автореферат диссертации по строительству, 05.23.08, диссертация на тему:Технология разборки бетонных и железобетонных конструкций пятиэтажных домов серии К-7

ЛОЯТ Центрачьинй наутао-исслеяовата'тьскйК и проектно-эксперичентальннЯ институт организации, механизация и технической помощи строительству |

АОЗТ Ц Я И И О М Т'П . V,

на правах рукописи

[ АРАБШОВ РУСТАМ МАГОВДОВИЧ ,

ТеЯГбЛогип' разборки бетонных и жвлеэобвтояянх' конструкций пятиэтажных дочюв серии К-7.

Специальность 05.23.08. -Технология г организация про мигал 5 пно го и гражданского строительства".

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук.

Москва 1995 год.

Работа выполнена в Центральном научно-иследовательском И проектно-эксреримеитальном институте организации, механизации и технической помощи строительству

(АОЗТ Ц Н И И О Н Т И )

Научный руководитель: кандидат технических наук

й.В.Жадановский

Офицальные оппоненты- доктор технических наук, профессор

A. А. Афанасьев - кандидат технических наук

B.И.Колосков

Защита диссертации состоится" "_-199 г. в_час.

НА заседании диссертационного Совета К.033.08.01. по аащите диссертаций на соискание ученой степени кандидата технических наук в Центральной-исследовательской и нро-ектно-экспеуиментяльноы институте организации, механизации и технической помощи строительству (А 03ТЦНММ0ЫТ по адресу: 127434г.Москва Дмитровское шоссе, д.в.

Автореферат разослан " _ 1995г.

С диссертацией можно ознакомиться в методическом фонда АОЗТ ЦНМИОМТП

Ученный секретарь диссертационного Совета

Общая характеристика работы.

Актуальность теми. Российская Федерация,особенно круйнне города - Москва, Санкт-Петербург, остро нуждаются в строительстве нового жилья.

Наша страна значительно отстает от развитых стран по обеспечению жильем. В OTA на 1 человека приходится около 60,0 кв. к., в Германии --13,0 кв.м., а в России - 16,1 кв.м. Эколо 2-х млн. человек проживают в аварийных и ветхих дамах.

В последние годы значительно снизилось строительство и ввод жилья в эксплуатация.

Для решения жилищной проблемы в начале 60-х годов в Моо — зе было построено значительное количество пятиэтажных домов.

В настоящее время практически большая часть жилого фонда шходится в ветхом, аварийном состоянии. Согласно перспективного плана развития Москвы сносу подлежит 36 мтн. кв.м., из (их немедленно необходимо снести 20 млн. кв. метров пятиэта-гек.

Решением Московского Городского Совета народных депутатов )т 27 марта 1984 года "Об утверждении научно-технической программы 'на 1984 - 1986 г. по утилизации некондиционных и других железобетонных изделий на предприятиях и Ьтроительных площадках г. Москвы,пятиэтажные дока ео многих районах подлечат crto-;у, а железобетонные и бетонные конструкции после разворк^, тереработке.

В условиях острого недостатка иДсроговизны железобётонных 1зделий, а также экологически неблагоприятного состояния ок-эужащей среды важное значение имеет бережное отношение R имевшимся железобетонным конструкциям разбираемых пятиэтажных до-юв. с целью их повторного применения. Актуальность решения 1роблемк обусловлена отсутствием специальных исследований тех-юлогии и механизации процессов по разборке малоэтажных домов з нашей стране с использованием новых процессов и оборудования, внедрение ресурсосберегающей технотогяи разборки железобетонных конструкций машинами с алмазным инструментом позволит ре-1ить ряд задач,к числу которых в первую очередь относится за-(ача получения изделий пригодных пля последующего использовали при строительстве одноэтажных зданий, например: складских юмещений, гарачсей, дач и т.д.

