CC BY
20
Анализ возможности замены монолитного каркаса на сборно-монолитный каркас при строительстве жилого многоэтажного дома
А.В. Лысков, Е.Д. Самотканова Пермский национальный исследовательский политехнический университет
Аннотация: В статье рассмотрена возможность замены монолитного каркаса на сборно-монолитный каркас при строительстве жилого многоквартирного дома. Приведено многообразие конструктивных систем, возводимых в РФ жилых и общественных зданий. Рассмотрены положительные и отрицательные стороны каждого из предложенных способов. Приведено экономическое обоснование замены монолитного каркаса на сборно-монолитный. На основании полученных результатов сделаны выводы об эффективности применения сборно-монолитных систем возведения зданий гражданского назначения. Ключевые слова: строительство, технология строительства, монолитный каркас, сборно-монолитный каркас, сборные конструкции, срок строительства, стоимость строительства.
Современные жилые и общественные здания должны обладать такими несущими системами, которые, помимо обеспечения прочности и устойчивости зданий, придают им выгодные экономические параметры [1, 2]:
• минимально возможный вес здания, что обеспечивает сокращение материальных и энергетических затрат на их возведение;
• простая технология их возведения на основе применения эффективных материалов, изделий и конструкций, а также современного технологического оборудования, что обеспечивает сокращение трудозатрат и ускорение темпов строительства;
• повышение потребительских качеств зданий, обеспечивающих современный комфорт, возможность перепланировки по вкусу потребителя, сокращение энергозатрат на их эксплуатацию.
Обзор технических решений конструкций зданий средней и повышенной этажности (до 25 этажей включительно), применяемых в отечественном и зарубежном строительном производстве, показывает, что решение указанных задач обеспечивается, в основном, широким
применением каркасных систем [1, 2]. Применяемые каркасы можно разделить на три основные группы:
• монолитные каркасы (МК), включающие колонны, диафрагмы и/или ядра жесткости и сплошные плиты перекрытий, выполненные по месту в монолитном железобетоне [3];
• сборные каркасы (СК), выполненные из сборных элементов (колонны, ригели, панели диафрагм жесткости, многопустотные плиты) посредством их объединения на сварке или иными связями, швами омоноличивания [4];
• сборно-монолитные каркасы (СМК), включающие по условиям строительства сборные и монолитные колонны, монолитные или сборно-монолитные диафрагмы (ядра жесткости), сборно-монолитные диски перекрытий, образованные сборными плитными элементами, монолитными или сборно-монолитными ригелями [5].
Преимуществами монолитного домостроения являются уникальность и множество архитектурных решений. Нельзя упускать и высокую пространственную жесткость, звуко- и теплоизоляцию, отсутствие соединительных швов, что способствует уменьшению трудозатрат. Монолитное строительство имеет не только достоинства, но и недостатки. Ими являются большие трудовые затраты на возведение здания, т.к. необходимо устройство опалубок и лесов, а так же сильная зависимость от природных условий [6].
Сборное строительство обладает несколькими достоинствами:
• высокое качество продукции (производится на заводе);
• наиболее высокая скорость возведения здания;
• требуются минимальные затраты на организацию и производство опалубочных и бетонных работ;
• минимальная зависимость от природных условий.
Недостатки:
• однотипность и ограниченность планировок;
• низкое качество соединительных швов;
• низкая звуко- и теплоизоляция [7].
В последние годы становится все популярнее сборно-монолитное домостроение. Оно вобрало в себя преимущества монолитного и сборного домостроения. Такой способ строительства позволяет уменьшить потребность в арматуре и бетоне, тем самым снижая стоимость строительства. Также к плюсам такого домостроения стоит отнести более 80% производства сборных конструкций на предприятиях, повышение темпов строительства, за счет уменьшения выполняемых работ, уменьшения потребности в энергоресурсах зимой [8, 9].
В таблице 1 приведено сравнение некоторых видов строительных систем [10].
Таблица 1
Сравнение видов строительных систем
Виды строительных систем
Критерии Сборный каркас Монолитный каркас Сборно-монолитный каркас
1 2 3 4
Качество строительства среднее среднее высокое
Эстетические
возможности композиций низкая высокая высокая
фасадов
Возможность
свободной планировки отсутствует существует существует
квартир
Скорость монтажа каркаса 1,5 месяца 6 месяцев 3-4 месяца
М Инженерный вестник Дона, №10 (2022) ivdon.ru/ru/magazine/arcliive/nl0y2022/7912
Продолжение таблицы 1
1 2 3 4
Коэф. удельной бетоноемкости (м3/м2) 0,48 0,42 0,24
Вес каркаса дома (кг/м2) 1200 1050 600
Высота потолка 3м 3 м и выше 3м и выше
Поперечный шаг 4,2 м 4,2 м и более 4,2 м и более
Продольный шаг 6,6 м 6 м и более 6 м и более
Ограничения по этажности 10-19 этажей 9-25 этажей 9-25 этажей
В данной статье рассмотрена возможность замены монолитного перекрытия на сборно-монолитное при возведении многоквартирного жилого дома, расположенного в г. Перми.
