5
Передовые технологии проектирования и строительства быстровозводимых домов.
История развития технологии ЛСТК.
Новые технологии, возникшие сначала в США и Канаде, а потом распространившиеся в Европе, создавались, чтобы удовлетворять следующим критериям: технологическая простота, энергосбережение, соответствие возможностям малого бизнеса по капиталоемкости и технологиям. Именно использование машиностроительных методов обеспечило высокую эффективность данной технологии и позволило перенести большую часть строительных проблем в заводские условия. Благодаря этому объем работ на строительной площадке сокращается до минимума, а соответственно резко возрастает скорость строительства без ущерба качеству.
Во всем мире растет потребление металла. Он признан одним из самых перспективных материалов будущего. В то же время с каждым годом увеличиваются мощности по производству металла во всем мире. Соответственно цены на металл как на сырье для дальнейшей обработки одни из наиболее стабильных, и не существует опасности возникновения дефицита металла в будущем.
Строительство с применением ЛСТК бурно развивается в Европе (больше в ее скандинавской части), Восточной Азии, США и Австралии. Преимущественно в тех странах, где исторически жилье возводилось с помощью деревянных каркасных конструкций. В Великобритании доля ЛСТК занимает приблизительно 20% в общем объеме жилого строительства. Доля ЛСТК в объеме строительства жилых домов по США в зависимости от региона составляет 5-15%. В Канаде около 10%. Для России строительство с применением легких стальных тонкостенных конструкций это пока новая область, по крайней мере, с точки зрения массового использования.
Особенности проектирования по технологии ЛСТК.
Для проектирования зданий из легких стальных тонкостенных конструкций (ЛСТК) можноДля проектирования зданий из легких стальных тонкостенных конструкций (ЛСТК) можно использовать практически любую компьютерную систему автоматизированного проектирования, такую как AutoCad, Kompas, Solid Works и т.п. Но даже в связке с такими расчетными программами, как Лира, SCAD Office или Autodesk Robot проектировщик столкнется с огромными трудностями при расчете элементов каркаса.
И стоит отметить, что далеко не все опытные конструкторы способны выполнить расчет ЛСТК даже после долгих месяцев самостоятельного изучения этой тематики.
А причина тому отсутствие в наших ГОСТах и СНиПах соответствующей нормативной базы для расчета и проектирования конструкций из тонких профилей. Российский СНиП Стальные конструкции не может быть использован для расчета профиля толщиной менее 4 мм, поскольку в нем не учтены некоторые существенные особенности работы тонкого профиля. Как и то, что в большинстве своем сечение ЛСТК-профиля является редуцированным.
Некоторые азы для проектирования ЛСТК специалисты могут почерпнуть из Рекомендаций по расчету стальных конструкций из тонкостенных гнутых профилей автора Э. Л. Айрумяна. Однако и после изучения этого научного доклада останутся вопросы.
В западной практике существуют Еврокод 3 (в Европе) и стандарт AISI (в США), в которых учтены особенности работы тонких профилей в конструкции каркасов зданий и сооружений. На основании норм, изложенных в этих документах, некоторые иностранные компании разработали собственные пакеты программного обеспечения, упрощающие и ускоряющие процесс проектирования и расчета ЛСТК.
Эти компьютерные программы взаимосвязаны между собой. И каждая из них предназначена для упрощения каждого этапа создания конструкции каркаса и здания в целом. В одной программе разрабатывается архитектура будущей постройки, затем на основании файла архитектурного эскиза создается объемная модель каркаса, после чего эта модель подвергается анализу и расчету в третьей программе и в итоге окончательный файл проекта передается на компьютер, подключенный к листогибочной машине. Ниже, в разделе Этапы проектирования ЛСТК мы вкратце опишем процесс производства панели ЛСТК от архитектурного решения до сборки профилей в панель.
Данный пакет программ, хоть и берет свое начало из 90-х годов прошлого века, но, тем не менее, является уникальным продуктом и позволяет с легкостью воплотить в жизнь проекты домов из ЛСТК.
Этапы проектирования по технологии ЛСТК.
Итак, имеется архитектурный чертеж здания, в котором учтены все дизайнерские моменты и пожелания заказчика.
Мы создаем в специальной программе-конструкторе чертеж плана здания с точными размерами, предварительно в настройках программы указав тип профиля для несущих и внутренних стен. Так же в настройках указывается высота стен каждого этажа, шаг стоек и горизонтальных связей и параметры оконных и дверных проемов.
Чертеж планировки здания создается не отдельными линиями, как в Автокаде например, а путем проведения проекции стены от точки до точки.
