CC BY
3УДК 69
Мухин М.С.
магистрант
Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова
(г. Чебоксары, Россия)
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ФАСАДНЫХ СИСТЕМ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬСТВА КИРПИЧНОГО ЗАВОДА
Аннотация: история промышленного здания как начало промышленной архитектуры рассматривается в обзоре общемировой практики строительства и насчитывает более трехсот лет.
Ключевые слова: сэндвич-панели, вентилируемый фасад, строительство, бетон,
фасад.
Обеспечение эстетического аккуратного вида зданий и сооружений является для строительства и эксплуатации. Нужно не забывать производить расчёты огнестойкости вентелируемого фасада и составление смет. Особенно это актуально для реконструируемых зданий, а также для зданий предполагаемых к новому строительству.
Промышленное строительство - процесс масштабного возведения производственных цехов, складов, лабораторных и административных зданий. К наружной облицовке подобных объектов предъявляются особые требования:
• эстетичный аккуратный вид, соответствующий функциональному назначению здания,
• структурная прочность облицовки и монтажного каркаса,
• долговременная привлекательность, легкость чистки, ремонтопригодность,
• быстрый несложный монтаж,
• соответствие требования огнестойкости применяемых материалов и конструктвиных решений,
• малые значения коэффициента теплопроводности и водопоглощения для сопротивления перепадам температур и атмосферным осадкам,
• приемлемая стоимость материалов и отделочных работ.
По назначению промышленные объекты подразделяются на производственные, в которых происходят основные технологические процессы (прокатные и сборочные цеха, кондитерские и ткацкие цеха и т.д.), подсобно-производственные, энергетические (ТЭЦ, компрессорные и другие станции), транспортные, складские, санитарно-технические (насосные и очистные станции), административные и бытовые здания 4. Также к промышленным сооружениям относятся резервуары, дымовые трубы, эстакады, опоры, мачты и пр. По капитальности различают четыре класса сооружений.
Для каждого класса установлены требуемые эксплуатационные качества, а также огнестойкость, долговечность и прочность. По пределу огнестойкости строительных конструкций промышленные здания также делятся на 4 группы, где предел огнестойкости устанавливается в минутах до наступления признаков предельного состояния конструкции.
Требуемая степень огнестойкости здания — одна из задач разработчика еще на стадии проектирования предела огнестойкости, эти данные изложены в ТКП 45-2.02-142-2011. Примерно 80 % промышленных зданий — одноэтажные, так как в них лучшие условия для размещения оборудования, применения транспортных средств, грузоподъемных механизмов [2].
С целью снижения стоимости и трудоемкости на 1 м2 стены старались изготавливать из местных строительных материалов и отходов промышленного производства, поэтому легкобетонные панели и панели с обшивкой металлическим листом нашли широкое применение в промышленном строительстве во второй половине XX в. [3]. Для зданий с повышенной влажностью или агрессивной средой, связанной с производством
изготавливаемой продукции, и зданий небольших размеров с большим количеством дверей, ворот и технологических отверстий устраивали стены из кирпича.
Современный рынок строительных материалов предлагает несколько вариантов фасадных систем, удовлетворяющих описанные выше требования. Большая часть современных промышленных зданий в зависимости от предъявляемых к ним требованиям представлены следующими фасадными системами:
- стеновые сэндвич-панели с заполнителем из минеральной ваты или пенополиизоцианурата,
- вентилируемый фасад, облицованный фасадными кассетами (кессонами) или профилированным листом по основанию из каменных стен, таких как ж/б панели заводского изготовления.
Проведем технико-экономический анализ фасадных систем для строительства в г. Казань одноэтажного кирпичного завода с пристроенным административно-бытовым корпусом площадью 3300 м2, разработанного в выпускной квалификационной работе Мухина Максима Сергеевича, студента ФГБОУ ВО «ЧГУ им. И.Н. Ульянова» (автора статьи), представленного на рисунке 1. Фасадная система рассматриваемого здания представлена стеновыми трехслойными железобетонными панелями заводского изготовления по серии 1.432.1-26 толщиной 300 мм.
Стеновые трехслойные железобетонные панели - это конструкция, все слои которой соединены стальными гибкими связями. При этом, между крайними слоями расположен такой вид материала как теплоизоляция, толщина которой определяется теплотехническим расчетом. Между внутренним железобетонным слоем и теплоизоляцией может располагаться слой пароизоляции, наличие которого определяется расчетом по условиям проекта.
Рисунок 1. Фасады Кирпичного завода с пристроенным административно-бытовым корпусом площадью 3300м2, разработанного в выпускной квалификационной работе Мухина Максима Сергеевича, студента ФГБОУ ВО «ЧГУ им. И.Н. Ульянова» (автора статьи).
