Высокий уровень надежности. Применение гидрошпонок в строительстве
Сегмент производства гидроизоляционных материалов достаточно разнообразен. Сфера их применения также очень широкая. Для гидроизоляции деформационных и рабочих швов различных конструкций часто применяется гидрошпонка. Данный материал востребован в строительстве, но специалисты считают, что весь его потенциал еще не раскрыт.
Гидрошпонка — это профилированное длинномерное изделие (лента), изготовленное способом экструдирования на специализированном оборудовании. Также ее называют гидропрокладкой. Первые прототипы гидрошпонки появились еще в середине прошлого века. Но технология ее производства постоянно совершенствовалась. В настоящее время выпускается множество видов гидрошпонок, область их применения постоянно расширяется.
Качественная защита
Применение гидрошпонок в строительстве носит довольно распространенный характер, отмечает технический руководитель отдела «Инженерная гидроизоляция» СБЕ «Полимерные мембраны и PIR» Корпорации ТЕХНОНИКОЛЬ Алексей Цыбенко. По технологии, в большинстве случаев в конструкциях монолитных фундаментов из железобетона, необходимо предусматривать деформационные швы для компенсации возможных деформаций сооружения. Поэтому эксплуатация таких фундаментов нуждается в надежной герметизации швов от воздействия грунтовой воды, т.к. ее попадание внутрь подземных помещений делает их непригодными для эксплуатации. Типичными объектами для применения гидрошпонок являются заглубленные фундаменты из монолитного железобетона, а также разнообразные сооружения транспортного и гидротехнического назначения - такие как тоннели, подпорные стены и плотины.
«Основное преимущество применения гидрошпонок для швов в бетонных конструкциях – это высокий уровень надежности такой герметизации, особенно в сравнении с устаревшими методами. Изделия обладают уникальными характеристиками для данной области применения, они очень прочные, эластичные, химически стойкие и прекрасно замоноличиваются в бетон с образованием прочного соединения», - подчеркивает Алексей Цыбенко.
Генеральный директор компании «ВЕМАТ» Николай Чугунов добавляет, что гидрошпонка идеально подходит и для гидроизоляции рабочих (холодных) швов. В большинстве случаев, в соответствии с технологией производства работ при возведении монолитных заглубленных частей зданий большой протяжённости в процессе заливки бетона делают перерывы в бетонировании. В результате этого в конструкции появляются технологические рабочие швы бетонирования, которые являются плоскостью стыка между затвердевшим и свежеуложенным бетоном. Они потенциально становятся слабым местом для проникновения грунтовых вод под воздействием гидростатического давления в тело строительной конструкции. В последнее время для обеспечения гидроизоляции швов в строительстве широкое применение получили именно гидрошпонки.
Исходя из поставленных задач
Значительная часть гидрошпонок производится из поливинилхлорида (ПВХ). Гидроизоляционные изделия из него наиболее универсальны по области применения. Прекрасно выдерживают перепады температур, устойчивы к химической агрессии. Также гидрошпошки делают из полиэтилена и других материалов. Все данные виды изделий имеют свои характеристики и область применения.
В частности, рассказывает генеральный директор ООО «Спецпроект Инжиниринг» Джанбулат Гасанов, на рынке также присутствуют металлические гидрошпонки, металлические совместно с ПВХ, металлические обработанные битумной мастикой. Исходя из поставленных задач, можно сориентироваться, на какой вид изделия сделать упор. «Металлические гидрошпонки проще всего устанавливать. При этом, короткие, длиной до 2 метров использовать не стоит, так как будет много соединений, а значит и возрастет риск протечки. Чем длиннее гидрошпонка, тем лучше», - поясняет он.
В целом, добавляет Джанбулат Гасанов, сейчас на рынке появляются ранее не предусматриваемые вторичные или дополнительные устройства гидрошпонок. В том числе, такие как системы инъекционных шлангов, а также другие виды гидроизоляционных материалов данного сегмента.
