Новые технологии в строительстве многоэтажных домов. Геологическая и топографическая экспертиза. Дом печатают из биопластика, Амстердам, Голландия

Несмотря на кризис мировой экономики, малоэтажное домостроение по-прежнему остается одним из самых динамично развивающихся направлений жилищного строительства. Многообразие технологий возведения малоэтажного жилья затрудняет выбор той из них, которая наиболее выгодна в каждом конкретном случае. Тем более, что одни и те же методы строительства нередко фигурируют под разными названиями.

Высота зданий была сделана из элементов деревянного каркаса. Сочетание немецких профессионалов с высококачественными материалами еще раз демонстрирует, насколько неблагоприятны наши местные барьеры для многоэтажных деревянных зданий. А профессионалы и материалы те же, что и в соседней Германии, но нет мужества и готовности изменить действующие в настоящее время жесткие законы. Конечно, строительство деревянных многоэтажных зданий также подвержено многим ограничениям в Германии. Прежде всего, из-за опасений по поводу неконтролируемого распространения огня в пустых местах и в то же время, что несущая конструкция может быть разрушена в результате возникновения скрытого огня.

Объем одной публикации не позволяет рассмотреть полный цикл строительства дома от фундамента до конька кровли, поэтому в данной статье мы ограничимся анализом вариантов возведения «коробки» здания. Как показывает практика, для комфортного постоянного проживания семьи из 3-4 человек вполне достаточно дома площадью 200 - 300 м 2 . На частные жилые дома такого типоразмера мы и будем ориентироваться. Загородные дворцы, как и дачные домики, рассчитанные на проживание в летний период, не рассматривались, хотя многие из приведенных ниже технологий с успехом применяются и в этих, столь разных, областях строительства.

Все эти проблемы были проанализированы в рамках всестороннего исследования исследований и разработок, результаты которого показали, что деревянная опорная конструкция может быть защищена от воспламенения путем надлежащего покрытия. Таким образом, можно было подтвердить, что высокий уровень противопожарной защиты в Германии также будет обеспечен для многоэтажных деревянных каркасных конструкций. Разумеется, при условии, что будет принята всеобъемлющая концепция предотвращения пожаров, предоставляются соответствующие структурные средства правовой защиты.

Частные жилые дома должны отвечать целому ряду требований, важнейшими из которых являются прочность и надежность конструкции, комфортные условия проживания, высокие теплоизоляционные характеристики ограждающих конструкций, ну и, само собой разумеется, - привлекательный облик здания. Вопреки распространенному мнению, долговечность не относится к числу объективных факторов, определяющих конструктив «родового гнезда». В стремительно меняющемся мире вкусы, интересы и просто отношение к жизни (а, значит и к жилью) наших детей и внуков разительно отличаются от «понятий» их «предков», поэтому строить дом в расчете на то, что потомки будут столетиями жить в этом сооружении - представляется затеей довольно таки сомнительной.

Конкретными примерами успешного завершения многоэтажных зданий с деревянными конструкциями в Германии много в последние годы. Современные городские дома с безбарьерным доступом. Все апартаменты оснащены системами активного воздушного обмена, подогревом полов и безбарьерным доступом к их интерьеру. В каждом здании есть семь жилых единиц, по одному на каждом этаже. Только в здании № 26 пространственная организация нижних этажей различна. Для гостей были созданы индивидуальные, небольшие жилые помещения.

За исключением фасада, оба здания одинаковы. Грузоподъемность или целостность строительных компонентов в случае пожара должны быть гарантированы не менее 90 минут. Поэтому значительная часть жаростойких строительных элементов должна быть изготовлена из негорючего строительного материала. По этой причине деревянные конструкции, несущие несущую функцию, исключены в этом классе, хотя строительный закон Берлина включает многоэтажные здания из дерева, но только до 4 класса включительно.

Впрочем, сколько застройщиков, - столько и мнений. Никто не рискнет утверждать, что керамический кирпич плохой строительный материал, и при наличии финансовых возможностей, времени и желания добротный кирпичный дом вполне может оказаться наилучшем вариантом осуществления вашей мечты. Ну а как быть, если финансы ограничены, жизненные обстоятельства вынуждают завершить строительство в кратчайшие сроки, но, конечно же, не в ущерб качеству? Тогда следует обратиться к технологиям каркасного строительства.

Концепция включает в себя помимо технической ситуации, которая обеспечивает свободный доступ к зданию для пожарных бригад, возможное обеспечение пожарной водой, план эвакуации и плана спасения, а также техническую защиту системы. Здание оборудовано железобетонной лестницей, функционирующей как первый путь эвакуации. Длина маршрутов эвакуации до 14 м намного короче, чем требуемая длина, как определено в правилах. Огнестойкие двери на 30 минут намного превышают требования Берлинского закона о строительстве, который требует только герметичных и самозакрывающихся дверей.

Единство и многообразие КАРКАСНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Каркасное домостроение - прогрессивная строительная технология, опыт применения которой насчитывает более ста лет. Наиболее широкое распространение она получила в Северной Америке (США и Канада). По некоторым оценкам в этих странах до 80% частного малоэтажного жилья приходится на долю домов каркасной конструкции. Возможно, поэтому в нашей стране данная технология получила название «канадской».

У всех подсобных помещений есть второй маршрут эвакуации - по крайней мере одно окно, к которому может быть помещена лестница. Огнезащита деревянной конструкции гарантирует ее покрытие негорючими материалами. В условиях герметичного закрытия горючих элементов этого типа, по экспертным оценкам, нет более высокого риска, чем в случае массивных зданий. Покрытие обеспечивает огнестойкость проводили с использованием гипсовых древесноволокнистых плит. Огнестойкость. В то же время из-за своей однородной структуры они обеспечивают высокую механическую устойчивость к нагрузкам.