Экономичность сборно-монолитного каркаса по сравнению с монолитным обеспечивается:
• применением пустотных и др. эффективных сборных элементов, изготавливаемых более экономно и качественно с использованием специального оборудования;
• рациональным размещением рабочей арматуры, согласно наибольшим силовым потокам, в створах колонн и с минимизацией ее по полю перекрытия;
• сокращением трудозатрат на выполнение вертикальных диафрагм жесткости и их объединение с колоннами.
Для подтверждения сказанного, в таблице 2 представлено сравнительное сопоставление затрат на возведение 9-ти этажного дома, одинаковые секции которого были выполнены с монолитным и сборно-монолитным каркасом.
Таблица 2
Сравнительное сопоставление затрат после замены МК на СМК
Наименование Показатели на
№ конструктивных секцию дома Примечание
поз. элементов каркаса и виды затрат МК СМК
1 Стоимость каркаса на этаж 80 449,5 56 236,0
1.1 в т.ч. устройство колонн 11 419,8 19 550,5 Удорожание сборных колонн (-) 41,6%
Замена монолитного
в т.ч. стены диафрагм ж/б на сборные
1.2 жесткости и лестнично-лифтовой узел 45 743,8 18 724,2 изделия Снижение стоимости (+) 59,0%
1.3 в т.ч. перекрытие 23 285,8 17 961,3 Снижение стоимости (+) 22,8%
2 Стоимость каркаса здания 804 495,0 562 360,5 Снижение стоимости каркаса (+) 30%
3* Стоимость фундаментов (на свайном ростверке) 136 875 102 780 Снижение стоимости фундамента (+) 24,9%
4 Стоимость всей несущей стены здания 941 370 665 140,5 Снижение (+) 29,3% стоимости несущей
системы
Удельная стоимость
4.1 несущей системы на 1 м2 общей площади здания 250,1 176,8
5 Трудозатраты на возведение каркаса, чел/ч 5 832 2 890 Сокращение трудозатрат , 50,4%
6 Срок строительства 4 3 Увеличение темпа
каркаса здания, мес строительства, 33%
Примечание: 1. Общая площадь перекрытия секции (по осям крайних
л
колонн) составляет Аэт=14,7х25,6=376,3 м , площадь всех перекрытий и покрытия Аш=3763,2 м2; 2. * Вес перекрытий каркаса снижен на 32,5%.
Ниже на рис. 1-3 представлены: план раскладки плит перекрытия, узлы соединения сборных плит перекрытия с колоннами и между собой.
и
Рис. 1. - План раскладки плит перекрытия
Рис. 2. - Узел соединения сборных плит перекрытия с колоннами
Рис. 3. - Монолитный стык сборных плит перекрытия
Из таблицы 2 видно, что, несмотря на локальное удорожание, вызванное применением сборных колонн, экономичность сборно-монолитного каркаса по всем параметрам превосходит экономичность монолитного каркаса.
Замена монолитного каркаса на сборно-монолитный означает, что существенная часть строительных работ, выполняемых на объекте под открытым небом, перемещена на предприятия сборного железобетона, где они будут выполнены более качественно и с меньшими трудозатратами. Существенно сокращен объем применения дорогой опалубки и поддерживающих устройств, обеспечивая сокращение трудозатрат на строительной площадке и повышение темпа строительства. Экономический анализ показывает, что применение многопустотной сборной плиты снижает вес перекрытия по сравнению с монолитным более чем на 30%.
