Объемно-блочное домостроение: опыт применения

На сегодняшний день в России не решены задачи полного обеспечения граждан доступным и комфортным жильем эконом класса. Невысокое качество выполнения монтажных работ, недостаточный контроль за строительным процессом, немалое количество проектных ошибок приводят к тому, что современные жилые дома, нередко, не соответствуют заявленным теплотехническим характеристикам. Вместо классов энергетической эффективности А или В, для жилых зданий реально жилье соответствует классу С и ниже, которое с трудом удовлетворяет требованиям действующих стандартов. теплотехнический объемный блочный жилой производственный

Немаловажным фактом является и то, что большая часть территории России находится в зоне действия вечной мерзлоты, что в свою очередь приводит к значительному увеличению стоимости строительных материалов, усложнению условий труда, нехватке кадров в таких регионах. В связи с этим, правительство РФ приняло ряд мер, к которым относятся национальные проекты «Доступное и комфортное жилье - гражданам России», ФЦП «Жилище» и федеральная программа «Жилье для российской семьи». Высокая цена жилья в северных регионах приводит к тому, что огромные территории остаются неиспользованными, или же используются не в достаточной степени эффективно.

На сегодня имеется значительное количество исследований и публикаций по широкому кругу проблем объемно-блочного домостроения. Так, автор публикаций А.М. Белозерский, в своих работах рассматривает применение конструкций из объемных блоков при строительстве жилых и производственных зданий и сооружений, исследуя технологию объемно-блочного домостроения в России на основе анализа зарубежного и отечественного опыта.

Работа представляет результат широких тем исследования объемно-блочной технологии строительства. При этом на сегодняшний день не обобщен широкий исторический опыт отечественного объемно-блочного домостроения, нет однозначного видения перспектив его развития.

Одним из способов решения проблем видится в применении известного в истории развития строительной индустрии России, но несколько забытого объемно-блочного метода.

Целью данной статьи является представление результатов исследования потенциала объемно-блочного метода строительства.

Задачами исследования являются:

1) выявление основных ценностных характеристик данного метода строительства; поиск проблем, которые привели к его резкому сокращению, краткий обзор опыта строительной индустрии последних тридцати лет; изучение истоков его формования и развития;

2) сравнение теплотехнических показателей наружных ограждающих конструкций типового объемно-блочного и панельного зданий, путем математического моделирования теплопередачи, в соответствии с требованиями и рекомендациями СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий» при суровых климатических условиях; определение соответствия конструкций санитарно-гигиеническим требованиям;

3) анализ возможностей архитектурных качеств объемно-блочных зданий;

4) обоснование целесообразности применения комплектно-блочного метода, как перспективного направления развития строительной отрасли.

Развитие объемно-блочного домостроения (ОБД) началось более 50 лет назад. Патентный приоритет на объемные блоки принадлежит Н.А. Ладовскому и В.П. Караулову, которые в 1931 г. получили авторское свидетельство на каркасно-блочную систему жилого дома. Первые серии объемно-блочных жилых домов были разработаны специалистами ЦНИИЭП жилища. Объемный блок представляет собой законченную структурную единицу здания в виде пространственной тонкостенной конструкции, ограничивающей определенный объем (фрагмент) здания и обладающей необходимыми значениями прочности, жёсткости, устойчивости. Объемно-блочные здания собираются из отдельных монолитных железобетонных элементов размером с комнату или группу комнат, которые изготавливаются на заводах и доставляются на строительные площадки с максимальной степенью заводской готовности.

На заводах ОБД на них устанавливают все необходимое: оконные и дверные блоки; санитарно-техническое оборудование, включая отопительные приборы и запорную арматуру; электротехнические разводки с выключателями и розетками; производят отделочные работы. На строительной площадке остается смонтировать блоки в готовое положение, заделать внутренние и наружные стыки, соединить межэтажные коммуникации. Из объемных блоков выполняют: жилые помещения, кухни, санитарно-технические узлы, лестничные клетки, лифтовые шахты, конструкции технических этажей, элементы фундаментов. 3 февраля 1969 г. вышло специальное постановление Совета Министров СССР «О развитии объемно-блочного домостроения», ставшее толчком для проведения широко эксперимента по внедрению это метода строительства. В результате реализации этого постановления в СССР построены и действовали более 20 объемно-блочных домостроительных предприятий, важнейшие из которых располагались в Минске, Кременчуге, Краснодаре, Вологде, Хабаровске. К концу 1972 г. в СССР из объемных блоков построены жилые дома общей площадью в 150 тыс. м2. Из объемных блоков начали сооружать не только жилые здания, но и общественные объекты, такие как общежития, гостиницы, пансионаты и т.п. Всего на территории СССР в течение 1960-1980-х гг. построено более тысячи таких сооружений. Несмотря на большое множество конструктивных схем, в Советском Союзе наиболее часто применялся метод строительства из блоков размеров в комнату, более технологичных в изготовлении, монтаже и транспортировке.

