Золотухин Сергей Николаевич

Воронежский государственный технический университет

Кандидат технических наук, доцент кафедры строительных конструкций, оснований и фундаментов имени профессора Ю.М. Борисова

Научный руководитель:

Чигарев Антон Геннадьевич

Воронежский государственный технический университет

Кандидат геолого-минералогических наук, доцент кафедры строительных конструкций, оснований и фундаментов имени профессора Ю.М. Борисова

Одной из острых проблем при строительстве малоэтажной жилой застройки является снижение его стоимости без ухудшения качества производимых строительных работ. Мы представляем вашему вниманию реальный проект дома, который был запроектирован с использованием б/у железобетонных конструкций.

Проектируемым объектом являлся индивидуальный жилой дом (с пристроенным гаражом).

Цель:

- снизить стоимость 1 кв. метра общей площади здания посредством применения б/у

железобетонных конструкций;

- доказать, что применение б/у железобетонных конструкций в малоэтажном строительстве является коммерчески выгодным решением. Оно является примером более рационального и экологичного использования б/у строительных материалов.

Задачи:

- снизить стоимость возведения объекта, сохранив при этом качество производимых работ и долговечность здания такими же, как и при применении обычных строительных технологий и материалов;

- доказать рациональность и экологичность использования б/у железобетонных конструкций (после сноса здания);

- увеличить полезную площадь здания без увеличения стоимости возведения объекта.

Дом располагается на участке со сложным рельефом. Уклон достигает 45°. На начальном этапе строительства было проведено укрепление склона путем устройства подпорных стенок из б/у железобетонных плит.

Перед началом строительных работ был выполнен эскизный проект здания, но после проведения дополнительных геологических изысканий, земляных и монтажных работ по укреплению оползневого склона, нами в него были внесены существенные изменения.

Первоначальный проект предполагал возведение трехэтажного жилого дома с цокольным этажом. На последнем располагался бассейн с парильным помещением. С целью удешевления проекта было принято решение возвести ещё два полуподвальных этажа ниже цокольного. Они обладают значительно меньшей площадью по сравнению с вышерасположенными этажами.

Помещения для обслуживания бассейна и другие коммуникации, необходимые для полноценного функционирования дома, решено было разместить на этаже, расположенном ниже цокольного. Таким образом, он выполнит разгрузку цокольного этажа.

Функциональное назначение помещений нижнего этажа может быть разнообразным. Оно может измениться в соответствии с пожеланиями заказчика. Одним из вариантов является устройство личного кабинета и библиотеки или квартиры-студии. Планировка последних этажей максимально проста. Это сделано для того, чтобы легко изменить назначение помещений, если возникнет такая необходимость.

Геологические изыскания показали, что на участке есть песчаные грунты. Разработка грунта, которая проводилась для более точного выяснения геологической ситуации, являлась также и началом строительства нижних этажей здания (котлован под фундамент). Этот факт значительно удешевляет строительство, так как нет необходимости отдельно проводить геологические изыскания, что является весьма дорогостоящим процессом.

Важным этапом в процессе возведения здания являлось размещение бассейна на участке. Первоначально он располагался длинной стороной поперек улицы. Но после проведения геологических изысканий выяснилось, что при таком размещении бассейна большая его часть будет расположена на ненадежном грунте. Вследствие этого было принято решение расположить бассейн параллельно улице таким образом, чтобы вся чаша бассейна размещалась на надежном грунте. В основании бассейна были уложены б/у железобетонные плиты.

В основание пола лежат ж/б ребристые плиты размерами 1,5*6*0,3.

Конструктивные размеры плиты:

· Длина плиты 6000 мм;

· Ширина плиты 1500 мм;

· Высота продольного ребра – 300 мм;

· Ширина продольного ребра: по низу – 85 мм, по верху – 100 мм;

· Высота поперечного ребра – 280 мм [1].

Арматура класса АII. Расход арматуры 0,12 т.*50 тыс. руб. = 6 тыс. руб. Стоимость б/у плиты с её монтажом – 4,5 тыс. руб.

