Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Высотное строительство

2. Монолитное строительство и проектирование монолитных зданий

3. Технология преднапряженного железобетона

4. Технология Royal Building System (RBS)

5. Малоэтажное строительство

6. Экоподход как источник архитектурных направлений

Заключение

Список литературы

Введение

С каждым годом возрастают объемы капиталовложений в нашей стране, ускоряются темпы возведения зданий и сооружений, снижаются затраты и повышается производительность труда. Дальнейший прогресс в строительстве связан с решением ряда задач, направленных на оптимальное выполнение плановых заданий. К числу таких задач относятся:

- снижение материалоемкости строительства;

- снижение затрат труда при выполнении тяжелых и трудоемких работ с одновременным повышением производительности труда;

- дальнейший рост темпов возведения зданий и сооружений;

- снижение стоимости строительства;

- повышение качества, долговечности, точности и тщательности выполнения строительных работ;

- обеспечение роста темпов возведения зданий и сооружений;

- внедрение ряда мероприятий организационного характера с целью увеличения эффективности капитальных вложений, сокращения незавершенного строительства, лучшей увязки с поставщиками материально-технических ресурсов, интенсификании производства.

Демографические особенности нашего времени создают условия, при которых непрерывное увеличение объемов выполнения строительных работ будет сопровождаться некоторым сокращением численности работающих, занятых в строительстве. Поэтому огромное значение приобретает задача уменьшения материалоемкости строительства, от правильного решения которой в большой степени зависит общее снижение затрат труда во всех взаимосвязанных со строительством сферах деятельности: производстве строительных материалов и изделий, транспорте, выполнении строительно-монтажных работ.

Капитальное строительство - отрасль, в которой реализуется по массе более одной трети всей продукции сферы материального производства. Каждый процент экономии, и в равной степени потерь, используемых ресурсов в расчете на год составляет 200 млн. руб. в промышленности стройматериалов и 500 млн. руб. в строительстве.

Современные проектные решения направлены на облегчение массы зданий, сокращение числа элементов, заполняющих внутренние объемы, повышение единичной массы монтируемых элементов, создание компактных заводских комплексов с применением индустриальных изделий и обеспечением надлежащей технологичности конструкций, облегчающей производство строительных работ. При этом следует учитывать, что уже сейчас предполагается возведение уникальных гражданских зданий высотой в 40 и более этажей. Это возможно при использовании высокомарочных цементов (М600, М800), высокопрочных сталей (с пределом текучести для стали A-VII 14 МПа) и современных профилей, легких бетонов плотностью 1400 кг/м3 и ниже, новейших облегченных конструкций с применением алюминия и пластмасс (панелей типа «Сэндвич» и др.), новых конструктивных решений (пространственных структурных конструкций, предварительно напряженных железобетонных и металлических конструкций), использование широкополосных двутавров в поясах ферм, а в решетках - гнутых профилей и труб.

Особое значение в индустриальном массовом строительстве приобретает технологичность принятых конструктивных решений. Под этим понимают такие их особенности и свойства, которые обеспечивают при изготовлении, транспортировании и монтаже наименьшие затраты ручного труда и быстрейшее выполнение строительного процесса. Однако надо иметь в виду, что технологичность - не самоцель. Здания и сооружения являются объектами долговременного пользования, и части этих объектов, будучи технологичными в исполнении, в то же время должны быть оптимальными с точки зрения обеспечения условий для длительной эксплуатации, легко ремонтироваться, удовлетворять высоким комфортным и эстетическим требованиям при наличии оригинальных решений.

К тому же, решение ряда таких проблем как экологическая безопасность как для окружающей среды так и для чеотвека, увеличение комфортности жизни человека, энергоэффективность является на сегодняшний день приоритетной задачей в современном строительстве.

Рассмотрим ниже некоторые существующие современные технологии строительных производственных процессов.



1. Высотное строительство

монолитный строительство здание

В современном мире опытом высотного строительства, давно перешагнувшего границы США, могут похвастаться большинство азиатских и некоторые европейские мегаполисы (дольше всех сопротивлявшиеся наступлению небоскребов). Среди них занимает свое место и Москва, на подходе Санкт-Петербург, где первый небоскреб планируется возвести через несколько лет.

Вот уже более ста лет высотки являются мощным драйвером развития инновационных технологий в строительстве. Ведь возведение небоскреба - всегда вызов, требующий ответа специалистов из самых разных областей.

В каждом небоскребе, в его архитектуре, можно видеть соревнование передовых технологических и конструкторских решений. По словам главного архитектора проекта «ОКО» в «Москва-Сити» ДарьиСибиряковой в небоскребе трудно изобрести что-то интереснее запредельной высотности. Перед архитекторами, в первую очередь, стоит задача привлечь самых опытных конструкторов, способных воплотить в жизнь такие «заоблачные» проекты.

Безусловно, при строительстве небоскребов важно использование новейших технологических разработок. Поэтому отслеживание научных, строительных достижений и активное применение их на практике - залог успеха в «высотной» сфере.

Например, практически у каждого небоскреба «свой» рецепт бетона. Так, компания CapitalGroup (девелопер проекта «ОКО») впервые в истории московского домостроения использовала бетон марки прочности В100, специально разработанной под этот проект. Высокопрочный бетон дал возможность делать сечение несущих колонн на этаже более узким, что в свою очередь, позволило без ущерба для опорных характеристик сократить толщину конструкций.

Свои «бетонные» ноу-хау есть и у зарубежных девелоперов.

Например, при строительстве знаменитого небоскреба BurjKhalifa в Дубае в бетон добавляли лед, а при возведении башен-близнецов PetronasTowers в Куала-Лумпуре кварц. В обоих проектах использовались большие объемы бетона. Так, в основание 828-метрового BurjKhalifa было залито 45 тысяч кубометров, а под каждую из 452-метровых башен Petronas - по 13 тысяч кубометров бетона. Рекордные объемы бетона потребуются при возведении фундамента первого петербургского небоскреба «Лахта центр». Уже известно, что объем бетонирования только нижней плиты фундамента башни составит 24 тысячи кубометров бетона, а вместе с верхней плитой будет залито 46 тысяч кубометров.