По словам Алексея Цыбенко, совсем недавно в производственном ассортименте компании «Технониколь» появилась специальная гидрошпонка для герметизации холодных швов бетонирования. Шпонка разработана именно для установки в холодных швах «пол-стена», оснащена специальным полимерным профилем, который набухает при контакте с водой и дополнительно герметизирует холодный шов. Геометрические размеры такой шпонки позволяют без труда разместить ее на верхнем ряду арматуры фундаментной плиты. «Также одним из последних наших продуктов для герметизации рабочих швов в монолитных конструкциях является набухающий полимерный профиль. Его применяют при новом строительстве: фундаментов, подземных парковок, тоннелей, коллекторов, дамб и пр. Набухающий полимерный профиль обеспечивает герметизацию швов путем их уплотнения за счет увеличения собственного объёма (набухания) при контакте с водой»,- отмечает специалист.
Ставка на экономию
Эксперты подчеркивают, что применение гидрошпонок экономически выгодно. Как гидроизоляционный материал они достаточно недорогие. Значительная доля исходного сырья российского производства, а значит, на производстве изделия почти не отражается рост курса иностранных валют. Использование гидрошпонок в строительстве позволяет продлить сроки эксплуатации объектов и сооружений, тем самым минимизировав расходы на ремонт.
«Гидрошпонка - это действительно отличная возможность для заказчиков проектов, как для государственных, так и частных экономить значительные денежные средства. Правда, расстояние между ними и производителями данных гидроизоляционных материалов большое. Очень сложно донести идею, что надо именно сейчас потратить достаточное количество средств и именно в таком размере для того, чтобы потом не потратить в несколько раз больше, но уже на ремонт. Не будем лукавить, расширяя взаимодействие с проектом по части гидрошпонок, мы сами в этом заинтересованы в финансовом плане. Заказчик в таком случае тратит больше денег на нас, но не так много, и при этом сокращает расходы на продукцию смежных производителей других систем гидроизоляции, а также лишает заработка подрядных ремонтных организаций»,- подчеркивает Николай Чугунов.
По мнению Джанбулата Гасанова, возобновление замороженных строительств больших гидротехнических сооружений и других аналогичных сложных объектов значительно повысило бы спрос на гидрошпонку. «В 90-х годах прошлого века очень многие из них были законсервированы, если бы начали возобновлять строительство в данной сфере, существенно выросла бы и потребность в наших изделиях. Кроме того, - полагает он, - хорошо было бы, если бы в госзакупках и гостендерах изменили условия и сроки оплаты с трёх месяцев отсрочки на момент поставки продукта и материала. Данное решение органов власти положительно отразилось бы на нашем рынке».
Купол как уникальная конструкция
Лаборатория деревянных конструкций ЦНИИСК им. В. А. Кучеренко АО «НИЦ «Строительство» совместно с ООО «ЦНИПС ЛДК» разрабатывает проекты большепролетных каркасов покрытия из клееных деревянных конструкций (КДК). По их проектам построено более 10 аквапарков по всей России. Крупнейший из них – аквапарк «Питерлэнд» в парке 300-летия Санкт-Петербурга. Об особенностях проекта «Строительному Еженедельнику» рассказал заведующий лабораторией деревянных конструкций ЦНИИСК им. В. А. Кучеренко Александр Погорельцев:
– В бассейнах и аквапарках КДК имеют преимущества перед конструкциями из металла или железобетона. Для них хлорирование или озонирование воды создает агрессивную среду, нейтральную для древесины.
В ТРК «Питерлэнд» смонтирован ребристый купол диаметром 90 м и высотой 45 м. Особенности конструкций связаны в основном с его габаритами. В плане меридиональные ребра купола опираются с шагом 14,5 м на нижнее железобетонное кольцо и на стальное верхнее кольцо диаметром 5 м. Основные ребра длиной около 60 м выполнены в виде серповидных сборных ферм и сами по себе являются уникальными в части принятых конструктивных решений, изготовления, сборки и монтажа. На эти ребра с шагом 6 м опираются девять криволинейных кольцевых элементов, из которых два – верхний и нижний – являются опорами для 60 промежуточных меридиональных ребер. Нижний кольцевой элемент выполнен в виде горизонтальной фермы, воспринимающей реакции опор от промежуточных ребер и нагрузки от кольцевой технологической площадки. Остальные кольца являются распорками между меридиональными ребрами для обеспечения их устойчивости.