Затем с помощью специальных инструментов интерфейса в нужных местах с привязкой к концам стен расставляются оконные и дверные проемы.
После выхода из режима планировки мы видим на экране практически готовую 3D-модель каркаса стен, в котором умная программа сама учла все нюансы стыковки элементов и поставила в нужных местах диагональные связи. Проектировщику остается лишь слегка доработать модель в режиме ручного редактирования и расставить в нужных местах технологические отверстия под электропроводку и водопроводные трубы.
Таким же образом на уже готовой планировке стен каркаса создается надстройка потолка и кровельных панелей или стропильных ферм.
Разумеется, заданный шаг профилей в профилях стеновых и кровельных панелей должен быть предварительно рассчитан.
Фермы и перекрытия ЛСТК экспортируются из программы в специальное приложение для расчета на несущую способность. Это же приложение и создает заполнение ферм с нужным шагом.
После контрольной проверки объемной модели каркаса создается специальный файл, в котором содержатся по отдельности все элементы каркаса. Данный файл предназначен для программы профилегибочного станка.
Файл вместе со схемой каждой панели передается на производство, где загружается в компьютер листогибочной машины.
По нажатию кнопки пуск станок выдает готовые к сборке отрезки профиля. Такие заготовки кроме точной длины уже имеют все нужные элементы: подрезы и отгибы по обоим концам профиля, отверстия для внутренних коммуникаций и под заклепки.
Каждый такой отрезок маркируется встроенным принтером. После выпуска профиля доставляются на сборочный участок, где вручную собираются рабочими. Сборка таких панелей ЛСТК не требует абсолютно никакой специальной подготовки для людей.
Сегодня в России очевидно значительное повышение интереса к направлению - проекты малоэтажных жилых домов. Еще несколько лет назад в нашей стране практически не возводилось современных одноэтажных жилых домов, в то время как двухэтажные и трехэтажные коттеджи всегда пользовались большой популярностью. Тем не менее, в настоящее время ситуация меняется и проектирование одноэтажных домов становится очень востребованной услугой.
Во многом активизации строительства и проектирования одноэтажных домов, коттеджей способствует популяризацию ЛСТК как отдельного строительного направления. Дело в том, что стоимость одноэтажного дома из ЛСТК очень конкурентная, а относительная простота конструкции делает возведение такого дома экономически выгодным, в то время как надежность конструкции соответствует самым строгим европейским и российским нормам и требованиям. Строительство на основе ЛСТК и его преимущества.
Технология строительства на основе легких стальных тонкостенных конструкций (ЛСТК) это каркасная технология, позволяющая возводить дома в короткие сроки. Суть этой технологии заключается в использовании панелей из легких стальных оцинкованных перфорированных и неперфорированных профилей, которые образуют металлический каркас здания. Эта альтернативная технология каркасного строительства с применением ЛСТК является плодом многолетнего тесного сотрудничества инженеров-конструкторов, архитекторов, производителей и подрядчиков.
Технология ЛСТК конструктор неограниченных решений.
Технология ЛСТК позволяет строить каркасные здания самого различного назначения: жилые дома и офисные помещения, одноэтажные частные коттеджи и дома до 3-х этажей, а также многоэтажные каркасные здания. Основой строения является металлический каркас различных типов, который затем утепляется и обшивается. Каркасное строительство это процесс быстрого и экономичного возведения объектов. Использование панелей из ЛСТК повышает качество и точность строительства, сокращает сроки и снижает затраты.
Технология каркасного строительства на основе ЛСТК широко применяется также при реконструкции зданий, позволяет возводить мансарды, надстройки и пристройки. При строительстве и реконструкции используются стеновая система, система перекрытий и кровельная система.
В стеновую систему входят, во-первых, несущие стены металлический каркас из профилей и термопрофилей (толщина 1,5 4,0 мм) и эффективная теплоизоляция (сухие или жидкие утеплители). Приведенное сопротивление теплопередаче внешних стен до 6,04 м оС/Вт (в зависимости от утеплителя без учета возможности дополнительного утепления по фасаду). С внутренней и внешней стороны конструкции обшиты гипсокартонными листами. В качестве фасадной отделки могут быть использованы кирпич, камень, деревянный брус, профлист, кассеты, сайдинг и другие современные материалы. Во-вторых, в систему входят внутренние несущие стены и перегородки. Высота стен достигает 8 метров, толщина варьируется от 150 до 300 мм. технически достижимый предел огнестойкости конструкции REI90.