Высотное строительство дает толчок к развитию смежных отраслей, например, финская компания «Kone» разработала технологию, позволяющую создавать лифты для зданий, высота которых достигает более 1000 метров, что, разумеется, дает возможность небоскребам продолжать «гонку высотности». Именно высотное строительство находится в авангарде многих производственных секторов рынка поскольку для небоскребов разрабатываются новые модификации скоростных лифтов, создаются новые виды остекления, кондиционирования, специальные строительные материалы, совершенствуются пожарные системы.

Безопасность и устойчивость - важнейшее требование, которое предъявляется к небоскребам сегодня.

После теракта 11 сентября 2001 года конструкции всех строящихся и проектируемых небоскрёбов были коренным образом пересмотрены, чтобы исключить эффект «прогрессирующего разрушения», который проявился на башнях-близнецах Всемирного торгового центра. Большая часть инженерных усилий направлена на обеспечение прочности небоскреба, его способности сопротивляться вертикальным и горизонтальным нагрузкам. Один из современных примеров - решение, предложенное для «Лахта центра», где на центральный силовой элемент башни - бетонный ствол, или «ядро» - будут «нанизаны» все 86 этажей здания. Внутри ядра будут установлены все вертикальные коммуникации - трубы, кабели, лифты. Железобетонные распорки от ядра к внешним колоннам через каждые 70 метров уменьшат горизонтальные колебания здания в случае сильных порывов ветра или землетрясений, а металлические балки межэтажных перекрытий обеспечат надёжную связь внешних колонн здания с центральным ядром. По словам главного инженера проекта Сергея Никифорова, такая конструкция имеет многократный запас прочности, а срок её службы практически не ограничен.

Строительство высотных зданий требует повышенного внимания к проектированию и возведению. Необходимо тщательное исследование гидрогеологических условий строительства, определение сейсмичности конкретной площадки, исследование ветровых нагрузок, тщательный выбор уже проверенных строительных материалов, расчет здания на все виды воздействий, в том числе на недопущение прогрессирующего разрушения здания при выходе из строя некоторых элементов. Кроме того, должны разрабатываться технологические карты на различные строительные операции и осуществляться контроль над их исполнением.

Вне зависимости от архитектурных изысков, все современные небоскребы объединяет общая структура: как правило, это башня более-менее округлой формы. Единство объясняется двумя главными факторами. Во-первых, здание такой высоты не должно мешать естественному освещению своих более низких соседей. Во-вторых, чем больше высота, тем сильнее ветровые нагрузки (верхние этажи высоток при сильных ветрах раскачиваются вполне ощутимо для обитателей). Чтобы уменьшить их воздействие, лучше выбирать оптимальную в аэродинамическом отношении форму здания - пирамиду, цилиндр или призму. Причем основание высотки всегда должно быть несколько шире верха.

Развивать города вверх заставляет увеличение (концентрация) населения в условиях недостатка земли. Яркий пример такого роста - новые города планеты, в том числе знаменитая столица небоскребов Дубай. Иная ситуация, когда высотные вертикали появляются на фоне панорамы исторических городов. Здесь, считают эксперты, главное - соблюсти интересы всех сторон. В основном высотки нужны для формирования деловых центров, так называемых «даунтаунов» - их основное предназначение именно в том, чтобы максимально повысить и сконцентрировать активность в этих зонах, уменьшив необходимость передвигаться по городу для проведения переговоров, деловых встреч. Для размещения таких центров желательно находить территории, которые, в зависимости от топографии, не оказывали бы какого-то существенного влияния на силуэт города, а также на восприятие характерных панорам.

Необходимость сохранить исторический силуэт Петербурга стала одной из причин того, что в северной столице, при обилии многоэтажек, нет ни одного «настоящего» небоскреба, в отличие не только от Москвы, но и от Лондона, Парижа и даже от внешне вполне провинциального Осло. Первая высотка в Петербурге появится через 4 года, причем не в центре города с его сложившимися архитектурными традициями, а в периферийном Приморском районе, на берегу Финского залива. По объему вводимых площадей (400 000 кв. м), если считать не только саму 462-метровую башню, но и многофункциональный комплекс со стилобатом, где будет создано общественное пространство, будущий «Лахта центр» станет одним из самых больших зданий в Европе.

Аналогичный подход наблюдается в Москве: в историческом центре небоскребов не строят, и, хотя появление высотных зданий каждый раз вызывает множество споров, по мнению экспертов, в городе есть точки, вполне пригодные для высотного строительства. Так расположен комплекс «Москва-Сити».

В современном градостроительстве встречается практика размещения высотных зданий рядом с пересадочными узлами, вокзалами и другими важными точками городской инфраструктуры. Небоскребы формируют фасадные линии городов и прибрежных зон, создают новые «визитные карточки» городов. Классический пример - Манхеттен в Нью-Йорке, океанский фасад города, а во многом и «главный вид» США. Среди множества современных примеров небоскребов, создающих прибрежные фасады, можно назвать высотки Дубая и Гонконга, Сиднея, Ванкувера, Роттердама и многих других столиц и деловых центров мира.

Мировой подход к высотному градостроительству разделился на два основных пути - так называемый североамериканский, позволяющий застраивать центры городов максимально высокими зданиями, и азиатско-европейский, с его четким делением на низкую историческую и высокую новую часть городов. Россия, судя по первым опытам, выбирает второй путь, предпочтя сохранять в неприкосновенности цельный архитектурный облик центра в пользу динамичного развития окраин.

