Инновационные технологии как главный фактор снижения себестоимости и повышения качества строительства

Обеспечение динамичного развития строительной деятельности в условиях ресурсного дефицита является одной из важнейших задач предприятий строй индустрии. Инновационные технологии и материалы обеспечивают высокое качество и конкурентоспособ-ность продукции, тем самым предо-пределяя эффективность строительства в целом.

На протяжении последних десятилетий строительная индустрия СССР, а ныне и России, относилась к инновационно малоразвитым отраслям экономики. Но, несмотря на инертность и консерватизм строительной сферы, внедрение инноваций способно обеспечить динамичное развитие отрасли. Инновации обусловливают прогрессивные изменения, в первую очередь, за счёт снижение стоимости строительства и сроков, повышения качества возводимых объектов, комфортности проживания и эксплуатации.

В настоящее время усиливается тенденция повышения доли монолитных конструкций в общем объеме строительных работ. Мировая практика строительства показывает, что на сегодняшний день из существующих технологий возведения зданий и сооруже-ний наиболее перспективным является именно монолитное строительство.

Однако наряду с этим, в монолитном строительстве наблюдается рост себестоимости из-за перерасхода материальных ресурсов, повышение трудоёмкости процессов и спад темпов строительства. Эти негативные факторы являются следствием применения необоснованных, зачастую морально устаревших технологических способоввозведения зданий, неудачных конструктивных решений, отсутствия точности в проектировании, грамотной организации производственного цикла и необходимой подготовки строителей.

Реализация проектов с использованием прогрессивных контруктивно-технологических схем возведения зданий, предполагающих применение технологии преднапряженного железобетона, позволяет преодолеть основные недостатки монолитного строительства: высокий уровень себестоимости, трудоёмкости и длительности строительно-монтажных работ.

Результатом активной деятельности АО «СТЭФС» в области внедрения инновационных технологий стала разработка серии проектов монолитного строительства под общим наименованием «БПК». Присущая всем проектам этой серии конструктивно-технологическая схема возведения – безригельный преднапряженный каркас (БПК), определила название ипринципиальную особенность этих проектов. Их основополагающей составляющей является применение технологии предварительного напряжения арматурных элементов в процессе строительства.

Рис. 1. Бизнес-центр "Газойл Плаза" в Москве (проект БПК-П, шаг колонн 8,5×7,5 м, толщина перекрытия 22 см)

Основные преимущества проектов серии БПК заключаются в обеспечении следующих показателей строительной продукции:

• экономичность (высокий уровень экономической эффектив-ности, предполагающий снижение себестоимости строительства до 30%);
• надёжность (высокие качественные характеристики зданий при минимальных сроках строительства);
• современность (большепролётность, позволяющая широко варьировать архитектурно-планировочными решениями с повышением функциональности, комфортабельности и удобства эксплуатации зданий).

Область применения проектов БПК достаточно широка: в первую очередь, это строительство жилых зданий и объектов общественного назначения различной этажности – жилых домов, многоэтажных паркингов, коттеджей, таунхаусов, объектов инфрастуктуры, пристроек к существующим зданиям. Опытным путем доказана рациональность применения рассматриваемых проектов при реконструкции зданий и сооружений с возможностью увеличения объёма застройки.

Рис. 2. ТРЦ "Ереван Плаза" в Москве (проект БПК-К, шаг колон 11 м × 9 м, приведенная толщина перекрытия 24 см)

Использование проектов серии БПК при возведении зданий и сооружений позволяет при меньшей себестоимости строительства на выходе получить объект более высокого класса по своим архитектурным, конструктивным и планировочным показателям (таблица 1). Конструктивная схема безригельного преднапряженного каркаса с плоским перекрытием (БПК-П) позволяет возводить здания с пролётами до 9 м без балок и капителей по всей площади перекрытий с возможностью сооружения консолей разнообразной геометрической формы, вылетом до 3,5 м. А конструктивные особенности безригельного преднапряженного каркаса со ступенчато-вспарушенным перекрытием (БПК-СВ) позволяют ещё более увеличить пролёты и консоли, до 12 и 6,5 м соответственно. Немаловажно, что показатели расходов стали и бетона в этом варианте (БПК-СВ) несущественно возрастают относительно предыдущего (БПК-П). Представленные в таблице 1 обобщенные данные позволяют судить о высокой технико-экономической эффективности проектов серии БПК.