Рис. 1. Основные размеры плиты в плане

Рис. 2. Поперечное сечение плиты

Рис. 3. Сечение и конструктивные размеры поперечного ребра

Рис. 4. Применение ж/б ребристой плиты размером 1,5*6*0,3 м

Наибольшее применение при устройстве подпорных стен имела ж/б ребристая плита размером 1,5*5,5*0,45 м.

Конструктивные размеры плиты:

· Длина плиты 5550 мм;

· Ширина плиты 1485 мм;

· Высота продольного ребра – 450 мм;

· Ширина продольного ребра: по низу – 85 мм, по верху – 100 мм;

· Высота поперечного ребра – 250 мм;

· Ширина поперечного ребра: по низу 50 мм, по верху – 100 мм [2].

Рабочая арматура диаметром 32 мм, класс АIII. Плита предварительно напряженная, расход арматуры 300 кг/м. куб. Цена б/у плиты с доставкой и монтажом – 7 тыс. руб. (стоимость только арматуры в данной плите 0,35 т.*50 т. руб. = 17,5 т. руб.).

Рис. 5. Основные опалубочные размеры плиты

Рис. 6. Применение ж/б ребристой плиты размером 1,5*5,5*0,45 м

Планируется возведение несущих стен здания с применением кирпича и газосиликата, возможно применение б/у кирпича.

В ходе работы заказчик изъявил желание разместить парковку у торца здания (без гаража). Для её устройства необходим был участок шириной 5 м. Реально же ширина участка была меньше. В результате было решено сместить несущую стену в торце здания на 1 м и убрать помещение для отдыха и балкон на цокольном этаже. Вследствие этого несколько изменилась планировка дома.

Таким образом, строительство двух дополнительных полуподвальных этажей позволило увеличить полезную площадь здания, снизив стоимость 1-го квадратного метра.

Железобетонные конструкции очень долговечны, поэтому их повторное использование является безопасным, экологичным и рациональным решением (при условии проведения необходимого осмотра и экспертизы этих материалов). Также стоимость строительства была снижена за счет совмещения земляных работ и геологических изысканий при разработке грунта под фундамент здания.

Одной из острых проблем при строительстве малоэтажной жилой застройки является снижение его стоимости без ухудшения качества производимых строительных работ, которые осуществляются на площадке строительства. В последнее время при строительстве малогабаритных зданий широко применяется бывшие в употреблении строительные материалы и конструкции, полученные после сноса и разборки старых зданий. Вашему вниманию представлен реальный проект дома, который был запроектирован на заливных лугах с использованием б/у железобетонных конструкций. При устройстве фундамента для укрепления грунта были установлены короткие грунтоцементные сваи. Для уплотнения грунта использовался б/у железобетон, для выполнения фундамента использовались б/у железобетонные плиты перекрытия. В ходе монтажа стен полуподвала использовались б/у колонны и ригели.

Постановка задачи

Цель работы:

- доказать, что применение б/у железобетонных конструкций в малоэтажном строительстве является коммерчески выгодным решением. Оно является примером более рационального и экологичного использования б/у строительных материалов.

- снизить стоимость 1 кв. метра общей площади здания посредством применения б/у железобетонных конструкций;

- уменьшение сроков возведения здания за счет того, что материал уже находится на строительной площадке и не требует транспортировки.

Место под строительство заливной луг. Во время весеннего разлива вода может подняться до 1.2 м. На месте строительства был расположен б/у железобетон, который было решено использовать в конструкции фундамента.

На момент постройки, август 2014 года, вода находилась на уровне 1 метр от поверхности грунта. Толщина растительного слоя составляла 60 см, и под ним располагались просадочные суглинки.

Было принято решение укрепить грунты основания следующими действиями:

1. Установить короткие грунтоцементные сваи  h = 0.8 м

Технология применения грунтоцементных свай представляет собой создание мощных подземных колонн путем смешивания цементного молока и грунта в месте расположения будущей сваи. Показанием к применению такого метода, является строительство объектов на очень слабых грунтах, не отличающихся однородностью.

2.Вытрамбовать котлован и дать ему просохнуть
3.Отсыпать искусственное основание из б/у железобетона и песка с послойным уплотнением на 0.8 м.

Рис.1 Укрепление грунтов основание короткими грунтоцементными сваями

Рис.2 Было проведено водопонижение на участке

Далее фундамент под забор (дренажная траншея ) отсыпана песком. Во время уплотнения грунтов оснований под здание вода вытекла ручьем из траншеи.