Ближайший рубеж высотного строительства - километр - вот-вот будет перейден. До заветной отметки осталось совсем немного - недавно открытый BurjDubai превысил 800 метров. Но высота - вовсе не главная тенденция, и не она определяет ближайшие перспективы небоскребов.

Можно выделить два основных тренда, которые воцарятся на ближайшие 10-20 лет - это архитектурная необычность и экологичность проектов.

Первая тенденция, поначалу, не кажется особенной - ведь, как уже говорилось, любой небоскреб уникален. Однако если взглянуть на высотки даже 10-летней давности, видно, что особых архитектурных изысков в них нет. Как правило, это просто башни из стекла и бетона, в лучшем случае - со шпилями необычной формы.

Лишь в последние годы появились здания, которые действительно отличаются оригинальностью дизайна. И именно они задали тон очередной гонке - на этот раз за красотой. Например, можно выделить кувейтскую высотку AlHamraFirdous («Аль-Хамра Фирдаус»). Несмотря на довольно заурядный, по нынешним меркам, рост - «всего» 412 метров, - она стала мировой достопримечательностью, походя, скорее, на современную художественную инсталляцию. Динамичной, сложной формой небоскреб напоминает движущуюся человеческую фигуру в национальной арабской одежде. Добиться такого эффекта удалось благодаря использованию современных строительных технологий.

Сложный силуэт здания получили, используя метод монолитного строительства. В данном случае эффектную спиральную форму внешней стены позволила создать съемная опалубка со щитами из березовой фанеры. Этот проект на сегодняшний день стал уникальным - впервые в мире был построен небоскреб исключительно по монолитному методу. Достаточно сказать, что на возведение AlHamraFirdous ушло более 500 тыс. тонн цемента - это настоящая рукотворная скала!

Вторая глобальная тенденция - «зеленая» - также активно развивается уже сегодня. Она возникла не столько на волне моды на экологию, сколько как ответ на дискомфорт, который человек испытывает в сверхурбанизированной среде. Выходом из ситуации может стать организация среды обитания, максимально приближенной к природной, внутри «стальных пещер» мегаполисов. Такая среда - биоклиматическая - ближайшая цель архитекторов и проектировщиков.

«Все выше, и выше, и выше…» - современная архитектура уже более века следует этому лозунгу. На смену стандартным стеклянным башням, благодаря монолитной технологии строительства, приходят рукотворные горы, покрытые лесами, меняются интерьеры и техника, но одно остается неизменным: вызов земному притяжению. Благо, новейшие материалы и технологии постоянно раздвигают горизонты строительства.

2. Монолитное строительство и проектирование монолитных зданий

Сегодня главный материал для возведения каркаса высотных сооружений - монолитный железобетон. Хотя бы потому, что на основе железобетонного каркаса созданы многие известные небоскребы, в том числе и мировые рекордсмены - башня «Бурж Дубай» (высота 818 м) и высотки нефтяного концерна Петронас в Малайзии (высота 432 м). Следует отметить, что ежегодное производство бетона, используемого для возведения монолитных конструкций различных зданий и сооружений, превышает 1,5 млрд м³, а на изготовление этих конструкций расходуется больше половины мирового производства цемента. По объемам выпуска и области своего применения монолитный бетон опережает другие виды строительных материалов. Так, его производство на душу населения в США составляет 0,75 м³, Японии - 1,2, Германии - 0,8, Франции - 0,5 м³. Для сравнения в странах СНГ этот показатель значительно меньше - от 0,15 до 0,2 м³.

О возможных перспективах высотного строительства в нашей стране еще пару лет назад рассуждали только на научных конференциях. Среди причин скептического отношения было отсутствие полноценной нормативной базы, опыта у архитекторов и проектировщиков, технологов и строителей. Тем не менее, уже тогда многие специалисты приходили к выводу, что именно высотное строительство даст отечественному строительному комплексу импульс к переходу на более высокий научно-технический уровень. Со временем появилось понимание, что потенциал монолитного бетона как замечательного конструкционного материала, позволяющего возводить яркие и выразительные сооружения, используется не в полной мере. Очевидно, что расширению области его применения в высотном строительстве будут способствовать освоение новых технологий, создание и внедрение современных опалубочных систем, систем комплексной механизации технологических процессов приготовления, доставки, подачи и укладки бетонной смеси, ускоренных методов твердения при круглогодичном производстве работ.

Основной принцип монолитного строительства невероятно прост и понятен не только строителю, но и проектировщику и даже простому гражданину. Такой же принцип используется во время заливки фундамента. Только тут «отливается все здание целиком». Это выглядит как цельный блок железобетона, невероятно прочного и долговечного.

Принцип сооружения монолитного здания - возведение отдельных конструктивных элементов из бетонной смеси при использовании специализированной опалубки прямо на месте строительства.

Монолитное здание - что это?

Давайте разберемся, что такое монолитное здание (монолитный дом) и почему так много шума вокруг этих технологий. Поговорим о преимуществах и перспективах такого рода строительства.

В России, как и в других странах постсоветского пространства монолитное строительство фактически не развивалось ввиду относительно большой сложности и дороговизны. Строители и проектанты отдавали преимущество быстрому, пусть и не столь удобному, строительству с помощью панелей. Это позволяет строить быстро, много с минимумом телодвижений.

Прошло немного времени и пришли иные стандарты: нужно было строить качественно, предоставить жильцам менять планировку квартир и просто позволить жить в красивом здании, а не в квадратной серой коробке. Да и теперь для постройки не нужна была большая строительная площадка. Все это можно реализовать в постройке только монолитного здания.

Преимущества монолитных зданий.

Грамотное проектирование монолитного здания позволит добавить еще одно преимущество - хорошую звукоизоляцию. Ведь в стенах пустот нет, как в кирпичных или панельных. Звуку попросту некуда распространятся. К тому же есть еще один плюс - вся электропроводка планируется изначально, потому исключаются ее повреждения.

