СРАВНЕНИЕ КАРКАСНЫХ СИСТЕМ

  В материалах IV международной научно-технической конференции “Эффективные строительные конструкции: теория и практика” (Сборник статей, Пенза, 29-30 ноября 2005г.) в статье учёных Пензенского государственного университета архитектуры и строительства А.Е.Трегуб и Е.С.Епинин отмечалось, что в существующих экономических условиях, когда существенно возросла стоимость строительных материалов и на первое место выдвинулась проблема энергосбережения, как при возведении зданий, так и при их эксплуатации, требуется решительная замена применяющихся до сих пор конструктивных систем на новые, прогрессивные. Там же авторы констатируют, что связевый каркас межвидового применения серии 1.020-1/87, широко используемый на территории всей России, при высоком уровне индустриальности и скорости монтажа, ограничивает планировочные возможности из-за жёсткой фиксированной сетки колонн. Кроме того, каркас не обладает жёсткостью, так как соединение в узлах принято шарнирным и для обеспечения жёсткости здания необходима установка диафрагм жёсткости.
  Не следует забывать, что каркасные несущие системы могут реализовываться в трех вариантах: со сборным, монолитным или сборно-монолитным каркасом. При наличии производственной базы применяют сборные и сборно-монолитные каркасы, а при её отсутствии – монолитные.
  Сборные конструкции зданий никак не могут быть менее материалоемкими, чем сборно-монолитные или монолитные. Дело в том, что в первом случае мы имеем дело со статически определимыми системами, каждый элемент которых работает под нагрузкой практически независимо друг от друга. При этом не происходит перераспределения усилий от более нагруженных элементов к менее нагруженным, не включаются в работу опорные сечения изгибаемых элементов. Каркасы же из монолитного или сборно-монолитного железобетона позволяют полностью перераспределять усилия между элементами расчетной схемы, находящейся под нагрузкой. Поэтому величина этих усилий в каждом сечении значительно меньше, что позволяет существенно (на 30-40%) уменьшать их размеры и соответственно материалоемкость. К тому же во втором случае на 90-95% сокращается объем сварных работ и потребность в закладных деталях. Оба каркаса (сборно-монолитный и монолитный) примерно равноценны, однако каждый из них имеет свои положительные качества и недостатки.
  Так, сборно-монолитный каркас является наименее материалоемким, как по расходу бетона, так и арматуры, поскольку при приведенной толщине диска перекрытия 12,5 см позволяет перекрывать пролеты до 7,20 м, а удельный расход стали на 1 м2 не превышает 12,0 кг. Большой процент сборности в сборно-монолитных каркасах в полной мере позволяет использовать существующую базу стройиндустрии, что потребует минимальных затрат на технологическую оснастку и освоение производства.
  Монолитный каркас, более материалоемкий, чем сборно-монолитный (например, плита толщиной 16 см позволяет перекрывать пролеты длиной только до 6,20 м), отличается несколько повышенным расходом стали (до 22-24 кг/м2), поскольку доступными являются более мягкие стали класса A-III, а не Ат-V, как в предыдущем случае. Для этого каркаса требуются гораздо большие размеры инвентарных палуб и поддерживающих устройств. Однако, такие каркасы устраиваются сразу на месте, при этом сокращаются энергозатраты на возведение, полностью исключаются стыки колонн и соответственно ванная сварка. Объекты в этом случае не требуют комплектации сборными изделиями. Они могут возводиться на значительных удалениях от производственных баз подрядчика. Применение монолитных каркасов до сих пор сдерживалось отсутствием современных опалубочных систем, сегодня же эти каркасы доступны.
  Сегодня наиболее популярными являются каркасные технологии домостроения, это система «Аркос», разработанная БелНИИС, и аналог французского «Сорет» – система «Рекон».
Для тех кто хочет освоить рынок жилищного и гражданского строительства с минимальными затратами на организацию производства, предлагается использовать сборно-монолитные несущие каркасные системы, которые сочетают в себе преимущества сборного и монолитного каркасных систем:
•    Снижение стоимости строительства несущих конструкций здания  до 39% с учетом возврата затрат от увеличения площади. Возможность размещения подземной автостоянки под зданием.
•    Уменьшение веса несущих конструкций до 40%.
•    Возможность использования не конструкционных материалов с низкими показателями прочности в качестве наружных  стен.
•    Большие возможности перепланировки помещений в период проектирования, строительства и эксплуатации.
•    Более экономический расход арматуры, количество применяемой арматуры снижается в 1-5 раза.
•    Возможность постоянного контроля в заводских условиях за качеством выпускаемой продукции.
•    Быстрая переналадка технологического оборудования под запросы рынка.
•    Небольшой вес  конструкций и, как следствие, отсутствие тяжелых башенных кранов с большой грузоподъемностью.
•    Универсальность элементов, что позволяет их использование при любых архитектурных решениях. Гибкость архитектурно-планировочных решений, пролеты от 2,7 до 9 м.
•    Расход сборного железобетона на возведение 1 квм общей площади сборно-монолитного каркаса 0,15-0,2  кубм в зависимости от архитектурных решений.
  Отсутствие сварных соединений упрощает сборку каркаса, не требует высокой квалификации рабочих.
На основе изучения литературных данных по исследованию железобетонных каркасов установлено и проанализировав полученные данные при поддержке предприятий стройиндустрии республики Татарстан разработана новая универсальная несущая каркасная система, на который получено три патента:
  1. “Сборно-монолитный железобетонный каркас многоэтажного здания “КАЗАНЬ-1000”, патент на изобретение №2184816 с датой приоритета от 22 марта 2001г., авторы - Мустафин И.И., Гаранин В.Н.;
  2. “Сборно-монолитный железобетонный каркас многоэтажного здания “МОСКОВИЯ”, патент на изобретение №2250966 с датой приоритета от 14 июля 2003г., авторы - Мустафин И.И., Хвостенко В.П.;
  3. “Сборно-монолитный железобетонный каркас многоэтажного здания “КАЗАНЬ-XXI в”, патент на изобретение №2281362 с датой приоритета от 27 декабря 2004г., автор - Мустафин И.И.

                           

  Изобретения направлены на создание новой гибкой несущей конструктивной каркасной системы, обеспечивающей возможность свободной планировки с одновременным снижением материалоёмкости и трудозатрат при монтаже и повышением сборности конструкций (доля монолитного бетона от 7,2%) и жёсткости здания, в том числе для сейсмических районов.

Доцент кафедры
железобетонных и каменных конструкций
Казанской государственной
архитектурно-строительной академии,
кандидат технических наук                                                            И.И.Мустафин