Опалубка перекрытий: нюансы
Опалубка перекрытий уже прочно вошла в число инструментов, используемых российской строительной отраслью. «Строительный Еженедельник» попросил экспертов рассказать о нюансах применения таких систем.
По словам специалистов, последние годы характеризовались динамичным развитием технологии в России. «В целом все крупные проекты в истории российской строительной отрасли — Универсиада в Казани, саммит АТЭС во Владивостоке, Олимпиада в Сочи или чемпионат мира по футболу — приводили к ускоренному развитию опалубочных систем. Так возникали опорные башни, разные виды чашечных лесов. В последние годы в России очень хорошо развивается строительство АЭС, в связи с этим видно развитие культуры промышленных огнестойких строительных лесов. Благодаря конкуренции на рынке мы видим обновление ассортимента крупных производителей каждые 2–3 года», — констатирует директор по стратегическому развитию и маркетингу ГК «Промстройконтракт» Рубен Чинарьян.
Исходя из задачи
Рынок опалубочных систем сегодня достаточно конкурентен. По словам экспертов, оптимальный выбор конкретной из них зависит от специфики имеющейся задачи. «Если рассматривать наиболее массовый сектор — жилищное строительство, то, бесспорно, это системы перекрытий на телескопических стойках. Популярность обусловлена удобством и простотой эксплуатации, а также способностью гибко адаптироваться под конфигурацию будущего перекрытия», — рассказывает продакт-менеджер «Doka Россия» Сергей Линев.
Руководитель ГК «Формат» Дмитрий Корнев согласен с такой оценкой, но отмечает, что эта система эффективна именно при работе на типовых объектах, кроме того, при ее использовании есть ограничения по высоте возводимого перекрытия. По его словам, при необходимости бетонирования перекрытия на большой высоте, а также при работе на сложных крупных объектах более целесообразно применение системы опалубки на объемных стойках.
Сергей Линев констатирует, что в настоящее время характерно стремление застройщиков к высоким темпам строительства и, как следствие, повышенное внимание к щитовой опалубке перекрытий. Она представляет собой быстросборную конструкцию из телескопических стоек, специальных головок и панелей (щитов). С такой системой при опалубливании перекрытий получается существенное ускорение в работе. «Она позволяет осуществлять монтаж «снизу» (с уровня нижележащего перекрытия) — это гарантирует безопасность при проведении работ», — говорит он.
«Комплекты опалубочного оборудования с использованием панелей для опалубки перекрытий хоть и удобны в использовании, но существенно дороже. Кроме того, эксплуатация такого оборудования требует высокой квалификации рабочих на строительной площадке. К сожалению, это не всегда так. Поэтому применение специализированных панелей для опалубки перекрытий не очень распространено», — отмечает Дмитрий Корнев.
Покупать или арендовать?
Этот вопрос также не имеет универсального ответа. И снова, по словам экспертов, все зависит от конкретного объекта, на котором применяется система.
«Приобретение в собственность комплекта опалубочного оборудования для изготовления перекрытий имеет смысл при больших сроках строительства и при возведении однотипных конструкций. Поэтому, как правило, в собственность приобретаются комплекты опалубки на телескопических стойках, которые используются для строительства типовых перекрытий, например, в жилых многоэтажных домах», — рассказывает Дмитрий Корнев.
По словам Сергея Линева, телескопические крашеные стойки чаще приобретаются в собственность вследствие доступности по цене, но срок службы оцинкованных на порядок выше, как и стандарты, по которым они изготовлены — в основном это Европейский стандарт EN 1065. Щитовая опалубка может быть как в аренде, так и в собственности — в зависимости от типов проекта застройщика. «Столы, которые представляют собой предварительно собранные модули из телескопических стоек, двутавровых деревянных или стальных балок и фанеры, популярны в жилых зданиях определенной конфигурации — без внешних монолитных стен по контуру здания. В большинстве случаев — это арендный тип опалубки», — отмечает он.
Рубен Чинарьян говорит: чем сложнее продукт, тем больше поводов у строителей взять его в собственность. «Например, опорные чашечные леса PSK-CUP, состоящие всего из четырех основных элементов, в последние годы обычно берут в аренду, а промышленные клиновые леса, где базовых элементов уже шесть, — чаще покупают», — рассказывает он.
Руководитель направления Аренда «PERI Россия» Алексей Масленников подчеркивает, что сегодня сложно выделить, какие системы более популярны в аренде, т. к. строительные компании оценили и поняли, что сама модель аренды может быть выгоднее покупки. «Мы имеем опыт, когда на весь срок реализации монолитной части типовых жилых домов берут всю необходимую опалубку под ключ, и за счет комплексного инженерно-технического сопровождения происходит сокращение сроков строительства и затраты на опалубку в 1 куб. м бетона остаются на уровне среднерыночных», — говорит он.
По словам эксперта, целесообразность приобретения или аренды рассчитывается всегда индивидуально. «Она не лежит в плоскости выбора какой-то конкретной системы, решение принимается из расчета стоимости затрат на 1 куб бетонной конструкции. Часто бывают ситуации, когда при подсчете совокупных затрат на содержание склада, ремонт оборудования, логистику и т. п. долгосрочная аренда может быть выгоднее», — считает Алексей Масленников.
Он добавляет также, что европейский тренд в настоящее время — 30–50% оборудования в собственности, остальное — в аренде. «Мы считаем этот баланс оптимальным, поскольку он позволяет получать необходимую гибкость в условиях рыночной неопределённости. Аренда дает возможность увеличить производственные мощности при пиковых сезонных нагрузках с минимальными первоначальными затратами, использовать передовые опалубочные системы, повышая темпы и качество работ», — резюмирует специалист.
