Индустриальное домостроение находится на пути постоянного развития: внедряются новые формы и методы производства, постепенно отходят в прошлое старые. Именно этим вопросам была посвящена Международная научно-техническая конференция "Современные методы индустриального домостроения: энергоэффективные системы и конструктивно-технологические решения", организованная ГП "Институт НИПТИС им. Атаева С. С".
Гибкая планировка
К вопросу совершенствования конструктивных систем жилых зданий на основе существующих производств сборного железобетона обратился заместитель директора по науке ГП "Институт НИПТИС им. Атаева С. С.", к. т. н. Роман Владимирович Кузьмичев.
Он отметил, что опыт применения сборных каркасных конструкций при строительстве жилья показал возможность улучшения планировочных решений многоквартирных зданий с сохранением всех преимуществ крупнопанельного домостроения. "Основу возводимого сегодня жилья составляют многоквартирные здания панельных серий. Главная проблема состоит в том, что такие дома основаны на жестких конструктивно-планировочных схемах, — подчеркнул Р. В. Кузьмичев. — Новые квартиры не имеют свободных планировок, что не позволяет жильцам в полной мере использовать пространство по своему усмотрению, ограничивает эксплуатационные качества и ценность квартир, особенно для будущих поколений. Полносборные панельные здания по данным показателям значительно уступают тем, что построены с использованием монолитных каркасов. При этом полносборное строительство имеет очевидные преимущества перед монолитным по срокам возведения, стоимости и качеству конструкций".
Для улучшения ситуации, по мнению докладчика, необходимо развивать конструктивные системы жилых зданий, чтобы обеспечить гибкость планировок, свойственных монолитному каркасу, с сохранением всех преимуществ полносборного строительства. Первые разработанные конструктивные решения со свободными планировками были основаны на каркасных конструкциях серии 1.020. Р. В. Кузьмичев рассказал о тех изменениях, которые были внесены в конструктивные решения данной серии для использования в жилых зданиях: "В первую очередь, был трансформирован способ обеспечения связности каркаса. В разрабатываемых проектах исключено применение связевых плит, что позволяет в полной мере использовать плиты безопалубочного формования высокого качества. Связность каркаса обеспечивается арматурными стержнями, укладываемыми в швы плит с анкеровкой в ригелях. Несущие ригели расположены вдоль продольных осей здания, что обеспечивает достаточные возможности для реализации различных планировочных решений. Монолитные участки в перекрытиях исключаются посредством использования фрагментов пустотных плит различной ширины, опирающихся на соседние плиты. Для обеспечения полной сборности зданий разработаны конструктивные решения наружных стеновых панелей из различных материалов (трехслойные железобетонные, газосиликатные, различные сэндвичи), а также модульные перегородки из газосиликата, керамзитобетона, листовых материалов".
Как подчеркнул докладчик, в настоящее время данные конструктивные решения апробируются на строящихся и проектируемых объектах.
Кроме каркасных систем для жилых зданий проектируются различные стеновые системы с увеличенным шагом несущих стен, что обеспечивает гибкость планировок. "Разработанные конструктивные системы могут быть использованы также при модернизации различных серий крупнопанельных зданий, — отметил Р. В. Кузьмичев. — При этом конструктивная система панельного здания изменяется на полный или неполный каркас, исключаются несущие стены, а все остальные элементы остаются в конструкциях существующей серии. Внутренние несущие стены заменяются бесконсольными прямоугольными колоннами и ригелями. При неполном каркасе сохраняется опирание плит перекрытий на наружные стены, при полном каркасе вся нагрузка передается на каркас".
Данные технические решения, как подчеркнул выступающий, в первую очередь интересны возможностью получения в жилых зданиях с имеющимися типовыми планировками одного или нескольких этажей без внутренних стен для размещения объектов различного назначения; высота этих этажей может быть разной. В случае необходимости изменения планировок отдельных квартир или получения различного набора квартир на разных этажах, как правило, наиболее рационально использование сборных скрытых ригелей.
Для такой модернизации существующих серий крупнопанельных зданий нет необходимости в приобретении дорогостоящего оборудования, поскольку продолжают использоваться конструктивные элементы существующей серии, а освоение производства прямоугольных безконсольных колонн и ригелей, как правило, не представляет трудности.
Создать новое на основе старого
Тему новых разработок, направленных на создание конструкции жилого дома со свободной планировкой квартир, продолжил директор ЧПУП "Моноракурс", к. т. н. Игорь Петрович Дубатовка. Он рассказал о сов-
местном проекте института "Белпромпроект" и БНТУ, результатом которого стала экспериментальная серия. "Авторы пошли по пути модификации железобетонных конструкций серии 1.020, предусматривая при этом возможность максимального использования существующего парка форм и оснасток при сохранении годами отработанных технологий производства, — отметил И. П. Дубатовка. — Технико-экономический анализ показал значительное преимущество предложенного каркаса по сравнению со зданиями КПД. Проведенные испытания опытных фрагментов "ригель — колонна" и серий опытных образцов плит перекрытия с подрезкой на опоре дали положительные результаты".