Каркасные дома строят не только за океаном. Они весьма популярны в Германии (около 30% малоэтажной застройки) и других странах Западной Европе. Отсюда еще одно название: «немецкая технология». Каркасное домостроение пользуется большим спросом в Финляндии, климат которой близок к российскому, Швеции («финская» и «шведская» технологии) и Норвегии, что лишний раз подтверждает пригодность зданий этого типа к эксплуатации в самых разных климатических зонах.

Кроме того, их свойства очень похожи на древесину, что делает их отличным дополнением к деревянным конструкциям. Отдельные элементы деревянной конструкции покрыты огнестойкими панелями, которые закрывают герметичную структуру в течение как минимум 60 минут и, таким образом, защищают ее от воспламенения. Безопасное герметичное закрытие покрытия также минимизирует риск возникновения дополнительного воспламенения и возникновения пожаров внутри конструкции. Кроме того, таким образом предотвращается образование продуктов разложения пиролитической древесины.

В нашей стране коттеджи, построенные по каркасной технологии, обычно именуют каркасно-панельными или каркасно-щитовыми домами, реже - каркасно-деревянными. Невзирая на многообразие терминов, отличия между этими технологиями не являются принципиальными, а связаны, в основном, с производственными особенностями.

С некоторой долей условности можно сказать, что под канадской и финской технологиями обычно (но не всегда) понимается поэлементное строительство непосредственно на стройплощадке, а дома, возведенные по такой схеме, именуют каркасно-щитовыми. Сравнительно невысокая масса элементов, из которых собирается дом, во многих случаях позволяет отказаться от применения тяжелой техники.

Пустые строительные площадки полностью изолированы минеральной ватой. В качестве альтернативы фасад выполнен из соседнего дома под внешними слоями, в данном случае, гипсовые древесно-волокнистые плиты, имеющая толщину 15 мм и изоляционную плиту из каменной ваты, который одновременно является опорной пластиной для наружной штукатурки.

Пожарная бригада может легко войти в собственность с улицы, а пожарный гидрант находится в непосредственной близости, прямо перед соседним домом. Каждая квартира оборудована автоматической пожарной сигнализацией и устройствами звуковой сигнализации, напрямую подключенными к пожарной части и охранной компании. Пожарные подразделения или другие службы могут получить доступ к лестнице, открыв дверь с помощью ключа огня, расположенного в отсеке для хранения. Подвальные стены, включая подземный гараж, были сделаны из железобетона.

Немецкая технология предполагает не только изготовление комплектующих, но и сборку крупных панелей стен (с оконными и дверными проемами) и кровли в условиях промышленного предприятия. Высокий уровень заводской готовности, достигающий 80-90%, и максимально возможная точность изготовления панелей обеспечивают быстроту и качество сборки дома, который в этом случае имеет все основания называться каркасно-панельным. Значительные габариты и вес панелей, скорее всего, потребуют применения подъемного крана.

Также наружные противопожарные стены со стороны соседних зданий, внутренняя лестница, шахта лифта и две транспортные панели выполнены из железобетона. Деревянная конструкция стен предотвращает распространение огня. Здание было построено в конструкции скелета. В то время как в качестве опорных элементов между двумя наружными стенками бетона размещены две стальные опоры, каждая из которых находится в одной трети наружной стены. Благодаря высокой степени предварительной сборки на месте был обеспечен быстрый и безотказный процесс сборки.

Забегая вперед скажем, что панели изготавливаются в соответствии с индивидуальным проектом, поэтому аналогии с панельными «хрущебами» в данном случае совершенно неправомочны.

Конструктивная схема

Основой стеновой конструкции, которая фактически представляет собой «слоеный пирог», служит жесткий и прочный каркас из специально высушенной (влажность не более 18%) древесины хвойных пород. Как правило, элементы каркаса обрабатывают специальными антисептическими (фунгицидными) препаратами, которые обеспечивают их долговременную защиту от гнили и плесени, а также антипиренами (противопожарная пропитка) повышающими огнестойкость древесины. Некоторые производители вместо традиционного деревянного бруса используют более современные материалы, например, брус и двутавровые балки из LVL (Laminated Veneer Lumber) - высокопрочного строительного материала, который фактически представляет собой многослойный клееный шпон.

Укрепление конструкции здания обеспечивает железобетонную лестницу и два строительных ядра. Таким образом, можно было предложить жителям возможность индивидуального дизайна квартир на отдельных этажах, подготовленных по запросу. Заключение: Деревянные конструкции также имеют смысл в случае городских домов.

Архитекторы доказали, что их проект строительства в Берлине доказал, что можно использовать деревянную конструкцию также для многоэтажных зданий, обеспечивая при этом противопожарную защиту в той же степени, что и массивные железобетонные или кладочные конструкции, при условии, что они планируются и используются надлежащим образом. превентивные меры. Деревянная конструкция дополнительно служила печатью, закрывая пространство, построенное в этой части города. Проект: Архитекторы Каден Клингбейл, Берлин.

С наружной стороны каркас стен обшивают плитами OSB(Oriented Strand Board) – прочного влагостойкого материала из прессованной ориентированной стружки, негорючими цементно-стружечными плитами (ЦСП) или плитами «Аквапанель наружная» (КНАУФ). Плиты закрывают паропроницаемой ветрозащитной мембраной поверх которой устраивают наружную отделку.

Направление: энергосбережение, акустический комфорт и впечатляющие фасады. Внешние стены - одна из самых важных частей дома - они переносят грузы с крыши и полов на фундаменты, изолируют интерьер дома от холодных, атмосферных факторов и внешнего шума. В случае стратифицированных стенок конечный результат состоит из слоя потепления. Важно, чтобы изоляционный материал имел как можно меньше коэффициента теплопередачи λ. Полные системы изоляции. Изоляционный материал должен быть выбран для метода нагрева.