Особое свойство монолитного здания - прочность и жесткость конструкции. Тут попросту исключены трещины, стыки меж плитами. Дом всей своей конструкцией перераспределяет нагрузки на фундамент, чем нивелирует проблемы с осадкой здания. Слабых сторон нет!

Порой говорят, что монолитные здания вредны, т.к. «не дышат». Да, с деревянными домами ничто не сравнится, но монолитные здания, по сути, сделаны из бетона. Из того же бетона, что и панельные. Но сейчас используются современные технологии, где вредных веществ куда меньше, чем в зданиях 10-15 летней давности. Так что боятся нечего.

Монолитное жилое здание не имеет никаких швов, что позитивно сказывается на звуконепроницаемости и теплосбережении в холодную пору года. Грамотное использование утеплителей помогает экономить на энергозатратах жильцов. Монолитное здание позволяет снизить массу и объемы используемых конструкций и в результате они на 25% легче кирпичных строений. Меньше нужно материалов - меньше нужно за них платить.

Несравнимое преимущество монолитного здания - его строительство начинается и заканчивается на строительной площадке. Не нужны массивные краны, тяжелая техника.

Процесс проектирования и возведения монолитного здания

1. Процесс создания здания состоит из нескольких таких необходимых этапов

2. Согласования с заказчиком всех деталей

3. Архитектурное проектирование монолитного здания (чаще высотного жилого здания)

4. Строительство

5. Подготовка и доставка бетона необходимой марки

6. Подготовка специализированной опалубки

7. Укладка бетона в формы опалубки

8. Проведение отделочных работ

Уборка территории и торжественное разрезание ленточки в день открытия нового и совершенного жилого здания.

Можно подытожить: проектирование здания и монолитное строительство ведется по четко отработанной схеме, возведение зданий осуществляется в очень короткие сроки без ущерба качеству.

Следует отметить, что качественно выполненная работа при монолитном строительстве позволяет ускорить «сушку» здания. Фактически сразу после завершения строительства - стены и потолки готовы к финишной отделке и непосредственному заселению новых жителей.

В итоге можно сказать, что благодаря своим уникальным особенностям монолитные дома наиболее устойчивы к агрессивной внешней среде, к воздействию техногенных неблагоприятных факторов. Они менее подвержены землетрясениям, хоть у нас в средней полосе сейсмоактивных регионов фактически нет.

Монолитные здания, безусловно, более долговечны. Срок службы панельных домов как правило не превышает 50 лет. Монолитные здания прослужат более 200 лет. И это не предел.

Рассмотрим подробнее процесса возведения монолитных высотных зданий.

Основу составляет комплекс технологических и организационных мероприятий, направленных на оптимизацию сроков производства работ, снижение их трудоемкости и обеспечение требуемого качества конструкций.

В мировой практике в основном востребован бетон классов С40-С60. В последние годы наметилась тенденция к использованию высокопрочных бетонов - С60-С90. Так, в монолитном каркасе комплекса «Федерация» в Москве заложен бетон классов С60 и С80-С90. С конструктивной точки зрения класс материала зависит от действующих нагрузок по высоте здания. Примером рационального использования классов бетона может служить каркас JinMaoBuilding (г. Шанхай) [4], мегаколонны которого сечением 1,5х5,0 м на нижних и 1,0х3,5 - на более высоких этажах, возведены из бетонов С80-С40 (рис. 1). В 72-этажном здании (264 м) «TiumpWorldTower» (г. Нью-Йорк, США) прочность данного конструкционного материала варьировалась как по высоте, так и по видам конструктивных элементов (рис. 2). В нижних этажах применен бетон класса С85.

Требования к бетону как конструкционному материалу для данного вида строительства становятся особенно жесткими. И без современных технологий модификации монолитного бетона, обеспечивающих необходимую морозо-, огне-, ударостойкость и долговечность при агрессивных воздействиях, в высотном строительстве не обойтись.

Важным требованием является непрерывное производство бетона в больших количествах и подача его на большие расстояния как по горизонтали, так и по вертикали без изменения реологических свойств. Все технологические переделы, начиная от приготовления бетонной смеси и до ее укладки, подлежат тщательному контролю. Применяют в основном две технологические схемы доставки бетонной смеси:

- в автобетоносмесителях от централизованного бетонного узла;

- с автоматизированного бетонного узла, обеспечивающего приготовление модифицированных смесей прямо на объекте.

Второй вариант предпочтительней, поскольку позволяет оперативно управлять процессом корректировки состава бетонной смеси и сводит к минимуму изменение ее реологических свойств во времени - от начала приготовления до укладки в опалубку.

Строительство современных высотных зданий связано с применением мощных бетононасосных установок (автобетононасосов и стационарных бетононасосов). Автобетононасосы с распределительной стрелой в основном подают бетонную смесь при возведении подземной части и первых этажей сооружений. Стационарный бетононасос с переналаживаемым бетоноводом обеспечивает ее бесперебойное поступление на всю высоту здания. Распределение и подачу смеси в конструкции выполняют гидравлической распределительной стрелой, которая монтируется на технологической захватке на ранее возведенных монолитных конструкциях (рис. 3). Башенным кранам отводится роль вспомогательного средства для доставки бетонной смеси в бадьях на высоту здания.

Режим твердения бетона назначают в зависимости от конкретных условий производства работ, особенностей возводимых конструкций, требуемой распалубочной прочности, темпов возведения и т.д.

Повышенные требования предъявляют и к арматурным работам. Как правило, сварка арматуры для высотных зданий недопустима. Для стыка арматуры рекомендуется применять соединительные муфты или технологию ее вязки в построечных условиях, например с использованием специального ручного пистолета.

Опалубочные системы.

