективних блоків на натурному фрагменті, спеціальна обробка результатів яких дала підстави стверджувати, що запропоновані стіни з блоків нової конструкції мають межу вогнестійкості до 3-х годин і можуть бути застосовані в будівлях І та II ступеня вогнестійкості.

Все викладене дозволяє зробити таке узагальнення: мета досліджень - створеній

систем каркасних будівель з ефективними стінами, досягнута, оскільки створена та

впроваджена в масове будівництво нова конструкція просторового каркаса і стін, що

одночасно дозволяє вважати виконану роботу завершеним науковим дослідженням.

ОСНОВНІ ПОЛОЖЕННЯ ДИСЕРТАЦІЇ ОПУБЛІКОВАНІ В НАСТУПНИХ РОБОТАХ:

1. Гусаков В.Н. Системы кладок из эффективных бетонных блоков. // Коммунальное хозяйство городов. -Вып. 22. - К.: Изд. "Техніка", 2000, С. 26-32.

2. Гусаков В.Н. Разработка конструктивного решения каркасного здания с эффективными стенами. // Науковий вісник будівництва. - Вип. 9. - Харків: ХДТУБА, 2000 р. C. 15-25.

3. Гусаков B.H., Шмуклер B.C. Жилье может быть в полтора раза дешевле.// Медіаполіс. - Харків, 1997, №1, C. 50-53.

4. Гусаков В.Н., Шмуклер B.C. Легкие сборные железобетонные каркасы для жилищно-гражданского строительства. // Будівництво України, 1996, №5, с. 2-7.

5. Гусаков В.Н., Шмуклер B.C., Грищенко В.А. Эффективные блоки для стен каркасных зданий жилищно-гражданского назначения. // Науковий вісник будівництва. - Вип.1. - Харків: ХДТУБА, 1997. C. 4-10.

6. Гусаков В.Н., Шмуклер B.C., Седышев Е.С. Испытания эффективных стеновых блоков с пенополистирольными вкладышами. // Коммунальное хозяйство городов. - Вип. 22,- К; Изд. "Техніка" 2000. - С. 7-10.

7. Гусаков В.Н., Шмуклер B.C., Тер-Степанян Э.Ш., Седышев Е.С., Довнар Ч.С., Бережная Е.В., Бондарев A.B., Исмагилов А.О., Стоянов Ю.Е. Натурные

экспериментальные исследования составных дисков перекрытий новой конструкции. // Науковий вісник будівництва. - вип. 3. - Харків: ХГТУБА, 1998. C. 11-29.

8. Гусаков В.Н., Шмуклер B.C., Тер-Степанян Э.Ш. Экспериментальная оценка жесткости эффективных каркасных систем. // Науковий вісник будівництва. -вып. 6. - Харків: ХГТУБА., 1999 р. C. 14-17.

9. Gusakov Volodymir, Valetta William, Nudelman Volodymir, Vashkulat Olexander. A GUID to use and development of populated area lands (zoning). -Kyiv: Ukrarkhbudinform - 1996. - 91 p.

10. Шмуклер B.C., Герзон Э.А., Гусаков B.H. Многоэтажное здание каркаснопанельного типа. - А. с. СССР № 1712558, 1986.

11. Гусаков В.М., Шмуклер B.C., Тер-Степанян Е.Ш., Бондарев О.В. Стик колон просторового типу. Позитивне рішення на одержання патенту України по заявці №98116267 від 26.11.1998.

АНОТАЦІЯ

Гусаков В.М. Каркасні будинки з ефективними стінами. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за фахом

05.23.01 - будівельні конструкції, будівлі та споруди, Харківський державний технічний університет будівництва та архітектури, Харків, 2000.

Захищаються результати теоретичних і експериментальних досліджень будинків нового типу, конструкція яких припускає поділ несучих та огороджуючих функцій їх елементів. В якості несучої системи запропонований просторовий збірний залізобетонний каркас, що має оптимізовані параметри. Для зовнішніх стін розроблені системи кладок для зведення в звичайних та складних умовах будівництва. Основним елементом цих кладок є легкобетонний блок із термовкладишем. Внутрішня геометрія блока та його теплозахисні характеристики визначені на підставі застосування спеціальної модифікації методу прямого проектування.