Цель и задачи исследования. Целью диссертации является разработка технологии разборки пятиэтажных жилых зданий серии К-7 с применением современного ревущего алмазного инст{у-. мента, высокопроизводительных машин, эффективной оснастки, которые обеспечивают высокую производительность процесса и сохранность Ь0-60# железобетонных изделий для вторичного использования при возведении неответственных конструкций в ново строительстве и сборно-монолитных зданиях различного назначения.

Для достижения поставленной цели в работе решены следующие аадани:

-определены основные факторы, влияющие на эффективность выполнения работ по разборке пятиэтажных жилых домов серии К-7;

-исследованы методы .оптимизации загрузки комплектов оборудования для разборки;

-подготовлены методики выбора средств механизации и способов разборки;

-обоснована эффективность применения алмазных инструментов при разборке железобетонных конструкций зданий;

-разработана технология разборки железобетонных конструкций жилых домов серии К-7;

-разработана организация производства работ по разборке пятиэтажных домов;

Научная новиэца работы. Обобщены и систематизированы сущес твущие средства механизации и способы разборки бетонных и железобетонных конструкций;

Разработана техночогия разборки пятиэтажных долов серии К-7 в условиях реконструкции жилого микрорайона, о учетом конст-рукгивних решения жилого до:ла;

доказано, что самым эффективным средством для производства работ по разборке являются машины с алмазным инструментом.

Практическая значимость работы. Разработана новая технология разборки бетонных и железобетонных конструкций жилых до-• шв серии К-7 при помощи манин с алмазным гно.трулентол. ¡Предложенная технология дает возможность мпкси'латьно ускорить процесс реконструкции крупных городов не наруиая экологию. Технологию можно использовать при разборке других панельных пятиэтажных домов.

Использование разработанной технологии сохраняет значительное количество кслезоостонных гзделкй для повторного применения..

Апробация работн. Основные положения и результаты работы были доложены автором на научно-техническом совещании "Снос пятиэтажных домов" /август 1993 г./в Муниципальном окрз^е "Проспект Вернадского" Западного административного округа г. Москвы.

Автор постоянно участвует в совещаниях с представителями му-щипалитета, подрядных организаций, инвесторов по вопросу реконструкции жилых кварталов 32-33 Западного административного округа г. Москвы.

Технология разборки 5-ти этажных жилых домов серии к-7 ,бша представлена в апреле 1995 года на закрытый конкурс в департамент строительства Москвы.

Публикации. Материалы по теме диссертации опубликованы в двух печатных работах.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пя-. ти глав, основных выводов, списка использованной литературы, работа содержит Ц5 страниц машинописного текста, 37 рисунков, 12 таблиц.

Содержание работы.

В первой главе, диссертации изучено состояние вопроса, обоснована актуальность проблемы, сформулированы цель и задачи исследования по совершенствованию технологии разборки бетонных и железобетонных конструкций жилых зданий.

Изучены и систематизированы конструктивные и объемно-планировочные решения зданий и железобетонных конструкций, подлежащих разборке.

Установлено, что при разборке жилых зданий, разбираемые здания характеризуются многообразием типов, серий, объемно-планировочных и конструктивных решений, прочностными и другими показателями, что в значительной степени влияет на выбор технологии, организации и средств комплексной механизации.для их выполнения.

Еелезобетонные конструкцииподлежащие разборке, размещены в зданиях различных схем и этажности, которые отличгиотся не толь-га компановкой, но и степенью стесненности при выполнении работ то разборке.

Вместе с тем установлено, что около 80? разбираемых конструк-хий составляют железобетонные конструкции /рис. 1/.

38,5$

Рис.1 Диаграмма объемов железобетонных элементов в конструкции жилого дома серии К-7

1111 1-внутренние стеновые панели; | -I-наружные стеновые панели; |Д\\^-панели перекрытий; (^ууу^-столбчато-балочные конструкции; {у///И-ФУндвментные конструкции;

Во второй главе выполнен анализ существующих способов и средств разборки бетонных и железобетонных конструкций, показавший, что их использование при разборке жилых малоэтажных домов не систематизировано и носит эпизодический характер. Кроме этого, применяемые средства разборки выпуокаются, как правило,малыми партиями в связи с чем требуют дальнейшего совершенствования и. освоения или закупаются у зарубежных фирм.

