Покрытиях гражданских зданий.

В современном мире города и другие населённые пункты растут в геометрической прогрессии. Однако дороговизна даже той же земли заставляет подумать об альтернативном строительстве хотя бы небольших жилых помещений в самом городе.

Выход был найден: устройство мансард, надстройка нескольких этажей над существующим зданием, надстройка небольших помещений на части эксплуатируемой крыши с созданием места для дополнительной рекреации.

Для их создания используются фермы, рамы и другие строительные конструкции на металлических зубчатых пластинах (МЗП), которые обеспечивают высокую прочность и жёсткость соединений.

МЗП - зубчатые крепёжные металлические пластины для соединения деревянных деталей. Их изготавливают методом штамповки из оцинкованнойстали толщиной 1,2 мм или 2,0 мм. Потом пластины нарезаются в соответствии с необходимыми размерами (длина от 50 мм до 400 мм с шагом 25 мм, ширина от 100 мм до 250 мм с тем же шагом). Каждая из пластин содержит параллельные ряды выштампованных и вертикально отогнутых в одну сторону фигурных зубьев с внутренней и наружной стенками с заострёнными концами и уширением по боковым торцам у основания. МЗП из сталей обыкновенного качества защищают от коррозии цинкованием или гидрооксидированным алюминированием.

Использование МЗП (тогда их называли “gang-nails”) началось в США около 40 лет назад на юге Флориды. Из-за притока новых жителей в южные штаты возникла большая потребность в жилье. В то время, чтобы удовлетворить эту потребность, строительной промышленности нужны были эффективные методы. Деревянные фермы с соединениями на металлических коннекторных пластинах начали вытеснять ранее использовавшиеся методы традиционного изготовления стропил и ферм на фанерных узловых накладках. Новый тип ферм можно было производить быстро, в больших количествах и хорошего качества на фабриках, персоналу которых требовалось лишь очень короткое время для обучения. Сегодня в Соединенных Штатах до 130000 тонн металлических коннекторных пластин в год используется почти 1400 потребителями, осуществляющими сборку.

Эта технология проникла в Европу, где получила существенное развитие. Первые соединительные пластины проникли в Европу через Швейцарию и Бельгию, и уже в 1964г. в Германии был выставлен положительный протокол. Предшествующими ему испытательными тестами руководил профессор Молер из Технического университета Карлсруэ в Кайкгапе. В настоящее время конструкции с использованием соединительных пластин применяются практически по всей Европе.

 

Рис.8.17. Конструктивные решения утеплителя скатов крыш.

 

В бывшем СССР в 80-ые годы ХХ века ведущей научно-исследовательской организацией ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко были опубликованы рекомендации по испытанию и расчету соединений на МЗП, которые могут служить основой для разработки соответствующих стандартов и норм. В СССР применялись соединения типа МЗП-1,2 и МЗП-2.

Исследования Марийского государственного технического университета под руководством кандидата технических наук, доцента А.К.Наумова позволили построить первые объекты с использованием ферм на МЗП в 1970-х гг. (птицефабрика совхоза “Сила” Горномарийского р-на, овцеводческий комплекс “Шойбулакский”). Основные типы ферм, изготавливаемых с узловыми соединениями на МЗП, - треугольные одно- и двускатные, а также с параллельными поясами. Фермы разработаны для пролетов 7,5-20 м с шагом 0,5-2,5 м, однако наиболее распространенный – 1,25 м. . Толщина досок для изготовления ферм - 4060 мм, ширина - 100-200 мм (зависит от нагрузок, действующих на конструкцию). Высота ферм треугольного очертания и двускатных – 1/6-1/7 пролета, с плоским покрытием может быть уменьшена до 1/10-1/20 пролета. Тридцатилетний опыт эксплуатации этих конструкций по мнению А.К.Наумова подтверждает целесообразность их применения взамен трудоёмких традиционных стропильных систем для устройства покрытий зданий при реконструкции и строительстве. Данные конструкции эффективны также при надстройке мансард реконструируемых домов.