Рис.3

После чего был произведен завоз на строительную площадку бетонного боя для создания искусственного основания. На искусственном основании уложена сплошная гидроизоляция и начат монтаж б/у железобетонных плит, которые, в свою очередь, увеличиваю площадь основания. Далее был произведен монтаж двухслойного плитного основания (рис.4) .

Рис.4 Монтаж двухслойного плитного основания

Прочность бетона контролировалась неразрушающими методами контроля. Пригодность ж/б конструкций определялась специалистами кафедры СКОиФ им. проф. Ю.М. Борисова ВГТУ.

Так же был произведен монтаж б/у железобетонных колонн  в качестве элемента полуподвального помещения, кроме колонн были так же применены железобетонные ригеля (рис.5). Прочность ж/б конструкций определялась в работах, при этом был учтен тот факт, что согласно СН-547-82 “Инструкцию по определению эксплуатационных затрат при оценке проектных решений жилых и общественных зданий” срок службы сборных, железобетонных конструкций составляет 100-150 лет, что позволяет повторно использовать их в строительстве.

Далее было проведено устройство теплоизоляции, гидроизоляции и обкладка стен полуподвала в 1/2 кирпича(рис.4,5).

 Рис.4 Производство работ

Рис.5 Начало армирования узлов примыкания

Рис.6 Обварка узлов примыкания

 Для строительства использовались бывшие в употреблении ребристые ж/б плиты перекрытия

Рис.7  На строительную площадку были завезены б/у железобетонные плиты.мм

По стенам полуподвала было осуществлено устройство горизонтальной гидроизоляции, далее построенный полуподвал перекрывался плитами перекрытия. С целью исключения  мостиков холода армирование стен велось стеклопластиковой арматурой.

Учитывая, что строительство ведется в зоне возможного затопления, полуподвал отсыпан грунтом, который не вывозился с места застройки.

Отсыпка полуподвала выполнена грунтоцементом и глиной с послойным уплотнением. Утепление и устройство пола в полуподвале было выполнено с применением пенобетона.

Рис.8 Помещение получившегося полуподвала

Технико-экономические показатели

Стоимость работ по укреплению грунтов оснований и устройству полуподвальных помещений общей площадью 14,5*19=275,5 м² составила 1,1 млн.руб. Срок выполнения всех работ составил 1 месяц.

Рекомендации

Железобетонные конструкции очень долговечны, поэтому их повторное использование является безопасным, экологичным и рациональным решением (при условии проведения необходимого осмотра и экспертизы этих материалов).

Заключение

1. В статье рассмотрена технология применения грунтоцементных свай
2. Было рассмотрено, что строительство с применением б/у железобетонных конструкций экономически выгоднее, чем строительство с применением новых конструкций.
3. Так же выявлено, что стоимость строительства была снижена за счет совмещения земляных работ и геологических изысканий при разработке грунта под фундамент здания.

В настоящее время в г. Воронеже многие здания являются аварийными и давно не отвечают санитарным, бытовым и эстетическим требованиям современного общества и отдельного человека.

Согласно программе переселения граждан из аварийного жилья, сформированной в рамках федерального проекта «Об обеспечении устойчивого сокращения непригодного для проживания жилищного фонда» входящего в национальный проект «Жилье и городская среда» в 2019 – 2025 г.г. в городе Воронеже подлежат полной ликвидации 540,5 тыс. кв. м старого жилого фонда.

Как известно, при сносе старых зданий остается большое количество строительных материалов и конструкций (кирпича, железобетонных конструкций, деревянных изделий и т.д.), которые затем редко используются в новом строительстве. В основном они вывозятся на свалки ТБО. Это наносит огромный урон истории строительства нашего города, приводит к потере исторически ценного материала, который может быть повторно использован не только при реставрации объектов культурного наследия, но и при строительстве новых зданий и их отделке.

Цель и задачи:

Целью нашей работы является обоснование целесообразности повторного применения инновационных технологий строительства с повторным использованием строительных материалов и конструкций.

Задачи исследования:

1. Проанализировать отечественный и зарубежный опыт реализации проектов с повторным применением строительных материалов и конструкций, научных разработок в этой области строительства.