Возведение зданий и сооружений на базе безригельного преднапряженного каркаса определило основные преимущества проектов серии БПК относительно стандартных конcтруктивно-технологических схем монолитного строительства (рис. 3, 4, 5).

Соотношение пролета здания к толщине перекрытия из преднапряженного бетона более чем в 1,5 раза больше, чем у зданий из обычного бетона (рис. 3). Это значит, что при приведенной толщине плиты перекрытия 25 см длина пролета в здании с преднапряженным бетоном составляет около 11 м, тогда как при той же толщине плиты перекрытия пролеты здания в традиционном исполнении едва ли достигнут 7 м.

Употребление понятия приведенной толщины перекрытия обусловлено необходимостью обеспечения сопоставимости и сравнимости рассматриваемых вариантов, так как в основе анализа лежат конструктивные схемы с различными типами перекрытий (плоские, кесон-ные, пустотные и т.п.). Приведенная толщина определяется как отношение объема бетона перекрытия на его площадь. Иными словами, приведенная толщина – это условная толщина кесонных, ребристых, пустотных и т.п. перекрытий, расчитанных в плоском исполнении.

Как показывают исследования, эффективность применения преднапряженного бетона ещё более возрастает с увеличением пролетов здания. Об этом свидетельствует усиливающееся расхожденние графиков преднапряженного и обычного бетона (рис. 3) по мере движения по оси абцисс в сторону увеличения значений размера пролетов (слева направо).

Рис. 3. Соотношение длины пролёта и толщины перекрытия в зданиях с применением обычного и преднапряженного железобетона принципиальные особенности конструктивных схем проектов серии бпк

В монолитном строительстве, особенно в каркасном, расход товарного бетона во многом зависит от толщины перекрытия. Поэтому изменения показателей расхода бетона (рис. 4) и толщины перекрытия (рис. 3), в зависимости от длины пролета, получаются аналогичными. Строительство с применением преднапряженного каркаса позволяет сокращать расход бетона по сравнению со строительством на базе традиционного монолитного какраса. Причём экономия в расходе бетона возрастает с увеличением пролетов здания (рис. 4).

Рис. 4. Расход бетона в каркасе здания в зависимости от длины пролета при применении обычного и преднапряженного железобетона

Что касается второго по значимости показателя материалоёмкости – расхода арматурной стали – то здесь наблюдается кардинальное улучшение положения. Как видно из графика (рис. 5), при 6-метровом шаге колонн расход стали в каркасе для обычного и преднапряженного бетонов составляет около 21 и 16 кг соответственно. При увеличении пролетов до 9 м расход стали для обычного бетона возрастает до 41 кг, а для преднапря-женного он не превышает отметку в 24 кг, что в очередной раз подтверждает существенное преимущество преднапряженного бетона.

Рис. 5. Расход арматуры в каркасе здания в зависимости от длины пролета при применении обычного и преднапряженного железобетона

Оценка технико-экономических показателей строительства с применением проектов серии БПК выявляет исключительно положительные результаты использования в несущих конструкциях здания преднапряженного железобетона. Благодаря существенному ресурсосбережению, в некоторых случаях удается снизить общий вес здания до 40%, что логически приводит к сокращению затрат на возведение монолитного каркаса здания до 35% (таблица 2, рис. 6).

Рис. 6. Экономия в стоимости возведения монолитного каркаса в результате применения проектов серии БПК на базе преднапряженного бетона

Технология предварительного напряжения железобетона – новая веха в истории развития монолитного строительства России. Она определяет перспективу развития железобетона в качестве основного материала для возведения современных зданий и сооружений.