В Республике Беларусь совместная белорусско-английская компания СООО «Каркасные строительные технологии» (г.Минск) также начала производство различных типов деревянных конструкций с применением МЗП для устройства покрытий надстроек и мансард реконструируемых и вновь строящихся зданий. Компания применяет для производства конструкций высокопроизводительное северо-американское оборудование. По мнению изготовителей, применение деревянных конструкций на МЗП позволит уменьшить трудозатраты на 30% и сэкономить древесину до 25%.

Сейчас становится не рациональным производство кровельных конструкций и строительство сложных крыш, которые строятся с применением металла в кровельных конструкциях, так как эти конструкции тяжелы, дороги и требуют дальнейшей подготовки для кровельных и внутренних отделочных работ, что ведёт к удорожанию строительства. Устройство же стропильных конструкций из

дерева для сложных крыш требует высококвалифицированного персонала и, в итоге, приводит к достаточно большим срокам строительства с последующим его удорожанием.

Можно заметить, что часто возникают так называемый “денежный” вопрос и вопрос нехватки времени при возведении какого-либо здания, его реконструировании или надстройке помещений. Они могут быть решены также при помощи использования строительных конструкций (в частности ферм) на МЗП. Это легко доказать:

- материалоёмкость минимальна, что даёт показатель себестоимости

сооружения в общей стоимости здания “под ключ” в размере 30-35%;

- малые сроки строительства. Срок монтажа каркаса стропильной конструкции, состоящий из деревянных ферм заводского изготовления может достигать производительности порядка 30 м2 горизонтальной проекции крыши в день бригадой из 4-х человек;

- не требуются высококвалифицированные рабочие;

- проектирование и расчет конструкций с соединениями на МЗП

осуществляется, как правило, на персональном компьютере по специальной программе.

Полученная распечатка (чертеж и спецификация элементов) передается

в цех, где изготавливаются либо фермы целиком, либо линейные фрагменты ферм, которые собираются в готовое изделие на строительной площадке (рис.8.18).

Оборудование для производства металлических зубчатых пластин (рис. 8.19) включает в себя прессы для изготовления пластин различной конфигурации, необходимый инструмент, угловые шаблоны, прессовые установки для производства составных балок и специальное оборудование для нанесения покрытий.

 
 

Рис. 8.18. Сборка деревянной фермы на МЗП на

строительной площадке

 

С помощью обычной циркулярной пилы доскам придается нужная геометрия, после чего из них выкладывают конструкцию будущей фермы на специальных столах и в местах соединения элементов запрессовывают МЗП. Причем пластины ставятся по обе стороны соединяемых элементов.

 

Рис.8.19. Оборудование для производства МЗП.

Таким образом, можно выделить ещё несколько плюсов применения МЗП:

- отсутствуют трудоёмкие операций по созданию пазов и шипов;

- если выставить монтажные столы точно по геометрии первой

создаваемой конструкции, то геометрия всех последующих идентичных конструкции будет соблюдаться автоматически;

- чем больше конструкций одной конфигурации изготавливается, тем больше рабочего времени экономится;

- конструкции с соединениями на МЗП гораздо экономичнее традиционных и позволяют экономить как древесину на 20%, так и сталь на 30%;

- позволяют создавать конструкции любой сложности (рис. 7.20);

- соединения на МЗП превосходят по прочности аналогичные соединения

на клею или гвоздях;

- позволяют осуществлять крепеж брусков в стык даже с зазором до 4-х мм

без потери прочности конструкции;

- готовые конструкции перевозятся на место их установки, что

увеличивает скоростью сборки дома. Например, срок строительства усадебного дома можно уменьшить в 1,5 раза за счет параллельного возведения стен и изготовления стропильных ферм "на земле" сразу в проектных размерах.

