Архитектурный бетон: тренды нового времени
Активно используемый в зарубежных странах при отделке фасадов и внутренних конструкций архитектурный бетон постепенно начинает применяться и в России. По мнению экспертов, чем больше о материале будут знать заказчики и строители, тем быстрее он станет особо популярным и востребованным.
Архитектурный (лицевой) бетон может использоваться в качестве финишной облицовки фасадов зданий и стен помещений, при отливке скульптур и фигур. Его высокая пластичность и прочность позволяют реализовать многие смелые архитектурные идеи. В зарубежных странах материал очень давно и активно применяется в строительстве. Для России архитектурный бетон пока сравнительно новинка, тем не менее с проникновением новых трендов в отрасль интерес к нему начинает постепенно расти.
Имея потенциал
По словам старшего инженера-технолога компании PERI Сергея Петракова, если десять лет назад проект с архитектурным бетоном попадался примерно один раз в год (при этом чаще всего это были небольшие прямые участки стен, где использовалось большое количество элементов декора), то пять лет назад все чаще и чаще начали поступать проекты, в которых основная часть стен предполагала специальные решения. «Около трех лет назад в PERI начался масштабный проект по архитектурному бетону: это 30 тыс. м3 бетона и более 7 тыс. сборочных чертежей для создания опалубки. Параллельно данная концепция начала внедряться в частное домостроение. Уже более полугода PERI работает над проектом гостиницы в Краснодарском крае, состоящей из пяти корпусов. И все фасады — архитектурные. В целом, чем больше информации будет известно строительным компаниям об архитектурном бетоне, тем быстрее и интенсивнее будет развиваться данное направление. Еще необходимо финансирование. Не все регионы имеют достаточные средства для разработки данного направления, нет бетонных заводов, которые могут оперативно и качественно подобрать нужную смесь для каждого проекта», — добавляет он.
Архитектурный бетон применяется как для интерьера, так и для экстерьера. Но, безусловно, более широкое применение нашел именно для наружного использования, т. к. хорошо переносит любую погоду и очень прочен, напоминает директор по продвижению компании BARKA Александр Бондаренко. «Мы в основном работаем на рынке благоустройства. Наша компания заливает бетон в условиях производства и привозит готовые блоки на площадку для последующего монтажа. При такой технологии изделия прослужат десятилетиями. В отличие от других материалов (металл, дерево), изделие из бетона не стареет, не требует дополнительного ухода. Да, он грязнится, но его можно отмыть и привести в первоначальный вид. Это существенная экономия при эксплуатации. В нашей стране, отмечает эксперт, архитектурный бетон только завоевывает доверие участников рынка. Отходит мнение, что бетон это что-то черновое. Компания BARKA своим присутствием на рынке и выполненными проектами доказывает, что архитектурный бетон — это материал с большим потенциалом. Мы рады нести эту идею и доказывать, что данный материал — это не только бетон, используемый при строительстве. Свойства его значительно отличаются от товарного бетона, который мы привыкли видеть, и имеет иной состав. Архитектурный бетон — прежде всего финишный материал, самодостаточный, не требующий дополнительной эксплуатации. Мы часто рассказываем о его свойствах, возможностях, о видах поверхности и наполнителях, возможностях использования. Нам хорошо помогают реализованные проекты, которые можно увидеть своими глазами, потрогать и сделать выводы в пользу такого исполнения, такой технологии», — рассказывает он.
Тем не менее, по мнению директора по стратегическому развитию и маркетингу ГК «Промстройконтракт» Рубена Чинарьяна, растущая популярность архитектурного бетона — во многом миф в круге почитателей претенциозной «фестивальной» архитектуры. Да, он появился в России — как на проектах крупного уровня (например, опалубка PSK-Classik от «Промстройконтракт» использовалась при строительстве технопарка Сколково по проекту Захи Хадид), так и на массовых объектах (в частности, входная группа ЖК Clever Park в Екатеринбурге, где компания также работала). «Можно сказать, что лицевой бетон проник даже на бюджетные проекты в рамках реновации. И мы говорим отнюдь не про автопарковки, которые традиционно обходятся без отделки, хотя уровню архитектурного бетона не соответствуют. Нет, речь именно об интерьерах. Для использования лицевого бетона в экстерьерах в России слишком экстремальный климат. Однако в любом случае лицевой бетон используется у нас как изюминка, возможность сделать более "по-западному". Это сильно отличается от применения в Европе или США, где лицевой бетон — визитная карточка общественных пространств, например, метро. Отсутствие опыта в России сказывается и на проектировании, где архитекторы часто не подстраиваются под размеры щитов, создавая дополнительные сложности для опалубочных компаний, которых могло бы быть и меньше», — считает эксперт.
Менеджер по разработке продуктов, бетонные смеси «ЛафаржХолсим Россия» Анжелика Бочарова подчеркивает, что лицевой, или архитектурный, бетон — это прежде всего декоративные характеристики: цвет и оттенки, структура и фактура, количество дефектов на единицу площади и т. д. Главная задача — согласовать эти характеристики и методы оценки поверхности готового бетонного изделия между участниками процесса, среди которых архитекторы, производители бетонной смеси, производители работ, технического надзора и самого заказчика. «В России требования заказчиков к архитектурным бетонам существенно завышены. В большинстве случаев от материала ожидают идеально ровной, однотонной поверхности без дефектов, как у пластика, например. На Западе иной подход к оценке. На бетон смотрят "издалека", позволяют ему быть собой, быть "честным", фактурным», — делает выводы специалист.