Сегодня производители предлагают комплексные системы теплоизоляции, состоящие из изоляционных материалов, штукатурки и необходимой строительной химии. Выбор всей системы - это гарантия поддержания адекватной теплоизоляции стены и обеспечения постоянной защиты фасада. Экологический подход. Уход за энергоэффективностью дома также экологически безвреден - чем меньше энергии мы используем для обогрева здания, тем меньше топлива мы используем. Однако энергоэффективность не является единственным параметром экологического подхода.

Изнутри каркас зашивается гипсокартонными листами (ГКЛ) или плитами OSB, по которым устраивают внутреннюю отделку (обои, окраска, плитка, декоративные штукатурки и т.д. и т.п.). Такие материалы, как вагонка или блокхаус успешно совмещают функции внутренней обшивки и отделки; в этом случае отпадает надобность в использовании ГКЛ. Пространство между наружной и внутренней обшивкой каркаса заполняют эффективным теплоизоляционным материалом в качестве которого чаще всего используют огнестойкие плиты из минерального (базальтового или стеклянного) волокна. Неотъемлемым элементом каркасной технологии является пароизоляция, которая располагается между утеплителем и внутренней обшивкой. Герметичный пароизоляционный слой предотвращает увлажнение утеплителя и деревянного каркаса, поэтому от качества его выполнения зависит эффективность теплоизоляции и срок службы элементов каркасной системы.

Он также учитывает, изготовлен ли материал для строительных стен из натурального сырья, которое является энергоемким во время производства и каково его последующее удаление. Выбор материала стены является результатом всех критериев. Энергосбережение не только кирпича. Благодаря новому поколению изоляционных материалов, построенные сегодня крытые здания позволяют достичь эффективности энергоэффективных или даже пассивных зданий. Также строятся готовые энергоэффективные дома - сборные потолочные стены покрыты теплоизоляцией, а гипсовые панели добавляются снаружи в качестве готового элемента вне строительной площадки.

На начальном этапе каркасное домостроение было прерогативой плотницких бригад, которые возводили «канадские дома», что называется, «по месту». В последние десятилетия ситуация изменилась. «Шабашные» бригады, укомплектованные специалистами из ближнего зарубежья, по-прежнему не страдают от отсутствия работы, но значительная часть каркасных домов теперь выпускается на промышленных предприятиях, оснащенных достаточно современным оборудованием, что позволяет получать совершенно иной уровень качества.

Трудные компромиссы. Выбор типа внешних стен влечет за собой не только экономические, но и полезные последствия, поэтому его следует продумать с точки зрения энергоэффективности, а также с учетом потребностей и возможностей инвестора. Модные фасады. Внешний слой стен строит образ дома.

Возможно, что выбранный нами фасадный материал накладывает своего рода стену, например, фасадный кирпич связан с необходимостью построить трехслойную стену. Кирпичные стены. Этот тип внешних стен очень популярен в нашей стране. Стены кладки могут быть установлены из различных материалов - ячеистого бетона, керамики, силикатов или глинистого бетона. Они характеризуются высокой прочностью и тепловой инерцией - они накапливают тепло и медленно возвращают его в окружающую среду. Соответствующая теплоизоляция стен кладки может быть обеспечена легко, главным образом путем применения соответствующей толщины изоляции.

В области промышленного производства каркасно-деревянных сооружений наиболее продвинутой является технология MiTek, разработанная компанией MITek Inc. USA. Данная технология представляет собой комплексное решение для автоматизированного проектирования и производства деревянных строительных конструкций различного назначения.

Технология масонства используется уже много лет, поэтому материалы для строительства таких стен широко доступны, а также легко найти профессионалов, которые укрепит теплые стены дома. Строительство кирпичного дома может быть расширено с течением времени - это важное преимущество, если дом построен по экономическому методу. Однако сооружение кладочных стен требует много времени и трудоемкости, а необходимость влажных работ требует технологических перерывов и приостановки строительства в зимний период.

Скелетные стены. Наиболее важным преимуществом скелетных стенок является скорость их строительства - в скелетном доме может жить до 3 месяцев после его начала. Хотя скелетные стены еще не пользуются популярностью у нас, как кирпич, становится все труднее найти надежную, специально специализированную исполнительную команду. Из-за материала скелетных стен - правильно подготовленной древесины - такие дома считаются экологическими. Деревянные стены. Они обычно изготавливаются из бревен, деревянных шаров, изолированных изоляционным материалом или ламинированными досками.

Программное обеспечение MiTek позволяет в кратчайшие сроки выполнить как полный расчет каркасного дома, так и расчеты отдельных конструкций (стропильные конструкции, балки перекрытий, стеновые панели, конструкции опалубки и т.п.). Помимо статического расчета и конструирования деревянных ферм программный комплекс выдает рабочую документацию в виде чертежей деревянных элементов, монтажных чертежей, соединений и т.д.

Деревянные стены быстро растут и не требуют технологических перерывов. Они обеспечивают дома благоприятный микроклимат, экологичны, быстро прогреваются и накапливают тепло. Строительство бревенчатых стен требует поиска специализированной, проверенной исполнительной команды и правильно подготовленной древесины. Поскольку эта технология не очень распространена в нашей стране, относительно сложно проверить правильность конструкции деревянных конструкций. Это также дорогой тип стен - правильно высушенные и пропитанные шарики не дешевы.

Наряду с программным обеспечением MiTek поставляет на рынок технологические линии для производства каркасных домов, а так же оборудование для производства отдельных позиций. Совместимость роботизированных модулей с программным комплексом MiTek позволяет передавать информацию о геометрии деревянных конструкций напрямую из программы, что полностью исключает вероятность ошибок, обусловленных пресловутым человеческим фактором, и обеспечивает исключительно высокую точность изготовления.

