Проект «Система сборного безригельного каркаса 9-этажного дома в Шымкенте»
Опубликовано в научно-практическом журнале "Интеллектуальная Собственность Казахстана", №3/2016
технический директор
ТОО «ССК-Проект»,
дипломант республиканского
конкурса достижений в области
изобретательства «Шапағат-2016»
Создание систем сборных безригельных и безбалочных каркасных многоэтажных зданий от 2-х до 16-ти этажей.
Уменьшение сроков продолжительности строительства каркаса здания в 5-6 раз.
Уменьшение стоимости 1 кв. м обшей площади жилья 3 класса комфортности на 15-20% по сравнению с выделяемым по программе «Доступное жилье 2020».
Индустриализация строительства за счет выпуска железобетонных конструкций заводского изготовления.
В перспективе через 2-3 года целью проекта будет: проектирование и строительство систем сборных безригельных и безбалочных каркасных многоэтажных зданий от 9-ти до 16-ти этажей с сейсмоизолирующими кинематическими фундаментами.
1. Актуальность проекта
Согласно программе «Доступное жилье», в 2012-2020 годах должно быть построено 69050,0 тысяч квадратных метров (далее тыс. кв. метров) общей площади жилья, в том числе:
| Год | Площади жилья, тыс. кв. м |
|---|---|
| 2016 | 7600 |
| 2017 | 7700 |
| 2018 | 8000 |
| 2019 | 9000 |
| 2020 | 10000 |
При стоимости 1 кв. метр жилья в 2016 г 150 000 тенге за 1 кв. метр будет сэкономлено 192 млрд. тенге, а за период 2017-2020 гг. при строительстве 34700 тысяч кв. метров общей площади жилья будет сэкономлено не менее 870 млрд. тенге.
Необходимость строительства зданий и сооружений безригельных сборных каркасных систем бесспорна, так как сокращает сроки строительства в 2-3 раза по сравнению с монолитными, позволяет решать практически любые архитектурно-планировочные решения. Особенностью этой системы является возможность создания любого внутреннего пространства. Гладкий потолок перекрытия позволяет отказаться от дорогостоящих подшивных потолков, необходимых по гигиеническим, эстетическим или техническим требованиям. Отсутствие ригелей и балок позволяет уменьшить строительный габарит перекрытия, что дает возможность на 5-8% снизить кубатуру здания.
Проблема состоит в том, что известные конструктивные системы безригельного сборного железобетонного каркаса КУБ-2.5, представляющие собой пространственную конструкцию, типа «этажерки», сборного, сборно-монолитного или монолитного исполнения, и сборно-монолитный железобетонный каркас зданий серии КУБ-3V, распространенные и применяемые на территории России содержит такие недостатки как:
недостаточная жесткость узлов сопряжения колонн с перекрытиями, создаваемая за счет сварки через соединительный элемент с последующим замоноличиванием мелкозернистым бетоном, который легко может разрушиться при сейсмических и других воздействиях чрезвычайного характера;
противоречит требованию СНиП РК 2.03-30-2006 «Строительство в сейсмических районах» пункт 3.4 абзац 6. о том, что «при проектировании следует располагать стыки между несущими элементами вне зоны максимальных усилий», то есть вне зоны соединения плиты с колонной;
также нарушает требования п.7.47 СНиП РК 2.03-30-2006 о том, что «стыки продольной арматуры вертикальных каркасов следует выполнять на высоте не менее 500 мм от плиты перекрытия».
2. Цель проекта, включающая в себя новизну, уникальность, конкретное применение результатов проекта, перспективы использования
В представленном проекте «Система сборного безригельного каркаса 9-этажного жилого дома в Шымкенте» отсутствуют недостатки, присущие существующим конструктивным системам безригельного сборного железобетонного каркаса КУБ-2.5 и КУБ-3V.
Целью проекта является проектирование и строительство сборных безригельных и безбалочных каркасных многоэтажных зданий.
В данном проекте применены:
патент на изобретение № 30393 «Бесчердачная, двухслойная, вентилируемая крыша». Данное изобретение позволяет сократить сроки строительства и стоимость не менее 10 млн тенге на каждый дом, отмечено дипломом «За вклад в инновационное развитие Казахстана»;
изобретение «Сборная безригельная конструкция СБК 2 в 1», значительно упрощает процесс монтажа и сокращает сроки монтажа за счет объединения двух, трех, или четырех надколонных плит перекрытий с колонной. Сопряжение колонны с плитами перекрытий выполняется в заводских условиях и не требует специальных кондукторов и опорных столиков для установки плит в проектное положение;
патент на изобретение № 31277 «Стыковое соединение сборных колонн», устраняет сварочные работы и их лабораторный контроль при монтаже;
изобретение «Сейсмостойкая, стеновая, круглопустотная панель»;
изобретение «Сборная, трехслойная плита перекрытия». Конструкции плит имеют арматурные выпуски, которые при монтаже опираются на выпуски арматур надколонных плит СБК 2 в 1, тем самым исключают необходимость установки опор под плиты перекрытий.
Конструкции «Сборная, безригельная, конструкция СБК 2 в 1», «Сборные, трехслойные плиты перекрытий» и «Сейсмостойкая, стеновая, круглопустотная панель» выполнены легкими за счет применения легких бетонов плотностью не выше 1600 кг/м3, наполнителей из микрокремнезема, золы уноса, пенополистиролбетона и вермикулитобетона объемным весом до 350 кг/м3. Облегчение веса конструкций привело к снижению веса здания и сейсмических нагрузок, к снижению армирования колонн почти в 2 раза, уменьшению сечения металлических вертикальных связей, выполняющих функции диафрагм жесткостей.