 

 

 

Рис. 8.20. Пример соединения на МЗП

 

А если вместе с этим добавить то, что все работы производятся в помещении, следовательно, не зависят от погодных условий, то МЗП становятся просто идеальными для использования в строительстве. Но есть всё же некоторые проблемы, связанные с их применением:

- необходимо иметь почти идеально ровную площадку с размерами, соответствующими изготавливаемым элементам и специальный пресс в форме скобы с соответствующей гидростанцией (прочность соединений гарантируется только при использовании специального оборудования для запрессовки);

- работает соединительная пластина в разных направлениях по-разному, а

прочность шипов на изгиб минимальная при нагрузке, действующей по главной оси.

Последнего недостатка лишена система МЗП типа Арпад, так как оси пар шипов, выштампованные в пластине, образуют с направлением основной нагрузки определенный угол, а ряды шипов поочередно расположены под углом друг к другу. При такой геометрии зубьев при нагружении узла возникает явление заклинивания шипов в древесине, тем самым увеличивается прочность соединения.

Изобретатель МЗП Арпад - венгерский инженер Арпад Берталан. В январе 1995 года в БелНИИС были проведены испытания деревянных безврубочных соединений на металлических зубчатых пластинах типа Арпад. Фирмой "Аверс-компакт" были представлены образцы, выполненные из сосновых досок 40х150 мм: серия 1 - три образца для испытания соединения растянутых элементов вдоль волокон; серия 2 - три образца для испытания соединения растянутого элемента под углом 45° к другому элементу; серия 3 - четыре образца для испытания соединения растянутого элемента под углом 90° к другому элементу.

Результаты испытаний представленных образцов позволили установить следующие значения несущей способности металлических зубчатых пластин типа Арпад: для пластин толщиной 1 мм при передаче усилий вдоль волокон элемента 290Н на 1 пару зубьев (60 Н/см2); для пластин толщиной 0,8 мм при передаче усилий под углом 45° к волокнам древесины 290Н на 1 пару зубьев (60 Н/см2); для пластин толщиной 0,8 мм при передаче усилий под углом 90° к волокнам древесины 250Н на 1 пару зубьев (57 Н/см2).

Для сравнения: несущая способность соединения растянутых деревянных элементов на гвоздях односрезных диаметром 4,6 мм, длиной 130 мм, 160 штук (по восемьдесят с каждой стороны) в пять рядов только 33,8 Н/см2.

Наибольшее распространение МЗП получили в изготовлении стропильных конструкций в виде ферм для двухскатных, односкатных и плоских крыш с пролетом 6 - 20 м с шагом 0,6- 2 м. Двухскатные фермы применяются для кровель с уклонами от 15°, односкатные от 6 °. В покрытиях с фермами на МЗП кровля выполняется из любого из существующих кровельных материалов. Известны случаи применения МЗП для соединения элементов в пространственных деревянных конструкциях с параллельными поясами. Индустриальность изготовления, малая собственная масса, простота и высокое качество монтажа без применения кранов большой грузоподъемности делают рациональным использование этих конструкций в строительстве гражданских, общественных и производственных зданий, особенно со сложными архитектурными формами (7.21-7.22)Фермы типа 1-7 разработаны в Республике Беларусь СООО «Каркасные строительные технологии», а фермы типов 8-9 в Российской Федерации.

Основные типы ферм треугольного очертания следующие: 1 тип – W-образная; 2 тип – М-образная; 3 тип – Е-образная; 4 тип – ферма-ножницы Е-образная; 5 тип – ферма с 3-х сегментным нижним поясом; 6 тип – ферма-ножницы М-образная; 7 тип – односкатная треугольная ферма; 8 тип – ферма с треугольной решеткой и стойками; 9 тип – ферма с раскосной решеткой и стойками.

Для устройства надстроек и строительства гражданских зданий разработаны следующие типы ферм на металлических зубчатых пластинах для малоуклонных кровель (рис.7.21): 10 тип – односкатная трапециевидная ферма;

11 тип – 3-х скатная ферма; 12 тип – двускатная ферма с треугольной решеткой и стойками; 13 тип – двускатная ферма с треугольной решеткой; 14 тип – ферма с параллельными поясами; 15 тип – арочная ферма с раскосной решеткой и стойками; 16 тип – арочная ферма с треугольной решеткой и стойками.