Исследователем Г.Э. Шаблинским, в соответствии с ГОСТ 8829-94, были проведены два контрольных испытания нагружением объемных блоков новой секции, произведенных на заводе «ОБД-Выбор» в городе Воронеж. Согласно результатам этого исследования, блоки удовлетворяют требованиям к жёсткости и трещиностойкости.

Результаты исследования Г.Э. Шаблинского и М.М. Тамова дают основание делать следующие выводы:

1. разрушение объемного блока происходит при достижении нагрузки 11870 кН, вследствие раздробления бетона в опорной части узких угловых простенков;

2. при контрольной нагрузке ширина раскрытия трещин в перекрытии составляет 0,2 мм, что не превышает допустимого значения 0,3 мм;

3. нагрузки, приложенные в ходе испытания, способствуют прогибам стен в незначительной степени.

Транспортировка и монтаж блоков должны удовлетворять существующим требованиям. С целью предотвращения трещинообразований в блоках, их перевозят в трейлерах, специально оборудованных пневматическими амортизационными устройствами. Для защиты от воздействия атмосферных осадков в процессе хранения блоки защищают чехлами из прочной синтетической пленки. Монтаж блоков ведется непосредственно с транспортных средств по часовому графику. Для подъема блоков используются специальные самобалансирующие траверсы. Здесь недопустимо осуществлять так называемую «подгонку» конструкции на месте, из-за высоких требований к точности при изготовлении и монтаже объемно-блочных зданий.

По данным экономического анализа, преимущества метода объемных блоков, по сравнению с крупнопанельным домостроением, применяемым в Северных регионах, состоят в следующем: сокращение сроков строительства за счет перенесения на завод до 80 процентов трудозатрат, уменьшение трудоемкости в 2-3 раза, уменьшение количества подъемов при монтаже в 4-5 раз, экономия расхода бетона на 25-28%. Заводское производство обеспечивает высокую точность всех размеров зданий, что в свою очередь упрощает процесс сборки и позволяет использовать монтажный персонал не очень высокой квалификации, а значит не дорогой. Объемные блоки можно монтировать «с колес», что дает существенное снижение накладных расходов и затрат на временные сооружения. Надо заметить, благодаря различной группировке объемных блоков относительно друг друга, можно достигнуть большого разнообразия при выборе объемно-планировочного решения здания.

На определённом этапе возникла проблема унификации. Блоки верхние и нижние по стандарту должны быть одинаковых параметров, но на деле нижние блоки испытывали большую нагрузку, чем верхние, тем самым возникала необходимость в их более качественном, а, следовательно, и дорогом армировании. Несмотря на ряд несомненных преимуществ, ОБД не получило такого широко распространения, как панельное в 1970-1980-е гг. Среди недостатков оказались следующие:

1) отсутствие больших закрытых промышленных площадок для производства и складирования объемных блоков;

2) сложность, дороговизна и несовершенство, на тот момент, оборудования для производства блоков; сложность при их формировании;

3) нехватка мощных механизмов с большой грузоподъемностью для транспортировки и монтажа; сложность при перевозке негабаритных грузов.

Все это в итоге дало отрицательный экономический эффект, и минимизировало явные достоинства объемно-блочного строительства.

В одном из регионов России, Краснодарском крае, в строительстве жилья накоплен значительный опыт. Так, Краснодарский завод ОБД при производстве конструкций в качестве наружного слоя вместо тяжелого железобетона стал использовать керамзитобетон высокой прочности, благодаря чему на заводе достигли снижения массы конструкций и добились более высоких теплотехнических показателей. Высокие требования, предъявляемые к качеству наружных и внутренних ограждающих элементов, распространяются и на качественные показатели теплозащитного слоя. Не достаточно выбрать дешевый утеплитель, обеспечивающий лишь необходимый микроклимат помещения - он так же должен сохранить свои исходные свойства на протяжении длительного времени, не расслаиваясь и скатываясь. Материалы должны быть не токсичными и не легковоспламеняющимися. Здание должно быть прочным, надежным, с минимальным количеством номенклатуры использованных материалов, небольшими сроками строительства, обладать достаточным уровнем тепловой защиты, быть не сложным в монтаже. По всем этим показателям блочные здания не чуть не уступают своим аналогам, панельным железобетонным.

В качестве наглядного примера сравним теплотехнические показатели трехслойной наружной стены современного жилого многоэтажного панельного дома в другом регионе - Красноярском крае, со стеной объемно-блочного дома. В данном исследовании поставлена задача в сравнении с конструкцией объемно - блочного типа проанализировать трехслойные наружные стены панельного здания, наиболее популярного и доступного конструктивного типа жилья в современной России.