В перспективе система сборного безригельного каркаса позволит применить «Сейсмоизолирующие, кинематические фундаменты» по патенту на изобретение №31353 в многоэтажных зданиях до 16 этажей включительно с устройством подземных автопаркингов в 2 яруса в соответствии с требованиями пункта 8.8.1 абзац 3 СП РК 3.01-101-2013 «Градостроительство…» и будет достигнута полная сейсмоизоляция систем сборных безригельных каркасных зданий в сейсмических районах, являющейся актуальнейшей задачей сейсмоопасных районов всех стран.
3. Инновационность проекта
Инновационность проекта заключается в применении в вышеуказанных патентах на изобретения, результатов передовых достижений науки таких, как модифицирование строительных материалов. Оно осуществляется путем введения наномодификаторов. В качестве наномодификаторов применяют следующие добавки: углеродные астралены, углеродные фуллероны , углеродные нанотрубки, в частности, углеродная фибра для бетонов FibARMFiber С и микрокремнезем МК-85. В нанобетоне в качестве пластификаторов используются полые трубки углеродных полимеров, которые имеют диаметр всего несколько микрон. Но их прочность очень высока. Эти нанотрубки армируют бетон путем кристаллизации, что приводит к изменению структуры бетона на молекулярном уровне. Применение таких частиц повышает прочность структуры бетона на микроуровне, и приводит к увеличению прочности всего композита. Кроме того, углеродные наночастицы — готовые центры кристаллизации. Все это приводит к получению принципиально новых свойств бетонов и повышению их долговечности. Преимущества в применении современного нанобетона перед обычным бетоном заключаются в следующем:
Повышение прочности на 150%, т.е. в 2,5 раза.
Повышение морозоустойчивости на 50%, т.е. в 1,5 раза.
Устойчивость к высоким температурам.
Применение нанобетона ведет к облегчению бетонных конструкций за счет уменьшения плотности бетона.
4. Конкурентоспособность проекта на внутреннем и внешнем рынках
Применение патента на изобретение №30393 «Бесчердачная, двухслойная, вентилируемая крыша» позволяет сократить сроки строительства и стоимость не менее 10 млн. тенге на каждый дом, тем самым уменьшить стоимость 1 кв. м жилья до 5%.
Применение «Сборных безригельных конструкций СБК 2 в 1» значительно упрощает процесс монтажа и сокращает сроки монтажа за счет объединения двух, трех или четырех надколонных плит перекрытий с колонной. Вследствие чего дополнительно снижаются накладные расходы и затраты на монтаж конструкций до 3%. Отсутствие ригелей и балок позволяет сократить строительный объем здания до 5-8%, соответственно дополнительно снизить стоимость 1 кв. м общей площади. Снижение веса здания за счет применения легких бетонов с нанодобавками позволяет сократить расходы на армирование колонн и плит перекрытий.
Освоение «Системы сборного безригельного каркаса 9-этажного жилого дома в Шымкенте», соответствующих действующим нормативам в РК позволит снизить стоимость 1 кв. м общей площади 3 класса комфортности со 150 тыс. тенге по программе «Доступное жилье» до 125 тыс. тенге в ценах 2016 года, что позволит сэкономить при строительстве в РК 7 700 тыс. кв. м жилья в год, около 192,5 млрд. тенге.
В перспективе система сборного безригельного каркаса позволит:
применить «Сейсмоизолирующие, кинематические фундаменты» по патенту на изобретение №31353 в многоэтажных зданиях до 16 этажей включительно;
достигнуть полной сейсмоизоляции «Систем сборных безригельных каркасных зданий в сейсмических районах», являющейся актуальнейшей задачей сейсмоопасных районов всех стран;
исключить затраты на усиление и восстановление конструкций зданий и сооружений при устранении последствий землетрясений в сейсмоопасных областях РК.
5. Масштабность проекта
Система «Сборного безригельного каркаса 9-ти этажного жилого дома в Шымкенте» даст толчок развитию приоритетного направления «Прогрессивные технологии в строительстве, включая использование новых материалов».
Полная индустриализация строительных конструкций и их выпуск в заводских условиях позволит:
сократить сроки возведения каркаса в 5-6 раз;
снизить стоимость строительства и накладных расходов, уменьшить количество монтажников до 5-ти человек, вместо бригады арматурщиков, и бетонщиков из 20-30 человек;
реанимировать домостроительные комбинаты (ДСК), соответственно создать новые рабочие места;
исключить ошибки в армировании при строительстве, снижающих прочность и пространственную жесткость зданий и сооружений;
упростить операционный контроль подрядных организаций;
повысить качество технического надзора;
уменьшить Государственный архитектурно-строительный контроль и авторский надзор.
В ближайшие годы в стране будет возможность проектировать 5-ти, 9-ти, 12-ти, и 16-ти, одно и двух подъездные многоэтажные жилые дома.
В перспективе будет возможность реализации типового проектирования и строительства, жилых, административных и общественных зданий, в том числе, школ, детсадов, больниц, гостиниц и прочих объектов, с сокращением сроков строительства в 2-3 раза по сравнению с монолитными каркасными системами, и снижением стоимости строительства до 20%.
Система сборной безригельной конструкции позволит выйти на рынки стран СНГ и дальнего зарубежья и успешно конкурировать с аналогичными системами КУБ-2.5 и КУБ-3V.
