Файл: Выезд на учебную базу в деревне Кавголово лекционный материал.pdf

2
Оглавление
Введение ................................................................................................................ 3
1 Выезд на учебную базу в деревне Кавголово .............................................. 4
2 Лекционный материал .................................................................................... 6 2.1 Сталь ..................................................................................................... 6 2.2 Арматура ............................................................................................. 10
3 Строительство Лахтинско-Правобережной линии Петербургского
метрополитена. Станция метро «Театральная». Шахта №574 ............... 11 3.1 Основная информация ....................................................................... 11 3.2 Информация, полученная во время экскурсии в шахту №574 ..... 12
Заключение ......................................................................................................... 15
Список литературы .......................................................................................... 16

3
Введение
Одной из важнейших составляющих обучения в вузе является летняя практика для закрепления материала, пройденного за год. В соответствии с учебным планом у бакалавров направления «Промышленное и гражданское строительство» в конце первого года обучения проходит учебно- строительная практика.
В рамках летней практики у студентов этой специальности происходят выезды на учебную базу «Кавголово», где задача студентов - установить фундамент, и экскурсионные выезды в Шахту№574, где студентам предо- ставляется возможность увидеть, как проходит строительство Лахтинско-
Правобережной ветки метрополитена.

4
1 Выезд на учебную базу в деревне Кавголово
В рамках летней учебной практики совершается выезд на учебную базу в деревню Кавголово, где задачей является сделать часть учебной конструк- ции, а именно железобетонный плитный фундамент размерами
1000×1000×200 мм.
Рис. 1. Схема учебной конструкции
Перед началом работы необходимо выровнять земельный участок, ко- торый будет использоваться под фундамент. Для этого следует вскопать зем- лю. Затем нужно сделать подушку (инженерную подготовку) под фундамент, для этого нужно засыпать щебень и немного разровнять. Далее необходимо засыпать песок и разровнять его, используя строительный уровень, это очень важно, так как наличие ямок и бугорков приведет к снижению жесткости ос- нования, а также ухудшится и стабильность строения. После того, как песок будет выровнен, нужно залить поверхность цементным раствором и снова разровнять до получения идеально ровной поверхности (иначе между по- верхностью и опалубкой будут щели, через которые в дальнейшем может просачиваться бетонный раствор).
Перед началом закладывания фундамента помимо подушки нужно из- готовить деревянную опалубку, в которую и будет заливаться бетон. Для это- го используются обычные деревянные доски, из которых сколочена опалуб- ка, путем распиливания досок и приколачивания их друг к другу. Внутренние размеры опалубки соответствуют размеру фундамента и равны
1000х1000х200мм.
Для плитного фундамента также необходим арматурный каркас, для равномерного распределения нагрузки, особенно на изгиб. Он изготавливает- ся из стальных прутьев диаметром 8мм. Прутья распиливаются на несколько частей длиной 960 мм каждая и соединяются между собой проволокой. Ниж- ний каркас состоит из 4 прутьев, скрепленных в квадрат, с выступами в 50 мм, а верхний также из 4 прутьев, скрепленных в квадрат, 4 прутьев, скреп- ленных накрест в центре основного квадрата. Кроме того, чтобы в будущем

5 можно было установить на фундамент колонну. Для этого нужно прикрепить к горизонтальным прутьям 4 вертикальных диаметром 6 мм.
Рис. 2. Схема армирования (главный
вид)
Рис. 3. Схема армирования (вид
сверху)
После того, как будут готовы опалубка и арматуры, а также после схва- тывания цементного раствора в подушке можно приступать к заложению фундамента.
Для приготовления бетонного раствора используется цемент, песок, щебень и вода в отношении 2:3:5:1 соответственно. Объем фундамента со- ставлял 0,2м
3
, а значит 200л, поэтому всего примерно было использовано:
49,2л цемента, 27,7л воды, 92,3л песка и 138,5л щебня. Путем постепенного добавления всех компонентов, бетон был замешан лопатой до получения од- нородной консистенции, и поэтапно каждый слой бетонной смеси был выло- жен в опалубку, которая находилась на подушке, и разровнен.
Рис. 4. Изготовление бетонной
смеси
Рис. 1. Заложение второго арматур-
ного каркаса