На підставі проведених лабораторних експериментів виконано доробку конструкції блока.

Доцільність запропонованих рішень оцінена шляхом проведення натурного експерименту, що передбачав дослідження розроблених конструкцій, що знаходяться під дією статичного навантаження та високих температур. Встановлено ступінь вогнестійкості запропонованих конструкцій.

Реалізовано промислове впровадження нової конструктивної системи, що забезпечує високу архітектурно-композиційну промовистість споруд з неї, економію ресурсів, поліпшені теплозвукоізоляційні якості огороджуючих конструкцій.

Ключові слова: просторовий каркас, система кладок, блок, пустотний елемент регулювання напружено-деформованого стану, оптимізація, вогнестійкість, міцність, теплопровідність.

ABSTRACT

Gusakov V.N. Framework buildings with effective walls. - Manuscript.

The thesis for the scientific degree of Candidate of Technical Sciences, speciality

05.23.01 - Building constructions, Buildings and Structures, Kharkiv State Technica University of Building and Architecture, Kharkiv, 2000.

They form theoretical and experimental research results of modem type buildings The construction of such buildings is intended to divide load and protecting functions of its elements. Spatial prefabricated reinforced concrete framework with optimized parameter: was proposed as load system.

Laying system for external wall with purpose of their erection in normal anc complicated building condition has been developed. Light concrete block with thermc bushing is the main elements of such laying. Internal block geometry and its thermc protecting features are determined on the ground of direct design method usage.

Block construction modification has been performed on the ground of conductec laboratory tests.

Realized approach expediency has been estimated by way of working tesi conducting. The developed construction were subjected to static load and high temperatures Proposed construction fire-resistance degree has been determined.

Modem constructive system has been introduced into industry. Its main features -high architectural composition of buildings, resource economy, improved protecting construction heat and sound proofing features.

Key words: spatial framework, laying system, cavitated element, stressedly ■ deformed condition regulation, optimization, fire - resistance, strength, heat conductivity.

АННОТАЦИЯ

Гусаков B.H. Каркасные здания с эффективными стенами. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук пс специальности 05.23.01 - строительные конструкции, здания и сооружения Харьковский государственный технический университет строительства \ архитектуры, Харьков, 2000.

Защищаются результаты теоретических и экспериментальных исследованиї зданий нового типа, конструкция которых предполагает разделение несущих у ограждающих функций их элементов. В качестве несущей системы предложи пространственный сборный железобетонный каркас, имеющий оптимизированные параметры. Для наружных стен разработаны системы кладок с целью их возведения і

обычных и сложных условиях строительства. Основным элементом этих кладок является легкобетонный блок с термовкладышем. Внутренняя геометрия блока и его теплозащитные характеристики определены на основании применения специальной модификации метода прямого проектирования.

Эффективность решения стенового ограждения проверена путем исследования напряженного состояния его элементов, выполненного на основе построенной конечноэлементной модели. При этом, рассмотрены особенности сопротивления блоков, находящихся в условиях нормальной кладки и кладки, имеющей дефекты.

На основании проведенных лабораторных экспериментов произведена доработка конструкции блока.

Целесообразность предложенных решений оценена путем проведения натурного эксперимента, предусматривавшего исследование разработанных конструкций, находящихся под действием статического нагружения и высоких температур. Установлена степень огнестойкости предложенных конструкций.

Реализовано промышленное внедрение новой конструктивной системы, обеспечивающей высокую архитектурно-композиционную выразительность сооружений из нее, экономию ресурсов, улучшенные теплозвукоизолирующие качества ограждающих конструкций.

Ключевые слова: пространственный каркас, система кладок, блок, пустотный элемент, регулирование напряженно-деформированного состояния, оптимизация, огнестойкость, прочность, теплопроводность.