Конструктивная система жилых зданий в каркасном исполнении на базе модифицированных опалубок серии 1.020 с пустотными плитами с подрезкой, по мнению докладчика, наиболее соответствует современным требованиям. Предложенная система обеспечивает свободу архитектурно-планировочных решений в широком диапазоне, создает оптимальные условия для размещения помещений общественного назначения в первых этажах жилых домов, поэтажного изменения планировочных решений, проектирования специализированных квартир и домов для престарелых и инвалидов.
Как отметил И. П. Дубатовка, в рамках программы "Рациональный дом" НПП "Моноракурс" совместно с БНТУ были разработаны технические решения по усовершенствованию конструкций каркаса института "Белпромпроект".
В состав модернизированного каркаса входят:
• прямоугольные колонны сечением 400х400 мм, стык колонн по высоте жесткий, колонны изготавливаются в опалубках серии 1.020 и отличаются от прототипа уменьшенной высотой консолей;
• ригели таврового сечения (полка внизу) пролетами 2,1; 3,0; 4,2; 4,8 м высотой 260 мм, подрезка на опоре позволяет выполнить скрытое опирание ригеля на консоль колонны.
В качестве стенового ограждения предлагается использовать легкие строительные панели заводской сборки размером на ячейку фасада с максимальной готовностью наружной отделки в соответствии с архитектурными решениями.
На сегодняшний день по предложенному варианту сборного каркаса изготовлены опытные образцы ригелей и колонн с уменьшенной высотой консолей и разным процентом армирования, в т. ч. и с металлическими сердечниками. По легким стеновым панелям заводской сборки выполнены все теоретические проработки, и в настоящее время опытные образцы проходят испытания на огнестойкость, звукоизоляцию и сопротивление теплопередаче. Уже получены первые протоколы испытаний по термическому сопротивлению и шумопоглощению с параметрами, соответствующими действующим нормативным документам.
"Предложенный вариант каркаса создан с учетом сложившейся ситуации в строительном комплексе республики и не претендует на монопольную универсальность, — подчеркнул И. П. Дубатовка. — В то же время он содержит достаточно серьезный потенциал для совершенствования и решения задач, поставленных перед строительной наукой".
Универсальное производство — для современного строительства
Новые разработки позволяют обеспечить развитие индустриального домостроения и постоянное его совершенствование. Однако все новое рано или поздно внедряется в производство, превращаясь в отработанную технологию. Так, начальник архитектурно-конструкторской мастерской № 5 РУП "Институт Белгоспроект" Евгений Николаевич Поляков рассказал про особенности проектирования конструкций КПД, изготавливаемых на современных технологических линиях. Он познакомил гостей конференции с подходами, которые были использованы при проектировании опалубки, бортовых профилей и узлов для модернизированных серий крупнопанельных жилых домов и блок-секций для домостроительных комбинатов гг. Мозыря, Светлогорска и трех предприятий г. Бобруйска (КПД, ДСК и КЖИ).
Докладчик отметил, что внедрение в производство новых конструкций потребовало тщательного изучения зарубежного опыта, а также его серьезного анализа в контексте применения данных технологий для решения наших задач.
"Заводы сборного железобетона за рубежом — это зачастую небольшие предприятия с ограниченными производственными площадями, — подчеркнул Е. Н. Поляков. — К особенностям их работы следует отнести постоянно меняющуюся номенклатуру. Основу технологии на таких заводах составляют линии циркулирующих поддонов. Иногда применяется стендовое производство — для производства несъемной опалубки. В настоящее время в строительстве Германии, Финляндии, Италии не применяются противодождевые гребни, выполненные в металле сложных сдвиговых шпонок. Для устройства сдвиговых шпонок используется закладной линейный элемент заводского изготовления типа Halfen-Deha со штампованными углублениями и петлями из арматурных канатов, который отрезается по длине и крепится к плоскому металлическому или фанерному борту".
Докладчик отметил, что непременным атрибутом универсальной технологии являются подъемные устройства многоразового использования, гильзы для пропуска коммуникаций, закладные устройства для монтажных подкосов, широкая номенклатура изделий для скрытой электропроводки (типа Keiser) — эти компоненты во многом и обеспечивают скорость оснащения форм. При этом борта, использующиеся на предприятиях, которые производят изделия КПД, имеют максимально упрощенную конструкцию. Как правило, это профили 2-х видов:
— универсальный прямой профиль с одной или двумя фасками для изготовления изделий всех видов толщиной от 80 мм и более;
— универсальный профиль с фасками и продольной шпонкой для изготовления плит перекрытий и внутреннего слоя наружных стеновых панелей.
Часто борта изготавливаются таким образом, чтобы на противоположных сторонах были профили разных типов. Это позволяет использовать один и тот же бортовой элемент для изделий с разным боковым профилем.
Из подобных универсальных бортов на поддоне набирается нужный контур изделия. Недостающие участки, неизбежно возникающие при этом способе формообразования, заполняются специальными плоскими элементами с профилем, соответствующим основному, или пенопластовым элементом, приклеенным к поддону.