В конструкции купола реализованы основные принципы «системы ЦНИИСК», все основные узлы и стыки поясов серповидных ребер выполнены на наклонно вклеенных стержнях и V-образных анкерах. Это уникальная система узловых соединений, основанная на вклеивании в древесину арматурных стержней периодического профиля. Россия обладает приоритетом в области подобных узловых соединений деревянных конструкций.
Все жесткие стыки ребер и соединения закладных деталей со стержнями, вклеенными на заводе и на монтаже, выполнены ручной сваркой. Экспериментальные исследования, проведенные в ЦНИИСК с целью оценки влияния сварки на соединения, показали, что существующий «психологический» барьер при сварке деревянных конструкций успешно преодолевается. При соблюдении нескольких рекомендаций сварка практически не сказывается на несущей способности соединений.
Меридиональные ребра состоят из четырех отправочных блоков полной заводской готовности, соединяемых на монтаже жесткими стыками на сварке. Все блоки по торцам снабжены выпусками V-образных анкеров и закладными деталями.
Проблемы допусков по длине для меридиональных ребер решены с помощью зазоров около 40 мм между торцами поясов, заполняемых полимербетоном после сварки V-образных анкеров и стальных полос. Этим достигается плотный контакт по площадкам сжатия.
Треугольная решетка меридиональных ребер включает горизонтальные и вертикальные элементы. Горизонтальные соединены с поясами на цилиндрических нагелях и шпильках, а вертикальные – с усилием растяжения до 40 т – путем сварки выпусков вклеенных стержней и закладных деталей на раскосах.
Сборка и монтаж меридиональных ребер производились в три этапа: сначала на жестком горизонтальном стенде производилась предварительная сборка блоков в проектных габаритах, затем окончательная сборка в вертикальном стальном стенде с последующей установкой блоков в проектное положение.
Из-за кризиса 2008 года после монтажа каркаса купола строительство было приостановлено – и возобновлено только в 2011 году. В результате влажность древесины, не защищенной от атмосферных осадков, значительно превысила величину равновесной влажности, соответствующей условиям эксплуатации. Быстрое завершение строительства и ввод в эксплуатацию могли привести к неравномерной усушке древесины и, как следствие, к появлению значительных трещин и расслоений. Разработанные в ЦНИИСК рекомендации по обеспечению температурно-влажностного режима при завершении строительства позволили избежать этих проблем.
Цифровые технологии – спорту
Олимпиада в Сочи и Чемпионат мира по футболу – 2018 задали новые требования к проектированию и строительству спортивных сооружений в России. О том, как создать современный спортивный объект мирового класса и уложиться в жесткий дедлайн, рассказывает руководитель отдела ОВиКВ компании «Метрополис» Сергей Брюзгин.
Проектирование спортивных сооружений – задача сложная и ответственная. Объекты такого рода сочетают в себе яркую, запоминающуюся архитектуру и комплекс сложнейших инженерных систем. Именно поэтому проектировщики постоянно находятся в поиске новых эффективных решений для работы с такими проектами.
В основе – технологии
Одними из наиболее успешных разработок, активно используемых проектировщиками, являются BIM-технологии. Их применение при проектировании современных сложных объектов, к числу которых относятся и спортивные сооружения, является одним из ключевых условий успешных инвестиций заказчика, ведь технология BIM-проектирования позволяет существенно сэкономить время и средства, необходимые для реализации проекта.
Эта технология дает возможность повысить качество проектирования и на раннем этапе представить полную картину того, как будет выглядеть и функционировать объект. При необходимости заказчик может своевременно внести корректировки в проект на той стадии, когда изменения не влекут за собой больших затрат. Это отличная возможность для всех участников проекта получить практически идеальный продукт, обладающий внешней привлекательностью, комфортом и безопасностью среды и, что самое главное, инвестиционной привлекательностью.
