11Одноразовая картонная опалубка
как инновационный материал в строительной отрасли
Морозова Юлианна Андреевна
магистрант, Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого
Птухина Ирина Станиславовна
к.т.н., доцент, Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого
Морозов Андрей Андреевич
студент, Санкт-Петербургский Петра Великого
политехнический университет
Кротов Олег Михайлович
магистрант, Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого
Последние несколько лет строительный рынок существенно развивается: перед архитекторами и застройщиками стоит задача по поиску технологий, способствующих экономии времени и бюджета строительных проектов, повышению долговечности конструкций различных форм. Лёгкость транспортировки, скорость монтажа и демонтажа, быстрое изготовление - факторы, помогающие снизить материальные и трудовые затраты в строительстве. Всеми вышеперечисленными свойствами обладает одноразовая картонная опалубка. С помощью этой простейшей и уникальной конструкции строятся жилые дома, сооружения спортивного и промышленного назначения, высотные объекты. Работа выполнена на основе анализа научных исследований с использованием теоретических методов, основанных на изучении и обобщении диаграмм опубликованных ранее работ зарубежных и отечественных авторов.
Ключевые слова: опалубочная система, одноразовая картонная опалубка, стальная опалубка, отечественные производители, сравнительный анализ, виды опалубок.
(О
сч о сч
Введение
С целью создания временной формы, которая позволяет лить бетон или железобетонные конструкции в нужном положении и размере в строительстве применяют опалубку - конструцию, которая может быть изготовлена из различных материалов [1], например из дерева, металла, пластика или композитных материалов.
Использование опалубки позволяет получать бетонные и железобетонные конструкции с высокой точностью и качеством отделки. Опалубка также упрощает и ускоряет процесс строительства, что позволяет сократить время строительства и уменьшить затраты на проект.
Последние несколько лет строительный рынок существенно развивается: перед проектировщиками и застройщиками стоит задача по поиску технологий, способствующих экономии времени и бюджета строительных проектов, повышению долговечности конструкций различных форм [2-4]. Лёгкость транспортировки, скорость монтажа и демонтажа, быстрое изготовление - факторы, помогающие снизить материальные и трудовые затраты в строительстве. Всеми вышеперечисленными свойствами обладает одноразовая картонная опалубка.
История применения одноразовой картонной опалубки в строительстве началась в 1950-х годах в США в связи с ростом строительной индустрии и необходимостью рационализации процесса строительства [5]. Первая патентованная картонная опалубка была создана в 1962 году. С тех пор ее использование распространилось по всему миру и стало неотъемлемой частью процесса строительства. Одноразовая картонная опалубка изготавливается из экологически чистых материалов, имеет высокую прочность и устойчивость к влаге [6-7]. Ее применение существенно ускоряет процесс строительства и позволяет экономить расходы на материалы и трудовые ресурсы.
При этом в достаточно большом количестве научных работ в области использования одноразовой картонной опалубки в строительстве не производится детальный анализ факторов, позволяющих применять данную конструкцию как оптимальную опалубочную систему при бетонировании.
Вышеуказанные обстоятельства определили целесообразность проведения исследования, целью которого является выявить преимущества одноразовой картонной опалубки перед остальными видами [8]. Для достижения указанной цели были сформулированы следующие задачи: выполнить обзор и анализ существующих научных разработок
в области преимуществ и сфер применения одноразовой опалубки в строительстве; идентифицировать крупнейших производителей картонной опалубки в России и за рубежом; на практическом примере обосновать выгоду использования одноразовых опалубочных систем.
Материалы и методы
На начальных этапах исследования был выполнен обзор и анализ существующих научных разработок в области анализа изучения строительной отрасли на предмет поиска производителей, специализирующихся на производстве одноразовой опалубки. По результатам выполнения процедуры были сделаны следующие выводы: использование одноразовых опалубок во всех видах строительных работ считается вполне нормальным на всей Европе, в частности, в Германии, США и Японии одноразовую картонную опалубку изготавливают уже более 20 лет [9-11] ; торговые марки DOKA (Австрия), SVEZA (Россия), Hünnebeck (Германия), NOEBYGG (Норвегия) являются лидерами в производстве одноразовой картонной опалубки, изготавливая продукцию [12], обладающую повышенной жесткостью, высокой прочностью и стойкостью к влаге; среди основных областей применения одноразовой опалубки можно назвать следующие: устройство фундаментов [13], ростверков, заливка колонн, сферических конструкций, арок из монолитного железобетона, стен, горизонтальных перекрытий зданий, в том числе - плит, монолитных балок, ригелей.
