Технологии

Анкеры – это устройства в грунте, через которые передаются выдёргивающие усилия на грунтовый массив. Анкер состоит из оголовка, анкерной тяги и корня. Анкеры устанавливают в несколько ярусов по высоте в глубоких котлованах. От глубины котлована зависит количество ярусов и размер шага между анкерами по глубине.

Способы устройства анкеров:

• буровые (буроинъекционные и самораскрывающиеся),
• завинчиваемые,
• задавливаемые,
• забивные,
• комбинированные.

По способу сопротивления выдёргиванию различают:

• анкеры трения,
• анкеры лобового сопротивления,
• анкеры смешанного типа.

По конструкции анкерной тяги:

• стержневые,
• прядевые,
• трубчатые.

По времени эксплуатации:

• Временные – срок службы до двух лет, их используют на стадии экскавации котлована.
• Постоянные – составная часть конструкции заглублённого сооружения в течение всего срока его эксплуатации. Для них необходима антикоррозийная защита.

Далее подробнее рассмотрим буровые, завинчиваемые и забивные анкеры.

Их используют для крепления ограждений котлованов в условиях городской застройки, в том числе при строительстве фундаментов под уже существующие. А также для укрепления берегов, горных пород, при строительстве железных дорог и прочего. Различают буроинъекционные и самораскрывающиеся анкеры.

Способ установки:

1. Бурение скважины на проектную длину.
2. Цементация скважины с помощью подачи раствора под давлением.
3. Погружение каркаса (либо роль каркаса выполняет штанга, через которую подавался раствор).
4. После набора прочности производится натяжение анкера и его крепление к обвязочному поясу.

Буроинъекционные анкеры:

• способны выдержать большие нагрузки из-за использования технологии, обеспечивающей повышенное сцепление с грунтовым массивом;
• всю необходимую работу можно выполнить за одно бурение;
• экономится пространство, например, если бурение необходимо провести в цеху, то можно не останавливать рабочий процесс.

Самораскрывающиеся анкеры:

• используют для фиксации растяжек, ими закрепляют уже построенную конструкцию, для укрепления линий электропередач, закрепление и установка оснований для подземных сооружений, укрепление фундаментных плит;
• пластина помещается в грунт с помощью ударных и вибрационных приёмов;
• их легко монтировать, не требуется бурение.

Данные анкеры устанавливаются с помощью гидровращателя. Завинчиваемые анкеры используются для удержания от опрокидывания подпорных стенок, ограждающих конструкций котлованов в стеснённых условиях, других тонкостенных конструкций, заглублённых в грунт.

Имеют острый наконечник, который легко проникает в грунт путём забивания специальным оборудованием. Обеспечивает хорошую устойчивость. Когда другие типы анкеров сложны в устройстве, то используют забивные анкеры для закрепления ограждения стенок котлована.

Преимущества:

• удобство организации работ;
• возможность при разработке котлована удалять грунт несимметрично;
• экономично при укреплении больших площадей котлована.

Недостатки:

• выполнение инженерно-геологических изысканий за границами застройки, что в условиях плотной городской застройки сделать сложно;
• сложность в обеспечении гидроизоляции оголовков анкеров, если они располагаются ниже уровня подземных вод;
• нецелесообразно использовать в слабых грунтах;
• при близком расположении инженерных коммуникаций и фундаментов соседних зданий анкеры использовать практически невозможно (или требуется согласование с собственниками);
• если анкеры устанавливаются под фундаменты других сооружений, то это может вызвать деформации этих фундаментов.

Также существуют извлекаемые анкерные крепления, у которых после возведения каркаса подземной части здания демонтируется свободная тяга. Таким образом, уменьшается влияние анкеров на окружающую застройку.

Нагели – это устройства в грунте, которые по схеме работы близки к анкерам. Нагель представляет собой элементы (арматуры или трубы), которые погружают в грунт по мере разработки котлована, затем на них устанавливают защитное покрытие поверхности откосов (из доски или деревянных щитов). Таким образом, армируют грунтовый массив, что воспринимает на себя выдёргивающие усилия. Чаще используются в скальных грунтах.

Нагели, в отличие от анкеров, имеют простую конструкцию, и у них отсутствует предварительное натяжение.

Нагели устанавливают с меньшим, чем анкеры шагом по высоте и в плане. Нагельные крепления в комбинации с торкретированием стенок котлована, как правило, применяют в условиях глубокого залегания подземных вод и в грунтах с хорошими физико-механическими свойствами.

Преимущества:

• для установки нагелей не задействуется дорогостоящее оборудование;
• не требуется возведение массивной ограждающей конструкции;
• при надлежащей антикоррозионной защите нагельное крепление можно устанавливать и как постоянное.

Недостатки:

• нельзя применять для стен и откосов котлованов глубиной более 15 метров;
• нельзя применять в водоносных и трудноосушаемых грунтах.

Распорная система – способ крепления ограждений котлованов, где обычно используют стальные трубы или прокатные профили в качестве распорных элементов. В глубоких котлованах устанавливают данную систему в несколько ярусов.

Также необходимо в уровне распорок устанавливать металлические или железобетонные распределительные пояса, так как на ограждение передаются значительные сосредоточенные нагрузки от распорок.

Если длина распорных элементов превышает 20 метров, то обычно устанавливают временные промежуточные опоры-стойки. Они снижают свободную длину распорок.

Преимущества:

• можно использовать при больших площадях котлована и на большой глубине.

Недостатки:

• затруднительно разрабатывать грунт при устройстве трёх и более ярусов распорок или при наличии значительного количества промежуточных опор;
• при одноразовом использовании металла элементов распорной системы и последующем демонтаже – этот способ крепления становится неэкономичным.

Выбор крепления ограждающих конструкций котлована зависит от многих показателей. И для каждой конкретной ситуации можно подобрать экономически выгодный способ, который обеспечит надёжность конструкции. Также важно изучать и использовать современные технологии, которые позволят усилить ограждение, не оказывать влияние на окружающую застройку и при этом будут экономичными по сравнению с другими способами креплений.

Задачи, комплексно решаемые технологией:

• защита стенок котлована от обрушения в процессе его разработки;
• защита котлована (в процессе строительства) и возводимого здания (в процессе эксплуатации) от воздействия грунтовых вод;
• организация фундамента и подземной части сооружения;
• снижение влияния нового строительства на окружающую застройку и подземные коммуникации.

Этот метод применяется при разработке котлованов глубиной более пяти метров в условиях:

• слабых грунтов;
• грунтовых вод, которые способны подтапливать котлован;
• плотной городской застройки.

Данный метод не применяется в грунтах: насыпных (например, бывшие свалки), с крупными включениями (металлического происхождения и/или валуны), в которых имеются пустоты.

По технологии производства работ различают траншейный и свайный типы стены в грунте. При траншейном типе разработка производится т.н. захватками. При свайном типе – последовательно производят установку сваи по всей длине будущей ограждающей конструкции. Конфигурация ОКК в плане зависит от назначения и условий и может быть линейной, криволинейной и замкнутой (квадратной, круглой, несимметричной и пр.).

Типы траншейной стены в грунте:

• монолитная – в захватке устанавливается арматурный каркас, который заполняется бетоном;
• сборная – в захватке устанавливаются готовые стеновые элементы;
• сборно-монолитная – в захватке на некотором удалении друг от друга устанавливаются готовые стеновые элементы, а затем пространство между ними заполняется бетоном или цементно-песчаным раствором.