Сейчас все проекты нашей компании разрабатываются с применением этой технологии. Например, Центр художественной гимнастики имени Ирины Винер-Усмановой еще в 2016 году получил первое место на конкурсе BIM-технологий, организованном Минстроем РФ.
Другая многообещающая разработка – достаточно молодая в строительной сфере технология математического моделирования (CFD-моделирование). До ее появления то или иное техническое решение можно было обосновать либо опираясь на накопленный опыт (чаще всего используя решения, принятые ранее для подобных объектов), либо при помощи натурных испытаний (создание макета, испытательного стенда и т.п.). Первый вариант – рискованный (аналогичный объект может достаточно сильно отличаться по своим характеристикам от проектируемого, что может дать свою погрешность и привести к неработоспособности решения). Второй – затратный как по деньгам, так и по времени, не говоря о том, что далеко не все макеты можно физически реализовать. Технология CFD дает возможность за пару дней, а иногда и за несколько часов решить нестандартный узел, внести в него требуемые корректировки и добиться эффективности и работоспособности решения.
Мы применяли CFD-моделирование при проектировании таких объектов, как Центр художественной гимнастики в Москве, многофункциональный плавательный центр «Лужники», крытый каток Москомспорта, а также при проектировании жилых зданий.
До того, как мы освоили эту технологию, нам казалось, что ее применение будет востребовано только на уникальных объектах, однако практика показала, что использование CFD-моделей полезно для объектов любого уровня сложности. С его помощью можно решать такие задачи, как распределение температур в сложных трехмерных многослойных конструкциях, расчет параметров микроклимата помещений, воздухораспределение, расчет потерь давления в нестандартных сетевых элементах и т. д.
Данная технология дает специалисту возможность на раннем этапе проектирования отследить вероятные недочеты потенциальных инженерных решений, а иногда и понять, что предлагаемое решение слишком затратно (как энергетически, так и финансово) или вовсе нежизнеспособно. Например, для проверки условий, создаваемых для зрителей и спортсменов, наша компания выполняла оценку проектных решений систем вентиляции и кондиционирования главной арены Центра художественной гимнастики в Москве при помощи CFD-моделирования. Для достижения оптимального результата нам пришлось провести 8 итераций расчетов, в результате чего системы вентиляции и кондиционирования были значительно переработаны. Это еще раз подтверждает: CFD-моделирование и проектирование при помощи BIM-технологий позволяет на раннем этапе выявить проблемы и оптимизировать проектные решения. А заказчик, в свою очередь, получает наглядное, интуитивно понятное обоснование принимаемых решений. Вот несколько примеров выполненных расчетов:
В гармонии со стройкой
Посмотрим, как применение этих технологий реально отражается на строительном процессе. В качестве примера возьмем Центр художественной гимнастики. Для проектируемого объекта выполнялись следующие стадии проекта:
- концептуальные решения (стадия «К»);
- стадия «Проектная документация» (стадия «П»);
- стадия «Рабочая документация» (стадия «Р»);
- авторский надзор.
Проект стадии «К» стартовал в конце мая 2016 года и длился примерно 2 месяца. Последующая стадия «П» длилась примерно 3,5 месяца. Стадия «Р» длилась примерно 2 года, при этом строительные работы на объекте велись с запаздыванием от проекта всего на 2–3 месяца, иногда этот разрыв становился еще меньше, так что можно сказать, что проект стадии «Р», строительство и авторский надзор шли практически параллельно.
Основные сложности при проектировании как раз и связаны с малым разрывом в сроках между разработкой проектного решения и выдачей его для реализации на стройплощадку. У инженеров и архитекторов остается очень немного времени на принятие и согласование решений, и ошибки при таких малых сроках недопустимы. Именно использование BIM-технологий и, в частности, CFD-моделирования позволяет проектировщикам достаточно комфортно чувствовать себя в процессе взаимодействия со всеми заинтересованными сторонами. При этом есть, конечно, одно обязательно условие, с чем нам повезло: в арсенале всех участников проекта были современные технологии и подходы к проектированию, что позволило выполнить поставленную задачу в требуемый срок.
