Мобильное домостроение — равноправная часть строительной отрасли
В последние годы во всем мире обостряются проблемы, связанные с участившимися мощными природными и техногенными катастрофами, структурными социально-экономическими изменениями. В первую очередь следует отметить одновременную и чаще всего внезапную утрату жилья и налаженной инфраструктуры большими группами населения целых поселков, городов и даже регионов. Кроме того, в большинстве постсоветских государств по-прежнему остра проблема обеспечения населения доступным жильем.
В России разработаны и начали реализовываться программы, направленные на решение этих задач как на федеральном, так и на региональном уровнях.
Одним из наиболее плодотворных путей в этом направлении является расширение использования возможностей и повышение эффективности мобильного домостроения, однако потенциал этой области строительства использован далеко не в полной мере.
Как отмечает, например, Ю. Н. Казаков, характерной чертой развития отечественного и зарубежного строительства в настоящее время является расширение области использования быстровозводимых и мобильных комплексов [1]. Автор указывает на основные достоинства мобильных и быстровозводимых строительных систем. Сформулированы важнейшие недостатки в области развития науки и практики мобильных комплексов, среди которых названы: неэффективность конструктивных систем; неэффективность использования существующих систем; слабая оснащенность мобильными системами инженерного обес-печения; устаревшая нормативная и методическая литература.
Последние три можно назвать общеотраслевыми, требующими усилий не отдельных групп разработчиков и производителей мобильных зданий, но целенаправленной, скоординированной и системной работы различных ведомств с активным привлечением потенциала вузовской науки.
Заметно мешает развитию отрасли и обусловленное, по-видимому, общественной психологией восприятие мобильных зданий (особенно в качестве жилья) как неполноценных объектов: временных «бытовок», «балков», «бараков». Такое отношение к мобильному домостроению наблюдается не только со стороны потенциальных потребителей, но зачастую и со стороны разработчиков и производителей мобильных зданий. Это вызвано прежде всего тем, что отрасль мобильного домостроения сложилась в СССР с целью обустройства поселков строителей, геологов, вахтенных жилых комплексов и др. Даже в действующих государственных стандартах [2] за мобильными зданиями закреплено второе их название — инвентарные. На наш взгляд, уровень требований, предъявляемых к мобильному жилищу «по умолчанию», заметно ниже, чем требования к объектам стационарного, капитального строительства. Изменению существующего положения могут и должны способствовать разработчики и производители мобильных зданий на всех уровнях строительного комплекса.
Несмотря на относительное многообразие современных отечественных систем мобильных зданий, отмеченное в работе Ю. Н. Казакова [1], большинство из них разработано и поставлено на производство еще в 70–80 годы прошлого века. Так, например, здания систем «Контур», «Пионер», «Мелиоратор», «Куб» и др. экспонировались еще на ВДНХ СССР в рамках выставки «Мобильные здания-86», организованной Госстроем СССР. Обладая целым рядом неоспоримых преимуществ, эти системы зданий предназначены как раз для пионерных этапов обустройства и освоения новых территорий, для формирования вахтенных жилых комплексов и не в полной мере отвечают сегодняшним требованиям, предъявляемым к жилым зданиям.
Современные разработки чаще всего направлены на совершенствование и модернизацию существующих систем преимущественно за счет применения современных строительных материалов, доработки конструкций стыков и узлов.
По-видимому, следует признать, что в части жилищного строительства отрасль мобильного домостроения (особенно — реализация, хотя бы и в экспериментальном строительстве) находится в зачаточном состоянии.
В то же время следует отметить достаточно привычное применение мобильных зданий для полноценного промышленного строительства. В конце 1980-х гг. отраслевые НИИ (ЦНИИОМТП, ЦНИИпромзданий, Красноярский Промстройниипроект и др.) внедряли в производство комплектно-блочный метод при строительстве самых разнообразных промышленных объектов. Укомплектованные оборудованием блоки полной заводской готовности, преимущественно контейнерного типа, доставлялись до места строительства различными видами транспорта. Из этих блоков формировались целые предприятия, при этом заметно сокращались сроки строительства.
Значительные уровни нагрузок во время транспортировки, монтажа и эксплуатации объектов, специфические требования и условия позволили накопить опыт как в части конструирования, так и в части технологии возведения объектов. Этот опыт, безусловно, необходимо распространять и на строительство жилых и общественных зданий.