Разработанные в стране нормативные и методические документы регламентирующие организацию и технологйю работ по разборке не отвечают возрастающим объемам работ и требуют дальнейшей детализации и доработки.

АОЗТ ЦНИИОМТП, совместно с диссертантом, разработан ряд нормативно-методических документов по применению машин с алмазным инструментом, даны механические характеристики манил, станков и оборудования. Кроме того разработана методика выбора оптимальных режимов его на различных технологических операциях.

Разборка жилых домов с использованием маиинн с алмазным инструментом является наиболее рациональным способов сохранения бетонных и железобетонных конструкции для вторичного использования, в вице готовых элементов для.строительства котедяей, садовых домов, складских и сельскохозяйственных помещений.•

Анализ технико-экономических показателей и области применения средств разборки железобетонных конструкций жилых зданий показал, что основным недостатком механических и взрывйнх контактных средств, применяемых в стесненых условиях, являются и их большие габариты, сложность, сравнительно небольшой ресурс использования рабочих органов, а также пожаро-взрнвоопасность что значительно ограничивает их. применение при разборке жилых зданий.

Установлено, что при применении ма-аий с алмазными инструментами произвояительновть труда возрастает в 4-6 раз, а себе -тоимость снижается на 40-55$.

Малина в комплекте с рабочим органом /алмазным сегментным кругом & 500-1100 мм/ для резания железобетонных элементов состоит из следующих узлов и деталей: рабочего органа, пэре---Еигаюшвгося по направляющим, которое ..тагут крепится к вертикальной конструкции специальными дюбелями, гидропривода /насосной станции/ обеспочиващего привод механизмов вращения и по ц а чу., тележки на которой монтируется гидропривод к э 1вкт;х>-оборудованке.

Рабочий орган работает как в горизонтальном, так и в вертикальном положении.

На основе экспериментальных исследований доказано, что срок службы алмазного круга зависит от скорости подачи и окружной скорости, одетому ее оптимальная.величина выбораяздля железобетона около 40 м/с и для бетона -50 м/с /рис.2/.

Процесс резания конструкций жилого дома осуществляется в еле дующей последовательности: вращающийся алмазный круг заглубляется в тело железобетонной конструкции до нужной глубины.

После достижения нужной глубины, для ступенчатого резания /50-80 им/, включается механизм поступательного движения рабочего органа.

Экспериментальным путем установлено, что при перегрузке привода машины, т,е. при очень прочном бетоне, наличии арматуры в конструкции следует уменьшить скорость подачи /рнс.З/ для 'осуществления рациональных решений резания с минимальными материальными и энергетическими затратами.

50

8 I 0

рис. я

Скорость резания Кк (м/сек) I-железобетон; 2- бетон.

Зависимость потребляемой мощности От ькорости подаЧи при обработке бетона и жечезобетояа резанием алмазными кругами. Диаметр круга 500 мм; скорость резания 40 м/сек; глубина резания 50 мм.

г ■V / о

/ / ,

/ у / >

/ о • г / /

/ О / / / 1'

\ /\ О , > /л / \ < У у у ..

9 / у' X У /

/ %

'ЛГУ*

Рис.3

----- Бетон с гранитным заполнителем класс В-15,5

при глубине резания 50мм

, Железобетон с гранитным заполнителем клксо В-15,5 диаметр арматуры 14мм

--- Керамзитобетон класса В-15,5

_д_Армированный керамзитобетон класса" В-15,5

диаметр арматуры 14мм

В третьей главе построена математическая модель работы комплектов средств разборки, на основе которой показана взаимосвязь между приведенными затратами и организационно-технологическими параметрами.