Фасады рассматриваемого проекта не отвечают требованиям архитектурной выразительности без дополнительных затрат на отделочные работы и при строительстве здания их необходимо доработать.
Рассмотрим два наиболее оптимальных варианта фасадных систем проведя их технико-экономическое сравнение, таких как применение стеновых сэндвич-панелей и вентилируемого фасада по существующим трехслойными железобетонными панелям. Для наиболее точного проведения анализа рассмотрим фрагмент фасада в осях «Г»/«5» - «6», который характеризуется наличием ворот размерами 4500*3600 мм, шириной в осях 6000 мм и высотой 9000 мм (рисунок 2).
Рисунок 2. Фрагмент фасада в осях «Г»/«5» - «6».
Рассмотрим возможность применения в качестве фасадной системы стеновые сэндвич-панели. В зависимости от материала заполнителя и требований расчётного сопротивления теплоотдаче существует возможность применения сэндвич-панелей из минеральной ваты толщиной 120 мм или пенополиизоцианурата толщиной 80 мм. По требованиям пожарной безопасности для зданий II степени огнестойкости, каким является рассматриваемый Кирпичный завод, предел огнестойкости наружных ненесущих стен должен составлять E15. Степень огнестойкости сэндвич-панелей с утеплителем PIR напрямую зависит от их толщины: колеблется в пределах от EI 15 до EI 45, что является соответствием данному требованию. Степень огнестойкости сэндвич-панелей с утеплителем из минеральной ваты колеблется в пределах от EI 30 до EI 150, что также является соответствием данному требованию. Примем к расчету стеновые сэндвич-панели с заполнителем из минеральной ваты, как наиболее распространенный материал. Расчетная площадь фрагмента фасада за вычетом проема под ворота составляет 37,8 м2. При этом, протяженность участка заделки вертикальных швов в сэндвич-панелях составляет 18 п. м, горизонтальных-под парапетную крышку 6 п.м., под цокольный отлив - 6 п. м.
Монтаж стеновых сэндвич-панелей производится непосредственно на железобетонные колонны через саморезы с антикоррозийным покрытием. В реальных условиях строительства возможны случаи, когда такой прямой монтаж невозможен ввиду отклонений от горизонтали поверхностей железобетонных колонн, обусловленный изготовлением колонн в условиях строительной площадки. В нашем случае колонны изготавливаются в заводских условиях, поэтому исключим этот фактор, влекущий за собой возможные затраты на дополнительные фахверковые конструкции для выравнивания горизонтальной плоскости.
Для организации проема в стенах из сэндвич-панелей необходимо предусмотреть фахверковые конструкции в зависимости от величины проема и веса конструкции заполнения. В рассматриваемом фрагменте наружной стены
под заполнение проема ворота конструктивно примем металлические трубы сечением 100х100х4мм в количестве 13,2 п. м. (массой 155,3кг). Каркас рассматриваемого здания представлен железобетонными конструкциями с шагом 6 м, в которых заложены закладные детали для монтажа стеновых панелей. Условно примем, что монтаж стенового фахверка будет производиться сваркой к этим закладным деталям.
Для проведения технико-экономического сравнения произведем Локальный сметный расчет базисно-индексным методом в текущем уровне цен на III квартал 2023 г. для рассматриваемого фрагмента здания. В результате расчета стоимость данного фрагмента стены составляет 321031,2 руб. Отсюда стоимость 1 м2 составляет 5945,02. При этом трудозатраты составляют 89,95 чел-час.
Рассмотрим вариант применения вентилируемого фасада по существующим трехслойными железобетонными панелям, представленного фасадными кассетами, монтируемыми поверх трехслойных железобетонных панелей на систему из направляющих. В таком случае необходимо отметить, что заводские трёхслойные железобетонные панели не имеют унифицированные типовые размеры для создания участков с проемом под ворота, поэтому стены вокруг ворот образованы кирпичной кладкой толщиной 380мм, принятой конструктивно. Объем кирпичной кладки за вычетом проема составляет 4,79 м3.
Трехслойные железобетонные стеновые панели заводского изготовления по серии 1.432.1-26 имеют унифицированные размеры. К расчету примем панели 3 толщиной 300 мм высотой 1800 мм и 1200 мм.
Кассеты фасадные - металлические объемные профили, предназначенные для наружной облицовки стен. Кассеты изготавливаются из тонколистового материала - оцинкованной стали с полимерным или порошковым покрытием. Толщина металла от 0,5 мм до 1,5 мм. Металлические фасадные кассеты крепятся к основанию из несущих конструкций выравнивающей системы, представленной металлическими профилями.
При расчёте несущей конструкции выравнивающей системы и выборе способа её крепления учитывается ветровая нагрузка, высота здания, материал стены, утеплителя и размеры кассет. Выравнивающая система для фасадных кассет может быть выполнена двумя способами.
