В статье обобщен опыт строительства в г. Екатеринбурге гражданских сборно-монолитных зданий. Показаны недостатки сборно-монолитной системы, обладающей наибольшим инновационным потенциалом.
Ключевые слова: гражданские здания, сборно-монолитные системы, потенциал системы
В России большая часть территории находятся в районах с преобладанием отрицательных температур. Возведение зданий с монолитным каркасом в таких районах требует технологичных проектных решений, высокой квалификации рабочих, а также значительных материальных ресурсов и трудозатрат на строительной площадке. Условиям индустриального и массового гражданского строительства, в частности жилья, в большей степени соответствуют сборно-монолитные каркасные системы, которые имеют соответствующую заводскую готовность и высокую технологичность, что позволяет существенно снизить трудоемкость и продолжительность возведения каркаса [1]. Кроме того, сборно-монолитные системы обеспечивают известную гибкость архитектурно-планировочных решений, что также снижает удельные расходы материалов и трудоемкость производства работ.
Сборно-монолитный каркас в среднем снижает потребности в бетоне с 0,7 м3 на 1 м2 общей площади до 0,4 м3. Расход арматуры снижается в 1,5...2 раза. Экономия цемента, металла, других материалов, энергоресурсов и транспортных расходов достигается изготовлением на заводских стендах предварительно напряженных элементов каркаса [2].
Анализ гражданского строительства в городе (рассмотрено более 120 проектов зданий, построенных в период 2010–2016 г.г.) выявил, по крайней мере, пять успешно реализованных сборно-монолитных систем: «РЕКОН» (так называемая «Чебоксарская серия»); «Универсальная открытая архитектурно-строительная система многоэтажных зданий АРКОС» (Серия Б1.020.1–7); «Унифицированная система сборно-монолитного безригельного каркаса» (КУБ-2,5); «Универсальная домостроительная система» (УДС); сборно-монолитный каркас с несъемной железобетонной опалубкой стен и перекрытий с несущим арматурным каркасом «Филигран» [3, 4].
Общие характеристики указанных сборно-монолитных систем гражданских зданий, представлены в таблице.
Таблица 1
Общие характеристики сборно-монолитных систем гражданских зданий
(на примере строительства вг. Екатеринбурге)
|
Наименование системы |
Общие характеристики |
|
«РЕКОН» («Чебоксарская серия») |
Каркас состоит из сборных многоярусных колонн, имеющих просечки в уровне перекрытий, и комплексных сборно-монолитных ригелей балочной конструкции, (сборная часть прямоугольного сечения, предварительно напряженная), которые поэтажно объединены сборно-монолитными дисками перекрытий (сборная часть — предварительно напряженные железобетонные плиты). Шаг колонн сечением от 250×250 мм, при ригелях от 250×200 мм, находится в диапазоне от 1,5 до 7,2 м. Колонны соединяются по высоте вне уровня перекрытия, без сварки, при помощи «штепсельного стыка». |
|
Универсальная открытая архитектурно-строительная система многоэтажных зданий АРКОС» (Серия Б1.020.1–7) |
Каркас состоит из сборных одноярусных или многоярусных колонн (как правило, на 2 этажа), имеющих просечки в уровне перекрытий, и сборно-монолитного перекрытия, образованного из многопустотных плит перекрытий и монолитных ригелей (в пределах толщины сборных плит), выполняемых в створе с колоннами. Шаг колонн сечением от 300×300 мм находится в диапазоне от 2,7 до 7,2 м. Колонны соединяются по высоте вне уровня перекрытия, при помощи контактно-винтового стыка. |
|
«Унифицированная система сборно-монолитного безригельного каркаса» (КУБ-2,5) |
Каркас состоит из сборных одноярусных или многоярусных колонн, имеющих просечки в уровне перекрытий, и безригельного сборно-монолитного перекрытия, образованного из сплошных одномодульных или двухмодульных плит (надколонных — опорных, межколонных и средних), соединенных петлевыми выпусками, дополнительными арматурными стержнями, с последующим обетонированием стыка. Шаг колонн сечением от 200×400 мм находится в диапазоне от 3,0 до 6 м. Колонны соединяются сваркой в уровне перекрытия с последующим омоноличиванием. |
|
«Универсальная домостроительная система» (УДС) |
Каркас состоит из сборных многоярусных колонн, имеющих просечки в уровне перекрытий, и комплексных сборно-монолитных ригелей балочной конструкции, (сборная часть лоткового сечения, предварительно напряженная), которые поэтажно объединены сборно-монолитными дисками перекрытий (сборная часть — предварительно напряженные железобетонные плиты). Шаг колонн сечением 400×400 мм, при ригелях от 250×250 мм, находится в диапазоне от 1,5 до 7,2 м. Колонны соединяются по высоте вне уровня перекрытия, без сварки, при помощи «штепсельного стыка». |
|
Сборно-монолитный каркас с несъемной железобетонной опалубкой стен и перекрытий с несущим арматурным каркасом «Филигран» |
Каркас состоит из сборно-монолитных стен и перекрытий. Сборно-монолитная стена образована из двух тонкостенных (50…60 мм) сборных панелей, соединенных пространственным арматурным каркасом, между панелями выполняется монолитный сердечник. Сборно-монолитное перекрытий содержит основание из тонкостенной сборной панели и пространственного арматурного каркаса и верхней монолитной части. В узлах соединения перекрытия со стенами устраивается дополнительное армирование. Шаг стен до 7,2 м. |
Для успешного развития и продвижения сборно-монолитной системы на рынке с целью массового практического применения, в том числе в новых регионах, важны не только коммерческие результаты от ее реализации в текущем периоде, но потенциальные возможности для совершенствования. Каждая из представленных сборно-монолитных систем обладает определенным потенциалом конструктивного, технологического и организационного улучшения. Для определения этого потенциала, обозначенный нами как инновационный потенциал, была разработана методика по его вычислению.