Система перекрытий также состоит из несущих конструкций междуэтажного перекрытия, изготовленных из стальных C- или П-образных профилей толщиной 0,8 4 мм, которые устанавливаются с шагом 600 мм. Перекрытия с С-образными балками охватывают пролет до 8 метров. Поверх балок укладывается профилированный стальной настил, служащий основанием под полы из гипсоволокнистых листов. Потолок устраивается из гипсокартонных листов, прикрепленных к нижнему поясу балок через обрешетку.
Система перекрытий также состоит из несущих конструкций междуэтажного перекрытия, изготовленных из стальных C- или П-образных профилей толщиной 0,8 4 мм, которые устанавливаются с шагом 600 мм. Перекрытия с С-образными балками охватывают пролет до 8 метров. Поверх балок укладывается профилированный стальной настил, служащий основанием под полы из гипсоволокнистых листов. Потолок устраивается из гипсокартонных листов, прикрепленных к нижнему поясу балок через обрешетку.
Кровельная система это несущие стропильные и ферменные конструкции из стальных оцинкованных профилей; свободные пролеты составляют до 20 метров.
Малоэтажный жилой дом.
ст. Кущевская Краснодарский край.
Преимущества технологии строительства на основе ЛСТК.
Доступная цена. Технология строительства на основе ЛСТК наиболее экономичная технология каркасного строительства среди существующих.
Эффективное энергосбережение, низкая эксплуатационная стоимость. Использование качественной теплоизоляции в стенах и перекрытиях позволяет устроить из ограждающих конструкций своеобразный термос, который в закрытом состоянии может хранить тепло до 2-3 суток, не требуя дополнительного отопления, что существенно снижает затраты на энергоносители, цены на которые постоянно растут.
Быстрый эффективный всесезонный монтаж, высокая производительность труда. Каркасное строительство на основе ЛСТК может осуществляться всесезонно. Это особенно важно для инвестора и при строительстве экономичного жилья, когда возврат вложенных средств является определяющим фактором. Также каркасная технология на основе ЛСТК незаменима при возникновении чрезвычайных ситуаций, когда требуется срочное переселение жильцов. Монтаж может осуществляться различными способами. Так, например, сборка каркаса может производится непосредственно на строительной площадке: сначала собирается металлический каркас, который затем утепляется и обшивается непосредственно на месте. Панели ЛСТК могут также изготавливаться в заводских условиях, а на строительной площадке останется установить готовые, уже утепленные и обшитые гипсоволокном панели. Это своего рода панельное строительство. Подобное панельное строительство удобно использовать при строительстве многоэтажных и высотных домов, где ЛСТК применяются в качестве ограждающих конструкций (готовые панели вставляются в существующий монолитный каркас по принципу пластиковых окон). Сложно представить, что теперь высотное панельное строительство может осуществляться без использования башенных кранов В этих случаях панели собираются прямо на этажах и устанавливаются вручную 4-5 рабочими (см. раздел "Видеоматериалы"- Технология ограждающих конструкций). Такое панельное строительство экономит средства на применении грузоподъемной техники, позволяет эффективно использовать трудовые ресурсы и существенно ускоряет процесс строительства.
Широкие архитектурные возможности и области применения. Каркасное строительство на основе ЛСТК позволяет реализовывать различные цели. ЛСТК могут применяться как комплексная строительная система.
для возведения малоэтажных зданий до 4 этажей: массовая типовая и индивидуальная коттеджная застройка,таун-хаузы -всевозможные малоэтажные каркасные здания жилого и общественного назначения.
для создания быстросборных модульных домов в рамках специальных программ, например создания резервного фонда на случай ЧС.
при реконструкции зданий (в том числе и ослабленных) в устройстве внутренних и наружных несущих и ненесущих стен, межэтажных перекрытий, кровельных систем, устройстве эксплуатируемых чердачных пространств.
при обновлении и утеплении кровельных покрытий и фасадов.
Каркасная технология на основе ЛСТК позволяет реализовывать сложные архитектурные и конструкторские решения. Каркасное строительство на основе ЛСТК обеспечивает свободу планировок: несущим является металлический каркас, а способность конструкций перекрывать пролеты до 14 м без промежуточных опор по кровле и до 8 м по межэтажным перекрытиям позволяет архитекторам максимально использовать внутреннее пространство и создавать оригинальные планировки, отвечающие всем требованиям Заказчика.
Надежность и долговечность. Каркасные здания, построенные по технологии ЛСТК, полностью удовлетворяют требованиям СниП II-03-79*. Металлический каркас прослужит как минимум 100 лет.
