Секция СТРОИТЕЛЬСТВО И АРХИТЕКТУРА

Боровець О.А., студент, Задорожнікова І.В., доцент,Ужегова О.А., доцент,

(Луцький національний технічний університет, м. Луцьк)

Технологія зведення будівель та споруд з просторових плит 3D

У статті розглянуто технологію зведення будівель та споруд просторовими плитами 3d, вказуються їх склад та структура, наголошено на простоті їх монтажу, широкому асортименті об’єктів різного призначення та технології зведення з просторових плит 3d, в т.ч. у сейсмічних зонах, проведено розрахунок вартостей найбільш розповсюджених будівельних матеріалів у конструкціях і виконано їх порівняння.

Просторова плита 3d – це проста і логічна технологія будівництва якісного житла, яка дозволяє зменшити фінансові вклади, скоротити строки будівництва в два і більше разів, різко скоротити затрати на опалення і кондиціонування повітря. Як будь-яка інша технологія, методика зведення просторових плит 3d має ряд правил і вимог, дотримання яких є обов’язковим елементом будівництва з даної технології, що в свою чергу дасть можливість будувати якісні, відносно недорогі будівлі і споруди.

Зведення стін споруд в конструкціях 3d починається з поверхні фундаменту (фундаментної плити або стрічкового фундаменту). Для зведення стін необхідна наявність арматурних випусків із фундаменту діаметром 10 мм з кроком 500 мм, встановлених з однієї сторони стіни на глибину 120-150 мм (для зовнішніх стін з внутрішньої сторони) (рис.1).

Ці випуски анкеруються завчасно у фундаменті, аби надати більшої жорсткості конструкції при сейсмічному впливі на будівлі чи споруди. Випуски арматури не несуть горизонтальних навантажень або моментів, а лише служать для полегшення монтажу стінових панелей. Для сприйняття вітрових навантажень стінами, такі арматурні випуски встановлюють по обидві сторони стін згідно розрахунковим вимогам. В такому випадку рекомендується заповнювати отвори спеціальними в’яжучими речовинами (епоксидна смола). У випадках будівництва в сейсмічно активних районах, з’єднувальні випуски повинні встановлюватися при влаштуванні фундаменту.

Рис.1. Опирання стінової панелі на монолітний фундамент

Можливі варіанти зведення стін без з’єднувальних випусків. При цьому застосовують U-подібні металеві профілі (рис. 2), по ширині рівні товщині пінополістирольного наповнювача, які кріплять до фундаменту за допомогою спеціальних болтів. U-подібні профілі виготовляють мінімальною висотою 30 мм зі сталі товщиною 0,6-0,8 мм, для такого випадку рекомендується встановлювати у кутах стін невеликі шматки з’єднувальної сітки (30x30 см), сітка закріплюється під U-подібним профілем.

Рис.2. Опирання стінової панелі на U-подібний профіль.

В будь-якому із випадків, перед встановленням панелей, поверхня фундаменту повинна покриватися водонепроникним захисним шаром. Цю функцію ефективно виконує шар бітумної мастики, нанесений в місцях установки панелей.

Зведення стін завжди починається з кутів, щоб надати конструкції достатньої жорсткості із самого початку, тому що лише таким чином можна розташувати стінові панелі вертикально і прикріпити їх перманентно до арматурних випусків або з'єднувальної сітки. Кріплення здійснюється шляхом в'язки панелей до випусків за допомогою в'язального дроту.

Поверхня закінченої стіни 3d відповідає поверхні звичайної бетонної стіни. Вікна і двері можуть бути встановлені так само, як в цегляних і бетонних будівлях (рис. 3).

Рис.3. Влаштування віконного прорізу

Якщо укіс виготовлений не з бетону, має бути використана дверна або віконна коробка (наприклад, дерев'яна) яка фіксується в отворі за допомогою жорсткого пінопласту і має таку ж ширину, як стіна. Водопровідні труби і електропроводка прокладаються між пінополістиролом і покриваючою сіткою після зведення панелей. Перед укладанням труб більшого діаметру (рис. 4) доведеться оплавити канавку в пінополістиролі за допомогою газового пальника. Якщо пінополістирол піддається короткочасній дії полум'я він оплавляється навколо джерела вогню, але не займається і відповідно, вогонь не розповсюджується.

Рис.4. Влаштування каналізаційного стояка

Після зведення стін, всі стики панелей перекриваються з’єднувальними сітками з метою досягнення суцільного сіткового армування. Для цього з’єднувальною сіткою повинні бути покриті наступні області (рис. 5):

• прямі стики панелей - пряма сполучна сітка, b= 300-450 мм (рис. 5,а);

• внутрішні кути - вигнута L-подібна сполучна сітка, b=2х150=300 мм (рис. 5,б);

• зовнішні кути - вигнута Г-подібна сполучна сітка, b=150+300=450мм (рис.5,в);

• кути прорізів - пряма сітка, b=300мм, закріплена під кутом 45° (рис.5,г);

• віконні і дверні відкоси - вигнута U-подібна сполучна сітка, b = 450 мм.