На промежуточных этапах исследования были идентифицированы ключевые преимущества использования одноразовых картонных опалубок: данная конструкция является чрезвычайно легкой и может быть просто установлена одним человеком без использования кранов [14-16]; опалубку можно снять в удобный момент, что позволяет повысить эффективность использования рабочей силы; поскольку опалубка изготовлена из переработанного полипропилена, она помогает получить значительные баллы сертификата LEED [17]. Также, в большинстве случаев традиционные опалубочные системы для бетона, которые могут быть доступны, необходимо подгонять под требуемые размеры, в то время как картонная опалубка обычно поставляется в соответствии с требованиями заказчика. Таким образом, благодаря большому разнообразию диаметров, длины, толщины стенок, а также возможности создания конструкций разнообразных форм и текстур, опалубка широко применяется во всех областях строительства в России и за рубежом [18].
Результаты исследования
Вне зависимости от материала и производителя, каждая опалубка имеет свои преимущества и недостатки перед остальными видами, и использовать любую из них нужно при подходящих для данного вида условиях [19]. Примером этого является применение нестандартной одноразовой картонной опалубки для возведения железобетонных колонн [20], буронабивных свай, столбчатого фундамента.
Для сравнительного анализа калькуляции временных и материальных затрат стальной, пластиковой и картонной опалубки при возведении круглых колонн в проектируемом 16-этажном офисном здании в городе Санкт-Петербург использовались следующие нормативные документы: ТЕР-2001 СПБ СБОРНИК № 6, ЕНиР сборник Е4 выпуск 1, письмо Минстроя от 10.03.2023 для получения коэффициентов необходимых для индексации стоимости и данные по необходимым критериям, взятые с официальных сайтов производителей. Рассматриваемые исходные данные для 1 круглой колонны проектируемого объекта: высота - 13 м, диаметр - 1 м, площадь поперечного сечения - 0,78 м2, длина окружности - 3,14 м, объем колонны - 10,21 м3.
Общая стоимость устройства одной колонны рассчитывается по формуле:
где - прямые затраты с учетом индекса-
ции на I кв. 2023 г., руб.; ^К0Л - объем колонны, м3; В - стоимость опалубки, руб.
Полученные результаты по итогам сравнения стальной опалубки ОР-1М.91, пластиковой опалубки GEOTUB 0 100 см и одноразовой картонной опалубки Монотьюб приведены в таблице 1.
Таблица 1
№ п/п Критерии для сравнения Стальная Пластиковая Картонная
1 Количество сегментов, шт. 5 22 1
2 Высота сегмента, м 3 0,6 13
3 Время устройства опалубки, ч 4,90 3,68 0,50
4 Количество чел. на устройство и разопа-лубку (ЕНиР Е4), чел. 5 2 2
5 Стоимость работы по ТЕР с учетом индексации (без учета стоимости опалубки), руб. 176 514 71 884 33 989
6 Стоимость аренды/покупки опалубки, руб. 80 000 214 632 12 870
7 Общая стоимость, руб. 254 214 173 986 46 859
Для данного объекта строительства гораздо выгоднее использовать одноразовую картонную опалубку, так как общая стоимость одноразовой картонной опалубки и работ по ее установке и снятию меньше на 81,5% от стоимости стальной опалубки, и на 73,1% - пластиковой.
Заключение
В современном монолитном строительстве имеет место применение стандартных опалубок, таких как: деревянная, металлическая, пластмассовая, тканевая. Но поиск новых технологий в этом направлении не прекращается. Примером этого является применение одноразовой картонной опалубки для возведения железобетонных колонн, опор мостов, для резервуаров для сбора дождевой воды и дисперсионных резервуаров переменной высоты и т.д. С помощью этой простейшей и уни-
О *
О X
о
3
S *
и
с т
"U О S
т
ф
а г
о т
09 8)
(О
сч о сч
кальной конструкции строятся жилые дома, сооружения спортивного и промышленного назначения, высотные объекты.
Литература
1. Киселева Ю.С., Семенов В.С. Разработка рекомендаций по нормированию свойств несъемной опалубки // В сборнике: Инженерные кадры - будущее инновационной экономики России. Материалы Всероссийской студенческой конференции: в S частях. 2015. С. 95-97.
2. Wei Li, Xiaoshan Lin, Ding Wen Bao A review of formwork systems for modern concrete construction // Structures. 6 February 2022. Volume 38 (Cover date: April 2022). Pages 52-63. DOI: 10.1016/j.istruc.2022.01.089.
3. Евстратов В.С. Особенности монолитного строительства жилых зданий // Строительство -формирование среды жизнедеятельности. Сборник материалов семинара молодых учёных XXIV Международной научной конференции. Москва, 2021. С. S2-S6.