Опалубочные системы и опалубочные технологии в основном определяют темпы строительства и трудоемкость операций на бетонных работах. Следует учитывать, что на высоте более 100 м из-за ветров и туманов краны не всегда могут полноценно работать и использовать их можно максимум 4-5 дней в неделю, а строить за это время нужно не менее 1 этажа. В этих условиях наиболее целесообразны самоподъемные на гидравлическом приводе опалубочные системы. Для строительства зданий высотой от 20 до 30 этажей разработаны опалубочные технологии возведения монолитного каркаса с применением традиционных опалубочных систем.

Они, однако, не могут обеспечивать темпов строительства, превышающих 3-4 этажа в месяц, и потребуют разработки специальных технологий по опалубочным работам и обеспечению безопасных условий труда. Использование традиционных опалубочных технологий возведения монолитного каркаса практикуют в Украине.



При строительстве наружных стен зданий выше 30 этажей необходимо применять переставные самоподъемные опалубки с гидравлическим приводом, которые представляют собой совокупность модуля опалубки, состоящего из наружной и внутренней опалубочной панели, несущих рабочих подмостей и анкеров для крепления опалубки к зданию.

Эффективность переставной опалубки, конструкция которой дает возможность безопасно перемещать весь блок краном, заключается и в снижении трудоемкости опалубочных работ, увеличении темпов и качества строительства.

Самоподъемные опалубки в комплексе решают вопросы опалубливания и механической распалубки конструкций, механического перемещения опалубки по высоте, обеспечения безопасных условий производства работ и максимальной защиты от ветра. Опалубка носит индивидуальный характер, проектируется и изготавливается под конкретный объект. Для особо сложных высотных зданий разрабатывают специальные проекты с увязкой перемещения по высоте опалубки, гидравлической распределительной стрелы и индивидуальных кранов, размещаемых на строящемся каркасе.

Подъемно-транспортное и вспомогательное оборудование для высотного строительства.



Традиционные башенные краны целесообразны при возведении зданий не выше 70-80 м. При большей высоте соотношение основных параметров крана (грузоподъемность, масса поднимаемого груза, безопасность и стоимость работ) становится неоптимальным. Для ведения работ на высоте до 130-140 м следует использовать приставные башенные краны, которые прикрепляются к возведенным конструкциям строящегося здания. При этом рекомендуется следующая технологическая схема: конструкции на высоте 60 м и менее возводятся с помощью традиционного башенного крана, на высоте 130 м и менее - приставного, оптимальность использования которого на данной отметке и исчерпывается. Для строительства сооружений большей высоты необходимы самоподъемные краны, не имеющие ограничений по высоте подъема груза. Монтажные краны подобного типа крепятся к ядру жесткости здания и обеспечивают производство работ на ярусе высотой от 30 до 40 м.

После окончания работ самоподъемные краны, как правило, демонтируют и по частям опускают вниз с помощью лебедок. Однако за рубежом их нередко консервируют и оставляют на кровле с целью последующего использования, например при текущем или капитальном ремонте здания.

При высотном строительстве к традиционной проблеме подъема мелких грузов на стадии отделочных работ добавляется вопрос безопасного подъема рабочих. Для этих целей используют специальные грузопассажирские подъемники грузоподъемностью до 3 т и вместимостью до 20 человек. Рекомендуемая средняя рабочая высота подъема зависит от конструктивных особенностей строящегося здания. Количество и тип подъемников определяют исходя из конфигурации здания и требований по организации работ на объекте. Подъемники устанавливают после возведения 5-10 этажей надземной части.

Очень важен вопрос темпов строительства высоток - не ниже 4-5 этажей в месяц, что, образно говоря, уже дело техники и технологии. При этом максимально задействуют совмещенные технологии возведения каркаса и фасадных систем, применяют высокопроизводительное оборудование и современные опалубочные системы. Разрыв между устройством каркаса здания и навешиванием его фасада может достигать 5-7 этажей.



Сравнительно самостоятельными техническими элементами являются средства обеспечения работ по устройству ограждающих конструкций наружных стен или отделке фасада. Имеются в виду рабочие площадки, предназначенные для размещения рабочих и специализированного оборудования по внешнему контуру здания. При его высоте менее 75 м традиционно используют леса или навесные подмости разных типов. Но для безопасного ведения работ на фасадах более высоких сооружений целесообразны специальные фасадные платформы.

Серьезное воздействие на безопасность монтажных работ на высоте оказывает постоянная ветровая нагрузка. Проведенные исследования свидетельствуют, что на высоте более 50 м на боковой поверхности строящегося здания возникают локальные, случайно направленные вертикальные ветровые потоки, а в уровне верхнего обреза здания - локальные горизонтальные ветровые потоки значительной силы. Они существенно осложняют монтаж элементов большой площади (опалубочные панели и пр.) и оказывают негативное физиологическое воздействие на рабочих. В зимнее время ситуация усугубляется низкими температурами воздуха. Поэтому безопасность и приемлемые климатические условия ведения наружных строительных работ следует обеспечивать с помощью дополнительных технических средств - ветровых ограждений и защитных укрытий.



При этом необходимо предусмотреть следующие мероприятия:

- установку ветрозащитных ограждений рабочей зоны, в том числе и при ведении наружных отделочных работ;

- формирование на фасаде здания в зоне производства работ тепляков, конструктивно совмещенных со средствами подмащивания и обеспечивающих приемлемые условия труда. При устройстве теплоизоляционного ограждения следует использовать сетки специального назначения, тканевые завесы и пр.

Обеспечению безопасности труда в высотном строительстве следует уделять особое внимание. Анализ существующих в настоящий момент систем коллективной безопасности при работе на высоте в зависимости от конструктивных особенностей позволяет выделить следующие их типы: защитно-улавливающая система; универсальная улавливающая система; улавливающая система; ограждения предохранительные; сетчатое ограждение; защитные козырьки.



Заслуживают внимания две технологические системы устройства защиты наружного контура. Защитно-улавливающая система (ЗУС) состоит из закрепленных по контуру перекрытий кронштейнов, по которым навешиваются улавливающие сетки, и является дополнительным средством защиты работающего в случае его падения с высоты 6-7 м непосредственно на сетку, а также от падающих строительных отходов в процессе возведения каркаса здания.