Типы свайной стены в грунте:

• буросекущие сваи: ОКК состоит из ряда пересекающихся свай, расстояние между осями свай принимается за 0,8–0,9 диаметра сваи;
• бурокасательные сваи: ОКК состоит из ряда свай, выполненных с шагом, равным диаметру самих свай;
• свайный ряд с заделкой межсвайного пространства: сваи не примыкают друг другу, а пространство между ними заполняется бетоном или цементно-песчаным раствором.

Для обеспечения устойчивости ОКК применяют следующие способы крепления:

1. Консольный.
2. Распорки.
3. Анкерные сваи.
4. Подпорки/подкосы.
5. Анкеры.
6. Комбинированный.

Различают два способа разработки траншеи: мокрый и сухой. При «мокром» способе вертикальные стенки траншеи защищают с помощью вязкого глинистого раствора – бентонитовой суспензии. Данный способ рекомендован при устройстве монолитной траншейной «стены в грунте» а также в сыпучих грунтах. При «сухом» способе суспензию не используют и применяют данный способ чаще всего при устройстве свайной конструкции. Перед началом работ по устройству «стены в грунте» проводят подготовительные и геодезические работы в соответствии с актуальной нормативной документацией.

Необходимая строительная техника: грейферная или буровая установка, кран, труба для вертикального бетонирования, автобетоносмеситель, вибропогружатель, насосное оборудование. При возведении выполняют следующие этапы работ:

1. Устройство форшахты.
2. Разработка траншеи.
3. Установка арматурного каркаса.
4. Бетонирование.

Форшахта – это вспомогательная конструкция, которая задаёт направление разработки грунта, а также защищает траншею от обрушения. Конструкция форшахты может быть:

• железобетонной (монолитные, сборные, сборно-монолитные);
• металлической.

Основные работы при устройстве форшахты (в зависимости от конструкции могут отличаться):

1. Разработка траншеи под устройство форшахты.
2. Установка опалубки (при монолитной конструкции).
3. Установка арматурных каркасов (при монолитной).
4. Бетонирование форшахты (при монолитной).
5. Монтаж форшахты (при сборной и металлической).

К разработке траншеи приступают после того, как бетон в форшахте наберет необходимую прочность. Разработка траншеи включает в себя следующие этапы:

• разработка захватки (часть стены в грунте в плане, на которой будут производиться работы);
• заливка бентонитовой суспензии (одновременно с разработкой захватки) с помощью насоса (при «мокром» способе);
• зачистка дна от продуктов разрушения грунтового массива;
• устройство ограничителей между захватками, которые будут в дальнейшем выполнять функцию торцевой опалубки.

Сварка/сборка арматурного каркаса может происходить прямо на строительной площадке. Затем его вертикально погружают в разработанную захватку.

При бетонировании траншеи необходимо:

• подавать бетонную смесь с помощью вертикально перемещаемой снизу вверх трубы в армированную захватку непрерывно, пока захватка не заполнится;
• уплотнить бетонную смесь (например, вибратором).

Необходимая строительная техника: вращательные буровые установки, ударно-канатные станки, кран, труба для вертикального бетонирования, автобетоносмеситель, вибропогружатель, насосное оборудование.

Основные виды работ:

• устройство форшахты;
• бурение скважины;
• установка арматурного каркаса;
• бетонирование скважины.

Если существует вероятность обрушения грунта при бурении или вероятность заполнения ствола грунтовыми водами, то применяют обсадные трубы. Способ бурения подбирается под особенности грунта:

• в скальных, песчаных и крупнообломочных грунтах применяется чаще всего грейферный способ;
• в водонасыщенных песчаных, текучепластичных и текучих глинистых грунтах используют желонку (с клапаном);
• в глинистых грунтах, в крупных песках и песках средней крупности прибегают к вращательному способу и используют шнековые или ковшовые буры.

Арматурный каркас предварительно изготавливается, а затем погружается в буровую скважину. Стыки секций арматурных каркасов должны усиливаться кольцами жесткости.

Для бетонирования скважины используют вертикально перемещаемую трубу или бетоновод, которые перемещают снизу вверх по мере поступления бетонного раствора, который затем уплотняют вибратором.

• Эффективен при возведении фундаментов на застроенных территориях из-за обеспечения минимальных смещений грунта и минимального влияния на окружающую застройку.
• Зачастую нет необходимости в организации водоотлива, водопонижения, замораживания, цементирования грунта при использовании «мокрого» способа устройства стены в грунте, из-за чего снижаются объем работ, трудоемкость, а следовательно сроки и стоимость возведения нулевого цикла.
• Совмещение ограждающей конструкции котлована и фундамента здания.
• Возможность устройства котлована практически в любом типе грунта, в том числе в слабых и водонасыщенных грунтах.
• Является частью более сложных и продвинутых методик возведения нулевого цикла полузакрытыми методами, например, Top-Down.
• Экологическая функция: блокирует проникновения в почву отходов вредных производств.

• Продолжительность возведения нулевого цикла (необходимо ждать, когда бетон наберёт прочность).
• Трудоемкость и высокая стоимость.

Метод «Стена в грунте» имеет широкое распространение благодаря своим преимуществам, в том числе возможности проводить строительные работы в условиях плотной городской застройки, оказывая на нее минимальное влияние. Также следует иметь в виду, что стена в грунте используется не только в качестве ограждающей конструкции котлована, но и в качестве подпорной конструкции.

Разработанная в 1848 году технология получения листового литого стекла произвела революцию в строительстве, так как позволила недорого производить листы прочного стекла большого размера. Как следствие, в беспрецедентном для XIX века масштабе они были использованы при постройке лондонского The Crystal Palace в 1851 году, который стал «первой ласточкой» в ряду аналогичных зданий по всей Европе.

На стационарных зданиях светопрозрачные фасады впервые в мире стали широко использовать в Советском Союзе. Первое здание с фасадным остеклением было возведено в 1936 году в Москве по проекту Ле Корбюзье и известно как здание Наркомлегпрома.

В середине ХХ столетия развитие строительных технологий позволило использовать стеклянные фасады в высотном строительстве. Яркий пример – это построенный в Нью-Йорке в 1958 году Seagram Building, который в последствии оказал сильнейшее влияние на всю американскую архитектуру.

Современным рекордсменом по площади фасадного остекления является санкт-петербургский общественно-деловой комплекс «Лахта Центр», 85% фасада которого остеклено и состоит из примерно 16 тыс. различных по форме стелопакетов.

Современные стеклянные фасады – многофункциональное решение. Они обладают оригинальным сочетанием архитектурных и инженерных свойств. В первую очередь, разумеется, это эстетика фасада, отражающего окружение или демонстрирующего функциональность интерьерных и объемно-планировочных решений здания, что особенно важно для коммерческой недвижимости. Также полное остекление обеспечивает больший приток солнечного света в помещения, допускает относительно легкий уход и обслуживание, и в целом является более экологичным материалом, чем бетон. Закономерным направлением развития фасадного остекления стала разработка стекла, которое одновременно выполняет декоративные и несущие функции.