4. Кирюшин Н.С. Монолитное строительство. современные виды опалубочных систем // Современные научные исследования и инновации. 2022. № 4 (132).
5. Linvill E., Ostlund S. The Combined Effects of Moisture and Temperature on the Mechanical Response of Paper // Experimental Mechanics. 2014. № 54 (S), Pages 1329-1341. DOI: 10.1007/s11340-014-9S9S-7.
6. Счастная А.В., Мишакова А.В. Экономическое обоснование целесообразности использования несъемной опалубки для уменьшения срока строительства объекта // В сборнике: НЕДЕЛЯ НАУКИ ИСИ. Сборник материалов Всероссийской конференции. 2022. С. 141-142.
7. Баусин В.В., Андреева П.И., Казарян Р.Р. Перспективные технологии в создании опалубочных систем // БСТ: Бюллетень строительной техники. 2020. № 11. С. 60-61.
S. Бершадская Д.Е. Применение несъемной опалубки для колонн круглого сечения при строительстве паркингов // Строительство - формирование среды жизнедеятельности. Сборник трудов Восемнадцатой Международной межвузовской научно-практической конференции студентов, магистрантов, аспирантов и молодых ученых. 2015. С. 175-17S.
9. Кахаров З.В., Кодиров Н.Б.У. Эффективность несъемной опалубки в строительстве // Актуальные научные исследования в современном мире. 2021. № 4-9 (72). С. 17-20.
10. Прохоров С.В., Чернышева Е.В. Инновационные опалубочные системы для строительства // Развитие современной науки: теоретические и прикладные аспекты. сборник статей студентов, магистрантов, аспирантов, молодых ученых и преподавателей. Под общей редакцией Т.М. Сигитова. Пермь, 2016. С. 59-61.
11. Жалова И.В., Нагманова А.Н. Современные технологии опалубочных систем, применяемые в
монолитном строительстве // Вестник науки. 2018. Т. 4. № 9 (9). С. 191-194.
12.V.Rajeshkumar, S.Anandaraj, V.Kavinkumar, K.S.Elango Analysis of factors influencing formwork material selection in construction buildings // Materials Today: Proceedings, Volume 37, Part 2, 2021, Pages 880-885. DOI: 10.1016/j.matpr.2020.06.044.
13. Назарова Е.В. Строительство высотных монолитных зданий // Современные технологии в строительстве. Теория и практика. 2019. Т. 2. С. 238-243.
14. P. Arumsari, C. Xavier Cost and time analysis on the selection of formwork installation method // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, Volume 426, The 3rd International Conference on Eco Engineering Development 13-14 November 2019, Solo, Indonesia. DOI: 10.1088/17551315/426/1/012042.
15. Krawczynska-Piechna An analysis of the decisive criteria in formwork selection problem // Archives of Civil Engineering. 2016. Vol. 62, № 1. P. 185-196. DOI: 10.1515/ace-2015-0060.
16. Кириллов М.Н., Кулешов И.В. Анализ современных систем несъемной опалубки // Университетский комплекс как региональный центр образования, науки и культуры. материалы Всероссийской научно-методической конференции (с международным участием). Оренбург, 2021. С. 200-208.
17. Макав Д.В., Левицкая А.Ю. Совершенствование технологии возведения жилых зданий в несъемной опалубке // Системные технологии. 2019. № 1 (30). С. 76-82.
18. Прохоров С.В. Повышение эффективности применения опалубочных систем в строительстве // Проблемы современной науки. 2016. № 23. С. 27-33.
19.Забелина О.Б., Чжан Ц. Современные опалубочные системы // Молодежь и XXI век - 2020. материалы X Международной молодежной научной конференции. 2020. С. 257-259.
20. Гайдуков П.В., Пугач Е.М. Особенности применения несъемной опалубки перекрытий // Вестник евразийской науки. 2021. Т. 13. № 6.
Disposable cardboard formwork as an innovative material in the
construction industry Morozova Yu.A., Ptukhina I.S., Morozov A.A., Krotov O.M.
Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University
Over the past few years, the construction market has been developing significantly: architects and developers are faced with the task of finding technologies that help save time and budget for construction projects, increase the durability of structures of various shapes. Ease of transportation, speed of installation and disassembly, fast manufacturing are factors that help reduce material and labor costs in construction. Disposable cardboard formwork has all of the above properties. With the help of this simple and unique design, residential buildings, sports and industrial facilities, high-rise facilities are being built. The work is based on the analysis of scientific research using theoretical methods based on the study and generalization of diagrams of previously published works by foreign and domestic authors. Keywords: shuttering system, disposable cardboard formwork, steel formwork,
domestic manufacturers, comparative analysis, types of shuttering. References
1. Kiseleva Yu.S., Semenov V.S. Development of recommendations on the
normalization of the properties of fixed formwork // In the collection: Engineering personnel are the future of Russia's innovative economy. Materials of the All-Russian Student Conference: in 8 parts. 2015. pp. 9597.
