При строительстве жилых и общественных зданий важную роль играет не только прочность конструкций, но и затраты на их возведение. Для зданий высотой до 25 этажей требуемые устойчивость и экономичность обеспечиваются с помощью каркасных систем. Ученые из Пермского Политеха выяснили, какие строительные каркасы наиболее эргономичны.
Расчеты ученых Пермского Политеха позволят строить дешевое жилье / ©Getty images
Исследование выполнено в рамках реализации программы академического стратегического лидерства «Приоритет 2030», опубликовано в журнале «Инженерный вестник Дона» и вносит вклад в обеспечение технологического суверенитета России.
Применяемые сегодня строительные каркасы можно разделить на три основные группы: монолитные, сборные и сборно-монолитные. Преимуществами монолитного домостроения являются разнообразие архитектурных решений, качественная звуко- и теплоизоляция, отсутствие соединительных швов. Но такое строительство осложняется зависимостью от погодных условий и необходимостью возведения массивных строительных лесов.
Сборный метод, в свою очередь, позволяет строить здания намного быстрее. Он не завязан на погодные условия и не требует возведения дополнительных сооружений. Но в этом случае уровень звуко- и теплоизоляции ниже, чем при монолитном строительстве, а планировки однотипны.
Сгладить недостатки обеих систем позволяет сборно-монолитное строительство.
«В рамках исследования были спроектированы раскладка плит перекрытия, узел соединения сборных плит перекрытия с колоннами и монолитный стык сборных плит перекрытия. Несмотря на локальное удорожание, вызванное применением сборных колонн, экономичность сборно-монолитного каркаса по всем параметрам превосходит экономичность монолитного каркаса.
Замена монолитного каркаса на сборно-монолитный означает, что существенная часть строительных работ, выполняемых на объекте под открытым небом, перемещена на предприятия сборного железобетона, где они будут выполнены более качественно и с меньшими трудозатратами», — рассказывает старший преподаватель кафедры «Строительный инжиниринг и материаловедение» Артем Лысков.
Ученые рассчитали, что замена монолитных конструкций сборными вдвое сократит трудозатраты на возведение каркаса здания и позволит увеличить скорость строительства на 30 процентов. Применение многопустотной сборной плиты снижает вес перекрытия по сравнению с монолитным более чем на 30 процентов, сокращается стоимость практически всех конструктивных элементов здания, включая затраты на возведение фундамента и перекрытий. Дом при этом остается прочным и безопасным.