При отсутствии металлических бортов нужной высоты используют водостойкую фанеру. При этом для устройства фасок применяется специальный рулонный профиль ПВХ, крепящийся к фанере степлером или обычными гвоздями.
Следует отметить, что как только появляется изделие или элемент стандартных очертаний и габаритов действительно массового изготовления, фирма предпочитает изготовить индивидуальную форму, совместимую с технологией.
"Производители стремятся также максимально увеличивать длину применяемых бортовых элементов, если идет массовое изготовление длинных панелей — например, для строительства промышленных зданий, — рассказал Е. Н. Поляков. — Это делается для сокращения времени на оснащение поддонов и повышения устойчивости бортов во время укладки бетона, вибрации, транспортировки и т. д. Таким образом, эффективность производства обеспечивается не только декларированной универсальностью оснастки, но и за счет выполнения целого комплекса мероприятий, включающих разработку соответствующих опалубочных систем, рецептуру применяемых бетонных смесей, сопутствующую широкую номенклатуру закладных и подъемных устройств, гибких связей, пенополистирольных плит, специально предназначенных для применения в конструкциях КПД. Без соблюдения этих условий производство перестает быть мобильным и не справляется с задачей массового скоростного производства".
Рассмотрев все варианты использования предлагаемых технологий, сопоставив задачу массовости производства с простотой оборудования в эксплуатации, а также сопоставив затраты, дирекцией Мозырского ДСК был сделан окончательный выбор в пользу стендовых линий производства. Немаловажным доводом в пользу этой технологии явилась возможность монтажа оборудования параллельно с функционированием старой конвейерной линии в одном пролете. При этом выпускались изделия для заканчиваемых строительством домов старой серии.
После проработки нескольких вариантов опалубочных профилей были приняты следующие принципиальные решения:
— отказ от противодождевых гребней и применение стыка т. н. "плоского" типа с одинаковым нижним профилем для всех панелей;
— изготовление цокольных панелей одинаковой с этажными панелями толщины;
— использование составных боковых бортов-разделителей, позволяющих изготавливать панели разной высоты для типового этажа и чердака, а также технического подполья;
— применение плит лоджий без напуска на продольные наружные стены.
Кроме того, конструкция панелей и узлов должна была максимально исключить человеческий фактор как при изготовлении изделий, так и при их монтаже.
Известно, что изделие, при выпуске которого производитель не испытывает трудностей, конструкция которого технологична и рациональна, гарантирует надежные эксплуатационные показатели.
Планировочные решения жилых домов, опалубочные чертежи панелей наружных стен, плит перекрытий и узлов изначально разрабатывались для изготовления изделий на стендовых линиях.
Фирме-изготовителю (в данном случае "Ольмет", Италия) были предложены к исполнению в качестве технического задания на изготовление оборудования выполненные раскладки изделий на стендах, заданы длина стендов, номенклатура проемообразователей, профили бортов и компонентов для установки подъемных петель и закладных деталей.
При разработке профилей были учтены также технологические аспекты изготовления бортов в соответствии с технологическими возможностями производителя, что позволило удешевить контрактную стоимость оборудования. Для выпуска наружных стен используется один стенд длиной 102 м, плит перекрытий — 105 м.
Все это позволило выйти Мозырскому ДСК на проектную мощность 70 000 м2 еще в августе 2009 года, успешно решая задачи по строительству жилых домов нового поколения в Мозыре, Гомеле и Гомельской области, Смоленске. В настоящее время завод может выпускать 85 000 м2 общей площади жилья.
При этом расширяется номенклатура блок-секций и выпускаемой продукции. С помощью разработанной универсальной опалубочной системы на имеющемся оборудовании могут изготавливаться любые наружные стены, если они толщиной 350 мм и предназначены для зданий с высотой этажа 2,8 м.
Т. е. оказалось, что вопреки сложившемуся мнению о стендовом производстве, как менее универсальном, запроектированные на основе изложенных принципов линии в белорусских условиях оказались не только эффективными и мобильными, но и экономичными.
Этот же подход реализован при изготовлении стендового и кассетного оборудования для закончившего реконструкцию
ОАО "Светлогорский ДСК", которое уже начинает выпускать продукцию (изготовитель "Ольмет", Италия). Проектная мощность завода составляет 70 000 м2.
Изготовлено стендовое и кассетное оборудование для завода СРУП "Бобруйский ДСК" (изготовитель "Векенманн", ФРГ). Проектная мощность — 100 000 м2.
Такие же принципы адаптации решений профилей и узлов к особенностям оборудования использованы специалистами при разработке системы узлов и профилей для линии циркулирующих поддонов наружных стеновых панелей модернизированной серии БО ОАО "Бобруйский КПД" (проектная мощность — 150 000 м2, производитель — "Векенманн", ФРГ). Кроме того, сейчас прорабатываются для Бобруйского "КЖИ" технические решения нового поколения универсальных форм со стационарными бортами с высокой степенью универсальности и широким диапазоном применения.