Технологичные решения
Архитектурный бетон, отмечает директор по маркетингу ООО «Дока Рус» Маргарита Хорошилова, это бетон с самой красивой поверхностью и в то же время одна из самых сложных задач для опалубочной техники. Заказчик должен осознавать, что высокие требования к качеству и эстетике поверхности лицевого бетона нельзя выполнить стандартными методами. Должны быть соблюдены строгие регламенты по организации бетонирования и правильности фиксации установочных элементов, защите компонентов, взаимодействию на строительной площадке, а также тщательный выбор поставщиков бетона, опалубки, арматуры и смазки.
Технология производства лицевого бетона, добавляет специалист, сложнее, чем обычное бетонирование. Например, помимо расположения анкеров, на поверхность бетона влияют размеры элементов и/или отпечатки рам на стыках элементов. Поверхность бетона полностью зависит от палубы (отпечаток в бетоне), системы опалубки (например, с рамной опалубкой картина отпечатков в бетоне задана заранее) и способа обработки поверхности.
Одним из решающих факторов, комментирует тему исполнительный директор ООО «"Техноком-БМ" опалубочные системы "ГАММА"» Андрей Бунт, при работе с архитектурным бетоном является качество получаемой лицевой поверхности бетона, которое обеспечивается в первую очередь комплексом опалубочных решений, которые позволяют реализовать архитектурный проект в получаемой бетонной поверхности. На отечественных строительных площадках для получения архитектурного бетона в основном используют балочно-ригельную опалубку, которая учитывает все технологические требования для получения архитектурного бетона: создание любой архитектурной формы, восприятие нагрузок, возникающих при бетонировании, возможность установки тяжа в любом месте (например, на крупнощитовой опалубке данное место определено конструктивом элементов).
«Немаловажной составляющей в технологии опалубочных работ для архитектурного бетона является разработка комплекта рабочей документации для сборки опалубочных элементов, для данной работы нужна высококвалифицированная команда инженеров, скорее это даже самый важный фактор для разработки комплекта опалубки. Компания ООО "Техноком-БМ" опалубочные системы "ГАММА" имеет большой опыт в реализации таких проектов, мы сможем найти оптимальное решения для любой задачи такого плана», — подчеркнул Андрей Бунт.
Сергей Петраков также поясняет, что основные требования при выборе опалубки заключаются в грамотном статическом расчете и правильной сборке с соблюдением всех технологий. Многие клиенты полагают, что основной упор нужно сделать на подбор бетонной смеси (цвет, консистенция и т. д.), а выбор опалубки отодвигают на второй план. Но это мнение ошибочно. Несмотря на то, что бетон является основным компонентом монолитных работ, необходимо предусмотреть множество нюансов — начиная от взаимодействия бетонной смеси с бенотоотделяющим средством до четко отработанной технологии бетонирования. А здесь необходима правильно подобранная система опалубки.
Особое внимание, отмечают специалисты, также следует уделять и характеристикам самой бетонной смеси и добавкам. По словам технического эксперта «ЛафаржХолсим» Антона Кривенцова, для получения максимально качественной лицевой поверхности особое внимание следует уделять уходу за бетоном, времени и температуре его затвердевания. Это позволит избежать резких скачков и подъемов температуры, что может привести к усадочным деформациям и трещинам. Во многих случаях стремятся, наоборот, снизить скорость и температуру при затвердевании бетона. «Главный параметр, по которому в настоящий момент подбирается добавка, это технико-экономическая эффективность при применении в бетоне. Частой ошибкой становится пиритизация решений в сторону цены, а не достигаемой эффективности. В целом при правильно составленном техническом задании и соблюдении всех технологий изготовления и укладки риск выбора неправильных добавок сводится к минимуму. Основные факторы, на которые стоит обратить внимание, это жизнеспособность бетонной смеси (лучше иметь некий запас по времени, особенно в летний период), температура гидратации и экзотермия для предупреждения рисков появления усадки и трещин, а также способы ухода за еще незатвердевшим бетоном после его укладки», — резюмирует он.
Мнение:
Сергей Петраков, старший инженер-технолог компании PERI:
— Опалубочных систем, которые подходят для архитектурного бетона, не так много на рынке. Поэтому очень важно, чтобы у строителей были качественные материалы и инструменты. Например, фанера, которая используется в таких проектах, применяется только один раз, и очень часто ее приходится распиливать под конкретный размер. Спил тоже должен быть сделан под определенным углом. Именно поэтому необходимо иметь качественное оборудование, ведь от него напрямую зависит будущее бетонной поверхности.
Мнение: Рубен Чианарьян, директор по стратегическому развитию и маркетингу ГК «Промстройконтракт»:
— Опалубка «Промстройконтракт» многократно использовалась для создания архитектурного бетона при строительстве отелей, частных домов, стадионов чемпионата мира по футболу и других сложных объектов. Особое место занимают в нашем портфолио креативные пространства: например, лаборатории и технопарки Сколково. Большую роль в успехе проекта сыграло то, что инженеры-супервайзеры ПСК постоянно присутствовали на объекте, контролируя качество сборки опалубки для архитектурного бетона, в том числе систем для одностороннего бетонирования.
В крупнощитовой опалубке, такой как PSK-Delta, есть восемь отверстий для стяжки, а реально используются только три. Но след на бетоне оставляют в итоге все. Балочно-ригельная опалубка позволяет разместить стяжки там, где их будет минимально видно, а также сделать максимально ровными стыки. Однако тут все упирается в профессионализм рабочих на стройплощадке — уровень квалификации тех, кто собирает опалубку и работает с ней.
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.