Предохранительные ограждения металлические (ПОМ) предназначены для создания безопасных условий труда при возведении монолитных каркасов высотоки оснащены сетчатыми экранами. ПОМ решают следующие задачи:

- предохранение от падения за наружный край перекрытия работников, выполняющих монтаж опалубки перекрытия и работы по армированию и бетонированию перекрытия на вышележащем этаже; устройству колонн, внутренних стен и диафрагм за исключением наружных стен (необходимо применение наружных консольных подвесных подмостей);

- демонтаж опалубки перекрытия и приведение в соответствие бетонных поверхностей на нижележащем этаже;

- предотвращение от падения в опасную зону строящегося здания инструмента, элементов опалубки, строительных материалов, отходов.

Это лишь отдельные элементы технологии возведения высоток и их особенностях.

3. Технология преднапряженного железобетона

Еще больше «продвинула» стройку вверх технология преднапряженного железобетона. Метод состоит в том, что стальная высокопрочная арматура перед укладкой бетонной смеси натягивается специальным устройством. Когда бетон схватывается, сила предварительного натяжения передаётся застывающему материалу, сжимая его. Таким образом, частично или полностью, устраняются растягивающие напряжения от нагрузки.

Создание напряженного состояния в конструкции на стадии изготовления, когда знак напряжения в материале противоположен знаку напряжений от эксплуатационной нагрузки, является одним из крупнейших достижений инженерной мысли ХХ века. У истоков этой концепции в ее современном понимании стояли ЭженФрейссине (Франция) и Виктор Васильевич Михайлов (Россия). В развитии преднапряженного железобетона важную роль сыграли Мерш, Леонгард, Финстервальдер, Витфохт (Германия), Эванс (Великобритания), Моранди, Леви (Италия), Гийон, Лакруа, Вирложе (Франция), Гервик, Лин (США), Вальтер (Швейцария), Торроха (Испания), Борджес (Португалия) и многие другие. Весомый вклад внесли и многие российские специалисты.

Предварительное напряжение развивалось непросто. Интересно отметить, что в 30-х годах при защите докторской диссертации В.В. Михайлова, посвященной развитию этого метода, два оппонента из трех выступили против. А в Германии только совсем недавно было разрешено применять в мостах напрягаемую арматуру, расположенную вне сечения. Считалось, что арматура, расположенная вне бетона, не защищена от коррозии. Сейчас запрет отменили по тем соображениям, что арматуру от коррозии можно как раз надежнее защитить, если иметь к ней свободный доступ. Сегментная сборка железобетонных мостов с помощью напрягаемой арматуры - метод, получивший широкое распространение в СССР и многих других странах - в Германии не разрешена до сих пор.

В СССР предварительное напряжение широко применялось, в основном, при изготовлении конструкций массового применения в гражданском и промышленном строительстве. Преднапряженных железобетонных конструкций из обычного и легкого бетона выпускалось около 30 млн. кубометров в год, существенно больше, чем в какой-либо другой стране. На долю предварительно напряженных конструкций приходилось более 20% общего объема сборного железобетона. Предварительно напряженные конструкции изготавливались, как правило, с натяжением арматуры на упоры, во всех регионах страны. Такая широкая география этой технологии стала возможной благодаря, прежде всего, внедрению электротермического способа натяжения стержневой арматуры повышенной прочности. Авторы этого способа были по заслугам удостоены высокого звания лауреатов престижной Ленинской премии. Для народного хозяйства были сэкономлены сотни тысяч тонн металла.

Был разработан значительный объем нормативной литературы по проектированию и технологии изготовления предварительно напряженных железобетонных конструкций, в том числе СНиП 2.03.01.84, который прямо указывал: «При выборе элементов должны предусматриваться преимущественно предварительно напряженные конструкции из высокопрочных бетонов…».

Более того, профессор А.А. Гвоздев рассматривал железобетон с обычной арматурой как частный случай (разновидность) предварительно напряженного железобетона. О внимании к этому материалу в тот период свидетельствует факт организации в бывшей академии строительства и архитектуры специальной комиссии по предварительно напряженному и сборному железобетону.

В настоящее время объем выпуска преднапряженных конструкций снизился в 10 раз, в то время как обычных железобетонных конструкций «только» в 6 раз.

Такое резкое снижение объемов применения предварительно напряженных конструкций в России следует однозначно квалифицировать как регресс железобетона в целом.

Не получили у нас должного изучения и применения предварительно напряженные конструкции с натяжением арматуры на бетон в результате чего эти эффективные конструкции очень редко используются при строительстве инженерных сооружений. Некоторые успехи, правда, следует отметить в области расширения применения преднапряжения в построечных условиях при возведении зданий различного назначения.

Среди областей и республик, располагающих производственными мощностями более 1 млн. кубометров сборного, в том числе предварительно напряженного железобетона в год, следует назвать г. Москва, республики Татарстан и Башкортостан, области: Челябинскую, Свердловскую, Тюменскую, Пермскую, Новосибирскую, Омскую, Московскую, Самарскую, Ленинградскую, Иркутскую, Воронежскую, Волгоградскую, Кемеровскую, Ростовскую, Приморский и Красноярский край. Практически нет областей строительства, где не мог бы найти применение предварительно напряженный железобетон. Предварительно напряженными изготавливаются элементы конструкций зданий (стены, покрытия, перекрытия), пролетные строения и опоры мостов, сваи, трубы, шпалы, градирни, опоры ЛЭП, мачты, различные ограждения, защитные оболочки, телебашни, корпуса понтонов и т.д.