6
Каждый слой был примерно 20 мм в толщину, после 8 слоев в смесь был горизонтально помещен нижний арматурный каркас так, чтоб стороны каркаса были на равном расстоянии от сторон опалубки и были параллельны им. Верхний арматурный каркас находится так же, как и нижний, только на расстоянии 30 мм от верхней границы опалубки.
Далее бетонный раствор закладывался так, чтобы прутья, которые за- тем будут использоваться для колонны, были расположены перпендикулярно верхней границе фундамента и плотно в нем закреплены.
Рис. 2. Фундамент с прутьями для колонн
После того, как бетонный раствор залит до верхнего края опалубки, его тоже следует разровнять, а для продолжения строительных работ необходи- мо дождаться, пока бетон затвердеет.
2 Лекционный материал
2.1 Сталь
Сталь — сплав железа с углеродом (и другими элементами), содержа- щий не менее 45 % железа и в котором содержание углерода находится в диапазоне от 0,02 до 2,14 %. Железо и углерод – обязательные составляющие сплава. Из них железо обеспечивает пластичность и вязкость, благодаря чему сталь относят к деформируемым, ковким сплавам, а углерод – твердость и прочность, так как твердость всегда сочетается с хрупкостью, поэтому до- бавка углерода невелика. В сплав зачастую вводят искусственно другие до- бавки с целью изменить качества материала. Так, добавка хрома придает ста- ли жаропрочность, а никеля – стойкость к коррозии и вязкость. Кроме того,

7 на свойства сплава очень сильно влияет метод изготовления собственно про- дукции – холодное деформирование, горячее, закалка и так далее.
Химический состав:
Сплав, по сути своей – твердый раствор. Основой получения всех же- лезных сплавов является способность железа к полиморфизму, то есть, фор- мированию разных структурных фаз при разной температуре. Благодаря это- му углерод и другие элементы, растворенные в железе при высокой темпера- туре, не выпадают в осадок при понижении температуры, как это происходит с обычными жидкостями, а образуют совместную структуру.
По своему составы стали делятся на углеродистые и легированные.
Углеродистые – главным, то есть, определяющим свойства легирую- щим компонентом является углерод. Различают 3 вида:
• малоуглеродистые – менее 0,3 %. Сплавы отличаются ковкостью и стойкостью к динамическим нагрузкам;
• среднеуглеродистые – доля углерода варьируется от 0,3 до 0,7%;
• высокоуглеродистые содержат более 0,7% углерода. Их отличает более высокая прочность и твердость.
Пользователь сталкивается не столько с мало- или высокоуглеродистой сталью, сколько с составом определенной марки. Марка определяется соот- ношением нескольких критериев, а не только содержанием углерода.
Различают по назначению 3 группы:
• А - нормируются механические качества. Группа подразделяется на 3 категории и 6 марок. Обозначается марка Ст от 0 до 6. Ст0 – это отбракован- ная по каким-то показателям сталь, используемая в незначимых конструкци- ях. Ст6 – в наибольшей степени соответствует понятию качественная сталь;
• Б - нормируется по своему химическому составу, делится на 2 категории и 6 марок, обозначается БСт от 0 до 6. С увеличением номера повышается прочность и текучесть материала;
• В - нормируется и по механическим показателям, и по составу. Она де- лится на 5 марок, обозначается ВСт.
Легированными называют стали, в которые специально вводят допол- нительные ингредиенты для придания составу других качеств. Классифика- ция производится по суммарному объему всех легирующих добавок – не примесей марганца или фосфора.
Различают 3 вида:
• низколегированные – с суммарным объемом добавок до 2,5%;
• среднелегированные – содержит от 2,5 до 10% примесей;

8
• в высоколегированных доля добавок превышает 10%.
В качестве добавок применяют как неметаллы, так и металлы.
• марганец – увеличивает прочность и твердость материала, улучшает ре- жущие свойства. Но при этом способствует увеличению зерна, что уменьша- ется стойкость к ударным нагрузкам.
• хром – улучшает стойкость к ударным и статическим нагрузкам, а также повышает жаропрочность. При большой доле хрома материал становится не- ржавеющим.
• Никель – увеличивает упругость сплава. При значительном содержании придает стали коррозийную стойкость и жаропрочность.
• Молибден – повышает твердость сплава, но при этом уменьшает хруп- кость.
Содержание примесей:
Сталь может включать полезные примеси, то есть, легирующие эле- менты, и вредные. По содержанию вредных и различают 4 группы:
• рядовые – или обыкновенного качества, с долей серы не более 0,06% и фосфора не выше 0,07%;
• качественные – допускается доля серы не более 0,04% и фосфора не бо- лее 0,035%. Процесс их изготовления дороже, но и механические свойства сталей выше;
• высококачественные – доля серы не превышает 0,025%, а фосфора –
0,025%. Получают сплавы в основном в электропечах, чтобы добиться боль- шой чистоты;
• особовысококачественные – выплавляются в электропечах специальны- ми методами. Так получают только высоколегированные стали с содержани- ем серы до 0,015% и фосфора – 0,025%.
Фазовый и структурный состав:
Получение стали – процесс непростой и неоднозначный. Особенность его состоит в том, что при плавке сплав проходит через фазовые превраще- ния, которые и обуславливают сочетание прочности и упругости.
Легирование углеродом происходит в 2 этапа. На первой стадии при нагреве до 725 °С железо соединяется с углеродом, образуя карбид, то есть, химическое соединение, называемое цементитом. При нормальной темпера- туре сталь включает смесь цементита и феррита. При повышении температу- ры выше 725 °С цементит растворяется в железе, формирую другую фазу – аустенит.