Фермы типов 13-16 разработаны в Республике Беларусь СООО «Каркасные строительные технологии», ферма 12 типа – в Российской Федерации, фермы 10-11 типов – в США.

Стоимость ферм на МЗП (по данным СООО «Каркасные технологии»с покрытием FENAX) составляет:

- простые фермы - 15-20 у.е./ кв.м горизонтальной проекции крыши;

- фермы средней сложности - 20-25 у.е./ кв.м горизонтальной проекции крыши;

- сложные фермы - 25-40 у.е./ кв.м горизонтальной проекции крыши.

Таким образом, фермы на металлических зубчатых пластинах можно рекомендовать к применению при строительстве надстроек реконструируемых гражданских зданий и строительстве новых, так как это позволит сократить его сроки, а также уменьшить себестоимость при сохранении качества.

Актуальность темы надстройки мансардных этажей над существующими зданиями для условий Беларуси не вызывает сомнения у специалистов. Преимущества мансардного строительства широко известны. Мансарды - это и возможность получения дополнительной

жилой площади без уплотнения существующей застройки, и прекрасный шанс для создания новой, более эстетичной и гармоничной

Рис.8.21. Основные типы деревянных ферм на металлических зубчатых

пластинах: а – тип 1; б – тип 2; в – тип 3; г – тип 4; д – тип 5; е – тип 6; ж –

тип 7; з – тип 8; и – тип 9.

 

Рис.8.22. Основные типы деревянных ферм на металлических зубчатых пластинах

для малоуклонных кровель:

а – тип 10; б – тип 11; в – тип 12; г – тип 13; д – тип 14; е – тип 15; ж – тип 16.

градостроительной среды, и, наконец, одно из средств для решения проблемы так называемого "социального жилья". Зарубежный (в том числе и российский) опыт показывает, что возведение мансардных этажей в подавляющем большинстве случаев оказывается более дешевым и экономичным решением, чем получение дополнительных жилых площадей за счет строительства новых зданий. Это объясняется целым рядом причин: мансардное строительство исключает затраты на "нулевой цикл", подводку инженерных коммуникаций, благоустройство прилегающей территории и т. д. Конечно, стоимость строительства мансардного жилья зависит от многих факторов - планировочного и конструктивно-технического решения надстраиваемых этажей, использованных материалов и конструкций, затрат на оплату труда задействованных специалистов и др.

За годы существования СССР было построено много крупнопанельных домов массовых серий. Впервые крупнопанельные конструкции в СССР были применены в 1943 году при восстановлении Сталинграда. Затем строительство пятиэтажных домов массовых серий особенно развивалось с 1959 по 1985 г.г. За это время только в России появилось около 290 млн.кв.м общей площади пятиэтажек, что составило около 10 процентов жилого фонда. В Республике Беларусь более 25 млн.кв.м жилого фонда панельных пятиэтажек требует восстановления.

Отсюда – реконструкция и модернизация жилищного фонда, в том числе массовых серий – одна из актуальнейших проблем современного градостроительства, тесно взаимосвязанная с социально-экономическими преобразованиями в нашей стране.

Повышенный интерес к вопросам реконструкции пятиэтажной индустриальной застройки начал проявляться с середины 80-х годов прошлого века, когда были определены основные характеристики морального и физического износа этих зданий .

Возможности сноса пятиэтажного жилого фонда индустриальной постройки целесооб­разно оценивать с учетом стоимостных показателей сноса 1 кв.м пятиэтажного жилого дома. Как показыва­ет практика , снос 1 кв.м жилья составляет от 40% до 60% стоимости нового жилья таких же потребительских качеств. Следовательно снос всего требующего восстановления жилья, эксплуатируе­мого в Беларуси, потребует финансовых средств око­ло 4 млрд, долларов США, а строительство нового жилья такой же площади, для расселения жителей пятиэта­жек, потребует капиталовложений еще около 8 млрд, долларов США. В сумме цена проблемы соответ­ствует примерно 12 млрд. дол. США.