2. Wei Li, Xiaoshan Lin, Ding Wen Bao A review of molding systems for modern
concrete construction // Structures. 6 February 2022. Volume 38 (Cover date: April 2022). Pages 52-63. DOI: 10.1016/j.istruc.2022.01.089.
3. Evstratov V.S. Features of monolithic construction of residential buildings //
Construction is the formation of the living environment. Collection of
materials of the seminar of young scientists of the XXIV International Scientific Conference. Moscow, 2021. pp. 82-86.
4. Kiryushin N.S. Monolithic construction. modern types of formwork systems //
Modern scientific research and innovation. 2022. № 4 (132).
5. Linvill E., Ostlund S. The Combined Effects of Moisture and Temperature on the Mechanical Response of Paper // Experimental Mechanics. 2014. № 54 (8), Pages 1329-1341. DOI: 10.1007/s11340-014-9898-7.
6. Schastnaya A.V., Mishakova A.V. Economic justification of the expediency of
using non-removable formwork to reduce the construction period of the object // In the collection: ISI SCIENCE WEEK. Collection of materials of the All-Russian Conference. 2022. pp. 141-142.
7. Bausin V.V., Andreeva P.I., Kazaryan R.R. Promising technologies in the
creation of formwork systems // BST: Bulletin of construction machinery. 2020. No. 11. pp. 60-61.
8. Bershadskaya D.E. The use of non-removable formwork for round-section
columns in the construction of parking lots // Construction - formation of the life environment. Proceedings of the Eighteenth International Interuniversity Scientific and Practical Conference of Students, undergraduates, postgraduates and young scientists. 2015. pp. 175-178.
9. Kakharov Z.V., Kodirov N.B.U. Efficiency of fixed formwork in construction //
Actual scientific research in the modern world. 2021. No. 4-9 (72). pp. 1720.
10. Prokhorov S.V., Chernysheva E.V. Innovative shuttering systems for construction // Development of modern science: theoretical and applied aspects. collection of articles by students, undergraduates, postgraduates, young scientists and teachers. Under the general editorship of T.M. Sigitov. Perm, 2016. pp. 59-61.
11. Zhalova I.V., Nagmanova A.N. Modern technologies of shuttering systems
used in monolithic construction // Bulletin of Science. 2018. Vol. 4. No. 9 (9). pp. 191-194.
12. V.Rajeshkumar, S.Anandaraj, V.Kavinkumar, K.S.Elango Analysis of factors
influencing formation material selection in construction buildings // Materials Today: Proceedings, Volume 37, Part 2, 2021, Pages 880-885. DOI: 10.1016/J.matpr.2020.06.044.
13. Nazarova E.V. Construction of high-rise monolithic buildings // Modern technologies in construction. Theory and practice. 2019. Vol. 2. pp. 238243.
14. P. Arumsari, C. Xavier Cost and time analysis on the selection of formwork installation method // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, Volume 426, The 3rd International Conference on Eco Engineering Development 13-14 November 2019, Solo, Indonesia. DOI: 10.1088/1755-1315/426/1/012042.
15. Krawczynska-Piechna An analysis of the decisive criteria in formwork selection problem // Archives of Civil Engineering. 2016. Vol. 62, № 1. P. 185-196. DOI: 10.1515/ace-2015-0060.
16. Kirillov M.N., Kuleshov I.V. Analysis of modern systems of permanent formwork // The University complex as a regional center of education, science and culture. materials of the All-Russian Scientific and Methodological Conference (with international participation). Orenburg, 2021. pp. 200-208.
17. Makav D.V., Levitskaya A.Yu. Improving the technology of construction of residential buildings in fixed formwork // System technologies. 2019. No. 1 (30). pp. 76-82.
18. Prokhorov S.V. Improving the efficiency of the use of formwork systems in construction // Problems of modern science. 2016. No. 23. pp. 27-33.
19. Zabelina O.B., Zhang Ts. Modern shuttering systems // Youth and the XXI century - 2020. materials of the X I nternational Youth Scientific Conference. 2020. pp. 257-259.
20. Gaidukov P.V., Pugach E.M. Features of the use of non-removable formwork of floors // Bulletin of Eurasian Science. 2021. Vol. 13. No. 6.
Q *
O X 0
3
s *
8)
O T
■u o s
T
<D
a r
o
T
a
8)