Стойкие стойки
Главной характеристикой телескопических стоек опалубки перекрытий является несущая способность. «Она определяет шаг установки стоек, их количество, необходимое для возведения перекрытия той или иной толщины. Кроме того, нужно обращать внимание на высоту: если она составляет более 4 м, целесообразнее использовать опалубку на объемных стойках», — констатирует Дмитрий Корнев.
«Необходимо обращать внимание на несущую способность при разных выдвижках, на обработку поверхности (оцинкованная или крашеная), на узлы: толщина крюка, ударная ли гайка, толщина пятки, возможность разборки, меры защиты от защемления рук или от застревания узкой трубы в нижней части», — добавляет Алексей Масленников.
По словам Рубена Чинарьяна, качество материала является определяющим. «При этом важна не только сталь, из которой делается сама стойка, но и покраска, а также качество всех элементов. Так, например, на рынке часто можно встретить стойки с недоработанными монтажными серьгами, которые легко могут соскочить при транспортировке. Наш опыт показывает важность также унивилок и треног. В случае этих продуктов прочность тоже важна — на стройке их часто бросают, роняют, а они должны сохранять идеальную геометрию, чтобы стойка стояла ровно, а балка на унивилке лежала под прямым углом, позволяя формировать идеальные перекрытия», — отмечает он.
Эксперт добавляет, что срок эксплуатации, конечно, зависит в том числе от аккуратности работы, но в целом, если производство современное, он может быть очень долгим — до нескольких лет даже в агрессивных условиях.
«При выборе типа крепления объемной опалубки необходимо учитывать качество получившегося соединения элементов конструкции, ее пространственную жесткость и устойчивость к ветровым нагрузкам», — отмечает руководитель отдела аренды строительного оборудования ООО «Капитал Рент» Кирилл Захаров. «Взвесив все "за" и "против" мы полностью перешли на клиновидные леса, поскольку это эффективнее и безопаснее. Клиновидные обеспечивают большую надежность, поскольку расклинивание соединения ригелем гарантирует жесткость конструкции. В чашечных лесах соединение элементов получается шарнирным, что приводит к уменьшению жесткости и, соответственно, несущей способности системы. Клиновидные леса могут возводиться меньшим количеством строителей за счет простого и удобного клинового узла. Для сборки чашечных лесов от рабочих на строительной площадке требуется большая квалификация. Кроме того, чашечные леса дороже клиновидных», — говорит Дмитрий Корнев.
Со щитом
Специалисты констатируют, что системы щитовой опалубки перекрытий на российском рынке представлены в основном зарубежными производителями. «Стоимость формируется из расчета конструктивных особенностей. В основном это сварные стальные или алюминиевые конструкции, покрытые цинком или порошковой краской. Палубой может служить как обычный фанерный щит, так и многослойные фанерные плиты с полимерным покрытием. При производстве таких элементов важно учесть точность геометрии — соответственно оборудование для производства должно быть высокого качества, как и квалификация персонала. При выборе данных систем необходимо учитывать вес и размеры элементов, а также ремонтопригодность и высокую оборачиваемость, что немаловажно при высоких темпах строительства», — рассказывает Сергей Линев.
«В РФ очень редко применяются щиты в опалубке перекрытий, чаще на палубу применяют ламинированную фанеру толщиной 18 или 21 мм», — отмечает Кирилл Захаров. Рубен Чинарьян также говорит, что, несмотря на имеющийся опыт использования щитов для опалубливания перекрытий (крупнощитовая опалубка «Дельта» на некоторых мостах в Самаре или мелкощитовая опалубка МСК в Казани), компания, как правило, применяет просто качественную фанеру и балки.
Если завтра ЧП
Эксперты считают, что при соблюдении технологических требований обрушение опалубки практически исключено. «Наша компания работала в качестве эксперта в нескольких подобных случаях. Тщательное расследование показало, что основная причина таких ЧП — неправильная установка и ошибки при эксплуатации продуктов. Конечно, существует и производственный брак. В связи с этим мы установили на своих логистических комплексах оборудование, на котором проверяется каждая партия», — говорит Рубен Чинарьян.
«К счастью, на этот вопрос приходится отвечать только теоретически. При наличии квалифицированных инженеров-проектировщиков, качественного оборудования, шефмонтажа при установке и регулярном контроле функционирования оборудования на строительной площадке, риск обрушения перекрытия равен нулю. Причиной форс-мажорных обстоятельств на стройке, как правило, является отступление от профессионального проекта, некачественная сборка или грубое нарушение техники безопасности», — уверен Дмитрий Корнев.
С ним соглашается Кирилл Захаров. «В основном обрушение опалубки перекрытий или получение недолжного качества перекрытия происходят по вине производителя работ из-за нарушения технологии производства работ и низкой квалификации персонала подрядчика на объекте. При применении арендуемого оборудования необходимо выбирать проверенного поставщика, у которого в штате есть опытные инженеры по расчету опалубки и профессиональный ремонтный цех», — рекомендует он.
По словам Алексея Масленникова, обрушения могут происходить, когда строители расставляют слишком широко стойки опор либо приваривают к ним в качестве раскрепления что-нибудь, уменьшая несущую способность. «То есть, по-простому, нарушают инструкцию по эксплуатации оборудования. Также причиной обрушений бывает применение схем расстановки, которые ничем не оправданы. Например, сращивание стоек либо выставление двух уровней перекрытий, когда таких типовых схем не существует либо оборудование не предназначено для такой эксплуатации», — добавляет он.
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.
