CC BY
2
АНАЛИЗ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПО ОБЪЁМНО-ПЛАНИРОВОЧНЫМ И КОНСТРУКТИВНЫМ РЕШЕНИЯМ КРУГЛЫХ В ПЛАНЕ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ЗДАНИЙ
И. А. Синянский* А. К. Кошкин * И. А. Леоненко* Е. А. Шныренков **
* Государственный университет по землеустройству (ГУЗ), г. Москва
** Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ), г. Москва
г
ы О
Аннотация
В статье приведён сравнительный анализ отечественного и зарубежного опытов проектирования, строительства и эксплуатации сельскохозяйственных производственных зданий в зависимости от их объёмно-планировочных и конструктивных параметров. За основу взяты варианты зданий свинарников-откормочников прямоугольных, широко применяемых, и круглых в плане. Сравнивались основные параметры по площадям покрытия и наружных стен, полезной и коммуникационной площади. Выявлены значительно лучшие показатели круглых в плане зданий по сравнению с прямоугольными. Предложены варианты устройства несущих и самонесущих наружных круглых стен с использованием термоармопакетов.
Ключевые слова
Агропромышленный комплекс, свинарник-откормочник, объёмно-планировочные показатели, архитектурная выразительность, техническая и экономическая целесообразность, групповой станок, логовищная часть, навозная часть, термо-армопакеты.
Дата поступления в редакцию
08.12.2024
Дата принятия к печати
20.12.2024
Целью исследования является выбор оптимальных объёмно-планировочных и конструктивно-технологических параметров проектирования, строительства и эксплуатации производственных зданий АПК. К ним предъявляются практически те же требования, что и для гражданских, но существуют и свои особенные требования: зооветеринарные, санитарные, технологические, эстетические, а также надёжность, долговечность и максимальная экономичность в эксплуатации. В большинстве проектов сходные по своему назначению здания имеют приблизительно одинаковые объёмно-плани-
5 I
о 2
* т
х £
ш и
X 0
0 ¡5 ^ £
^ го
<Ё . I
1 8 I *
3 О
0 О
* с
* I
<¡5
1 8
и Ф х а К с
X 5
5 д
< го
■ I 5 <
ровочные схемы, но могут значительно различаться по их капитальности, экономичности и эксплуатационным характеристикам [1 - 2].
В сельской местности сельскохозяйственные здания в большинстве одноэтажные. Основные требования к ним касаются объёмно-планировочных параметров [3 - 4]. Внутренние помещения должны быть просторными, минимальное количество внутренних стен и опор для перекрытий. Это вполне осуществимо, так как несущие конструкции в них воспринимают внешние нагрузки только от собственной массы, а также временные снеговые и ветровые. Самыми распространёнными объёмно-планировочными решениями одноэтажных зданий являются здания павильонного типа стоеч-но-балочной системы с применением балок, ферм, распорных рам и арок с полным или неполным каркасом, наружными стенами из монолитного железобетона: несущими, самонесущими, навесными слоистой конструкции [5 - 7].
Для выбора экономически выгодных объёмно-планировочных и конструктивных параметров животноводческих зданий проведён анализ отечественного и зарубежного опытов их проектирования, строительства и эксплуатации. За основу для сравнения взяты варианты зданий свинарников-откормочников прямоугольных, широко применяемых, и круглых в плане. Общими характеристиками для всех видов выбранных зданий являются бесподстилочный способ содержания животных в станках (логовищах). В них сплошные полы в логовищной части и щелевые в навозной, а также одинаковая вместимость групповых станков и сходные рационы кормления. Выбраны станки, оптимально рассчитанные не более чем на 15 животных. Анализ показал, что сокращение числа животных в станке приводит к снижению расхода кормов на 4% при тех же самых приростах массы. Увеличение числа животных в станке до 20 голов приводит к снижению прироста массы на 5%, соответственно до 30 голов на 7%, до 40 голов на 10%.
Наиболее простое планировочное решение круглого в плане здания свинарника-откормочника представлено в варианте 1 (рис. 1, а). В центральной части здания диаметром 11,4 м выделена навозная часть, к которой примыкает логовищная часть групповых станков. Между зоной содержания животных и наружной стеной здания находится кольцевой в плане служебно-кормовой проход шириной 1,3 м, в котором устроены кормушки. Вся зона содержания животных разбита на шесть секторов, в каждом из которых устроен групповой станок, рассчитанный на 12 животных. Деление зоны содержания животных на шесть станков признано оптимальным, так как увеличение количества станков привело бы к неоправданному сужению навозной части каждого станка.