Наиболее часто подобные панели состоят из наружного и внутреннего железобетонных слоев, а также, в качестве утеплителя, пенополистирольных плит между ними, используемых в качестве утеплителя. Толщина панелей применяется на основании теплотехнического расчета и расчета на прочность и раскрытие трещин, но не менее значений, данных в источнике. Стандартная толщина такой стены колеблется в диапазоне 300-350 мм. Минимальная толщина внутреннего железобетонного слоя составляет 80-120 мм (ненесущий и несущий). Наружный железобетонный слой - не менее 60-80 мм (тяжелый и легкий бетон). При комплектно-блочном строительстве стандартная трехслойная стена, выпускаемая заводами ОБД, включает следующее: наружный керамзитобетонный слой (70 мм), слой утеплителя из пенополистирола (190 мм), внутренний железобетонный слой (70 мм).

Результаты расчетов, приведенных в данной работе, показали следующее.

1) Приведенное сопротивление теплопередачи для наружных стен панельного здания, в первом случае - выше нормируемого, что удовлетворяет требованиям СП 50.13330.2012. Во втором случае оно ниже нормируемого - данная ограждающая конструкция обеспечивает недостаточный уровень тепловой защиты здания. Объемно-блочные здания обеспечивают достаточный уровень сопротивления теплопередачи и удовлетворяют требованиям СП 50.13330.2012 предъявляемым к зданиям, проектируемым на территории Красноярского края. В результате анализа расчетов, произведенных на основе проектных данных для указанной краевой зоны, видим, что наибольшее движение тепловых потоков наблюдается в зоне примыкания стыка стеновых панелей.

2) Расчетный температурный перепад ниже нормируемого -- все объекты соответствуют санитарно-гигиеническому требованию, предъявляемому к жилым зданиям.

Блочные здания обладают рядом положительных архитектурных качеств. Одной из главных архитектурных особенностей объемно-блочных зданий является относительная свобода ориентации блоков в пространстве. Продольный сдвиг блоков позволяет увеличить количество сочетаний типов квартир в секции дома благодаря сдвигу одного ряда блоков относительного другого вдоль продольной оси. Образование лоджий и эркеров производится благодаря сдвигу поперек продольной оси одного или нескольких рядов блоков. Образование коридоров, галерей, эклеров и лоджий - благодаря выдвижению ряда блоков из плоскости фасада.

Объемно-блочным зданиям свойственны современные пространственные композиции, включающие разнообразие светотеневых возможностей за счет использования глубинно-пространственных, т.н. «пиксельных», приемов при формировании фасадов здания. Они хорошо сочетаются с другими конструктивными типами зданий и друг с другом, образуя сдержанную, но профессионально выверенную и запоминающуюся жилую городскую среду

Проблемы, описанные выше, сегодня, в связи с развитием современной техники и технологий, практически решаемы. Развиваются современные строительные организации с новыми производственными возможностями, обширными производственными и складскими площадями. Появилось новое эффективное оборудование, благодаря которому стало возможным производство объемных блоков с минимальным капиталовложением. Появились современные монтажные краны и транспортные средства, позволяющие перевозить и монтировать тяжелые и негабаритные блоки, обладая при этом высокой производительностью. Все это дает возможность на сегодняшний день взглянуть по-другому на объемно-блочное строительство. Примерами, являются Воронежский завод «Выбор ОБД», Краснодарский ЗАО «ОБД», Московский экспериментальный завод объемных инженерных сооружений «ЭЗОИС».

Список литературы

1. Федеральный закон №261 "Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности, и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации". - Введ. 27.11.2009

2. Чумаченко Н.Г., Жигулина А.Ю. Критерии комфорта современного жилья // Строительный вестник Российской инженерной академии: Труды секции «Строительство». 2010. №11. С. 303-305

3. СП 50.13330.2012. Тепловая защита зданий. Актуализированная редакция СНиП 23-02-2003. - Введ. 01.07.2013

4. Белозерский А.М. Объемно-блочное домостроение в России // Наука и техника транспорта. 2012. №3. С. 55-59

5. Объемно-блочное домостроение: чудо, которое не состоялось.

6. Тамов М.А., Тамов М.М., Усанов С.В., Табагуа Г.Р. Прочность и трещеностойкость объемного блока типа «колпак» без панели пола // Инженерный вестник Дона. 2015. Т. 37. №3. С. 96

7. ГОСТ 8829-94 Изделия строительные железобетонные и бетонные заводского изготовления. Методы испытаний нагружением. Правила оценки прочности, жесткости и трещиностойкости. - Введ. 01.01.1998

8. Тамов М.М. Контрольные испытания нагружением объемных блоков новой серии // Научные труды Кубанского государственного технологического университета. 2016. №6. С. 83-93; 9. Бронников П.И. Объемно-блочное домостроение. М.: Стройиздат,1979.160с.

Размещено на Allbest.Ru