Преимущества

В настоящее время каркасно-деревянные технологии представляются наиболее предпочтительным вариантом строительства жилья, предназначенного для постоянного проживания самодостаточных и вполне разумных граждан, относящих себя к среднему классу, но при этом не обремененных статусными предрассудками типа «каркас - это жилье Ниф-Нифа, а настоящий бизнесмен должен жить в доме из кирпича».

Еще раз напомним, что великое множество американских миллионеров (включая звезд Голливуда) проживает в каркасно-щитовых домах и совершенно не комплексует по этому поводу.

С точки зрения экономики строительства преимущества «каркаса» более чем очевидны:

очень высокая скорость возведения «коробки» здания;
стоимость комплекта материалов и монтажа ощутимо (примерно в 1,5 раза) ниже,
чем аналогичные показатели кирпичного, бревенчатого дома или брусового дома;
гладкие и ровные внутренние и наружные поверхности исключают необходимость проведения штукатурных работ и других мокрых процессов, что значительно удешевляет и ускоряет отделку здания;
каркасный дом во много раз легче кирпичного или рубленного, что позволяет использовать более экономичные мелкозаглубленные фундаменты*;
полезная площадь дома выше, чем у аналогов из традиционных материалов за счет меньшей толщины стен;
великое множество готовых опробированных проектов позволяет свести к минимуму затраты на услуги архитектора и проектировщика.

Некоторые производители указывают стоимость дома и сроки возведения без учета работ по устройству фундамента. Это совершенно нормальный маркетинговый ход, просто нужно понимать, что строительство дома в течение, допустим, одной-двух недель, предполагает наличие готового фундамента. По вполне понятным причинам вариант с установкой дома стоимостью более 1 млн руб. на цементнопесчаные блоки мы не рассматриваем.

Реальная раскладка по срокам может выглядеть, например, так. Прежде всего, нужно выбрать готовый или заказать индивидуальный проект, в максимальной степени отвечающий вашим предпочтениям. Выбор готового проекта - дело недолгое, а вот создание индивидуального проекта потребует намного больше времени. После этого в цехах предприятия в соответствии с утвержденным проектом начинается изготовление элементов конструкции каркасного дома. Одновременно на участке, отведенном под застройку, выполняются работы нулевого цикла, после завершения которых на объект доставляются изготовленные элементы конструкции и начинается их монтаж на готовом фундаменте.

Длительность полного цикла строительства зависит от сложности проекта, выбранных вариантов отделки и множества других факторов, но в большинстве случаев продолжительность работ составляет от двух-трех месяцев до полугода. Следует отметить, что отсутствие мокрых процессов позволяет выполнять строительство коробки и отделку при отрицательных температурах (устройство фундамента желательно завершить до наступления холодов).

Эстетика каркасного домостроения

С позиций архитектуры, дизайна и естественного стремления всякого застройщика построить дом, которого нет ни у кого, каркасные технологии открывают ничем не ограниченное поле деятельности. Возможна практически любая внешняя отделка под дерево, кирпич, дикий камень, а также штукатурка, сайдинг и т.п., поэтому даже дома, построенные по одному проекту, могут выглядеть настолько по-разному, что стороннему наблюдателю никогда не придет в голову мысль о близком родстве этих сооружений. Готовый проект - вариант очень выгодный, но совершенно не обязательный.

Современные технологии проектирования и производства каркасно-щитовых домов позволяют реализовывать самые смелые замыслы архитекторов. Впрочем, даже в достаточно отдаленные времена каркасное домостроение позволяло создавать истинные шедевры архитектуры. Наглядным подтверждением этого утверждения могут служить сохранившиеся до нашего времени американские особняки в викторианском стиле, значительная часть которых построена именно по каркасно-щитовой технологии.

Не существует ограничений и на выбор внутренней отделки: обои, окраска, вагонка, керамическая плитка и разного рода панели, - вот далеко не полный перечень отделочных материалов, применяемых в каркасном домостроении. При этом каркасно-щитовые конструкции не подвержены усадке, поэтому к отделочным работам можно приступать сразу после завершения монтажа «коробки». Еще одно преимущество заключается в том, что все инженерные коммуникации (отопление, водопровод, канализация, электропроводка и т.п.) обычно устраивают внутри стен.

Эксплуатация

С эксплуатационной точки зрения огромным достоинством современных каркасных домов является их высокая энергоэффективность. Правильно спроектированный и построенный каркасный дом работает подобно гигантскому термосу: он прекрасно удерживает тепло, крайне медленно (всего на несколько градусов в сутки) выстывает даже в самые сильные морозы, а и в летнюю жару внутри такого дома длительное время сохраняется комфортная температура, что обеспечивает огромную экономию на кондиционировании.

При надлежащем уходе каркасно-щитовой дом (опять же: правильно спроектированный и правильно построенный из качественных материалов) прослужит не менее полувека, а скорее всего и гораздо дольше.

ЛСТК

Существует еще одна разновидность каркасного домостроения, известная под аббревиатурой ЛСТК (легкие стальные тонкостенные конструкции). Конструктив сооружений, возведенных по этой технологии, очень напоминает уже знакомые нам каркасно-щитовые дома, но имеет одно важное отличие: несущий каркас здания и стропильная система выполнены не из дерева, а из тонкостенных металлических профилей и термопрофилей.

Эти элементы обычно формируют из холоднокатаного стального оцинкованного листа толщиной не более 2-3 мм. Термопрофиль отличается от обычного профиля наличием перфорации в виде узких продольных просечек, расположенных в шахматном порядке. Прорези обеспечивают снижению теплопроводности профиля в поперечном направлении, что влечет за собой улучшение теплоизоляционных свойств конструкции в целом и исключает образование мостиков холода.