Правила проектирования, которые содержат описание испытаний несущих конструкций из многослойного стекла, регламентируют расчетные значения физико-механических характеристик, их стеклянных элементов и приводят обязательные требования к стеклянным конструкциям и их узлам, выполненным из цельного гладкого листового многослойного стекла следующих типов:

• закаленное (в том числе термовыдержанное);
• термоупрочненное;
• неупрочненное;
• стекло с промежуточным слоем из этиленвинилацетатной (EVA), поливинилбутиральной (PVB) пленки или прослойки из ионопласта (IP).

Действие СП 521.1325800.2023 распространяется на проектирование несущих конструкций зданий и сооружений различного назначения, эксплуатируемых в сухом или нормальном влажностных режимах в диапазоне температур –40…+50°C, а также на проектирование внутренних конструкций зданий.

По функциональному назначению основными типами несущих конструкций, изготавливаемых из многослойного стекла, являются:

• Стержневые несущие элементы: колонны каркаса, фахверковые стойки и ригели, балки, прогоны, ригели каркаса, элементы связей, вертикальные и горизонтальные ребра жесткости светопрозрачных ограждающих конструкций.
• Плоские несущие элементы: вертикальные ограждающие конструкции, воспринимающие равномерно-распределенную горизонтальную нагрузку, плиты настилов, экраны ограждений.

Примечательно, что свод правил допускает использование элементов конструкций с меньшим расчетным сроком службы при условии возможности их замены. При этом проектная документация и инструкция по эксплуатации объекта недвижимости должны указывать расчетный срок службы этих элементов и описывать технологию их замены.

Нагрузки и воздействия, предельные показатели деформаций (прогибы, перемещения и амплитуды колебаний), пределы огнестойкости, непроницаемости, морозостойкости, расчетные значения температуры наружного воздуха и относительной влажности окружающей среды, защита строительных конструкций от воздействия агрессивных сред и пр. устанавливают по СП 2.13130, СП 14.13330, СП 20.13330, СП 22.13330, СП 28.13330, СП 44.13330, СП 50.13330, СП 54.13330, СП 55.13330, СП 118.13330, СП 131.13330, СП 267.1325800. Также при проектировании следует выполнять, в том числе, требования ГОСТ 27751, СП 16.13330, СП 63.13330, СП 64.13330.

В рабочих чертежах и при заказе материалов следует указывать:

• формулу стекла по ГОСТ 30826 с указанием марки, видов и толщин промежуточных слоев, приводить форму и номинальные размеры изделия, номинальные размеры и геометрию отверстий и вырезов (при их наличии), вид обработки кромок;
• вид термообработки (упрочнения) стекла и требования к нему согласно СП 521.1325800.2023;
• расположение и размеры соединений с указанием их конструкции;
• способы и объем контроля качества при изготовлении и монтаже;
• требования к защите конструкций от коррозии;
• требования по огнезащите.

При изучении существующих научных трудов в области расчетов многослойного упрочненного стекла следует отметить, что результаты натурных экспериментов могут сильно отличаться от теоретических значений и результатов численного моделирования. Так, например, в работе Травуша В.И. «Расчеты несущих конструкций из многослойного стекла на прочность и устойчивость» максимальные численные значения напряжений, полученные в результате моделирования и расчета, значительно меньше средних и минимальных результатов эксперимента (разница до 69%) и принятого максимально возможного напряжения (расчетного сопротивления) стекла (разница до 57%).

Такое снижение теоретической несущей способности связано со знакопеременным характером нагрузки, с термическими и механическими воздействиями, а также с возможными пороками: посторонними включениями, микродефектами и неровностями, которые вызывают концентрацию напряжений и приводят к резкой потере прочности.

Анализ результатов испытаний выявил следующие особенности:

• Разрушение сжатых и сжато-изгибаемых элементов происходит последовательно с обильным постепенным образованием трещин. Риск такого разрушения возможно нивелировать при соблюдении режима эксплуатации.
• Разрушение изгибаемых конструкций носит внезапный характер, поэтому необходимо введение значительных запасов при проектировании, а также следует избегать длинных пролетов и использовать сечения повышенной жесткости, чтобы исключить значительные прогибы конструкции.
• Анализ перемещений моделей под нормальной нагрузкой показал отсутствие резких скачков и перепадов перемещений вплоть до разрушения. Деформации увеличиваются последовательно и плавно с увеличением диапазона после появления первой трещины.

Свод справил обобщил мировой опыт проектирования несущих конструкций из многослойного стекла и результаты научных исследований в этой области. Утвержденный документ позволит повысить эффективность принимаемых проектных решений, обосновать их, предоставив специализированную современную нормативную базу, и сократить количество разрабатываемых СТУ, что упростит и удешевит процесс проектирования и позволит чаще применять многослойное стекло для реализации оригинальных архитектурных концепций.

В качестве шпунтовых элементов чаще всего используют стальные профили с замками по краям. Они могут использоваться много раз, если после извлечения из грунта шпунт остаётся целым и соответствует всем необходимым нормам. Их и будем рассматривать дальше в статье.

Шпунт «Ларсена» получил широкое распространение из-за своего прочного U-образного замка. Он позволяет сделать сплошное водонепроницаемое ограждение, собираемое из отдельных частей.

При наличии грунтовых вод перед устройством шпунта требуется провести анализ инженерно-геологических условий, чтобы обнаружить водоупор (суглинки или глина с необходимым коэффициентом фильтрации). Именно через этот водоупор должен проходить низ шпунтового ограждения котлована (или находиться в водоупоре).

Также проводят расчет шпунтового ограждения на прочность. Расчет осуществляют графоаналитическим методом или с помощью формул. Используют такие расчётные комплексы, как Plaxis, Midas GTS NX, Bentley, Wall-3 и т.д. А также следуют указаниям СП 45.13330.2017 «СНиП 3.02.01-87 Земляные сооружения, основания и фундаменты».

Шпунтовые ограждения делятся по особенностям работы в грунте и применении дополнительных элементов для фиксации:

• консольные стенки;
• шпунтовые стенки с креплением распорками и подкосами;
• шпунтовые стенки с креплением анкерными сваями.

Устраиваются в котлованах небольшой глубины и работают за счет защемления шпунтового ограждения ниже котлована в грунт. Консольные стенки не имеют дополнительных креплений (распорок, анкеров).

Такие шпунтовые стенки используют в котлованах большой глубины. Поперечные распорки и подкосы необходимы, чтобы стенки не разрушились под внешним давлением грунта. В качестве распорок и подкосов используют стальные трубы, которые крепятся к распределительным балкам, а в случае подкосов упираются в фундаментную плиту.

Данный способ креплений шпунтовых стенок используется для ограждения котлованов, где нет возможности применить распорную систему . Для этого используют анкерные сваи. Их погружают снаружи по периметру котлована на определенном расстоянии от него. Затем с помощью стальных тросов или канатов связывают анкерные сваи со шпунтовой стенкой.

Определяют способ установки в зависимости от рельефа строительной площадки, типа грунта, окружающей застройки и наличия спецтехники:

• забивка;
• вибрационное погружение;
• вдавливание.

Ударная забивка считается простым и дешёвым методом. Минус способа в том, что ее нельзя использовать в водонасыщенном песчаном грунте из-за его зыбкости, и шпунт просто плохо «идёт». А также забивку нельзя использовать в условиях плотной окружающей застройки.

При вибропогружении вибрации передаются через шпунт на грунт, оказывая на него разуплотняющее воздействие, а именно: нарушают структурные связи под шпунтом и уменьшают силы трения со стенками грунта.