Большая часть литературы о мобильных зданиях написана архитекторами, которых привлекают широкие возможности пластических решений, дизайна и т. д., даже несмотря на то, что многие (и весьма интересные) проекты не находят своего воплощения. Выработаны некоторые основные подходы и требования к мобильному жилищу и к быстровозводимым общественным зданиям. Не потеряли актуальность работы, которые сформировали саму идео-логию мобильного домостроения ([3, 4, 5, 6]).В настоящее время одним из наиболее плодотворных авторов работ является Н. А. Сапрыкина.
Известное пренебрежение со стороны инженеров-конструкторов к мобильным зданиям обусловило недостаточно разработанную литературу в указанной области. Далее постараемся обобщить и по возможности проиллюстрировать некоторые сложившиеся подходы и приемы конструирования мобильных зданий.
Заметим, что, например, в практике разработки и проектирования железобетонных конструкций монолитные и сборные конструкции различается только по технологии их возведения. Безусловно, при этом учитываются специфические нагрузки и воздействия во время заводского изготовления, транспортировки и монтажа сборных элементов, однако уровень требований к объектам монолитного и сборного исполнения одинаков. Аналогично этому целесообразно максимально сблизить уровень требований к жилым и общественным зданиям независимо от того, капитальное (стационарное) это или мобильное здание. Прежде всего такое ужесточение требований к своим разработкам должно возникнуть у самих разработчиков зданий. Учитывая богатейший опыт капитального строительства, распространяя его на область мобильного домостроения и принимая во внимание специфику области применения мобильных зданий, можно не только повысить эффективность существующих систем, но и выработать совершенно иное отношение к мобильным зданиям как к объектам комплексного архитектурно-инженерного (или инженерно-архитектурного) анализа.
Рассмотрим основные подходы и принципы строительного конструирования, выстроив их иерархично, применительно к мобильному домостроению:
• системный подход — как наиболее общий принцип;
• сочетание различных технологий индустриальных баз;
• временным нагрузкам и воздействиям — временное армирование и усиление;
• нулевые циклы зданий — из укрупненных объемных и пространственных элементов;
• повышение эффективности конструкций предварительным напряжением.
Последние четыре принципа приведены в формулировке М. И. Колякова [6], который дал им научное обоснование для разработки эффективных конструкций массовых жилых и общественных зданий.
Высказанные положения не противоречат, но дополняют, развивают и конкретизируют известные общетехнические и популярные принципы:
• концентрации материала;
• обеспечение и учет пространственной работы материала в несущей конструкции;
• обеспечение и учет совместной работы основания и конструкции здания.
Мы уже высказывали в работе [8] дополнительно к этому:
• форма мобильного здания — важнейший инструмент для повышения его эффективности;
• один плюс один больше, чем два.
Отметим еще следующее: унификация не должна приводить к однообразию.
Общенаучный метод — системный подход — очевидно необходим и в той или иной мере применяется разработчиками. Наиболее успешны, на наш взгляд, примеры его использования в промышленном строительстве объектов комплектно-блочного исполнения. Поскольку мобильные здания с тем или иным названием чаще всего упоминаются именно как системы, то и рассматривать их необходимо с позиций системного подхода.
Обеспечение и учет пространственной работы материала в несущей конструкции мобильных зданий традиционной формы мало что дает, хотя известны попытки (например, разработки киевского НИИСК) учета совместной работы обшивок и каркаса мобильного здания. Очевидно, что пре-имущества работы материала в плоском напряженном состоянии в достаточной мере могут проявиться в оболочечных системах. Большинство же современных мобильных зданий каркасно-панельные.
Обеспечение и учет совместной работы основания и конструкции здания эффективны в сочетании с принципом «временным нагрузкам и воздействиям — временное армирование и усиление». Транспортные и монтажные нагрузки, хотя и можно считать для мобильных зданий эксплуатационными, всё же не преобладают, поскольку мобильное здание не является транспортным средством. Эти нагрузки можно отнести к технологическим. Например, Красноярским Промстройниипроектом осуществлены успешные попытки учета сплошного основания под силовой плитой пола промышленных зданий комплектно-блочного исполнения. Это позволило существенно сэкономить рабочую арматуру. Для обеспечения работы на транспортные и монтажные нагрузки, когда сплошного основания еще нет, применялись различные конструктивные решения.