' Результаты обработки экспертных оценок на ЭВМ .определили следующий состав критериев, упорядоченных по убыванию ст€ пени их значимости: приведенные затраты, количество перебазировок комплектов средств разборки на объекте, дальность перемещения на объекте, количество замен инструмента.

В соответствии с принятой системой критериев и ограничений и существующей практикой производства работ по разборке установлен следующий состав исходных параметров:

-перечень и структура рабочих зон, характеристика железобетонного комплекса /из рабочих чертежей и проекта производства работ/;

-перечень и планйвие сроки предоставления фронта работ в убловяях реконструкции жатого массива / из графиков производства совмещенных работ /;

-перечень, технические и объемные характеристики разбираемых конструкций / из рабочих чертежей и данных результатов обследования разбираемых элементов/;

-перечень имеющихся средств разборки, оборудования и ос настки,

Рассмотрим общую математическую модель процесса разборки железобетонных конструкций при помощи алмазных инструментов.

1*1,1» -перечень разбираемых элементов в рабочей зоне; -перечень рабочих зон разборки на объекте;

И (1.еоли элемент¿принадлежит зоне^;

У(0. в остальных случаях;

К= 174 -перечень имеющихся комплектов средств разборки; ^ -плановые сроки строительной готовности и окончания ^бот по разборке на^-ом участке;

-плановые сроки прибытия и убытия К-го комплекта средств разборки на объекте;

~Ь|.-норматянал продолжительность разборки элемента, или единица измерения / 1 куб.м./ железобетонных элементов; "¡^-нормативная стоимость К-го комплекта;. .

Тк -нормативная продолжительность работ в году К-го.

комплекта средств разборки; Б* -инвентарная стоимость К-го комплекта;

Ск -стоимость одной машиносиены К-го комплекта;

С -стоимость перебазировки К-го комплекта.

ч Необходимо определить; {ГЛТЛ -сроки начала и окончания разборки каждого 1-го элемента;

Г 1.-если в технологической схеме разборки для эле-ЦГ^ V мента£предусмотрен комплект К,

^ 0 , в остальных случаях: и параметры технологических схем процесса разборки, чтобы минимизировать приведенные затраты на механизацию работ по

(((тг- тти^с; ■ • ич + (0

при минимальном количестве перемещений, перебазировок и стоянок базового механизма, а также смен оборудования /алмазны!! инструмент, кран/, где

■Ь^ц -продолжительность перерыва в работе комплекта К при разборка элемента;

1. если после разборки элемента. I осуществляется перебазировка комплекта К на другой

'¿к I объект;

«в остальных случаях;

% -нормативный коэффициент эффективности;

Из / 1 / р.ицно, что параметром, непосредственно зависимым о г величины основных технологических параметров процесса разборки /геометрические размеры монтажных отверстий, расстояние между ними/ является продолжительность разборки элемента или единицы объема железобетонных элементов, которая в июрмуле / 1 / выражена как Т'',~Т* Следовательно, оптимизация технологических параметров, а вместе с тем и продолжительности выполнения работ по разборке позволит мини'лизировать приведенные затраты на механизацию разборки.

В связи с те-*, что при определении приведенных затрат в нашем случае необходимо учитывать стоимостные затраты на материалы /стропы, распорки, алмазнге инструменты/, а

также на энергоснабжение мапины. В атом наблюдается с£язь мевду технологическими параметрами и общей себестоимостью работ по разборке, которая в формуле / 1/ представлена как стоимость оДной маниносмены каждого комплекта.