Для Республики Беларусь выделить такие объемы средств на решение проблемы сноса пятиэтажек в ближайшие годы представляется проблематичным.

На фоне имеющей место в последнее десятилетие снижения общей численности населения Республики Беларусь (такая тенденция присуща большинству ев­ропейских стран) отмечается прирост численности городского населения. На 2003 г. по данным Минстата городское население составляет более 71,1%, с 1990г. это увеличение составило более 4,3 %.

Проблема сноса пятиэтажек в жилых массивах порождает целую гамму вопросов, связанных с воз­действием на окружающую среду, увеличением преж­де всего антропогенной нагрузки, то есть превыше­нием предельно допустимых уровней шума, вибрации, запыленности и пр.

Представляют определенную сложность способы и технология переработки строительного лома, мето­дов разборки и разрушения жилых домов и пр.

Приведенный краткий анализ некоторых социаль­но-экономических факторов и их взаимосвязи с жи­лищной проблемой указывают на необходимость ком­плексной оценки планируемых мероприятий по рекон­струкции индустриальной жилой застройки, разработ­ки наиболее рациональных в общегосударственном масштабе направлений такой реконструкции.

Реконструкция жилищного фонда, как отмечают многие исследователи, является одним из наиболее рациональных путей использования ограниченных финансовых ресурсов для решения жилищного воп­роса. Реконструкция позволяет не только сохранить имеющийся жилищный фонд, но и существенно (на 40...70 %) увеличить его размеры за счет надстрой­ки домов и пристройки к ним дополнительных объе­мов. Сохранение и обновление жилищного фонда является неотъемлемыми составляющими деятель­ности, направленной на улучшение условий прожи­вания, роста обеспеченности граждан жилой площа­дью.

Значительный остаточный ресурс пятиэтажных зданий постройки 60-70-х г.г. прошлого столетия, их выгодное территориальное расположение в планиро­вочной структуре городов, наличие развитой инженер­но-транспортной инфраструктуры усиливают народ­но-хозяйственную значимость проблемы комплексной реконструкции таких жилых массивов.

Проведенная специалистами Беларуси технико-экономическая оценка

комплекса мероприятий после реконструкции и уплотнению застройки показала возможность удешевления на 15...20 % вновь воз­водимого жилья на ранее застроенных территориях.

Таким образом, реконструкция и модернизация жилья дает возможность не только сохранить и обновить имеющийся фонд, но и существенно увеличить его размеры за счет надстройки зданий и пристройки к ним дополнительных объемов. Прирост общей пло­щади в реконструируемых зданиях, как правило, составляет от 40 до 70% (в случае надстройки жилых этажей более 3-х - 250-300%). Только устройство мансарды на типовой пятиэтажке дает прирост об­щей площади около 20% (к имеющимся 80 кварти­рам добавляется еще 16). И это осуществляется без землеотвода и отселения жильцов, на обустроен­ных городских территориях.

По подсчетам специалистов Института НИПТИС, 1 кв.м нового жилья, полученного в результате реконст­рукции пятиэтажек путем надстройки дополнитель­ных этажей и мансард с реконструкцией всех внутриквартирных инженерных систем, уплаты налогов и других затрат, составляет 60-80% от цены жилья в новом доме. При этом, чем больше этажей в надстройке, тем дешевле в итоге получа­ется жилье.

Еще один важный в целом для города нюанс зак­лючается в том, что комплекс таких мер, не только позволяет создавать комфортное жилье, но и из­меняет архитектурный облик серых и однообраз­ных районов старой застройки, которые зачастую находятся близко к центру города.

В конце декабря 2006 года в Минске прошла международная научно-техническая конференция «Современные технологии и организация работ по ремонту, модернизации и реконструкции жилого фонда массовой застрой­ки», которая была организована Министер­ством архитектуры и строительства Беларуси, УП «Институт НИПТИС» и Международным информа­ционным центром новых технологий в строитель­стве Минстройархитектуры Республики Беларусь.