9
С этой особенностью связана классификация сплава по структурному составу в нормализованном виде:
• перлитная – в основном это низкоуглеродистые и низколегированные стали;
• мартенситные – с большим содержанием добавок;
• аутенитная – высоколегированная.
В отожженном состоянии выделяют такие структурные классы: доэв- тектоидный, заэвтектоидный, ледебуритный, ферритный, аустенитный.
Классификация по назначению:
Довольно условное разделение сталей по сферам применения стали.
• Строительные – сплавы обычного качества и низколегированные, рас- считанные на высокие статические и в некоторых случаях динамические нагрузки. Главное требование к ним – хорошая свариваемость. На деле в за- висимости от характера строительного объекта, применяется материал само- го разного качества.
• Инструментальные – как правило, высокоуглеродистые и высоколеги- рованные, применяются при изготовлении инструментов. Различают штам- пованные сплавы, режущие и стали для измерительных инструментов. Ре- жущие отличаются твердостью и теплостойкостью, материал для измери- тельных приборов – высокой износостойкостью.
• Конструкционные – с низким содержанием марганца. Это цементируе- мые, высокопрочные, автоматные, шарико-подшипниковые, износостойкие и так далее, применяемые для изготовления самых разнообразных узлов и кон- струкций. Столь огромного разнообразия свойств добиваются за счет легиро- вания.
• Порой выделяют специальные стали – жаропрочные, жаростойкие, кис- лотоупорные, но на деле они являются разновидностью конструкционных.
Производство сплава:
Процесс изготовления сплава сводится к переработке чугуна, при кото- рой отжигаются лишние примеси и вводятся легирующие элементы. Исполь- зуются при этом несколько методов.
• Мартеновский – расплавленный или твердый чугун с рудой плавят в мартеновской печи при 2000 С, чтобы отжечь лишний углерод. Добавки вво- дят в конце плавки. Сталь разливают в ковши и переправляют в прокатный цех.

10
• Кислородно-конвертерный – более производительный. Сквозь чугун в печи продувают воздух или смесь воздуха с кислородом, добиваясь более быстрого и полного отжига.
• Электроплавильный – плавка осуществляется в закрытой печи при
2200 С, что исключает попадание в сплав газов. Дорогостоящий метод, кото- рым получают лишь высококачественные составы.
• Прямой метод – в шахтной печи окатыши, получаемые из железной руды продувают продуктами сгорания природного газа – смесью кислорода, угарного газа, аммиака, при температуре в 1000 С.
2.2 Арматура
Железобетон - это композиционный строительный материал, в котором соединены в единое целое бетон (матрица) и стальная арматура
Армирование железобетонных конструкций осуществляют отдельными стержнями, сетками, пространственными каркасами, проволокой.
Арматура - это совокупность соединённых между собой элементов, ко- торые при совместной работе с бетоном в железобетонных сооружениях вос- принимают растягивающие напряжения (балки), а также могут использовать- ся для усиления бетона в сжатой зоне (колонны).
Множественность типов железобетонных конструкций диктует необ- ходимость наличия широкого выбора арматурных элементов и номенклатуры сталей для арматуры.
Условно стали для арматуры делятся на «мягкие», за основу расчетных характеристик которых берется предел текучести, а также «твердые», основ- ной гарантированной характеристикой которых является сопротивление вре- менное.
Прочностные характеристики улучшаются путем регулирования хим- состава стали (содержание легирующих добавок, углерода), упрочнением во- лочением, сплющиванием, вытяжкой, скручиванием стали в холодном состо- янии; термической обработкой либо сочетанием вышеперечисленных мето- дов.
Виды арматуры:
По производству:
• горячекатаная стержневая арматура;
• холоднотянутая проволочная арматура.