Элементы каркаса, изготовленные на промышленном предприятии в соответствии с проектом, доставляются на строительную площадку, где и производится окончательная сборка металлоконструкций. Собранный каркас обшивают подходящим листовым материалом (ЦСП, ЦСП, ГВЛ, ГКЛ и т.д.), а внутреннее пространство стеновых панелей заполняют эффективным утеплителем (обычно для этой цели используют все те же плиты из минерального волокна).

ЛСТК присущи все достоинства каркасно-щитовых технологий. Кроме того, использование только негорючих материалов является залогом максимально высокой пожарной безопасности конструкций этого типа.

По некоторым оценкам срок службы каркасных домов на основе легких металлоконструкций может достигать 50 и более лет. Ориентировочная стоимость домокомплекта составляет 12-15 тыс. руб. за 1 м 2 , а стоимость готового жилья – до 20 тыс. руб. за 1 м 2 .

ЛСТК широко используются для строительства производственных, складских и хозяйственных помещений, выставочных и торгово-развлекательных центров, спортивных сооружений и т.п. В частном секторе доля сооружений этого типа пока еще невелика, но востребованность ЛСТК для строительства малоэтажного (до трех этажей) жилья растет с каждым годом. Благодаря небольшому весу и пожарной безопасности конструкции на базе ЛСТК с успехом применяются для надстройки мансардных этажей на существующих зданиях.

SIP -ПАНЕЛИ

Еще одна технология быстрого возведения малоэтажного жилья базируется на использовании в качестве основных элементов стеновых и кровельных конструкций SIP-панелей (от Structural Insulated Panel – конструкционная теплоизоляционная панель), которые представляют собой сэндвич-панели с сердечником из пенополистирола толщиной от 100 до 200 мм, обшитым с обеих сторон плитами ОSB-3. В один из торцов панели вклеивается калиброванный деревянный брус, который при сборке дома входит в паз соседней панели, сто обеспечивает прочность соединения и исключает образование мостиков холода. Все слои SIP склеиваются между собой полиуретановым клеем под высоким давлением на специальном оборудовании и отличаются высокими прочностными, а также тепло- и звукоизоляционными характеристиками.

Дома из SIP-панелей нередко именуют «канадскими домами», а саму технологию строительства - «канадской», но, в отличие от каркасно-щитовых «канадских» домов, SIP-технология является бескаркасной. Все нагрузки воспринимаются обшивкой панелей и соединительными деревянными брусками, которые и играют роль силового каркаса. Свою долю «прочности» вносит и пенополистирол, который очень хорошо противостоит нагрузке на сжатие. Панели изготавливаются в условиях промышленного производства, что позволяет обеспечить высокое качество и точность геометрических размеров.

Преимущества SIP -технологий очевидны:

стоимость домокомплекта на 30-40% ниже чем у кирпичного дома;
использование недорогого мелкозаглубленного фундамента;
высокие темпы строительства;
расходы на отопление в несколько раз ниже, чем у аналогичных домов из кирпича или бетона;
отсутствие усадки;
ровные стены упрощают и ускоряют отделочные работы;
высокая прочность и сейсмостойкость конструкции;
огромный выбор современных отделочных материалов как для внутренней, так и для внешней отделки;
проектный срок службы до 80 лет (некоторые производители заявляют даже 100 лет).

Потенциальных застройщиков обычно волнуют два вопроса: «Не являются ли SIP-панели пажароопасными, и как у них обстоят дела с экологичностью»? С точки зрения пожарной безопасности дом из SIP-панелей не слишком отличается от бревенчатого или брусового аналога. При производстве плит OSB-3 применяют специальные добавки, затрудняющие горение.

Экологический аспект также не вызывает особых опасений, но только в том случае, если для изготовления панелей применяются качественные материалы, имеющие сертификаты соответствия. Косвенным подтверждением безопасности этой технологии может служить тот факт, что в США из SIP строят многоквартирные жилые дома (до 9 этажей), больницы, учебные заведения и т.д.

ЯЧЕИСТЫЙ БЕТОН

Искусственный материал на основе минеральных вяжущих и кремнеземного заполнителя, содержащий большое количество (до 85%) воздушных пор (ячеек) размером 1-1,5 мм называется ячеистым бетоном. Фактически это целая группа материалов, обладающих сходными свойствами, но несколько отличающихся технологией производства. Не вдаваясь в подробности, скажем, что существует два типа ячеистого бетона: пенобетон и газобетон (он же газосиликатный бетон, автоклавный ячеистый бетон).

В состав пенобетона входит цемент, тонкомолотый кварцевый песок, вода и пенообразователи, которые придают этому материалу ячеистую структуру. Подготовленная смесь поступает в формы, где и происходит твердение материала. Пенобетон схватывается при нормальных условиях, что позволяет вырабатывать его непосредственно на строительной площадке.

Технология производства автоклавного газобетона намного сложнее. Тщательно перемешанный раствор, приготовленный из портландцемента, негашеной извести, песка, воды и алюминиевой пудры, заливают в формы, в которых на протяжении нескольких часов происходит первичное схватывание ячеистого бетона. Поры образуются пузырьками водорода, который выделяется в результате химической реакции между известью и алюминием. После выстаивания блоки нарезают струнами в товарный размер и подают в автоклав, где на протяжении нескольких часов выдерживают их при температуре 180-200ºС и давлении 10-12 кг/см 2 . Автоклавная обработка позволяет получить поризованный строительный материал с совершенно определенными характеристиками. Следует отметить, что необходимость применения сложного и громоздкого оборудования полностью исключает возможность кустарного производства газобетонных блоков, поэтому они поступают на строительный объект только в готовом виде.