Под инновационным потенциалом сборно-монолитной системы гражданского здания будем понимать совокупность характеристик, отражающих возможности улучшения ее инвестиционных и инженерно-функциональных эксплуатационных качеств, благодаря которым повышается уровень ее конкурентоспособности, масштаб использования и экономические показатели. Реализация инновационного потенциала осуществляется за счет соответствующего нормативно-методического и технологического обеспечения, а также патентной защите регулярно обновляющихся конструктивных и технологических решений.
Анализ инновационного потенциала представленных систем, выполненный нами в работе [5], показал, что из указанных систем наибольшим инновационным потенциалом обладает сборно-монолитный каркас с несъемной железобетонной опалубкой стен и перекрытий с несущим арматурным каркасом «Филигран». Его преимущество перед другими сборно-монолитными системами заключается в высокой технологичности монтажа сборных элементов, реализуемой строительными организациями в условиях г. Екатеринбурга [6]. Кроме этого в Екатеринбурге уже построено несколько десятков зданий с применением данной несъемной опалубки. Инженерно-функциональные эксплуатационные качества таких зданий, по результатам проведенных нами исследований, также позволяют сделать однозначный вывод о преимуществе данной сборно-монолитной системы.
Заметим, что несъемная железобетонная опалубка весьма популярна за рубежом, в том числе и на территориях северных европейских стран (Швеция, Финляндия, Норвегия) о чем свидетельствуют данные в иностранных технологических и конструкторских пособиях, например, в следующих работах [7, 8].
Несмотря на свой высокий инновационный потенциал и относительно широкое распространение (в условиях Екатеринбурга) сборно-монолитный каркас с несъемной железобетонной опалубкой имеет ряд конструктивных и технологических недостатков, снижающих его массовое применение.
Несмотря на свой высокий инновационный потенциал и относительно широкое распространение (в условиях города Екатеринбурга) сборно-монолитный каркас с несъемной железобетонной опалубкой имеет ряд конструктивных и технологических недостатков, снижающих его массовое применение. Так, к существенному конструктивному недостатку системы следует отнести неоднородное сцепление сборных элементов несъемной стеновой опалубки с монолитным сердечником. Основными технологическими недостатками являются: технологическая сложность заполнения бетонной смесью узких полостей (100…120 мм) между сборными стеновыми элементами; низкая технологическая надежность контроля прочности бетона монолитной части стены неразрушающими способами; технологическая сложность зимнего бетонирования, связанная с укладкой бетонной смеси в неутепленную железобетонную конструкцию; технологическая сложность формования торцов монолитной плиты сборно-монолитного перекрытия.
Для устранения выявленных недостатков, сотрудниками и студентами Строительного института Уральского федерального университета, в течение нескольких лет, был разработан ряд конструктивных и технологических решений, связанный, в основном, с совершенствованием конструкции несъемной железобетонной опалубки, на эти решения были получены патенты РФ (№ № 135671, 145678, 145947, 163122, 170807).
Опыт строительства сборно-монолитных гражданских зданий в г. Екатеринбурге позволил оценить инновационный потенциал пяти сборно-монолитных систем. Наибольшим потенциалом обладает сборно-монолитный каркас с несъемной железобетонной опалубкой стен и перекрытий с несущим арматурным каркасом «Филигран». Анализ опыта строительства позволил выявить конструктивные и технологические недостатки данной системы, которые сдерживают ее массовое применение. Ряд решений, разработанных специалистами Уральского федерального университета, позволяет комплексно устранить существующие конструктивные и технологические недостатки.
Литература:
1. Колчеданцев, Л. М. Жилье экономического класса — сборное, монолитное или сборно-монолитное? / Л. М. Колчеданцев, Н. П. Рощупкин // Жилищное строительство. — 2011. — № 6. — С. 24–25.
2. Селищев, К. С. Технология устройства монолитных стыков многоэтажных каркасных зданий при отрицательных температурах: дис. … к-та техн. наук: 05.23.08 / Селищев Константин Сергеевич. — Москва, 2009. — 181 с.
3. СТО НОСТРОЙ 2.6.15–2011 «Конструкции сборно-монолитные железобетонные. Стены и перекрытия с пространственным арматурным каркасом. Технические условия». М.: НИИЖБ, Издательство «БСТ». 2011. — 49 с.
4. СТО НОСТРОЙ 2.7.16–2011 «Конструкции сборно-монолитные железобетонные. Стены и перекрытия с пространственным арматурным каркасом. Правила выполнения, приемки и контроля монтажных, арматурных и бетонных работ». М.: НИИЖБ, Издательство «БСТ». 2012. — 73 с.
5. Зотеева, Е. Э. Инновационный потенциал сборно-монолитных систем гражданских зданий / Е. Э. Зотеева, А. П. Исаев, Н. И. Фомин // Академический вестник УралНИИпроект РААСН. — 2016. № 4(31). С. 66–71.
6. Фомин, Н. И. Исследование технологии устройства сборно-монолитных стен в несъемной железобетонной опалубке / Н. И. Фомин // Вестник гражданских инженеров. — 2013. — № 5. С. 131–136.
7. Byggarbetplatsens teknikhandbok. Sveriges Byggindustrier. 2012.
8. Митев, И. Предплочи, предстени и конструкции от тях. Ръководство за проектиране / И. Митев, Б. Димитров, З. Димитров. ABC Техника. София. 2006.