а	г
б
в

Рис.5. Конструювання стиків: а – влаштування прямих стиків; б – влаштування внутрішніх кутів; в – влаштування зовнішніх кутів; г – додаткове армування прорізів у стінах

Найбільшого ефекту при виконанні цих операцій можна досягнути, використовуючи так звану „вигинаючу гармату”.

Сполучна сітка має такі ж розміри, як і покривна сітка панелі, діаметр стержнів 3 мм, крок стержнів 50 мм . Як правило, потрібна така кількість сполучної сітки:

• сполучна сітка шириною 300 мм - 45-65% від площі поверхні панелі;

• сполучна сітка шириною 450 мм - 15-30% від площі поверхні панелі.

Сполучна сітка шириною 450 мм потрібна, в основному, для U-подібних арматурних сіток, що застосовуються для покриття віконних і дверних укосів. Отже, кількість сполучної сітки значною мірою залежить від розміру і числа отворів. Компоненти, у яких потрібен шов з широким нахлистом за конструктивно-розрахунковим рішенням, є скоріше винятком і це незначною мірою збільшує загальну необхідну кількість сполучної сітки.

Для забезпечення суцільного армування, потрібно домогтися того, щоб у перекривних швах, зусилля розтягу передавалися, як мінімум, по двох зварювальних швах. Якщо компоненти схильні до вигину, то довжина нахлисту має бути подвоєна з метою забезпечення надійності. У поперечному напрямі зазвичай буває достатньо 300 мм. Згинальні моменти в поперечному напрямку, що вимагають збільшення довжини нахлисту, виникають тільки при зосередженому або лінійному навантаженні на компоненти.

Якщо є вже виконана плита перекриття, виготовлена з 3d панелей, стіна може бути легко встановлена на ній і вирівняна (рис. 6). У даному випадку спочатку до стіни кріпляться L-подібні стержні (діаметром 10 мм, довжина 2 ´ 500 мм) з кроком 500 мм. Потім, використовуючи шпагат, який служить для заміру розкосів, стіни вирівнюються і зміцнюються на плиті за допомогою даних стержнів. L-подібні вигнуті сполучні сітки (b= 2 ´ 150 мм) використовуються замість стержнів для ненесучих внутрішніх стін, на яких розташовуються панелі.

Для підтримуючих конструкцій плити рекомендується використовувати стійки регульованої висоти. Такі стійки встановлюють за допомогою балок під прямим кутом до панелей плити. При виборі кроку між рядами опорних стійок необхідно враховувати стійкість плити до вигину.

Рис.6. Кріплення стінових панелей на плиті перекриття

Для полегшення роботи, попередньо плити забезпечують необхідною арматурою:

• додаткова арматура (стержні) у нижній частині;

• сполучна сітка в нижній частині (з одного боку);

• арматурні хомути для фіксації.

Плити піднімають на підтримуючі конструкції вручну і зв'язують між собою за допомогою в'язального дроту. Щоб уникнути тріщин з верхньої сторони плити над ненесучими стінами, плити з верхньої сторони додатково з'єднують за допомогою сполучної сітки. Крім того, до плити в місці розташування над несучою внутрішньою стіною кріпляться додаткові арматурні хомути для фіксації.

Після укладання плити, з верхньої її сторони над несучою внутрішньою стіною за допомогою арматурних хомутів встановлюють додаткові стержні для забезпечення суцільності плити.

В якості заключного елемента армування після завершення монтажу плити по контуру (кільцева балка) укладають, неменше двох арматурних стержнів діаметром 8 мм.

Так як стінова панель 3d без бетону практично не може нести вертикального навантаження, то всі монтажні навантаження від плити повинні передаватися на тимчасові опори. Плита не повинна лежати безпосередньо на панельних стінах.

З урахуванням ваги верхнього шару бетону товщиною 50мм діюче навантаження в момент монтажу становить 1,50кН/м². У цьому випадку проліт між підпірними конструкціями кріплення плити дорівнює 3м, тобто довжині стандартної плити. Для забезпечення жорсткості плити, відстань між підпорами повинна становити 1,60 – 1,80м. У цьому випадку крайня підтримуюча рама, що складається з підпірок і горизонтальних балок, встановлюється на відстані (500-600мм) від стіни. Це дозволяє забезпечувати стійкість підтримуючих конструкцій за допомогою триноги і значно полегшує роботу з нанесення першого шару бетону на стіну. Без горизонтального виступу плити або, якщо цей виступ не прив'язаний до стінової панелі 3d, рекомендується зменшити проліт кріплень до 1,50м.

Як тільки верхній шар бетону на плиті і бетон, нанесений на стінові панелі, набудуть достатньої міцності для того, щоб нести невеликі навантаження (через 1-2 дні після нанесення), крайні підтримуючі рами можна прибрати, а проліт кріплень збільшити до 2,25м. Однак, до видалення підтримуючої рами, необхідно переконатися, що в місці додаткового армування нанесений, хоча б, перший шар бетону шириною 500мм на нижній частині плити для забезпечення зв'язку між панеллю і додатковою арматурою. Тільки в такому випадку можна правильно перенести монтажне навантаження на стіни.