Одноуровневая выравнивающая система выполняется из вертикальных профилей ПП 60x27 (0,7 мм и 1,0 мм), закрепленных на кронштейнах КВП-200 ... 250. Направляющие профили устанавливаются в соответствии со схемой раскладки кассет в местах вертикальных швов. Шаг направляющих соответствует размеру кассет при длине кассеты до 800 мм. При использовании кассет большей длины устанавливаются дополнительные направляющие с шагом не более 600 мм. Преимуществом подобной системы является уменьшенный расход материала для выравнивающей системы, недостатком -повышенная трудоёмкость при монтаже элементов выравнивающей системы.
Двухуровневая выравнивающая система выполняется из вертикальных и горизонтальных профилей ПП 60x27 (0,7 мм, 1,0 мм), закрепленных на кронштейнах КВП-200 ... 250, по которым монтируется шляпный профиль. Вертикальные профили ПП 60x27 (0,7 мм, 1,0 мм) устанавливаются с шагом 600-800 мм, в одной плоскости с ними закрепляются горизонтально профили ПП 60x27 (0,7 мм, 1,0 мм) с шагом до 800 мм.
По образовавшейся таким образом плоскости закрепляется шляпный профиль 20x75 (0,7) мм в местах вертикальных швов с шагом, соответствующим размеру кассет. При длине кассет более 800 мм устанавливается дополнительный профиль с шагом не превышающим 600 мм.
Преимуществом подобной системы является уменьшенная трудоёмкость при монтаже элементов выравнивающей системы, недостатком - повышенный расход материала, необходимого для монтажа элементов выравнивающей системы.
Следует отметить, что применение трехслойных железобетонных панелей без облицовки фасадными кассетами требует отделки, что также повлечет за собой неизбежное увеличение стоимости работ. При таком типе
отделки требуются ежегодные ремонтные работы по восстановлению первоначального вида.
К расчету примем фасадные кассеты толщиной 0,7 мм стандартного размера кассеты 600х600 мм, закрепленных на одноуровневую выравнивающую систему с шагом 600 мм.
При произведении Локального сметного расчета базисно-индексным методом в текущем уровне цен на III квартал 2023 г. стоимость данного фрагмента стены составляет 421 526,4 руб. Отсюда стоимость 1м2 составляет 7806,04 руб. При этом затраты труда рабочих составляют 89,56 чел-час.
Анализируя сметную стоимость и трудозатраты двух фасадных систем для фрагмента в осях «Г»/«5» - «6», можно сказать следующее: проектируемый в выпускной квалификационной работе кирпичный завод в железобетонном панельном исполнении, облицованного по системе вентилируемого фасад, имеет сметную стоимость 1 м2, равную 421 526,4 тыс. руб., что на 31,3% выше сметной стоимости фрагмента, устроенного из стеновых сэндвич-панелей толщиной 120 мм. При этом оба типа фасадов имеют равную трудоемкость. Очевидно, что для устройства наружных стен кирпичного завода наиболее эффективным является применение стеновых сэндвич-панелей, не требующих последующей отделки.
СПИСОК ЛИТЕРАТРЫ:
1. Береговой A.M. Здания с энергосберегающими конструкциями: дис. ... д-ра техн. наук. Пенза, 2005. 344 с;
2. Безбородов Е.Л. Наружные стены с каркасом из легких стальных тонкостенных конструкций (ЛСТК) // Инновации и инвестиции. 2018. № 2. C. 186-190;
3. Корнилов Т.А., Герасимов Г.Н. Наружные стены малоэтажных домов из легких стальных тонкостенных конструкций для условий Крайнего Севера // Жилищное строительство. 2016. № 7. С. 20-24;
4. Отделка фасадов промышленных и производственных зданий: выбор материала [Электронный ресурс] https://bvzd.ru/vopros/otdelka-fasadov-promyshlennyh-i-proizvodstvennyh-zdaniy-vybor-materiala (Дата обращения 24.08.2023г.);
5. Конструкционные решения Система сэндвич-панелей Teplant [Электронный ресурс] https://teplant.rU/upload/tmpFiles/catalogs/tr/1.pdf (Дата обращения 24.08.2023г.)
Mukhin M.S.
Chuvashia State University named after I.N. Ulyanov (Cheboksary, Russia)
TECHNICAL AND ECONOMIC ANALYSIS OF FACADE SYSTEMS FOR THE CONSTRUCTION OF A BRICK FACTORY
Abstract: the history of an industrial building as the beginning of industrial architecture is considered in the review of global construction practice and spans more than thrhundredyears.
Keywords: sandwich panels, ventilated facade, construction, concrete, facade.