Вариант 1 круглого в плане свинарника-откормочника был сравнён с прямоугольным в плане свинарником размерами 7 х 13,5 м с центральным продольным кормовым проездом и двумя рядами групповых станков (см. табл. 1).
Отличительными особенностями варианта 2 (рис. 1, б) по сравнению с предыдущими является уменьшение наружного диаметра здания до 10 м и одновременно увеличение численности животных до 78 голов. В варианте 2 вся площадь здания используется для размещения животных, а служебный проход запроектирован в виде кольцевых в плане мостков, расположенных над станками для животных и примыкающих к наружной стене здания. Как и в первом случае, в здании выделено шесть станков, глубина каждого станка 5 м, вместимость 13 голов. Кормушки расположены не по кольцу, как в первом варианте, а радиально. Это связано, в первую очередь, с тем, что выдачу жидких и влажных кормов в кормушки осуществляется при помощи трубчатых кормопроводов.
Сравнение такого варианта круглого в плане свинарника-откормочника проведено с прямоугольным в плане свинарником размерами в плане 8,2 х 9 м с поперечным по отношению к продольной оси здания размещением кормушек.
Рис. 1. Варианты планировочных решений круглых в плане зданий свинарников-откормочников: а — вариант 1; б — вариант 2; в—вариант 3; г—вариант 4; д—вариант 5; 1 — логовищная часть станков; 2 — навозная часть; 3 — разделитель станков; 4 — кормушка; 5 — кормовой проход (проезд)
Характерной особенностью объемно-планировочного решения здания свинарника ((рис. 1, в), вариант 3 с наружным диаметром 10 м, вместимостью 72 животных) является то, что в его центральной части выделена небольшая круглая в плане служебная площадка, из которой можно войти в любой из шести станков (рис. 1, в). Служебная площадка соединена с входным проемом здания проходом. Логовищная часть станков расположена у наружных стен здания. Подача кормов к кормушкам производится по кормопроводам. Сравнение такого здания проводилось с прямоугольным в плане свинарником 8,2 х 9 м.
Вариант 4 объемно-планировочного решения здания свинарника-откормочника (диаметр 10 м, вместимость 78 голов (рис. 1, г)) был составлен на основе ранее разработанного проекта круглого в плане здания того же назначения вместимостью 150 голов. Над расположенной в центральной части здания навозной площадкой находится служебная площадка (помост), соединенная переходом с кормоцехом. Вместимость станка 13 животных. Для данного объемно-планировочного решения сравнение проведено по аналогии с вариантом 2.
Вариант 5 запроектирован двухрядным с кормовым проездом между рядами станков (рис. 1, д). Диаметр здания 16,5 м, ширина проезда 1,2 м. Центральная часть здания разбита на шесть секторов, в каждом из которых устроен групповой станок. Глубина станка 3,5 м, вместимость 14 животных. Эти станки предназначены для размещения молодняка предварительной стадии откорма. Кольцевая
и
Z м
О
-I
м
D CD
И s s I
9 *
* т X о ш со X 0
ш I
^ го
. I
I *
Р
3 О
0 о
* с
* £
<s
1 8
и Ф х а К с
X S
5 g
< го ■ i s <
часть здания, примыкающая к наружной стене, разделена на 12 групповых станков. В эти станки переводят животных для последующего откорма из станков центральной части свинарника. Кормушки для животных тех и других станков вынесены в кормовой проход. Общая вместимость свинарника 150 голов. Выделение в здании зон предварительного и окончательного откорма позволяет наиболее рационально использовать его производственную площадь. При этом вместимость станков в зоне предварительного откорма более высокая, чем в зоне окончательного откорма. По мере роста животных их переводят в групповые станки для окончательного откорма. Сравнение круглого в плане здания свинарника-откормочника диаметром 16,5 м проведено с прямоугольным в плане зданием свинарника (7 х 29 м) с двухрядным расположением станков и секциями предварительного и окончательного откорма. Основные результаты, полученные после проведенных сравнений по пяти вариантам, приведены в табл. 1.