Частоту установки вибрационным погружением определяют исходя из условий:

• Низкочастотные установки применяются только на рыхлых почвах.
• Среднечастотные считаются универсальными, так как можно использовать не только для монтажа шпунта, но также при установке столбов и труб.
• Высокочастотные безрезонансные используются при строительстве в кварталах с плотной застройкой.

Для статического погружения шпунта используют мобильные вдавливающие установки, которые оборудованы гидравлическим узлом. Этот узел обжимает шпунт и погружает его в грунт по направляющим рамам. Такой способ установки шпунтов можно использовать на влажных песчаных, гравийно-галечных, глинистых, а также в водонасыщенных грунтах.

Использование шпунтового ограждения во время откопки котлованов имеет следующие преимущества:

• Защищает стенки котлована от оползней и осыпаний грунта, которые могут негативно повлиять не только на увеличение времени строительных работ, но и на целостность окружающей застройки. Шпунтовые элементы воспринимают большие изгибающие моменты от давления грунта.
• Шпунт защищает от проникновения в котлован грунтовых вод.
• Большая разновидность шпунтов как по материалам, так и по размерам позволяет подбирать конкретный шпунт под разные габариты котлована, особенности грунта, влияния грунтовых вод и плотности окружающей застройки. То есть можно подобрать оптимальный шпунт под разные задачи и условия.
• Шпунт, в большинстве случаев, можно извлекать после окончания работ и использовать повторно, что уменьшает стоимость строительных работ.

Также стоит иметь в виду некоторые недостатки:

• Для установки или извлечения шпунта требуется специальная строительная техника и дополнительное время.
• Существует риск развития непредвиденных деформаций или даже обрушения ограждения, поэтому следует применять анкера или распорки при необходимости.
• При наличии распорных креплений затрудняется выполнение работ в котловане.

Надёжные способы устройства ограждения котлована требуют времени и использования спецтехники, поэтому эти недостатки не являются основополагающими при выборе данного способа. А при проектировании шпунтового ограждения заранее можно оценить необходимость использования распорной системы или анкерных свай.

Шпунтовое ограждение используется не только при промышленно-гражданском строительстве, но также при строительстве портов, причалов, мостов, набережных и различных гидротехнических сооружений.

Шпунт Ларсена и его аналоги широко используются и считаются надёжным способом защитить котлован от оползней и воды, а также для укрепления берегов водоёмов. Ещё в 1910 году немецкий инженер Трюгве Ларсен запатентовал своё изобретение, и через два года началось производство его шпунта в промышленных масштабах.

Чтобы безопасно возводить строения в сложных условиях, таких как влияние воды, большая глубина котлована и плотная окружающая застройка, выгодно использовать шпунтовое ограждение. Для этого необходимо перед началом работ провести оценку инженерно-геологических условий и выполнить расчеты.

На этапе проектирования следует руководствоваться следующими нормативными документами:

• РД 34.21.122-87 «Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений».
• СО 153-34.21.122-2003 «Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций».

Указанные документы имеют несколько противоречащих друг другу пунктов, но, в целом, они дополняют друг друга. При проектировании необходимо сочетать требования данных документов, а в случае противоречий выбирать наиболее «жесткие» требования.

Для защиты зданий и сооружений от последствий попадания молнии применяют систему молниезащиты, представляющую собой целый комплекс технических решений и включающую в себя молниеприёмное устройство, токоотводы и контур заземления.

Молниеприёмное устройство предназначено для приема разряда молнии и, как правило, располагается выше защищаемых объектов. Выделяют следующие виды молниеприёмников:

• Молниеприёмная сетка.
• Стержневой молниеотвод.
• Тросовый молниеотвод.
• Комбинированная защита, сочетающая в себе несколько видов молниезащиты.
• Активный молниеприёмник.

Молниеприёмная сетка представляет собой стальную проволоку, укладываемую на специальных изолированных держателях или в негорючем слое «пирога» кровли. Проволока укладывается прямоугольниками, размеры которых определяется степенью надежности от прямого удара молнии (ПУМ) и выбирается согласно СО 153-34.21.122-2003.

Для размещения тросового и стержневого молниеотвода и определения его высоты необходимо выполнить расчет по методике, изложенной в СО 153-34.21.122-2003.

Наряду с традиционными средствами защиты внедряются более сложные устройства, и одним из таких них является активный молниеприёмник. Принцип действия активного молниеприёмника основан на возбуждении навстречу нисходящему лидеру (молнии) опережающего восходящего разряда. Когда такие разряды встречаются, образуется проводник, по которому и происходит разряд молнии на молниеприёмник. На сегодняшний день в СО 153-34.21.122-2003 и РД 34.21.122-87 отсутствует понятие активного молниеприёмника, поэтому заявленные производителем радиусы защиты подобных устройств не могут учитываться в расчетах до тех пор, пока не будут выпущены новые нормативные документы или не внесены изменения в действующие, разрешающие использовать активные молниеприёмники с заявленными характеристиками. На данный момент активные молниеприёмники могут использоваться как дополнительные средства защиты.

От молниепрёмника разряд необходимо отвести к контуру заземления. Соединение молниепрёмника и контура заземления выполняется токоотводами. Если взять в качестве примера типовой жилой дом с защитой молниепрёмной сеткой, то в соответствии с СО 153-34.21.122-2003 для III уровня защиты от ПУМ по периметру дома должны быть выполнены опуски от молниепрёмной сетки со средним расстоянием между токоотводами 20 м. Опуски могут выполняться как скрыто в теле монолитных конструкций при помощи закладного проводника, так и открыто по негорючему основанию с последующей зашивкой минеральной ватой (при наличии вентилируемого фасада). Также в качестве токоотводов может использоваться арматура конструкций. У каждого способа есть свои достоинства и недостатки.

Оптимальным вариантом считается скрытая прокладка токоотводов в теле монолитных конструкций. При реализации токооотвода данным способом можно не беспокоится о возникновении сложностей при проектировании фасадов, которые возникают при открытой прокладке. Однако в процессе строительства часто упускается выполнение закладных, поэтому важна работа технического надзора, контролирующего все этапы с увязкой с инженерными коммуникациями.

Несмотря на плюсы скрытой прокладки некоторые заказчики, чтобы заранее исключить ситуацию, в которой упускается монтаж закладных, указывают в техническом задании на проектирование открытый способ прокладки за фасадом, что, в свою очередь, в последующем может привести к значительным переделкам при увязке с фасадной системой.

На фотографии выше показан пример некорректной прокладки горизонтального пояса молниезащиты. На одном из объектов с открытой прокладкой проводников и последующей зашивкой вентилируемым фасадом из-за особенностей конструкции оконных профилей не оказалось пространства для прокладки проволоки. Как следствие, монтажниками для прокладки проводника была нарушена герметичность профилей. Далее подобные участки демонтировались и проволока прокладывалась в обход таких мест.

В качестве токоотводов может использоваться арматура конструкций при условии обеспечения ее непрерывной связи, однако на практике проконтролировать непрерывность довольно сложно. Еще одним минусом при использовании арматуры является электродинамическая сила, возникающая в результате прохождения разряда по параллельным проводникам, что может привести к разрушению конструкций.

Конечным звеном системы является заземлитель, который должен обеспечивать быстрое растекание заряда в грунте во избежание перегрева токоотводов. По этой причине заземляющее устройство должно обладать низким сопротивлением: не более 10 Ом в соответствии с ГОСТ Р 59789-2021. Заземлитель может быть как естественным, так и искусственным.