В высшей степени убедительной демонстрацией эксплуатационной надежности предварительного напряжения сборного железобетона является его успешное использование для производства железобетонных шпал. Во всем мире в настоящее время их установлено более 1 миллиарда штук. Жесткие динамические нагрузки, ощутимые температурные перепады, увлажнение, замораживание, попадание смазочных и иных материалов предъявляют исключительно высокие требования к надежности и долговечности железобетонных шпал. Эти требования выполняются путем применения бетонов повышенных классов по прочности, строгим выдерживанием технологии изготовления. Есть шпалы, установленные 40 лет назад и эксплуатирующиеся до сих пор без каких-либо повреждений. Также надежно ведут себя преднапряженные забивные сваи, напорные трубы, опоры ЛЭП и т.д.

Следует отметить, что объем выпуска шпал в России снизился за последние годы существенно менее, что других железобетонных конструкций.

В настоящее время в большинстве развитых стран мира из предварительно напряженного железобетона изготавливается основной объем конструкций перекрытий и покрытий для одноэтажных и многоэтажных производственных, жилых и общественных зданий, значительная часть изделий, используемых в инженерных сооружениях для всех отраслей строительства.

Из преднапряженного монолитного железобетона возводятся промышленные и жилые здания, объекты соцкульта, плотины, энергетические комплексы, телебашни и так далее. Самая высокая в мире телебашня построена из монолитного преднапряженного железобетона.

Обширной областью применения монолитного предварительно напряженного железобетона являются инженерные сооружения (градирни, трубы, резервуары, защитные оболочки АЭС и т.д.). Современные градирни достигают высоты 150 м. Резервуары для хранения воды, сжиженного газа и т.д. могут достигать объема в несколько сот тысяч кубометров.

Особенно эффективно выглядят из преднапряженного железобетона телевизионные башни, являющиеся достопримечательностями многих городов, особенно в Германии. Выдающимся сооружением явилась, построенная по проекту Н.В. Никитина, московская телебашня, при общей высоте которой 537 м, железобетонная часть составляет 380 м. Поперечное сечение башни в виде трилистника оказалось весьма удачным для выполнения работ в скользящей опалубке и размещения напрягаемой арматуры. Ветровой опрокидывающий момент на башню составляет почти полмиллиона тоннометров при собственном весе высотной части башни чуть более 60 тыс. тонн.

В Германии и Японии широко строятся резервуары яйцевидной формы для очистных сооружений. К настоящему времени их построено общей емкостью более 1 млн. кубометров. Единичные емкости таких резервуаров от 1000 до 12 тыс. кубометров.

За последние годы в США было построено более 100 млн. м2 монолитных перекрытий с натяжением арматуры на бетон. Значительный объем таких перекрытий возведен в Канаде.

Предварительно напряженная арматура в монолитных железобетонных конструкций (перекрытия, мосты, высотные сооружения и т.д.) в последнее время применяется без сцепления с бетоном, то есть наблюдается отказ от инъецирования каналов, как средства защиты арматуры от коррозии. Для защиты от коррозии арматурные элементы (канаты) помещаются в специальные оболочки, заполненные антикоррозионным составом.

Следует отметить, что монолитный предварительно напряженный железобетон, помимо традиционных строительных целей, нашел широкое применение для возведения корпусов реакторов и защитных оболочек АЭС. В настоящее время мощность атомных электростанций в мире превышает 150 млн. кВт, в том числе доля АЭС с применением преднапряженного железобетона для корпусов реакторов и защитных оболочек составляет более 40 млн. кВт. Защитных оболочек реакторов АЭС из преднапряженного железобетона построено уже более 100. Отсутствие защитной оболочки реактора на Чернобыльской АЭС привело к тому, что авария реактора вызвало катастрофу, последствия которой неясно когда сойдут на нет.

Ярким примером строительных возможностей преднапряженногожелезобетона являются морские платформы для добычи нефти высотой в несколько сот метров.

Построенная в 1995 г. в Норвегии платформа «Тролл» для добычи нефти, (а всего их построено более 20) имеет полную высоту 472 м, что в полтора раза выше Эйфелевой башни. Платформа установлена на участке моря с глубиной воды более 300 м и рассчитана на воздействие ураганного шторма с максимальной высотой волны 31,5 м. На её изготовление было израсходовано 250 тысяч кубометров высокопрочного бетона класса С80, 100 тысяч тонн обычной стали и 11 тысяч тонн напрягаемой арматурной стали. Расчетный срок эксплуатации платформы 70 лет.

Обширной областью применения предварительно напряженного железобетона является мостостроение. Только в США построено более 500 тыс. железобетонных автодорожных мостов с различными пролетами. За последнее время там построено более 20 вантовых мостов длиной 600-700 м с центральными пролетами от 192 до 400 м. Из предварительно напряженного железобетона сооружаются там не только внеклассные мосты. Мосты пролетом до 50 м в США сооружаются только в сборном варианте из железобетонных преднапряженных балок.

Достижения в мостостроении имеют не только США. В г. Брисбен (Австралия) построен балочный мост с центральным пролетом 260 м, наибольшим среди мостов этого типа. Вантовый мост «Баррнос де Луна» в Испании имеет пролет 440 м, мост «Анасис» в Канаде - 465 м, мост в Гонконге - 475 м. Арочный мост в Южной Африке - наибольший пролет 272 м и т.д. Мировой рекорд для вантовых мостов принадлежит мосту «Нормандия», где достигнут пролет 864 м, ненамного ему уступает мост «Васко да Гама» в Лиссабоне, построенный к Всемирной выставке ЭКСПО-98. Общая протяженность мостового перехода превышает 18 км. Основные несущие конструкции моста пилоны и пролетные строения были выполнены из бетона класса С45 (по старому - марка 600). Гарантированный срок службы моста 120 лет по критерию долговечности бетона. В России же в последнее время большепролетные мосты чаще строятся из стали.