Таблица 1
Сравнительный анализ свинарников-откормочников
Вариант
Наименование показателей 1 2 и 4 3 5
Форма здания в плане
круглое прямоугольное круглое прямоугольное круглое круглое прямоугольное
Площадь покрытия, м2 102 94,5 78,5 78,3 81,6 213,7 203
Площадь стен, м2 78,7 90,2 69,1 75,7 70,5 113,9 158,4
Суммарная площадь наружных ограждений, м2 180,7 184,7 147,6 149,5 152,1 327,6 361,4
Площадь станков, м2 60,8 69 78,5 67,5 77,0 176,4 159,2
Площадь проходов и проездов, м2 41,2 25,5 7,9 6,3 4,6 37,3 43,8
Площадь здания в расчете на одну голову, м2 0,84 0,96 1,0 0,85 1,07 1,04 0,94
Проводя сравнительный анализ основных характеристик объёмно-планировочных вариантов свинарников-откормочников, выявлена тенденция к значительному улучшению экономических показателей по основным параметрам круглых в плане зданий по сравнению с прямоугольными.
При одинаковой высоте помещений, равной 2,2 м, площадь стен оказалась меньше для круглых в плане зданий от 7,4% (вариант 2 и 4), до 39% для варианта 5. Суммарная общая площадь ограждающих конструкций круглых зданий свинарников-откормочников в вариантах 1, 2, 3, 4 также незначительно, но ниже. Следовательно, в круглых зданиях значительно лучший тепловой баланс, меньший расход строительных материалов, большая площадь проходов и проездов в расчёте на одну голову животных.
При увеличении площади круглого в плане здания свинарника-откормочника наилучшие результаты получены для варианта 5 с групповыми станками различной площади и для различных категорий животных.
Однако, площадь покрытия круглых в плане зданий свинарников оказалась несколько больше, чем соответствующая площадь прямоугольных в плане зданий. Так, для варианта 1 разница составила 5,2%, а для варианта 3 — 10,5%. Но эти отрицательные показатели возможно значительно снизить за счёт применения эффективных теплоизоляционных материалов для наружных кровельных покрытий.
Для несущих конструкций круглых зданий можно использовать различные варианты конструктивных систем, но наиболее приемлемая — это стоечно-балочная, монолитная, стеновая из мелких камней и блоков. Выбор вариантов зависит, прежде всего, от формы здания в плане и удалённости сельского строительного объекта, от строительно-индустриальной базы. Поэтому предпочтение отдаётся мелкоштучным строительным материалам. Но применение таких строительных материалов предполагает работы всегда с большой трудоемкостью и значительными затратами времени на строительство. В связи с вышесказанным предлагается использовать конструктивно-технологическую систему нанесением бетонной смеси торкретированием на не снимаемую опалубку. Эта технология предусматривает использование в качестве формообразования теплоизоляционных плит из различных минеральных и полимерных материалов. Так как они не обладают достаточной несущей способностью и жесткостью, использование формообразовате-лей в качестве оставляемой в стеновой конструкции опалубки применяются дополнительные элементы крепления, обеспечивающие стабильность их положения в процессе монтажа. При этом, в качестве несущей основы, обеспечивающей неизменяемость и стабильное проектное положение, образующих криволинейную форму, рекомендуется использовать арматурные сетки и каркасы, которые на стадии эксплуатации выступают в качестве технологической арматуры. При возведении больших криволинейных поверхностей для образования стабильной формы предлагается использование внутренней не извлекаемой каркасной системы. Внутренняя каркасная система обеспечивает четкую геометрическую форму и может выполняться из любых материалов: сталь, алюминий, дерево, железобетон, пластмассы. По соображениям доступности и экономической целесообразности следует рекомендовать в сельской местности в первую очередь дерево, а затем сталь в виде жестких или гибких элементов.
Данный принцип конструирования реализуется разбиванием создаваемой формы поверхности на отсеки, проектное положение каждого из которых гарантируется каркасной системой. Внутри каждого отсека (между элементами каркаса) устанавливается термоармопакет, который образуется жёсткими плитами или полужёсткими матами соответствующей формы и пространственным арматурным каркасом (сеткой), обрамляющим её. Формообразующим элементом для наружных стен круглых в плане сельскохозяйственных зданий рекомендуется использовать термоармопаке-ты из жёстких плит крупнопористого керамзитобетона (рис. 2, а), арболита (рис. 2, б), пенополи-стирола (рис. 2, в) со стереорегулярной макроструктурой, разработанных кафедрой строительства Государственного университета по землеустройству (ГУЗ).
Термоармопакеты устанавливаются между жёстким основным несущим каркасом, а арматурные сетки каждого из пакетов связываются между собой и с оставляемым жёстким каркасом. Размер пакета подбирается таким образом, чтобы обеспечить неизменяемость его при транспортировке, монтаже или при динамическом воздействии от усилия струи при торкретировании мелкозернистой бетонной смесью. Каркас рассчитывается на воздействие от массы термоармопакетов, временных нагрузок от массы монтажников, ветровой и снеговой и не рассчитывается на эксплуатационные воздействия.