Литература
1. Соколов В.Д., Трунова Е.С., Птухина И.С. Сравнение монолитного и сборно-монолитного строительства на примере проекта жилого дома с использованием BIM технологий. //Инновации. Наука. Образование, 2021, №33, 1180-1185 с. URL: elibrary.ru/item.asp?id=46168767
2. Шмелев, Г. Д., Фоменко Н.А., Гаврилова В.Н. Сравнительный анализ современных систем возведения зданий гражданского назначения // Жилищное хозяйство и коммунальная инфраструктура. 2018. № 3(6). С. 9-19. URL: elibrary.ru/item.asp?id=35396264
3. Николаев С.В. Инновационная замена КПД на панельно-монолитное домостроение (ПМД)// Жилищное строительство. 2019, №3., С. 3-10. DOI: doi.org/10.31659/0044-4472-2019-3-3-10
4. Синенко С.А., Титов С.К. Проблемы качества строительно-монтажных работ по возведению несущего каркаса крупнопанельных жилых зданий
серии ПИК // Инженерный вестник Дона. 2021. № 6. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n6y2021/7017
5. Фиговский О.Л., Футорянский А.М. Возведение многоэтажных зданий с монолитными железобетонными перекрытиями с помощью сборных крупноразмерных пространственных конструкций // Инженерный вестник Дона. 2014. № 4-2. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4p2y2014/2740
6. Елюкина, А.Ю., Зонина С.В., Корчагин О.П. Сравнение сборного и монолитного железобетонного перекрытия при строительстве спортивного сооружения // Новая наука: техника и технологии. 2017. № 3. с. 20-23. URL: elibrary.ru/item.asp?id=28799044
7. Gumusburun Ayalp, Gulden, and Ilhami Ay. "Model Validation of Factors Limiting the Use of Prefabricated Construction Systems in Turkey." Engineering Construction & Architectural Management (09699988) 28, no. 9 (October 2021): 2610-36. Doi: 10.1108/ECAM-04-2020-0248.
8. Ginevicius, Romualdas, Valentinas Podvezko, and Algirdas Andruskevicius. Quantitative Evaluation of Building Technology. International Journal of Technology Management 40, no. 1-3 (December 2007): 192-214. doi:10.1504/IJTM.2007.013534.
9. Ali Katebi, Peyman Homami, Mohammad Najmeddin, «Acceptance model of precast concrete components in building construction based on Technology Acceptance Model (TAM) and Technology, Organization, and Environment (TOE) framework», Journal of Building Engineering, Volume 45, 2022, 103518, ISSN 2352-7102, doi.org/10.1016/j.jobe.2021.103518.
10. Цыгулев Д.В., Куаныш А.К. Усовершенствование технологии сборно-монолитного каркаса для применения в РК // Фундаментальные и прикладные исследования в современном мире, 2018, Т. 21-1., с. 59-65. URL: elibrary.ru/item.asp?id=32477532
References
1. Sokolov V.D., Trunova E.S., Ptuhina I.S. Innovacii. Nauka. Obrazovanie, 2021, №33, 1180-1185 p. URL: elibrary.ru/item.asp?id=46168767
2. Shmelev, G. D., Fomenko N.A., Gavrilova V.N. Zhilishhnoe hozjajstvo i kommunal'naja infrastruktura. 2018. № 3(6). pp. 9-19. URL: elibrary.ru/item.asp?id=3 5396264
3. Nikolaev S.V. Zhilishhnoe stroitel'stvo. 2019, №3, pp. 3-10. DOI: doi.org/10.31659/0044-4472-2019-3-3-10
4. Sinenko S.A., Titov S.K. Inzhenernyj vestnik Dona. 2021. № 6. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n6y2021/7017
5. Figovskij O.L., Futorjanskij A.M. Inzhenernyj vestnik Dona. 2014. № 4-2. URL : ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4p2y2014/2740
6. Eljukina, A. Ju., Zonina S.V., Korchagin O.P. Novaja nauka: tehnika i tehnologii. 2017. № 3. pp. 20-23. URL: elibrary.ru/item.asp?id=28799044
7. Gumusburun Ayalp, Gulden, and Ilhami Ay. Engineering Construction & Architectural Management (09699988) 28, no. 9 (October 2021): pp. 2610-36. doi: 10.1108/ECAM-04-2020-0248.
8. Ginevicius, Romualdas, Valentinas Podvezko, and Algirdas Andruskevicius. "Quantitative Evaluation of Building Technology." International Journal of Technology Management 40, № 1-3 (December 2007): pp. 192-214. doi:10.1504/IJTM.2007.013534.
9. Ali Katebi, Peyman Homami, Mohammad Najmeddin Journal of Building Engineering, Volume 45, 2022, 103518, ISSN 2352-7102, doi.org/10.1016/j.jobe.2021.103518.
10. Cygulev D.V., Kuanysh A.K. Fundamental'nye i prikladnye issledovanija v sovremennom mire, 2018, T. 21-1, pp. 59-65. URL: elibrary.ru/item.asp?id=32477532