Выдающийся вклад в развитие преднапряженного железобетона принадлежит российским ученым, которые создали и применили принципиально новые, эффективные самонапряженные и непрерывно армированные конструкции. Из самонапряженного железобетона выполнены различные емкости, плавательные бассейны, ледовые стадионы, плиты покрытий и многие другие. Метод непрерывного армирования позволил максимально механизировать и автоматизировать раскладку и напряжение высокопрочной проволоки и канатов в плитных конструкциях перекрытий и покрытий гражданских и промышленных зданий. Создание машины для выполнения этих работ успешно работают на заводах ЖБИ уже много лет.

Развитие преднапряженных конструкций перекрытий жилых и общественных зданий связано с увеличением их пролетов, поскольку переход к проектированию зданий с широким шагом поперечных стен и колонн будет развиваться все интенсивнее.

В структуре сборных конструкций в США из общего объема производства сборных железобетонных конструкций (26 млн. м3) объем производства плит Т и 2Т превышает 25%, а всего преднапряженных конструкций к этому объему выпускается 40%. Плиты «на пролет» широко производятся также в Великобритании, ФРГ, ВНР, ПНР и других странах. Значительная часть конструкций стропильных и подстропильных балок, ферм, ригелей, стеновых панелей изготовляются предварительно напряженными с применением высокопрочной проволочной и стержневой арматуры и бетонов классов до В50.

Возможности повышения эффективности сборных железобетонных конструкций через применение предварительного напряжения можно показать на примере производства покрытий и перекрытий. Увеличение пролетов плитных конструкций до 9-12 м при ограничении их толщины может быть достигнуто при создании неразрезности плит средствами предварительного напряжения без использования сварки для соединения конструкций между собой. В России на долю этих изделий приходится более трети общего производства сборных элементов. В последние годы, правда, имеются случаи отказа от предварительного напряжения арматуры при изготовлении плит перекрытия, (старое оборудование устарело, нового нет, электроэнергия дорожает) и перехода на выпуск плит с обычной арматурой, с повышенным ее расходом. Плиты перекрытий, производятся в России, главным образом, по агрегатно-поточной технологии, высотой 22 см и пролетом до 7 м.

Следует сказать несколько слов об изготовлении плит перекрытий методом безопалубочного формования на длинных стендах. За рубежом безопалубочное производство плит на длинных стендах получило значительное распространение. Обычной практикой является производство плит пролетом до 17 м, высотой сечения 40 см под нагрузку до 5 KN/m2 (500 кгс/м2). В Финляндии железобетонные многопустотные плиты под такую же нагрузку выпускаются высотой сечения даже 50 см при пролете до 21 м, то есть применение предварительного напряжения позволяет выпускать сборные элементы качественно иного уровня. Натяжение канатной арматуры на таких стендах, как правило, - групповое при мощности домкратов 300-600 т. Разработаны различные системы безопалубочного формования на длинных стендах «Спайрол», «Спэнкрит», «Спандек», «Макс Рот», «Партек» и др., отличающиеся производительностью, применяемой арматурой, технологическими требованиями к бетону, формой поперечного сечения панелей и другими параметрами. На стендах длиной до 250 м изготавливают плиту со скоростью до 4 м/мин; по высоте в пакете можно бетонировать 6 плит. Ширина плит достигает 2,4 м, максимальный пролет при разрезке может достигать 21 м. Только плит «Спэнкрит» применяют в США более 15 млн. м2 ежегодно. В свое время, бывая на заводах сборного железобетона за рубежом, отечественные специалисты познакомились с технологией изготовления плит перекрытий по этой технологии.

Появились длинные стенды для безопалубочного формования и в России (технология «Мах-Рот»). Однако эта технология не получила дальнейшего распространения. В широко используемых у нас конструктивных системах зданий соединения элементов осуществляется через закладные детали. В плитах, изготавливаемых на длинных стендах методом экструзии, возможности размещения закладных деталей ограничены. Однако для сборно-монолитных зданий плиты без закладных деталей могут найти самое широкое распространение, что и имеет место за рубежом, особенно в скандинавских странах и в США. В последние годы в России появились линии «Партек», что свидетельствует о появлении спроса на такие плиты. Совершенствование конструктивных систем зданий даст толчок к развитию технологии производства плитных изделий.

Для заводской технологии весьма эффективным может быть применение арматурно-намоточных агрегатов.

Арматурно-намоточные агрегаты разработаны трех типов:

- стационарный арматурно-намоточный агрегат для работы в составе конвейерных или агрегатно-поточных технологических линий по производству плитных железобетонных конструкций;

- самоходный арматурно-намоточный агрегат для изготовления железобетонных конструкций с одноосным и двухосным армированием, включая такие сложные, как фермы с криволинейным верхним поясом и напряженным армированием на стендах, в том числе фермы с напряженным армированием всех элементов решетки и обоих поясов;

- арматурно-намоточный агрегат с вращающейся платформой для навивки каркасов преимущественно для объемных или криволинейных элементов емкостей, тоннелей, водоводов и т.п.

С применением таких агрегатов можно изготавливать обширную номенклатуру конструкций различного назначения.

Следует иметь в виду, что разработка непрерывно армированной конструкции, даже имеющей аналог среди других конструкций, не может быть сведена к простой замене одного вида арматуры на другой.

Непрерывное армирование конструкции обладает рядом особенностей, обусловленных методом изготовления, которые необходимо учитывать при проектировании.

Важное значение имеет расширение областей применения предварительного напряжения в резервуаростроении, особенно в емкостях для хранения нефти и нефтепродуктов, в центрифугированных конструкциях (колоннах, пролетных строениях, сваях, трубах и др.), в несущих конструкциях каркасных и крупнопанельных зданиях. Зарубежный опыт показывает значительную эффективность применения предварительного напряжения в монолитных плитных фундаментных большой протяженности, безбалочных монолитных перекрытиях, опорных устройствах и постаментах под тяжелое оборудование, несущих монолитных конструкциях подземных сооружений, в том числе многоэтажных. Имеются интересные примеры применения предварительного напряжения при реставрации памятников старины.