В качестве естественного заземлителя может использоваться фундамент здания. Однако ввиду добавления водоотталкивающих присадок в бетон и расположения гидроизоляционных слоев под фундаментной плитой сопротивление такой системы не будет удовлетворять нормативным требованиям.

Подпорная стена/плита может использоваться в качестве заземлителя, но при этом требуется ее обвязка проводником и последующий контроль сопротивления системы. Если сопротивление будет выше нормативного, требуется добавить искусственные заземлители. Также важно учитывать вероятность дальнейшего извлечения подпорной стены и ее возможный временный характер (на время строительства).

Наиболее распространенным видом заземлителя является искусственный контур. Он зарывается в грунт и состоит из горизонтального проводника и вертикальных стержней, прокладываемых на расстоянии 1 м от стен здания. Недостатком данного вида заземлителя является большая вероятность его обрыва при последующей прокладке смежных коммуникаций и проведении дополнительных земляных работ.

Процесс проектирования молниезащиты зданий и сооружений требует индивидуального подхода к каждому объекту. Тип молниеприёмников следует выбирать исходя из ответственности защищаемых объектов. Так для особых объектов требуется установка штыревых и тросовых молниеприёмников. При наличии возможности необходимо использовать естественные проводники здания, но при этом необходим тщательный контроль за выполнением проектных решений со стороны технического надзора.

Перед подачей свежего воздуха с улицы в обслуживаемые помещения (спальня, детская, гостиная) в рекуператоре происходит его нагрев за счет вытяжного воздуха из туалета, ванной и кухни. Это позволяет снизить затраты энергии на нагрев приточного воздуха.

В данном разделе поговорим об эффективности рекуператора в вентиляции и разберем основные плюсы и минусы такой системы. В первую очередь, стоит сказать, что эффективность и сроки окупаемости рекуператора зависят от различных условий:

• Тип рекуператора.
• Объем воздухообмена.
• Температурный режим эксплуатации.
• Вид основного источника энергии для нагрева поступающего воздуха (газ/горячая вода, электричество).
• Тарифы на энергоносители.

Так, например, окупаемость рекуператора на крупных объектах в Москве с воздухообменом более 1000 м³/час и электрическим калорифером будет составлять около 2–3 лет. Если же рассматривать небольшой частный дом с расходом воздуха менее 200 м³/час, то окупаемость достигается только по истечении 8 лет. При наличии водяного нагревателя сроки окупаемости возрастают в 5–7 раз и приобретение рекуператора становится экономически нецелесообразным. КПД рекуператора в зависимости от вида варьируется в диапазоне 40–90%, при этом эффективными считают устройства работающие с КПД выше 60%.

Среди недостатков использования рекуператора можно отметить следующие:

• Высокие первоначальные капиталовложения. Большие стартовые инвестиции являются главным недостатком рекуператоров. Но это компенсируется снижением будущих эксплуатационных издержек на нагрев/охлаждение приточного воздуха.
• Выпадение конденсата. Из-за разности температур на стенках теплообменника может происходить конденсация. Зимой есть вероятность обледенения, влекущая за собой снижение КПД и возможный временный выход рекуператора из строя.
• Повышение аэродинамического сопротивления вентиляционной сети. При подборе вентиляторе следует учитывать, что потери давления на рекуператоре составляют до 100 Па.
• Возможность перетока вытяжного воздуха в приточный в некоторых моделях.
• Увеличение габаритов приточно-вытяжной системы.
• Шумная работа некоторых типов рекуператоров.

Но несмотря на перечисленные минусы данная система имеет ряд существенных достоинств, которые во многом перекрывают недостатки от её использования.

Рекуператор позволяет экономить энергоресурсы на отопление зимой и на охлаждение летом. При этом он довольно прост в установке и обслуживании и поставляется с полным пакетом автоматики. Срок эксплуатации данного оборудования достаточно высок (от 15–20 лет) и в большинстве случаев ограничивается только сроком службы материала.

К основным видам рекуператоров относят:

• Пластинчатый рекуператор.
• Роторный рекуператор.
• Фреоновый рекуператор (тепловые трубки).
• Рекуператор с промежуточным теплоносителем.
• Камерный рекуператор.

Пластинчатый рекуператор представляет собой несколько собранных в ряд пластин и разделенных прокладками так, что между ними образуются каналы с чередующимся направлением. Вытяжной поток передает тепло пластинам внутри рекуператора, которые в свою очередь греют холодный приток. Кассеты с пластинами снабжены поддоном для слива конденсата, который образуется в процессе работы. Данные теплообменники производят в противоточном или перекрестноточном исполнении. Противоточные обладают более высоким КПД (на 10–15% выше).

КПД пластинчатого рекуператора составляет 40–70%.

У данного теплообменника есть ряд преимуществ:

• Простая конструкция.
• Нет взаимного движения между деталями, а значит и износа из-за трения.
• Бесшумная работа.
• Отсутствие затрат энергии.
• Низкая стоимость.

Основным недостатком пластинчатого рекуператора является обледенение выпадающего конденсата. Существует три способа решения данной проблемы:

• Подача приточного воздуха в обводной канал (байпас), чтобы теплый вытяжной воздух растопил лед на пластинах.
• Исполнение рекуператора с пластинами из гигроскопической целлюлозы.
• Предварительный подогрев приточного воздуха.

Принцип работы данного рекуператора – роторный теплообменник, вращающийся с определенной скоростью. Этот теплообменник, состоящий из ряда пластин, вращается по оси, проходящей между вытяжным и приточным каналами, при этом нагреваясь в вытяжной зоне и затем охлаждаясь в приточной. В результате происходит передача теплоты и частично влаги из вытяжного воздуха в приточный.

Роторный рекуператор обладает следующими достоинствами:

• Высокий КПД (60–90%) за счет отсутствия обмерзания.
• Регулируемая скорость вращения рекуператора. Изменяя скорость вращения, можно регулировать эффективность данного агрегата.
• Частичный возврат влаги. Позволяет обходиться без увлажнителей воздуха..

А теперь поговорим о недостатках роторных рекуператоров:

• Возможность перетока вытяжного воздуха в приточный. Поэтому подобные типы рекуператоров недопустимо использовать на некоторых объектах (больницы, пищевые производства, и прочие учреждения с жесткими требованиями к чистоте приточного воздуха).
• Наличие вращающихся деталей. Данное обстоятельство приводит к снижению срока эксплуатации и повышает сложность обслуживания.
• Привод роторного рекуператора потребляет электроэнергию.

Фреоновый рекуператор представляет собой теплообменник, внутри которого расположены кольцеобразные трубки с хладагентом. Принцип его работы основан на выделяемой и поглощаемой теплоте фазового перехода при конденсации и испарении газа. Змеевик должен быть установлен таким образом, чтобы поток свежего воздуха был сверху, а отработанного – снизу. В таком случае фреон в нижней зоне будет закипать и забирать теплоту от вытяжного воздуха. После чего подниматься вверх, конденсироваться, отдавать теплоту приточному воздуху и стекать обратно вниз. Описанный процесс циклично повторяется.

Данное оборудование можно устанавливать как в жилых и общественных зданиях, так и на промышленных и производственных объектах с небольшой нагрузкой по воздухообмену.