Решение задачи осуществляется при следующих условиях и ограничениях: •

1. начато разборки Каждого I -го элемента должно быть не раньше плановых срокоб строительной готовности / выполнения работ подготовительного периода/ и поставки средств разборки на объект; •

2. окончание разборки каждого I -го элемента должно быть не поаче соотвествувдих плановых сроков завершения работ по разборке на каждом участке и сроков убытия комплектов средств разборки с объекта;

т^ ш рр^ «) 00

3. не допускается прерывание процесса разборки элемента; . ,

- •

для всех 1=1,М- V/

4. в одной рабочей зоне допускается одновременная разборка нескольких элементов;

- иЦт^-и^ и^ (5)

5. в рабочей зоне допускается прерывание работы одного из средств разборки; ,

(б)

6. комплекты средств разборки должны выполнять работы, соотвествуицие их техническим и технологическим возможностям;

(т)

где С 1. если разборка элемента1соотвествует техничео-ким и технологическим возможностям комплекта К, [о, в остальных случаях ,

Учитывая результаты экспертной оценки параметров, определяющих надежность проектных решений, решение задачи должно предусматривать все множество допустимых вариантов и удовлетворяющим преитым критериям эффективности и ограничением задачи.

Следует отметить, что подобная задача решалась для условий монтажа железобетонных конструкций, в связи с чем здесь приводится постановка задачи и возможные варианты решений, используемых для выбора комплектов средств разборки строительных конструкций разбираемых зданий, а такае для исследования взаимозависимости между организационными и технологическими параметрами процесса разборки.

Расчет параметров организации работ комплектов егредств разборки на объекте предполагает два последовательных этапа:

Формирование исходных базовых графиков работы комплектов средств разборки;

Оптимизация базовых графиков. Основной предпосылкой для формирования исходных базовых графиков является стремление максимально загрузить комплекты средств разборки с наименьшей удельной стоимостью их эксплуатации.

1. Для каждого К-го комплекта из заданного перечня К=1

. упорядоченного по возрастанию отоимбсти их эксплуатации', определяется нормальная продолжительность работ по разборке ж.б. элементов на каждом ^ -ом участке разборки,

¿^ и ^ (в)

2. ;!ля каждого комплекта сродств состаг яется исходный базовый график производства работ, регламентирующий па каадоы участке продолжительность работ ¿и,] ; и перерыв в работа из-за отсутствия Фронта работ ^^ .

' г.*

3. На каждом участке определяется разница между нормативной и расчетной продолжительностью работы комплектов средоги разборки,

которая говорит о невозможности выполнить требуемый объем работ в усталовлнные сроки, т. е. свидетельствует о пере -Грузке комплекта средств разборки.

4* Осуществляется перераспределение расчетной продолжитачьнос-ти так, чтфбы устранить перегрузки комплектов средств разборки за счет перерывов в работе. Пръ этом в первую очередь дополнительно загружайся ком -•ялекты с минимальной стоимостью эксплуатации.

5. Состав« количество дополнительных комплектов средств разборки определяется по формуле: / (1Т-1

л/

где/к« кол-во комплектов, адекватных по своим техническим возможностям К-ому.

¿1 л "¿к) -параметры базовых графиков цо перераспределения загрузки комплекта средств разборки.

При оптимизации базовых графиков, основная идея которой состоит в рациональном использовании перерывов в работе .комплектов средств разборки, составляется алгоритм, предусматривающий анализ и обоснование возможности и экологической целесообразности полноте высвобождения отдельных комплектов за счет использования перерывов в работе других.

В четвертой главе диссертации предложена технология производства работ по разборке железобетонных конструкций, а также отобраны, оборудование к оснастки для выполнения работ.

Установлено, что состав работ по разборке конструкций жилых знаний при помощи мания с алмазным инструментом состоит из трех основных технологических процессов, определяемых конструктивными решениями разбираемых конструкций и условиями производства работ реконструктивного цикла /Рис.4/

Доказано, что использование алмазных инструментов позволяет избегать применение нескольких способов резки железобетонных конструкций, т.е. установок электродугового плавления, гермР'тнокислородной резки опасныхь пожарном отношении

Освобождение от изолирующих материалов ж.б. конструкций и примыканий.