На конференции была обнародована информация, согласно которой в последние годы имеет место устойчивая тенденция увеличения объемов выбы­тия жилого фонда по причине ветхости, включая пятиэтажный жилой фонд массовой застройки периода 1960-1970 гг. прошлого века (табл.7.1). Между тем снос старых домов влечет за собой дополнительные расходы. Стоимость сноса (демонтажа) «хрущевок» - состав­ляет до 40% от стоимости строительства нового здания. Конечно, эти затраты будут включены в стоимость жилья в новом доме. К тому же отече­ственная строительная отрасль не готова к массовому сносу зданий и не имеет мощностей для переработки образующегося при этом строитель­ного мусора. Поэтому снос, по признанию многих участников конференции, сегодня является исклю­чительной мерой.

Таким образом, реконструкция домов первых мас­совых серий в данный момент признана наиболее экономически целесообразной и перспективной. При этом объемы работ из года в год будут расти (табл. 8.2).

Сегодня в Беларуси мансардное строительство получает все большее распространение. Чердачное пространство используют под жилье и офисы,

 

Таблица 8.1

Прогнозируемые ежегодные объемы выбытия жилого фонда в

Республике Беларусь (тыс.кв.м общей площади)

Годы 2011-2015 2016-2020
Прогонозируемый объем выбытия 344,4 348,9 353,4 357,9 362,4

 

причем не только при возведении новых коттеджей и многоэтажных жилых домов, но и при реконструкции существующих зданий — как исторических, так и домов первых массовых серий.

Таблица 8.2

Объемы ввода жилья за счет надстройки дополнительных этажей, мансард и уширению корпусов зданий в Республике Беларусь (тыс.кв.м общей площади)

 

Годы Наличие жилья на начало года, млн.кв.м Объемы ввода жилья после реконструкции, тыс.кв.м В % к объему существующего жилья
Всего В т.ч. увеличение жилья за счет надстроек, мансард и др.
182,4 0,3
211,7 194,4 0,15
226,4 905,6 543,36 0,4*
229,3 917,0 550,2 0,4*
238,3 953,2 572,0 0,4*
* - прогноз

 

Конечно, надстройке дополнительного этажа должно предшествовать

детальное обследование всех конструктивных элементов здания, особенно фундаментов, но практика показывает, что несущей способности их вполне хватает для дополнительного мансардного этажа. С одной стороны, известен факт уплотнения грунта под фундаментом уже через 10…15 лет эксплуатации здания на 10…15%, что для большинства грунтов дает такое же увеличение несущей способности основания. С другой стороны, мансарда, благодаря целому комплексу отличий от обычного этажа, дает после ее возведения увеличение напряжений в основании под фундаментами не более чем на 5…10%.

Таким образом, мансардное строительство, с одной стороны, позволяет получать недорогое жилье муниципального типа, не требуя дополнительных земельных участков и внешних коммуникаций, а с другой – может обеспечить получение элитного экологически чистого жилья повышенной комфортности в центре или зеленой зоне крупного города при сравнительно небольшой стоимости (рис. 8.23).

В Республике Беларусь совместная белорусско-английская компания СООО «Каркасные строительные технологии» (г.Минск) начала производство различных типов деревянных конструкций с применением МЗП для устройства покрытий мансард реконструируемых и вновь строящихся зданий. Компания применяет для производства конструкций высокопроизводительное северо- американское оборудование.

 

 

Рис. 8.23. Мансарда жилого дома в г.Минске.

 

Основные схемы мансардных конструкций компании представлены на рис. 8.24.








Дата добавления: 2015-06-17; просмотров: 2314;


Поиск по сайту:

При помощи поиска вы сможете найти нужную вам информацию.

Поделитесь с друзьями:

Если вам перенёс пользу информационный материал, или помог в учебе – поделитесь этим сайтом с друзьями и знакомыми.
helpiks.org - Хелпикс.Орг - 2014-2024 год. Материал сайта представляется для ознакомительного и учебного использования. | Поддержка
Генерация страницы за: 0.028 сек.