К преимуществам данного теплообменника можно отнести:

• Высокий КПД (до 80%).
• Низкий уровень шума. Т.к. нет подвижных деталей.
• Отсутствие затрат на электроэнергию.
• Компактность. Обладает относительно небольшими массогабаритными показателями.

Но у него также есть и ряд недостатков:

• Самый дорогой вариант из всех типов рекуператоров.
• Максимальная эффективность достигается только в низком температурном диапазоне.

Данный вид рекуператора состоит из двух теплообменников, расположенных в вытяжной и приточной сетях и соединенных между собой трубами с водой или водным раствором гликоля. Движение теплоносителя обеспечивается с помощью насоса установленного в жидкостный контур.

Среди достоинств данного типа можно выделить следующие:

• Отсутствие смешивания потоков свежего и отработанного воздуха.
• Возможность регулирования эффективности за счет переключения режима работы насоса.
• Возможность удаленного друг от друга размещения приточной и вытяжной сетей.
• Возможность работы с несколькими сетями одновременно.
• Возможность использовать в качестве теплоносителя антифриз, что позволит установке работать при сильных морозах.

Но у данной системы есть очень важный недостаток в виде низкого КПД (около 50%) ввиду наличия промежуточного теплоносителя, его инерционности и потерь по его контуру. Также данный агрегат необходимо обеспечить подачей электроэнергии для привода насоса.

Камерный рекуператор является типичным представителем теплообменного аппарата регенеративного типа. Принцип его работы основан на попеременном соприкосновении вытяжного и приточного воздуха с одними и теми же поверхностями конструкции. Сначала теплый отработанный воздух проходит сквозь первую камеру, нагревая её. После чего передвижением заслонки обеспечивается смена направления, и уже холодный уличный воздух поступает через первую камеру, поглощая теплоту, в то время как вытяжной воздух выходит сквозь вторую камеру, нагревая теперь ее. По достижению необходимой температуры заслонка вновь переключается, и процесс повторяется.

К преимуществам данного рекуператора относятся:

• Высокий КПД (порядка 80–90%).
• Исключение заледенения системы.
• Простота монтажа.
• Поддержание уровня влажности.

Среди недостатков можно отметить:

• Смешение встречных потоков.
• Наличие подвижных элементов.

Рекуперация позволяет существенно снизить затраты энергии при организации необходимых условий микроклимата системой вентиляции. При этом на рынке существует огромное количество разнообразных вариантов исполнения данной системы, из чего можно сделать вывод о наличии спроса со стороны целевой аудитории и существовании тренда на энергосбережение. Эффективность и экономическая целесообразность использования рекуператоров зависит от многих факторов и данные показатели необходимо рассчитывать и уточнять в каждом случае индивидуально.

• система отопления (объединяется работа всех обогревательных приборов: радиаторов центрального отопления, теплых полов, конвекторов и проч.);
• система климат-контроля;
• вентиляционная система;
• приборы очистки, увлажнения и ионизации воздуха;
• система естественного проветривания (фрамуги, форточки и пр.).

В этом случае в доме создается благоприятный микроклимат. Причем, возможно организовать собственную «атмосферу» в каждом из помещений. Например, поддерживать высокую влажность и повышенную температуру в зимнем саду или оранжерее, прохладу и сухой воздух в библиотеке или в личной картинной галерее, а в жилых помещениях температуру можно менять в зависимости от времени суток, присутствия или отсутствия в помещении людей и прочих потребностей владельцев дома.

Рабочей группой застройщиков и IT-специалистов разработана и утверждена методология присвоения новостройкам классов умного многоквартирного дома (МКД), в которой перечислены минимальные функции для соответствия тому или иному классу.

Существующая на сей день классификация содержит 5 классов, характеризующих уровень автоматизации инженерных систем МКД: от E (минимальный) до A (максимальный). Каждый класс содержит группы требований (всего их 8), в соответствии с которыми определяется принадлежность дома к этому классу. Также на Едином ресурсе застройщиков ведется Реестр «умных» новостроек.

Согласно этой методологии в соответствии с классом «умного дома» автоматизация отопления, вентиляции и кондиционирования МКД должна выполнять следующие функции.

Ниже приведены группы функций и их пункты, касающиеся систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.

1. Автоматизация сценариев работы (отключение/включение/регулирование):
   1. отопления в квартире (квартирная или покомнатная);
   2. кондиционеров в квартире (индивидуальных и централизованных):
      1. в зависимости от температуры;
      2. в зависимости от уровня влажности;
   3. увлажнителей;
   4. приточной вентиляцией или бризерами (в том числе для снижения уровня СО2);
   5. при выявлении задымления:
      1. с автоматическим срабатыванием оборудования (противодымная вентиляция, отключение электричества и т.д.);
      2. с отправкой уведомлений УК и аварийным службам.
2. Автоматизированный мониторинг датчиками в квартире (с отображением показателей в мобильном приложении):
   1. температуры;
   2. уровня влажности.
3. Голосовое управление оборудованием квартиры (например, с возможностью подключения голосового помощника).
4. Предустановка платформы управления «умным» оборудованием квартиры (совокупность ПО и оборудования в т.ч. облачные решения).

1. Автоматизация сценариев работы (отключение/включение/регулирование):
   1. отопления МОП;
   2. кондиционирования/охлаждения МОП.
2. Автоматизированный мониторинг с передачей информации УК:
   1. температуры в МОП;
   2. температуры на улице;
   3. качества воздуха на улице;
   4. уровня влажности в МОП.
3. Система визуального информирования жителей о результатах мониторинга.

1. Умная квартира:
   1. управление радиаторным отоплением;
   2. управление отоплением полов;
   3. управление кондиционерами;
   4. мониторинг влажности.
2. Возможность администрирования нескольких помещений из одного аккаунта.

С полным перечнем функций можно ознакомиться на Едином ресурсе застройщика.

Система автоматизации и диспетчеризации инженерного оборудования обеспечивает автоматическое управление, регулирование, необходимые блокировки, защиту от последствий аварийных ситуаций, автоматизированный контроль и дистанционное управление (при необходимости) из помещения диспетчерской следующими инженерными системами объекта:

• общеобменной вентиляцией;
• системой теплоснабжения ИТП;
• кондиционированием;
• отоплением.

Автоматизированная система управления и диспетчеризации (АСУД) инженерного оборудования, основана на свободно программируемых контроллерах и SCADA-системе.

В технических помещениях устанавливаются щиты управления/автоматизации, к которым подключается соответствующее инженерное оборудование посредством дискретных/аналоговых сигналов и интерфейсных линий связи.

Щиты управления/диспетчеризации подключаются в локальную вычислительную сеть ЛВС для передачи данных на верхний уровень – автоматизированное рабочее место, расположенное в диспетчерской.

Основу системы автоматизации составляют локальные системы управления. Щиты выполнены на базе свободно программируемых логических контроллеров.

Наряду с функциями автоматизации локальные системы управления обеспечивают электропитание, защиту и управление силовыми электроприводами вент. установок и вспомогательного оборудования.

Коммутационная и пускорегулирующая аппаратура, контроллеры и элементы релейной автоматики размещаются в совмещенных щитах автоматики и управления, располагаемых, как правило, в непосредственной близости от технологического оборудования.

• канальными, погружными, накладными и комнатными датчиками температуры воды и температуры/влажности воздуха, перепада давления воздуха;
• термостатами защиты от замерзания калориферов приточных систем;
• реле перепада давления воздуха/воды;
• клапанами теплоносителя с электроприводами;
• приводами воздушных заслонок.