11
По внешнему виду бывает:
• гладкая;
• периодического профиля.
По назначению бывает арматура:
• рабочая арматура (сечение назначается по расчету, воспринимает уси- лия в элементах от основной нагрузки)
• конструктивная (распределительная) (сечение назначается по минимальному проценту армирования, воспринимает усад- ку/расширение, температуру воздействия)
• монтажная (устанавливается для объединения рабочей и конструктив- ной в сетки и каркасы)
• анкерная (закладные детали)
По ориентации в конструкции:
• поперечная - арматура, которая препятствует образованию наклонных трещин;
• продольная - арматура, которая воспринимает растягивающие напряже- ния и препятствует образованию вертикальных трещин в растянутой зоне конструкции.
3 Строительство Лахтинско-Правобережной линии Петербургского
метрополитена. Станция метро «Театральная». Шахта №574
3.1 Основная информация
ОАО «Метрострой» (официальное название — «ОАО по строительству метрополитена в городе Санкт-Петербурге «Метрострой») — советская, а за- тем российская строительная компания. Специализируется на строительстве тоннелей̆ и инженерных сооружений для Петербургского метрополитена.
Основана в Ленинграде 21 января 1941 года приказом № 27 «О создании
Строительства № 5 НКПС» Народного комиссара Лазаря Кагановича. Моно- полист строительства Петербургского метрополитена, все 69 станций были созданы «Метростроем». Помимо метро компания занималась: строитель- ством КЗС Петербурга, проектом подземной̆ части второй̆ сцены Мариинско- го театра, строительством тоннеля под Сайменским каналом для Северного потока, постройкой̆ градирни и здания реактора энергоблоков №1 и №2
ЛАЭС-2, достройкой̆ Крестовского стадиона, строительством Яхтенного мо- ста.
«Театральная» - строящаяся станция Петербургского метрополитена на
Лахтинско-Правобережной (четвёртой) линии. Будет расположена между

12 действующей станцией «Спасская» и строящейся «Горный институт». Осо- бенностью проекта станции «Театральная» является наличие лифта для ма- ломобильных групп, встроенного в пилон и имеющего выходы в централь- ный зал и в подходной коридор к эскалатору. Наклонный ход ко второму ве- стибюлю будет оборудован тремя лентами эскалаторов и наклонным лифтом для инвалидов. 18 апреля 2019 года начальник профильного отдела КРТИ
Николай Молоствов рассказал, что по-прежнему рассматриваются два вари- анта расположения вестибюлей: на месте Дома быта и перед театром в под- земном исполнении. Приоритет отдается второму варианту.
13 апреля 2021 года в ночь была завершена проходка последнего участка тоннеля от "Театральной" к "Спасской". Длина участка перегонного тоннеля между будущей станцией «Театральная» и действующей «Спасской» составляет около 800 метров. Таким образом проходческие работы на участ- ке от "Спасской" до "Горного института" полностью завершены.
В завершающей стадии проходка среднего станционного зала «Теат- ральная», ведется проходка бокового станционного тоннеля, в ближайшее время проходчики приступят к переборке второго БСТ из диаметра 5,63 в диаметр 8,5 метров. На данный момент на проходке ССТ остается пройти 5 основных колец и 9 дополнительных из 197 проектных.
3.2 Информация, полученная во время экскурсии в шахту №574
Наша группа спускалась в стволовую шахту, которая находится на глу- бине 32м. При их строительстве используется три различных технологии проходки: метод рассольного замораживания с чугунной̆ обделкой̆; метод рассольного замораживания с монолитной̆ обделкой̆; проходка стволов с применением ограждающей̆ стены в грунте. Сам шахтный̆ ствол пробурива- ется сверху вниз диаметром 6 м.
Все основные сооружения Лахтинско-Правобережной линии, как и
«Театральная», расположены в плотных протерозойских глинах, которые по- чти не пропускают влагу, с большим перекрытием в своде, что позволяет ис- пользовать при их сооружении обычное горнопроходческое оборудование – механизированные щиты, так называемые, тоннелепроходческие комплексы - агрегаты, которые предназначены для прокладывания тоннелей̆ с круглым поперечным сечением. Существуют машины для различных типов поверхно- сти — от твёрдого камня до песка. Тоннелепроходческий̆ комплекс выполня- ет механизированное разрушение забоя, отгрузку разрушенной̆ породы, воз- ведение крепи.