Малый удельный вес конструкций. Металлический каркас очень легкий. Вес 1 кв.м несущего стального каркаса здания находится в пределах 30 45 кг, а вес 1 кв.м готового здания в среднем составляет 150 кг. Так как металлический каркас и вся конструкция в общем обладают малым удельным весом, то нагрузка на фундамент существенно уменьшается. Это преимущество позволяет снизить затраты на фундаменты, а, значит, и в целом на каркасное строительство, расширить возможности строительства на нестабильных грунтах, применять ЛСТК при реконструкции зданий, осуществлять каркасное строительство в условиях тесной городской застройки без применения тяжелой грузоподъемной техники.
Пожаростойкость. По результатам испытаний на огнестойкость и горючесть в соответствии с ГОСТами 30247.0-94 и 30247.1-94 зданиям, построенным по технологии ЛСТК, присвоена категория II общей пожарозащиты. Материалы, используемые в конструкциях, негорючие.
Экологичность. В составе конструкций зданий, построенных с применением ЛСТК, в качестве обшивки обычно применяются гипсокартонные и гипсоволокнистые листы, а в качестве утеплителя каменная вата или эковата материалы, являющиеся экологически чистыми, имеющими 100% повторную переработку. Производство, транспортировка, монтаж и эксплуатация требуют гораздо меньших энергетических затрат, чем традиционные материалы. При производстве и строительстве минимальное количество материалов идет в неперерабатываемые отходы, а строительная площадка остается чистой во время всего процесса строительства, что благотворно влияет на рабочую обстановку на площадке и на окружающую среду.
Высокая точность. Точность размеров достигается за счет проектирования с помощью CAD-систем и машиностроительных методов. Завод-изготовитель, получая спецификацию в электронном виде, производит профили с точностью до 1 мм в продольном направлении и с точностью до сотых долей мм по сечению. Более того, такая выверенность размеров внутренних стен, перегородок и потолков полностью исключает дальнейшие работы по выравниванию стен раствором или дополнительной системой сухой штукатурки.
Уникальные возможности для малого и среднего строительного бизнеса. Низкая себестоимость и быстрая окупаемость вложений делают каркасное строительство на основе ЛСТК привлекательным и выгодным вложением средств. Каркасная технология на основе ЛСТК позволяет осуществлять каркасное строительство значительных объемов небольшими бригадами без существенных инвестиций.
Строительство быстровозводимых зданий по технологии ЛСТК.
С помощью технологии ЛСТК можно строить как жилые здания (коттеджи, малоэтажные сблокированные постройки), так и коммерческую недвижимость (торговые комплексы, административные здания, производственные помещения, гостиницы, автозаправочные станции.
Легкая стальная тонкостенная конструкция не дает нагрузку на фундамент, позволяя строить дома на плохих грунтах. Это большой плюс при реконструкции (в том числе и сильно ослабленных зданий), при строительстве в условиях тесной городской застройки без применения грузоподъемной техники, при ведении работ в сейсмоопасных регионах.
Благодаря легкости каждого элемента, а также точности размеров, маркировке и продуманным чертежам, сборка каркаса на строительной площадке напоминает сборку конструктора больших размеров. Бригада из 3 4х человек может собрать полностью каркас дома площадью 150 200 квадратных метров за 2 3 недели. Для сборки всех элементов здания понадобится только электродрель или шуруповерт, поскольку все элементы соединяются с помощью самосверлящих шурупов. Возможно применение болтовых соединений.
Сначала проектируется виртуальная модель дома, затем по ней составляется ведомость материалов и программа управления производством и линиями. Все элементы (а их может быть более 5000) после производства упаковываются и маркируются согласно проектной документации. Монтажники получают на стройплощадку вместе с материалами комплекты сборочных чертежей и монтажных карт. Сквозная маркировка позволяет быстро отыскивать на стройке нужные элементы и безошибочно вести монтаж.
Сокращение сроков строительства и, как следствие, его стоимости, зависит еще и от степени оптимизации строительного процесса, в котором для серийного строительства (например коттеджный поселок с типовой застройкой или таун-хаузы) возможно применять укрупненную сборку предварительно изготовленных в заводских условиях элементов здания.
Строительство на основе ЛСТК с применением пенополистиролбетона.
Это один из видов монолитного строительства. Несущим, по-прежнему, является металлический каркас из легких стальных тонкостенных конструкций, предлагаемых компанией ООО ВОНЭС . Внутренняя часть каркаса обшивается СМЛ. С наружной стороны на металлический каркас крепится навесной фасад (например, фибробетонные плиты, имитирующие любую текстуру по желанию Заказчика: природный камень, кирпич и т. д.
В пустоты каркаса закладываются каналы коммуникаций и вентиляции. Оставшиеся пустоты обшитого металлического каркаса заполняются пенополистиролбетоном плотностью 200 250 кг/м3 по периметру строящегося здания.