Все используемые в системе аналоговые датчики измерения имеют унифицированный электрический выходной сигнал, сопрягаемый с контроллерами системы.

• работа по временным программам в режиме автоматического управления;
• поддержание и мониторинг заданных параметров воздуха в режиме автоматического управления;
• сигнализация состояния системы (включено/выключено/авария);
• мониторинг работы приводов вентиляторов и насосов (включен/выключен);
• мониторинг состояния/положения воздушных заслонок и регулирующих клапанов тепло/холодообменников (открыто/закрыто/степень открытия);
• плавное регулирование скорости вращения вентиляторов по заданному алгоритму;
• мониторинг загрязненности воздушных фильтров;
• сблокированный пуск вентиляторов притока и вытяжки, открытие/закрытие заслонок;
• предварительный прогрев водяного теплообменника в зимнем режиме;
• защита от замораживания водяного теплообменника, как по температуре воздуха, так и по температуре обратной воды;
• управление циркуляционным насосом теплообменника;
• защита двигателей от перегрузки, короткого замыкания и перегрева;
• автоматическое резервирование вентиляторов в вентустановках с резервированием;
• переключение режимов «зима/лето» осуществляется оператором по температуре наружного воздуха (определяется оператором);
• температура наружного воздуха определяется по единому датчику температуры, установленному снаружи на кровле (показатель температуры наружного воздуха является глобальной переменной в системе АСУД, единой для всех систем ОВ);
• отключение установок общеобменной вентиляции осуществляется по команде системы АПС.

Подключение щитов управления системами ОВ к сети ЛВС здания осуществляется через телекоммуникационное оборудование.

При поступлении сигнала «Пожар» от системы АПС происходит отключение приточно-вытяжных установок, вытяжных вентиляторов. При этом вентилятор отключается сразу, заслонка наружного воздуха устанавливается в положение «закрыто», насос контура теплообменника 1-го подогрева в холодный период года продолжает работать, и сохраняется напряжение в цепях защиты теплообменника от замерзания.

При наличии резервного вентилятора установка работает в режиме «основной-резервный». Для уравнивания времени наработки происходит смена рабочего и резервного вентилятора с заданной периодичностью. Включение резервного вентилятора осуществляется также при аварии рабочего.

В вент. установках, использующих вентиляторы с EC-двигателями, все вентиляторы работают одновременно с неполной производительностью, обеспечивая необходимый суммарный расход воздуха. При аварии какого-то вентилятора остальные увеличивают свою производительность для достижения необходимого суммарного расхода. Расход контролируется датчиком перепада давления.

Циркуляционные насосы теплообменника 1-го подогрева работают в зимнее и переходное время постоянно. Задержка времени включения приточной установки на прогрев теплообменника 1-го подогрева 2–3 мин в зависимости от температуры наружного воздуха при полностью открытом клапане в контуре теплообменника.

После прогрева теплообменника при отсутствии блокировок по замораживанию и запуска вытяжных вентиляторов дается команда на включение приточного вентилятора. Перед включением приточного вентилятора открывается приточная заслонка.

Контроль исправности вентилятора осуществляется по сигналу от частотного преобразователя, от ЕС-двигателя или по сигналу от датчика перепада давления. При поступлении сигнала аварии происходит остановка вентилятора, заслонка наружного воздуха устанавливается в положение «закрыто», насос теплообменника 1-го подогрева не отключается, сохраняется напряжение в цепях защиты теплообменника от замерзания и вырабатывается сигнал аварии. Повторный пуск возможен только после сброса сигнала аварии.

• Для установок с теплообменником поддержание температуры приточного воздуха осуществляется по датчику температуры в приточном воздуховоде либо в обслуживаемом помещении путем изменения теплоотдачи водяного нагревателя за счет управления регулирующим клапаном узла водяного теплообменника.
• Для вент. системы с пластинчатым рекуператором и теплообменником поддержание температуры приточного воздуха производится по датчику температуры в приточном воздуховоде путем изменения теплоотдачи водяного нагревателя за счет управления регулирующим клапаном узла водяного теплообменника при работающем контуре рекуператора.
• Для установок с секциями адиабатического увлажнения поддержание заданной температуры приточного воздуха выполняется с помощью автоматического управления клапаном в контуре водяного калорифера II подогрева приточной установки. Влажность приточного воздуха поддерживается с помощью автоматического управления клапаном в контуре водяного калорифера I подогрева приточной установки при функционирующей камере увлажнения. Производится контроль температуры и влажности вытяжного воздуха.

Для приточных установок с секциями непосредственного охлаждения в теплый период года поддержание температуры приточного воздуха осуществляется с помощью функционирования наружных компрессорно-конденсаторных блоков. В установках без холодообменников и секций непосредственного охлаждения поддержание температуры приточного воздуха не производится, наружный воздух после прохождения фильтров подается в обслуживаемые помещения без обработки.

Для приточных установок с секциями непосредственного охлаждения и теплообменниками второго подогрева производится осушение приточного воздуха путем вымораживания в секции охлаждения. При этом поддержание заданной температуры приточного воздуха выполняется с помощью автоматического управления клапаном в контуре водяного калорифера II подогрева. Влажность и температура приточного воздуха контролируется комбинированным датчиком температуры и влажности в приточном воздуховоде. Насосы секций адиабатического увлажнения, а также насосы теплообменников в летний период не функционируют. Производится контроль температуры и влажности вытяжного воздуха.

Автоматика обеспечивает защиту теплообменника от замораживания и выдачу аварийного сигнала при возникновении угрозы замораживания.

• останавливается приточный вентилятор;
• закрывается заслонка наружного воздуха;
• открывается полностью клапан теплоносителя.

Повторный пуск вентилятора возможен только после ручного сброса сигнала аварии. В режиме «Лето» контроль по температуре обратного теплоносителя отключен.

Защита пластинчатого рекуператора вент. системы от обмерзания в зимний и переходный период при работающем приточном и вытяжном вентиляторах производится (путем перенаправления потоков воздуха от рекуператора к байпасу) с помощью пропорционального управления байпасной воздушной заслонкой пластинчатого рекуператора в случае снижения температуры вытяжного воздуха после рекуператора ниже расчетной; при нормальном функционировании приточно-рекуперационной установки байпасная заслонка полностью закрыта, потоки приточного и вытяжного воздуха проходят через воздуховоды рекуператора.

Открытие и закрытие заслонки наружного воздуха происходит при включении соответствующего вентилятора. При отсутствии электропитания заслонки наружного воздуха в установках с водяными теплообменниками закрываются автоматически при помощи возвратной пружины.

Насосы теплообменников включаются в зимнее/переходное время при запуске системы или при температуре наружного воздуха ниже +5ºС. В летнее время насосы теплообменников не работают.

При запуске системы клапан на теплоносителе открывается полностью для прогрева теплообменника. По истечении времени прогрева клапан переходит в режим поддержании заданного значения уставки температуры приточного воздуха с помощью изменения степени открытия.

При поступлении сигнала «Загазованность» от системы контроля загазованности установка принудительно переходит на 100% производительность.

При работе систем могут возникать аварии двух типов: некритические аварии (нештатные ситуации, при которых система продолжает свою работу) и критические аварии (ситуации, при возникновении которых система останавливается в аварийном режиме и ее повторный запуск запрещается до ликвидации возникших аварий).