г
м О
-I
м
Э СО
а г
5 I
9 *
* т х о ш и
X 0
ш I
^ го
. I
I *
Р
3 О
0 о
* с
* £
1 8
и ф
х а
К с
X 5
5 д
< го
■ I
5= <
а)
б)
Рис. 2. Термоармопакеты из плит со структурообразующей макроструктурой: а—из крупнопористого керамзитобетона; б—из арболита или фибролита с отверстиями для жёстких связей внешних несущих бетонных слоёв панели; в—из пенополистирола
Проведённый анализ объёмно-планировочных параметров зданий свинарников дал возможность определить основные доказательства экономической эффективности круглых сельскохозяйственных зданий. Ими являются высокий показатель использования полезной площади, малая протяженность проездов и проходов внутри здания, благоприятные объемно-планировочные условия для механизации основных производственных процессов. И, что немаловажно, поддержания в помещениях для животных требуемого теплового режима за счет уменьшения площади наружных стен и применения архитектурно-конструктивно технологической системы с использованием термоармопакетов и нанесением на их поверхности торкретированием бетонной смеси. Данная технология рассчитана на строительство практически без привлечения тяжёлого подъемно-транспортного оборудования.
Библиографический список
1. Пустоветов Г. И. О развитии архитектурной типологии сельских общественных и производственных зданий // Региональные архитектурно-художественные школы. 2011. № 1. С. 3 - 8.
2. Кузнецов Е. Н. Использование термопанелей из торфа для утепления жилых и производственных зданий в сельской местности // Вестник науки. 2020. Т. 4. № 12 (33). С. 161 - 165.
3. Бурчик В. В., Кузьмич Н. П. Строительство овцеводческих и козоводческих объектов как направление производственного развития села // Теоретические и прикладные проблемы агропромышленного комплекса. 2019. № 2 (40). С. 55 - 59.
4. Черных О. В. К вопросу о состоянии и структуре основных средств в сельскохозяйственных предприятиях Курской области // Научный журнал молодых ученых. 2024. № 2 (37). С. 121 - 127.
5. Синянский И. А., Кошкин А. К., Леоненко И. А. Предложения по архитектурно-планировочным, конструктивным и экономическим решениям мобильных зданий для агропромышленного комплекса (АПК) // Системные технологии. 2023. № 4 (49). С. 120 - 126.
6. Вершинин В. П., Дмитриев И. К. Бионические принципы легких оболочек // Системные технологии. 2023. № 4 (49). С. 94 - 99.
7. Окольникова Г. Э., Хамракулов Р. А., Суслов Ю. В. Перспективы развития железобетонных конструкций из высокопрочных бетонов // Системные технологии. 2016. № 1 (18). С. 7 - 17.
ANALYSIS AND SUGGESTIONS ON SPATIAL PLANNING AND STRUCTURAL SOLUTIONS FOR ROUND AGRICULTURAL BUILDINGS
I. A. Sinjanskij * A. K. Koshkin* I. A. Leonenko* E. A. Shnyrenkov **
* State University Of Land Use Planning (SULUP), Moscow
** Moscow State University of Civil Engineering (National Research University) (MGSU), Moscow
Abstract
The article provides a comparative analysis of domestic and foreign experience in the design, construction and operation of agricultural production buildings, depending on their spatial planning and design parameters. It is based on the variants of buildings of pigsty feedlots rectangular, widely used, and round in plan. The main parameters were compared in terms of coverage areas and exterior walls, useful and communication areas. Significantly better indicators of round buildings in terms of plan compared to rectangular ones have been revealed. Variants of the device of load-bearing and self-supporting external round walls using thermoarmo packages are proposed.
The Keywords
Agro-industrial complex, pigsty-feedlot, spatial planning indicators, architectural expressiveness, technical and economic feasibility, group machine, lair part, manure part, thermoarm packages.
Date of receipt in edition
08.12.2024
Date of acceptance for printing
20.12.2024
Ссылка для цитирования:
И. А. Синянский, А. К. Кошкин, И. А. Леоненко, Е. А. Шныренков. Анализ и предложения по объёмно-планировочным и конструктивным решениям круглых в плане сельскохозяйственных зданий. — Системные технологии. — 2024. — № 4 (53). — С. 57 - 63.
и
Z м
О
-I
м
D CD
И s s I
9 *
* т X о ш со X 0
ш I
^ го
. I
I *
Р
3 О
0 о
* с
* £
<s
1 8
и ф х а К с
X S
5 д
< го ■ i s <