Благодаря наличию многочисленных пор ячеистый бетон обладает прекрасными теплоизоляционными характеристиками и высокой паропроницаемостью. Он не содержит химических добавок и не выделяет никаких вредных соединений. Плотность этого материала может составлять от 300 до 1200 кг/м 3 .

С увеличением плотности прочность ячеистого бетона возрастает, но теплоизоляционные характеристики снижаются. По этой причине блоки марки D300 (цифра обозначает плотность) применяются почти исключительно в качестве теплоизоляции и непригодны для возведения несущих стен, а для строительства малоэтажного (до трех этажей) жилья чаще всего используются газобетонные блоки D400-D500, которые отличаются оптимальным соотношением прочностных и теплоизоляционных свойств.

Автоклавный газобетон несколько дороже, но при одинаковой плотности его прочностные характеристики примерно в два раза выше, чем у пенобетона. Кроме того, газобетонные блоки обычно выигрывают и по геометрическим параметрам. Достаточно сказать, что ведущие производители газосиликатных блоков выдерживают размеры своей продукции с точностью до десятых долей миллиметра. Такие блоки можно укладывать на специальный клей с толщиной швов всего 1-2 мм. Дело в том, что теплопроводность кладочного раствора во много раз выше, чем теплопроводность ячеистого бетона, поэтому, чем тоньше шов - тем ниже уровень тепловых потерь.

Преимущества ячеистого бетона:

высокие теплоизоляционные характеристики, позволяющие при разумной толщине стен обойтись без дополнительного утепления;

высокая паропроницаемость: дом из газосиликата «дышит»;

негорючий и огнестойкий материал, не выделяющий при нагревании токсичных химических соединений;

обширная номенклатура типоразмеров, наличие дугообразных блоков, перемычек, балок, элементов перекрытий и т.п.;

экологически чистый материал, производимый из натуральных ингредиентов;

разнообразие готовых проектов;

Особенности строительства из ячеистого бетона

Ячеистый бетон, как и подавляющее большинство традиционных строительных материалов, нуждается в защите от разрушительного воздействия атмосферных факторов. Наиболее экономичным и быстрым способом отделки ровной кладки из газобетонных блоков является использование легкой тонкослойной штукатурки. Штукатурка должна обладать гидрофобными свойствами, а ее паропроницаемость должна быть не ниже, чем у газобетона. При строительстве загородных коттеджей большой популярностью пользуется облицовочная кладка лицевым кирпичом. В этом случае между основанием из ячеистого бетона и кирпичной облицовкой обязательно устраивается вентиляционный зазор, обеспечивающий удаление водяного пара, который на протяжении всего отопительного периода диффундирует из помещения наружу через толщу стены.

Все материалы этой группы отличаются невысокой прочностью на изгиб. Для минимизации деформационных нагрузок и предотвращения образования трещин необходимым условием является устройство монолитного фундамента. Самым надежным следует признать фундамент в виде монолитной железобетонной плиты, но вполне пригодны и такие варианты, как монолитный ленточный фундамент на песчаной подушке или столбчатый фундамент, обвязанный монолитным железобетонным поясом. Окончательный выбор в пользу той, или иной конструкции может быть сделан только после проведения геологических изысканий на участке застройки.

ПОРИЗОВАННАЯ КЕРАМИКА

Крупноформатные керамические поризованные блоки - продукт для нашей страны сравнительно новый, хотя в Западной Европе этот материал применяется почти полвека, и в настоящее время значительная часть жилых зданий в ЕС возводится из керамических блоков.

Важнейшим преимуществом керамоблоков является низкий коэффициент теплопроводности (0,14-0,26 Вт/м 2 0 С), что позволяет возводить из этого материала однослойные стены без утеплителя, в полной мере отвечающие требованиям строительной теплотехники. Благодаря низкому показателю теплопроводности, обусловленному наличием пустот и многочисленных пор в теле этого материала, он и получил второе свое название: «теплая керамика». Кроме того, поризованная керамика, - ближайший, кстати, родственник классического керамического кирпича, является экологически чистым продуктом и имеет капиллярную структуру, позволяющую стене «дышать», что создает благоприятный климат в помещении и обеспечивает оптимальный влажностный режим стеновых конструкций. Продукты этой группы производятся в соответствии с ГОСТ 530-2007 «Кирпич и камень керамические. Общие технические условия».

Самый крупный керамический блок размера 14,3 НФ (510х250х219 мм) заменяет 14 кирпичей нормального формата (НФ), но благодаря высокой пустотности он остается легким по весу и простым в технике кладки. Это позволяет увеличить темпы кладки в несколько раз, а малый вес стеновых конструкций, построенных из таких блоков, снижает нагрузку на фундамент, что дает возможность упростить его конструкцию, а, следовательно, и стоимость.

Преимущества «теплой» керамики:

высокие темпы кладки, обусловленные большими (в сравнении с обычным кирпичом) размерами поризованных блоков;
экономия раствора (пазо-гребневое соединение крупноформатных блоков позволяет обойтись без использования раствора в вертикальных швах);
высокая марка прочности (М100-150) дает возможность использовать поризованные керамические блоки для кладки несущих стен многоэтажных жилых домов;
выполнение требований современных норм по теплосбережению без дополнительного утепления (однослойная конструкция стены);
ровная поверхность кладки снижает расход штукатурки, а также упрощает и ускоряет выполнение отделочных работ;
длительный срок службы, сравнимый с аналогичными показателями традиционного керамического кирпича.

Фактически, конкуренцию «теплой» керамике может составить только автоклавный газобетон, поскольку, как мы уже говорили, только эти два материала позволяют возводить однородные стены, не нуждающиеся в дополнительной теплоизоляции. При этом средняя плотность изделий из поризованной керамики выше, а теплоизоляционные характеристики, соответственно, ниже, чем у газосиликата, поэтому стена из «теплой» керамики (при прочих равных условиях) должна быть толще на 20-30%. А значит, и ширина ленточного фундамента из тяжелого бетона должна быть чуть больше. Кроме того, поризованные керамические блоки примерно на треть дороже газобетонных блоков.