2. Выявить основные сферы и возможности повторного применения строительных материалов и конструкций.

3. Показать, что повторное применение в новом строительстве строительных материалов и конструкций является коммерчески выгодным решением, позволяет снизить стоимость 1кв. м. общей площади зданий сохранив при этом их долговечность.

Из анализа отечественной и зарубежной литературы следует, что проблема повторного применения изделий и их компонентов, а также строительных материалов и конструкций является актуальной.[1]

Также в мировой практике существует новое направление строительства, связанное с аккуратным демонтажом здания и повторным использованием строительных материалов и изделий.

Так, в Германии Закон об экологически безопасном обращении с отходами обеспечивает защиту людей и окружающей среды. В соответствии с этим законом, для улучшения экологической обстановки в стране Федеральное правительство принимает меры по предотвращению образования отходов. Одна из таких мер – повторное использование изделий и их компонентов для той же цели, для которой они были первоначально предназначены.

Архитекторы, строители, инженеры, дизайнеры интерьеров, домовладельцы очень ценят привлекательный внешний вид, долговечность кирпичей, которые могут дополнить как внешний, так и внутренний дизайн построек. Каждый кирпич при разборке старых зданий обрабатывается вручную, затем поштучно упаковывается в полиэтиленовую пленку. Данный строительный материал используют повсеместно – начиная от отелей и церквей и заканчивая крупными конференц-центрами.

Примеры повторного применения строительных материалов и конструкций в новом строительстве имеются и в других странах. (рис. 1, 2)

Рис. 1. Таунхаус в Роттердаме, Нидерланды. Пример использования вторичного материала в наружных ограждающих конструкциях.

Рис. 2. Интерьер жилого дома в Мумбаи, Индия. Пример использования повторного использования столярных изделий в интерьере.

В Белоруссии на основе обобщения опыта повторного использования изделий, материалов и оборудования, полученных при ремонте, реконструкции, реставрации и сносе сооружений, разработан технический кодекс, установившейся практики, где указано, что целесообразность такого использования должна устанавливаться на каждом конкретном объекте. Разборка зданий должна производиться специализированными организациями. После окончания разборки должно производиться уточнение объемов выхода материалов и конструкций для повторного использования на данном объекте или на других объектах, реализация населению, утилизация, а также определение объёма строительного мусора. Результаты таких уточнений должны оформляться соответствующими актами. Пригодные для повторного использования элементы должны быть переданы на склад, при их хранении используются те же правила, что и при хранении новых. Указаны также возможные области повторного применения стройматериалов и конструкций.

Несмотря на имеющийся богатый опыт повторного использования стройматериалов и конструкций, в отечественной литературе вопросы проектирования и строительства с повторным применением материалов и конструкций рассматриваются редко.

В России строительная отрасль приносит много проблем природе и окружающей среде. Ежегодно образуется от 15 до 17 миллионов тонн строительных отходов, 60% которых составляют железобетонные и кирпичные отходы. Темпы роста отходов составляют 25% в год.

Невозможность повторного использования материалов и конструкций, полученных после сноса сооружения, обусловлена тем, что он производится способом механического обрушения (рис 3, 4). Не используется более щадящий метод сноса – поэлементный демонтаж, при котором обеспечивается максимальная сохранность материалов и конструкций для повторного применения.

Нарушаются нормативные требования ГОСТ 30.7722001 по обращению со строительными отходами, не учитываются возможные приоритетные направления их дальнейшего использования.

Рис. 3.Снос ветхого жилого фонда по улице Ленинградской в городе Воронеж.

Рис. 4. Квартал устаревшей застройки, подлежащий сносу в городе Воронеж.

Работы по повторному использованию строительных материалов и конструкций в новом строительстве уже давно (с 1987г.) ведутся в Воронежском Государственном Техническом университете (ВГТУ).

Ясно, что строительные конструкции, оставшиеся после демонтажа зданий и предполагаемые к использованию в дальнейшем в качестве несущих, должны обеспечить долговечность сооружения в течение десятилетий, и даже столетий. Им необходимо пройти дополнительное обследование с выдачей заключений о соответствии их техническим регламентам.