Принцип «один плюс один больше, чем два» может найти наилучшее применение в сборном строительстве. Если специальным образом объединить два (или более) объекта, то полезные свойства нового объекта оказываются заметно больше простой суммы свойств отдельных объектов. Это можно проиллюстрировать на простом примере увеличения несущей способности двух балок, уложенных одна на другую и объединенных шпонками, работающими на сдвиг в приопорных зонах. Подобный прием может быть использован для многоэтажных каркасных зданий, когда нижние ригели вышележащих этажей укладываются на верхние ригели нижних этажей. В этом случае эффект оказывается весьма ощутимым. Подобный же принцип [7] применен для увеличения суммарного полезного объема мобильного здания, составленного из двух и более контейнерных зданий. Разработка мобильных зданий предложенной конструктивной системы [8] осуществляется в Рубцовском индустриальном институте АлтГТУ (в том числе и при финансовой поддержке Минобразования РФ по НТП «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники 2002–2004»). В настоящее время заканчиваются экспериментальные исследования натурных фрагментов.
Заметим, что во всех подобных случаях получить желаемый результат возможно только за счет совместного применения сборочных единиц и невозможно при их индивидуальном использовании.
Предварительное напряжение с применением высокопрочных материалов дает возможность уменьшения веса конструкций, что само по себе является важнейшим преимуществом для мобильных зданий, кроме того, этот строительный принцип увеличивает возможность использования висячих систем и др. Однако в области мобильного домостроения в настоящее время почти не применяется.
Что же касается формы мобильного здания как инструмента для повышения его эффективности, то достаточно отметить, что форма преимущественно рассматривается лишь как мощное архитектурное средство, способствующее решению объемно-планировочных и функциональных задач. Однако в ряде случаев только правильный, удачный выбор формы позволяет найти решение задач, поставленных перед инженером. Так, например, если мобильное здание предназначено для транспортировки вертолетом на внешней подвеске, то оно не может иметь традиционную форму, потому что в этом случае резко падает радиус доставки за счет снижения скорости полета до невыгоднейшей (руководства по летной эксплуатации вертолетов ограничивают скорость 80 км/ч). Обтекаемая форма мобильного здания в сочетании со стабилизаторами позволяет вертолету развить скорость полета до 180 км/ч. Как известно, аэродинамическая нагрузка на тело, обтекаемое потоком, увеличивается пропор-ционально квадрату скорости. Изменить саму нагрузку, ее распределение на поверхности здания возможно, меняя форму тела, т. е. в данном случае, хотя и решается задача оптимизации, разыскивается не форма, оптимальная для конкретной нагрузки, но сама нагрузка может регулироваться формой.
Использование перечисленных приемов и принципов в сочетании с применением современных вычислительных комплексов, таких как «ЛИРА», SCAD, AN-SYS, позволяющих формировать близкие к действительности расчетные модели, дает возможность разрабатывать мобильные здания, отвечающие самым современным требованиям.
Литература
1. Казаков Ю. Н. Теория и практика использования быстровозводимых зданий // Строительные материалы — Архитектура: прил. к научн.-техн. журналу «Строительные материалы», №10, 2004. С. 2–6.
2. ГОСТ 25957-83. «Здания и сооружения мобильные (инвентарные). Классификация, термины и определения». — М., 1984.
3. Мобильные жилища для Севера / Под ред. С. М. Верижникова. — Л.: Стройиздат, 1976. 160 с.
4. Зимин П. И., Лазарева В. Г. Вахтенные жилые комплексы для Севера. — Л.: Стройиздат, 1978. 151 с.
5. Сапрыкина Н. А. Мобильное жилище для Севера. — Л.: Стройиздат, 1986. 216 с.
6. Коляков М. И. Эффективные конструкции массовых жилых и общественных зданий на основе существующей базы стройиндустрии. Дис. докт. техн. наук: 05.23.01. Защищена 24.05.91. Утв. 12.91. — Киев, 1991. 288 с.
7. Денисенко А. А., Дараган А. В. О рациональном конструировании мобильных зданий // Строительные материалы — Архитектура: прил. к научн.-техн. журналу «Строительные Материалы», №4, 2005. С. 21–22.
8. Денисенко А. А. Мобильное здание системы Jerry и способ его блокирования с такими же зданиями. Пат. 2238376 RU, 7 E 04 B 1/343. Заявлено 22.11.2002. Опубл. 20.10.2004. Бюл. № 29.
| Автор: А. А. Денисенко Дата: 28.11.2005 Журнал Стройпрофиль 8-05 Рубрика: быстровозводимые здания Внимание: Публикация является архивной и на текущий момент может быть не достоверной. |