Помимо общих преимуществ, которыми обладает технология строительства на основе ЛСТК, строительство с пенополистиролбетоном является более экономически эффективным способом. За счет того, что материалы обладают высокими теплоизоляционными свойствами, площади помещений увеличиваются на 5 10 % по сравнению с кирпичными домами за счет существенного уменьшения толщины стен, а эксплуатационные энергетические затраты, соответственно, сокращаются.
По данному методу строительства на основе ЛСТК с применением пенополистиролбетона уже построены поселки в г. Раменское Московской обл. ст. Кущевская Краснодарского края и в с. Самарское Ростовской обл. В настоящий момент ведется строительство поселков в г. Обнинск Калужской обл. г. Орел, г. Смоленск, на Сахалине.
Индустриальное экономичное строительство на основе легких стальных тонкостенных конструкций (ЛСТК.
Индустриализация строительства предусматривает перевод значительной части трудоемких строительных процессов в стационарные условия промышленного производства со всеми присущими ему прогрессивными чертами (механизация и автоматизация процессов, конвейеризация производства, высокая степень заводской готовности продукции, точность изготовления и т. д.). В результате индустриализации повышается производительность труда, сокращаются сроки и стоимость строительства.
Тенденция к максимальной индустриализации и увеличению производительности труда является ключевой тенденцией в развитии строительных отраслей большинства стран мира.
Крупнопанельное индустриальное домостроение было широко распространено после войны в Западной Европе. в Советском Союзе. В то время нужно было много строить, чтобы дать людям крышу над головой. Были построены заводы, существовал единый заказ, и острота жилищной проблемы за счет больших объемов строительства была в основном снята. Большие элементы изготавливались на заводе, их везли на стройплощадку и там монтировали. Это было технологично.
С начала семидесятых годов в Западной Европе наблюдался активный переход от крупнопанельного индустриального домостроения к мелкосборному индустриальному домостроению.
Государство стало меньше вкладывать в строительство, а люди начали сами решать, какое жилье им покупать. И оказалось, что им нужно разнообразие. Кто-то захотел жить в коттедже, кто-то в блокированных домах, третьи в малоэтажных комплексах. Крупнопанельное домостроение дать разнообразия не могло. В условиях рынка и без поддержки государства крупные заводы не смогли обеспечивать свою загрузку.
Именно в семидесятые в европейском домостроении произошла смена технологического уклада: от крупнопанельного к мелкосборному. Индустриальный характер строительства остался. Дома по-прежнему собирали из деталей, изготовленных на заводе, но при этом резко увеличилась номенклатура выпускаемых изделий. Грубо говоря, крупнопанельный дом собирался из двадцати деталей, а мелкосборный из ста. Большое число производителей стало делать отдельные детали дома.
В отличие от крупнопанельного домостроения новые строительные технологии это открытые системы.
Они сопрягаются друг с другом, легко модифицируются и развиваются. Эта система открыта к развитию и способна быстро реагировать на изменения покупательских предпочтений или появление строительных новинок. И конечно, новые строительные системы дали разнообразие архитектуры: дома теперь могут быть любыми по фасадам и планировкам.
Что касается фасадных панелей, то они активно используются. Только они совсем другие, чем при крупнопанельном домостроении. Они не несущие, легкие, теплые и разнообразные. Они могут быть из совершенно различных материалов и иметь любую отделку, вплоть до меди. Архитектор может выбирать из сотни предложений производителей.
В Советском Союзе точку перехода на новый технологический уклад проскочили. Во многом из-за того, что не было рыночных механизмов, когда покупатель выбирает жилье сам. Но главная причина в том, что крупнопанельное домостроение идеально подходило для советской системы, опирающейся на централизованное планирование. В девяностые появилось много дешевой рабочей силы, и в строительстве снова перешли на ручной труд, стали строить из кирпича и монолита. Такое кустарное производство эффективно только при очень низких зарплатах.
В западной системе мелкосборного домостроения должно быть большое количество производителей, которые быстро откликаются на потребности рынка и быстро поставляют товар. При этом каждая стройка становится уникальной.
Изюминка строительства по технологии ЛСТК доступное и ликвидное жилье, которое может себе позволить подавляющее большинство российских семей. По этой технологии целесообразно и экономически выгодно строительство жилых кварталов с развитой инфраструктурой, поскольку продажная стоимость 1 квадратного метра в 1,5 2 ниже по сравнению с традиционными технологиями.
Особенно интересна эта технология при реализации ипотечных проектов.
*