Застосування максимальних прольотів між підтримуючими конструкціями можливо тільки при достатньому з'єднанні плити і стінових панелей. Інакше, краї плити перектиття у місцях стиків можуть переміститися догори, що приведе до збільшення прогину плити під час бетонування.

Для виготовлення просторових плит 3d можна використовувати як насоси з сухим ротором, так насоси з мокрим ротором (гармати) для торкретування. Як правило, дотримуються наступного порядку бетонування:

• 1-й шар торкретбетону на стінах (всередині і зовні);

• 1-й шар торкретбетону на нижній частині плити перекриття. Цей шар бетону повинен укладатися, хоча б, на кромках плити;

• бетон на верхній частині плити перекриття;

• завершення торкретування на стінах і на плиті.

Перший шар торкретбетону, що наноситься на стіну і нижню частину плити повинен бути товщиною не менше 20 мм (аж до сполучної сітки) і на 10 мм менше загальної товщини бетону (тобто, 5-1=4см). Цей шар може бути грубим і служить для:

• передачі навантаження з плити на стіни;

• утворення твердої поверхні для нанесення другого шару бетону.

Елементи жорсткості (ребра жорсткості), прикріплені до стіни знімаються через 2-3 дні після укладання першого шару бетону. Отвори в бетоні заповнюються після укладання другого шару.

Другий шар бетону укладається як вручну, так і за допомогою спеціальних механізмів. Ручна укладка тонкого шару бетону краща. Цей шар укладається в межах маяків, виконаних з гіпсу, які видаляються після завершення роботи.

Зазвичай бетон укладається без додаткових операцій. Однак необхідно зберегти бетонну поверхню від передчасного висихання після вирівнювання. Для цього рекомендуються наступні прийоми: покриття плівкою ПВХ; періодичне зволоження бетонних поверхонь.

Розрахунок вартості 1 м² стіни із просторових плит 3d

Для того, щоб зробити порівняльний аналіз вартості просторових плит 3d, та встановити доцільність їх використання було виконано розрахунок вартостей різних матеріалів для забезпечення опору теплопровідності огороджуючої конструкції, рівному 3,24 м² С/Вт (дані розрахунку просторових плит 3d внесено у таблицю 1).

Таблиця1. Розрахунок вартості просторових плит 3d

Найменування і характеристики матеріалу	просторова плита 3d
Товщина панелі	220 мм
Вартість стінових матеріалів на 1 м^2 без урахування бетону	140 грн.
Витрата бетону В20 на 1 м^2 стіни	0,1 м^3
Вартість бетону В20 на 1 м^2 стіни	50 грн.
Вартість матеріалів	190 грн.
Вартість робіт	50 грн.
Загальна вартість на 1 м^2	240 грн.
Кількість м^2 стіни з 1 м^3 матеріалів	5 м^2
Кількість м^2 стіни, зведених бригадою з 5-ти чоловік за 8 годин	200

Порівняння вартості 1 м² стінового огородження з різних матеріалів

Вартість, у.о.
	Види стінових матеріалів

1. Цегла повнотіла в дві цеглини, утеплювач 120 мм, облицювальна цегла 120 мм.

2. Блоки із чарункуватого бетону із зовнішньою декоративною штукатуркою.

3. Система ,, Ізодом 2000”.

4. Циліндричні колоди 240 мм , готові до збирання.

5. Тришарові теплоефективні блоки із декоративним захисним зовнішнім шаром.

6. Просторова плита 3d.

З діаграми вартості чітко видно, що просторова плита 3d є не тільки ефективною, а й за вартістю дешевшою, ніж інші будівельні матеріали, тому за менші кошти та час можна виконати значно більше об’ємів робіт.

Отже, будівництво із панелей 3d має певні правила побудови, воно є досить ефективним і швидким. Дотримання цих правил є запорукою успіху правильності будівництва, швидкості монтажу і довговічності конструкції. Конструкція панелей 3d дає можливість легкого монтажу інженерних комунікацій, без застосування відбійних молотків, перфораторів, а лише з використанням газового пальника.

Враховуючи нинішні природні фактори та катаклізми, про які досить часто дає нам знати матінка-природа, в т.ч. землетруси, технологія плит 3d стає досить актуальною через свою здатність нести зусилля від сейсмічних навантажень. Варто відмітити також і те, що пінополістирол не отримав підтвердження щодо враження гризунами, а тому можна скоротити витрати на обробку хімічними розчинами.

Сведения об авторах:

Боровец Александр Анатольевич, студент, гр. ПГСзм-61 (промышленное и гражданское строительство), Луцкий национальный технический университет, тел. 8(0332) 6-24-60, E-mail: Ldtu_pcb@ukr.net

Задорожникова Ирина Викторовна, к.т.н., доцент, кафедра промышленного и гражданского строительства Луцкого национального технического университета, тел. 8(0332) 6-24-60, E-mail: Ldtu_pcb@ukr.net

Ужегова Ольга Анатольевна, к.т.н., доцент, кафедра промышленного и гражданского строительства Луцкого национального технического университета, тел. 8(0332) 6-24-60, E-mail: Ldtu_pcb@ukr.net