Означает ли это, что поризованная керамика хуже автоклавного газобетона? Вовсе нет! Просто необходимо рассматривать полный набор характеристик строительного материала, обращая особое внимание на те свойства, которые играют главенствующую роль в каждом конкретном случае.

Каждый выбирает для себя!

Практически с начала времен человек стремился ввысь. Вавилонская башня, египетские и южноамериканские пирамиды, Кельнский собор, Empire State Building, «Москва-Сити», Burj Dubai – все это звенья одной бесконечной цепи, связывающей тысячелетия развития высотного строительства. И каждая новая высота представлялась современникам предельной – выше только небо.

Сегодня также может показаться, что предел «штурма небес» почти достигнут: иные из небоскребов уже вплотную подошли к километровой отметке. Однако прогресс неостановим. Чего мы достигли, что ждет нас в ближайшем будущем, и какие чудеса нам еще предстоит увидеть?

Вчера и сегодня

Считается, что современное высотное строительство началось по прозаической причине – из-за нехватки земли в быстро растущих городах. Отчасти это так – например, ограниченность острова Манхэттен действительно заставила нью-йоркских застройщиков «тянуть» корпуса вверх. Но это не объясняет настоящую «гонку за высотой», которая развернулась с конца XX века на вполне свободных территориях, вроде Аравийской пустыни.

На самом деле, ответ прост: люди начали строить небоскребы потому, что научились это делать. Высококачественная сталь, бетон и безопасный лифт – вот истинные творцы высотного бума. В особенности способствовали росту этажности железобетон и развитие технологий работы с ним.

Несмотря на то, что сами по себе бетонные работы стали использовать еще в глубокой древности (например, Великая Китайская стена во многом создана по технологии монолитного строительства), свои удивительные способности бетон проявил наиболее полно именно при создании высоток. Прорывом явилось изобретение металлического каркаса – он и позволил получать сооружения практически любой высоты.

Ускорило «гонку по вертикали» и изобретение съемной многоразовой опалубки. Придумали ее в послевоенной Германии, разрушенной бомбежками. Нужно было быстро и качественно возводить «с нуля» практически всю инфраструктуру. Ни времени, ни материалов, ни рабочей силы катастрофически не хватало. Поэтому, по легенде, немецкий бизнесмен и инженер Георг Майер-Келлер решил собирать готовые деревянные щиты металлическим крепежом, чтобы оперативно перемещать их от одного объекта к другому. Идея оказалась настолько удачной, что сейчас монолитное строительство любой этажности сложно представить без такой разборной опалубки.

За истекшие десятилетия современные опалубочные системы ушли очень далеко от своего прародителя. Принятая сегодня повсеместно в высотном строительстве щитовая опалубочная система включает в себя каркасные щиты, подпорные элементы и детали крепежа. Каркасные щиты – основа системы. Они собираются из жесткой металлической рамы (стальной или алюминиевой) и опалубочной плиты, как правило, фанерной. Благодаря конструктивным особенностям сборная опалубка позволяет заливать любые поверхности – вертикальные, горизонтальные, изогнутые, округлые и даже наклонные.

«Во многом, свойства опалубки зависят от прочности и качества материала щита: он должен выдерживать огромные нагрузки – до 8 тонн залитого бетона на квадратный метр – и быть устойчивым к агрессивному термическому и химическому воздействию застывающего бетона. Березовая ламинированная фанера по соотношению «вес-прочность» превосходит даже сталь, а специальное покрытие фенольной пленкой обеспечивает надежную защиту от вредных факторов. Поэтому опалубка из таких щитов с успехом позволяет осуществлять практически любые архитектурные идеи», – говорит Андрей Кобец, менеджер по развитию продукта «СВЕЗА», мирового лидера в производстве березовой фанеры.

Чем выше здание, тем оно прочнее. Но, с другой стороны, строительные материалы должны быть легче. В противном случае небоскреб может просто не выдержать собственного огромного веса. Поэтому «высотная гонка» потребовала объединенных усилий химиков, металлургов и архитекторов. Например, армирование бетона сталью позволило избежать главного противоречия в применении любых аналогов камня – отсутствия у последнего достаточной прочности на растяжение. В невысоких строениях это непринципиально, но начиная с 4–5 этажей, для устойчивости конструкции, приходится утолщать стены. В современном строительстве это неприемлемо. Обойти проблему помогло железо: оно обладает примерно равным бетону коэффициентом температурного расширения (проще говоря, одинаково реагирует на тепло и холод). Таким образом, эластичный металл принимает на себя растягивающее усилие, давая возможность строителям без опаски двигаться ввысь.

Еще больше «продвинула» стройку вверх технология преднапряженного железобетона. Метод состоит в том, что стальная высокопрочная арматура перед укладкой бетонной смеси натягивается специальным устройством. Когда бетон схватывается, сила предварительного натяжения передаётся застывающему материалу, сжимая его. Таким образом, частично или полностью, устраняются растягивающие напряжения от нагрузки.

«Преднапряжение позволяет существенно снизить вес конструкции и повысить ее прочность, – говорит Денис Портаев, руководитель направления по преднапряжению промышленно-строительного холдинга ГК «ПромСтройКонтракт». – Благодаря этой технологии расстояние между несущими колоннами можно увеличить до двух раз, до 20% снизить толщину перекрытий и на 25% уменьшить расход бетона».

Интересно, что одним из первых разработчиков метода (наряду с европейскими компаниями) стал советский ученый Виктор Михайлов.