Разметка границ рабочих зон и монтажных отверстий.

Пробивка монтажных отве] лти!!.

•с) 3 й о •Й Я»

я ® 3 . о К 1

Ч)

м

Установка распорных устройств и алмазных машин для резки.

Разборка с/у и др. коммуникаций на нулевом уровне. ёй {о СО*Ы О И & • ю ш МОП и 1

Складирование продуктов разборю

Транспортировка продуктов разборки.

и о о о

6 3

В) (В

•о с»

н

а

о

•г! Р> а

о

и о м о

V и

о и

в

В о

ф о

С 41

ж

Б со

в ^

и г

го

0 и о

р сх

оэ

К н

В> О

и И

а Н

1 В В 8

о »

н о

13

® я

п I

о Г*

к ^

В пятой главе реализованы результаты выполнения исследований в методике выбора рациональных форм и методов организации производства работ по разборке жилых домов в жилых районах крупных городов.

Особенности процесса разборки железобетонных конструкций учтены при разборке организационной модели.

Для решения ряда практических задач предложена сетевая модель комплекса работ по разборке жилого дома.

РЦРОДН;

1. Установлено, что одним из важнейших направлений совершенствования технологии строительно-монтажных работ реконструктивного цикла, является разработка и освоение индустриальных способов производства работ и оборудования для производства работ по разборке жилых пятиэтажных домов- это обусловлено возрастающими объемами капиталовложений на реконструкцию жилых районов крупных городов, техническое перевооружение, а также недостаточным уровнем разработки организационно- технологических решений и средств механизации, отсутствием методологии выбора проектно-технологическах решений при выполнении работ по разборке.

2. Выявлены организационно-технические особенности производства работ по разборке пятиэтажных жилых домов при реконструкции жилых микрарайонов городов в зависимости от конструктивных и объемно-планировочных решений разбираемых жилых зданий и применяемых средств и способов разборки, важнейшими из которых являются:

-многообразие видов разбираемых конструкций и способов их разборки; -

-различный удельный вес типов разбираемых конструкций б общем объеме работ по разборке;

3. Установлено, что указанные организационно-технологические особенности, определяющие эффективность производства работ по разборке учитываются недостаточно. Отсутствие эффективных технологий по разборке пятиэтажных жилых зданий и низкий уровень механизации подготовительных и сопутствующих работ сдерживает процесс рекаструкции крупных городов, отрицательно влияет на экологию, а также не сохраняется уже имеющиеся строительные ж.б. конструкции.

Кроме того, существующие средства разборки выпускаются, как правило, в виде экспериментальных и опытных образцов ыи покупаются у иностранных фирм.

4. Исследованы и установлены технические параметры при-

меняемых средств разборки.

5. Предложена математическая модель работ по разборке железобетонных конструкций жилых пятиэтажных до.лов, предусматривающая возможность оптимизации множества параметров процесса разборки, в том числе состав и количество комплектов разборки.

6. Разработаны основные технологические схемы производства работ при помощи мобильного комплекта машин, оборудования

и оснастки для разборки, а также установлены прочностные и объемно-планировочные характеристики разбираемых жилых пятиэтажных домов.

7.' Разработана технология производства работ по разборке . жилых пятиэтажных домов серии К-7, которая позволяет сохранить железобетонные конструкции /панели, плиты ит.д./ для их вторичного использования при строительстве одноэтажных'складских помещений, сельскохозяйственных зданий, садовых домиков и т,д.

Публикации по теме диссертации

1. Арабханов P.M., Свиридов В.П.

Разборка конструкций жилых зданий при помощи ачмаз-

ного инструмента.

Информационный листок ft 146-94 Липецк: ЦТГИ, 1S94 г.

2. Арабхаыов P.M. Перспективы применения мацин с алмазным инструментом для. разборки малоэтажных зданий серии К-7 в г. Москве.

"Промышленное и гражданское строительство -1995-JfL.