Специалистам кафедр ВГТУ разработаны методики продления службы строительных материалов и конструкций с использованием экспертных методов [2-4]. Возможности повторного применения материалов и конструкций при строительстве малоэтажных зданий, поселковых дорог, подъездных путей и укрепления грунтов оснований проиллюстрированы в опубликованных работах. [5-8]

Разработаны способы возведения фундаментов новых зданий из повторно используемых железобетонных элементов каркаса, полученных в ходе сноса зданий и способ укрепления грунтов путем объемной цементации [9], а также новые инновационные технологии строительства, которые позволяют осуществлять строительство малоэтажных сооружений на малопригодных в инженерно – технических отношениях подтапливаемых территориях, а также на оползневых склонах.

Результаты научных разработок были использованы при строительстве в городе Воронеже ряда малоэтажных зданий (рис. 5, 6). Реализация данных проектов показала, что использование инновационных технологий строительства приводит к снижению стоимости 1 кв. м. площади сооружений в среднем в 3 раза по сравнению с рыночной стоимостью.

Рис. 5.Фасад физкультурного центра «Прелестный», построенный из материалов, полученного при сносе завода Столля. Село Бабяково, Воронежская область.

Рис. 6.Интерьер физкультурного центра «Прелестный», построенный из кирпича, полученного при сносе завода Столля. Село Бабяково, Воронежская область.

Далее следует отметить, что в большинстве построенных зданий использовался старинный кирпич, который является долговечным материалом с запасом прочности много большим, чем у современного. Поэтому он применялся при строительстве стен и перегородок зданий, создании интерьеров в стиле Лофт.

Битый кирпич, полученный при сносе зданий, использовался в целях благоустройства территорий. Из него возводились ограды и выкладывались садовые дорожки.

При отделке зданий в Москве применяются современные технологии переработки исторического кирпича в слэбы и изготовление из него облегченных элементов (пластин и углов) разработанные в Санкт-
Петербурге и Москве («Мастерская братьев Немцев», мастерская «Имперский кирпич», «Студия старого кирпича»). Использование таких технологий расширяет возможности применения старинного кирпича в декоративных целях. В отличие от обычного кирпича, использование облегченной кирпичной плитки в отделке экстерьеров и интерьеров зданий позволяет придать им натуральный старинный внешний вид (рис.7,8).

Рис.7.Загородный дом в Истринском районе Московской области, город Москва.

Рис.8.Квартира на проспекте Мира, город Москва.

Заключение.

Сфера применения инновационных методов и технологий строительства с применением б/у стройматериалов и конструкций, разработанных учеными ВГТУ может быть расширена.

Так, они могут быть использованы при реконструкции районов малоэтажной усадебной застройки, сформировавшейся в XIX-середине XX в, в которых домовладения находятся в частной собственности и реконструкция жилых домов осуществляется путем пристройки новых объемно-планировочных элементов или надстройки мансардных этажей.

Изменение объемов и фасадов строений возможно, если они не признаны памятниками истории и культуры. В районах, исторически сложившихся в XV-XX вв. многие сооружения, в том числе и промышленные предприятия, XIX-начала XX веков имеют статус объектов культурного наследия. Вопрос сохранения таких объектов и их дальнейшего использования является приоритетным.

Разрабатываются проекты реновации промышленных зон, находящихся в исторических городских центрах, которыми могут быть предусмотрены: полное сохранение их облика путем реставрации промышленных сооружений; реконструкция планировочной структуры, промышленных сооружений с целью приспособления для новых функций; полный снос промышленного объекта.

Краснокирпичные промышленные здания, являющиеся объектами культурного наследия, чаще всего находятся в неудовлетворительном состоянии. Имеются биопоражения кирпичной кладки, частичное выпадение кирпича, трещины.

Полученный при сносе аварийных сооружений, расположенных в промышленной зоне, исторический кирпич, а так же другие б/у стройматериалы и конструкции могут быть применены при реставрации и реконструкции не только промышленных объектов культурного наследия, но и других сооружений, находящихся за пределами промышленной зоны.

С целью увеличения объема пригодных для повторного применения стройматериалов и конструкций рекомендуем прекратить снос аварийных домов в кварталах устаревшей жилой застройки и в промышленных зонах методом обрушения, применять более щадящие методы поэлементного демонтажа зданий.