Над уровнем неба

В наши дни в мире построено свыше 2600 небоскребов, треть из которых (862) возведена в Китае (включая Гонконг и Макао). Остальные расположены в США – 665, Японии – 163, ОАЭ – 146 и других государствах, причем с каждым годом все больше стран присоединяются к «небесному клубу». Впрочем, хотя высотное строительство давно перестало быть экзотикой, каждый небоскреб – здание уникальное. Поэтому довольно условна и классификация высоток. Тем не менее, она есть, поскольку существует целый ряд «унифицированных» проектных решений, которые служат ориентиром для профессионалов.

Такие решения обновляются и утверждаются на регулярных встречах международных независимых сообществ инженеров и архитекторов – IABCE (International Association for Bridge and Structural Engineering), ASCE (American Society of Civil Engineers) и CIB (International Council for Research and Innovation in Building and Construction). Последняя организация – CIB – в 1976 году на своем симпозиуме приняла классификацию небоскребов по их высоте в метрах, считающуюся сегодня общепринятой. Здания ниже 30 м были отнесены к сооружениям повышенной этажности; до 50, 75 и 100 метров – соответственно к I, II и III категориям многоэтажек, а свыше 100 метров – к высотным.

Последняя группа, в свою очередь, также делится по высоте с шагом в 100 метров. На сегодня зданий выше 400 метров в мире около 10, от 300 до 400 метров – немногим больше 20, от 200 до 300 метров – порядка 100 метров. Больше всего небоскребов в диапазоне от 100 до 200 метров, и подсчитать их точно невозможно – слишком велики темпы строительства.

Вне зависимости от архитектурных изысков, все современные небоскребы объединяет общая структура: как правило, это башня более-менее округлой формы. Единство объясняется двумя главными факторами. Во-первых, здание такой высоты не должно мешать естественному освещению своих более низких соседей. Во-вторых, чем больше высота, тем сильнее ветровые нагрузки (верхние этажи высоток при сильных ветрах раскачиваются вполне ощутимо для обитателей). Чтобы уменьшить их воздействие, лучше выбирать оптимальную в аэродинамическом отношении форму здания – пирамиду, цилиндр или призму. Причем основание высотки всегда должно быть несколько шире верха.

При всех заведомых преимуществах высотных пирамид (устойчивость и аэродинамическая стабильность) их не возводят – в силу сложности и материалоемкости. Зато цилиндров и призм предостаточно по всему миру – можно вспомнить знаменитую Burj Dubai (ОАЭ) или столичные высотки «Москва-Сити».

Еще один пример использования цилиндров в архитектуре – «Северная башня» комплекса «Москва-Сити». Корпус башни построен по монолитной технологии, а затем завершен сплошным стеклянным фасадом. «Выбор строительной технологии зависит от архитектурного решения здания, – говорит Александр Глоба, инженер производственно-технического отдела строительной компании «INRI». – И основные сложности – в правильном комбинировании методов. «Северная башня» – изначально правильно решена, архитектурно и технологически, поэтому она так интересна».

Что день грядущий нам готовит?

Будущее, как известно, начинается сегодня. И ближайший рубеж высотного строительства – километр – вот-вот будет перейден. До заветной отметки осталось совсем немного – недавно открытый Burj Dubai превысил 800 метров. Но высота – вовсе не главная тенденция, и не она определяет ближайшие перспективы небоскребов.

Можно выделить два основных тренда, которые воцарятся на ближайшие 10–20 лет – это архитектурная необычность и экологичность проектов.

Первая тенденция, поначалу, не кажется особенной – ведь, как уже говорилось, любой небоскреб уникален. Однако если взглянуть на высотки даже 10-летней давности, видно, что особых архитектурных изысков в них нет. Как правило, это просто башни из стекла и бетона, в лучшем случае – со шпилями необычной формы.

Лишь в последние годы появились здания, которые действительно отличаются оригинальностью дизайна. И именно они задали тон очередной гонке – на этот раз за красотой. Например, можно выделить кувейтскую высотку Al Hamra Firdous («Аль-Хамра Фирдаус»). Несмотря на довольно заурядный, по нынешним меркам, рост – «всего» 412 метров, – она стала мировой достопримечательностью, походя, скорее, на современную художественную инсталляцию. Динамичной, сложной формой небоскреб напоминает движущуюся человеческую фигуру в национальной арабской одежде. Добиться такого эффекта удалось благодаря использованию современных строительных технологий.

«Сложный силуэт здания, – говорит Андрей Кобец («СВЕЗА»), – получили, используя метод монолитного строительства. В данном случае эффектную спиральную форму внешней стены позволила создать съемная опалубка со щитами из березовой фанеры (при строительстве, в том числе, применялась фанера СВЕЗА). Этот проект на сегодняшний день стал уникальным – впервые в мире был построен небоскреб исключительно по монолитному методу. Достаточно сказать, что на возведение Al Hamra Firdous ушло более 500 тыс. тонн цемента – это настоящая рукотворная скала!»

Вторая глобальная тенденция – «зеленая» – также активно развивается уже сегодня. Она возникла не столько на волне моды на экологию, сколько как ответ на дискомфорт, который человек испытывает в сверхурбанизированной среде. Выходом из ситуации может стать организация среды обитания, максимально приближенной к природной, внутри «стальных пещер» мегаполисов. Такая среда – биоклиматическая – ближайшая цель архитекторов и проектировщиков.

«Все выше, и выше, и выше…» – современная архитектура уже более века следует этому лозунгу. На смену стандартным стеклянным башням, благодаря монолитной технологии строительства, приходят рукотворные горы, покрытые лесами, меняются интерьеры и техника, но одно остается неизменным: вызов земному притяжению. Благо, новейшие материалы и технологии постоянно раздвигают горизонты строительства.