• загрязнение фильтров.

• авария воздушной заслонки возникает при отсутствии замыкания контакта открытия/закрытия заслонки через заданный промежуток времени после подачи сигнала об открытии/закрытии;
• отказ магнитного пускателя двигателя вентилятора, насоса – отсутствие обратной связи при наличии сигнала;
• авария двигателя вентилятора по сигналу от частотного преобразователя, ЕС-двигателя или по сигналу от датчика перепада давления;
• угроза заморозки системы по обратной воде (температура обратной воды ниже критической уставки);
• угроза замораживания системы по воздуху (срабатывание термостата защиты от замораживания);
• авария (отказ) датчиков температуры/влажности/давления (обрыв линии передачи);
• несанкционированный перевод любого из ключей выбора режима работы системы в положение «ручной»;
• сигнал «Пожар» от системы пожарной сигнализации.

При возникновении некритической аварийной ситуации система может продолжать свою работу при условии устранения аварии в ближайшее время (замены неисправного двигателя при наличии резервного, чистка либо замена загрязненного фильтра).

При возникновении критической аварийной ситуации система останавливается в аварийном режиме с выдачей соответствующей информации об остановке системы и о типе аварии диспетчеру. Повторный пуск системы в данном случае возможен только после устранения неисправности (кнопка «Сброс аварии» на щите управления либо на АРМ диспетчера).

При возникновении пожара по сигналу, поступающему от системы АПС, происходит отключение приточно-вытяжных установок. При этом вентилятор отключается сразу, заслонки приточного и вытяжного воздуха устанавливаются в положение «закрыто».

В режиме «Зима» осуществляется управление воздушными заслонками по сигналу от датчика температуры приточного воздуха. Поддержание температуры приточного воздуха осуществляется путем смешения теплого удаляемого воздуха и холодного наружного.

Приточно-рециркуляционные установки с секциями непосредственного охлаждения в летний (теплый) период года поддерживают заданные параметры температуры приточного воздуха с помощью работы наружных компрессорно-конденсаторных блоков. Приточные вытяжные заслонки при работе систем летом полностью открыты, заслонки рециркуляции полностью закрыты. Для приточно-вытяжных установок без секций охлаждения поддержание заданных параметров температуры приточного воздуха не реализуется. Наружный воздух после прохождения фильтров подается в обслуживаемые помещения без обработки при полностью открытых заслонках приточного и вытяжного воздуха и закрытой рециркуляционной заслонке.

Регулирование температуры воздуха производится путем смешения теплого удаляемого воздуха и холодного наружного. Степень открытия/закрытия заслонок регулируется плавно и находится в противофазе.

Нормальный режим работы вентиляторов и трансформаторов. При этом каждый трансформатор на своей камере нагружен по 50%. Все вентиляторы работают на 50% от максимального расхода. Воздушные клапаны на перемычках воздуховодов закрыты.

Нормальный режим работы трансформаторов, один из вентиляторов в аварии. Каждый трансформатор на своей камере нагружен по 50%. Приточно-вытяжная установка с аварийным вентилятором выводится из работы. Вентиляторы второй приточно-вытяжной установки работают со 100% производительностью. Открываются клапаны на перемычках воздуховодов.

Нормальный режим работы вентиляторов, один из трансформаторов в аварии. Работающий трансформатор будет загружен на 100%. Вентиляторы приточно-вытяжной установки, обслуживающие данный трансформатор, работают со 100% производительностью. Вентиляторы приточно-вытяжной установки, обслуживавшие подстанцию с аварийным трансформатором, выводятся из работы. Воздушные клапаны на перемычках воздуховодов закрыты.

При работе систем могут возникать аварии двух типов: некритические аварии (нештатные ситуации, при которых система продолжает свою работу) и критические аварии (ситуации, при возникновении которых система останавливается в аварийном режиме и ее повторный запуск запрещается до ликвидации возникших аварий).

• Загрязнение фильтров.

• авария воздушной заслонки возникает при отсутствии замыкания контакта открытия заслонки либо отсутствия достижения требуемого процента открытия по обратному сигналу через заданное время после подачи сигнала об открытии и наоборот;
• авария двигателя вентилятора по сигналу от частотного преобразователя, ЕС-двигателя или по сигналу от датчика перепада давления;
• авария (отказ) датчиков температуры/давления (обрыв линии связи);
• несанкционированный перевод любого из ключей выбора режима работы агрегатов системы в положение «ручной»;
• сигнал «Пожар» от системы пожарной сигнализации.

При возникновении некритической аварийной ситуации система может продолжать свою работу при условии устранения аварии в ближайшее время (замены неисправного двигателя при наличии резервного, чистка либо замена загрязненного фильтра).

При возникновении критической аварийной ситуации система останавливается в аварийном режиме с выдачей соответствующей информации об остановке системы и о типе аварии диспетчеру. Повторный пуск системы в данном случае возможен только после устранения неисправности (кнопка "Сброс аварии" на щите управления либо на АРМ диспетчера).

При возникновении пожара или нештатном закрытии клапана ОЗК по сигналу, поступающему от системы АПС, происходит отключение вентиляторов установок.

При поступлении сигнала «Загазованность» от системы контроля загазованности установки принудительно переходят на 100% производительность.

• отказ магнитного пускателя двигателя вентилятора - отсутствие обратной связи при наличии сигнала;
• авария двигателя вентилятора (обоих двигателей при наличии резервного) по сигналу от частотного преобразователя (при наличии), ЕС-двигателя либо от датчика перепада давления;
• несанкционированный перевод любого из ключей выбора режима работы вентиляторов в положение «ручной»;
• сигнал «Пожар» от системы пожарной сигнализации.

При возникновении критической аварийной ситуации установка останавливается в аварийном режиме с выдачей соответствующей информации об остановке и о типе аварии диспетчеру. Повторный пуск установки в данном случае возможен только после устранения неисправности (кнопка «Сброс аварии» на щите управления либо на АРМ диспетчера).

Все тепловые завесы поставляются с комплектной автоматикой. Управление завесами осуществляется также с выносного пульта, входящего в комплект поставки завесы. Пульт управления позволяет поддерживать необходимую температуру и регулировать производительность завесы и тепловую мощность. Пульт управления тепловой завесой имеет возможность выдачи аварийного сигнала в систему диспетчеризации объекта.

Отключение тепловых завес по сигналу «Пожар» от АПС производится централизовано во ВРУ через независимый расцепитель.

Включение тепловой завесы производится сблокировано с открыванием соответствующей двери (ворот). В системе управления водяными завесами осуществляется функция защиты от замерзания при помощи встроенного датчика температуры. Функция защиты от замерзания предназначена для предотвращения заморозки теплообменника. Если температура внутри помещения опускается ниже +5°C, срабатывает система защиты от замерзания, выдается сигнал отказа, клапан открывается, а вентилятор останавливается.

Предусмотрено централизованное управление теплыми полами. Управление осуществляется с контроллера, который установлен в щите автоматизации по показаниям датчика температуры, установленного на подающем трубопроводе узла смешения теплого пола. Для регулирования производительности подогрева предусматривается управление трехходовым клапаном и насосом на узле смешения теплого пола.

Щит автоматизации узла смешения подключен по сети ЛВС через соответствующий преобразователь к АРМ.

Предусмотрена установка VRF систем кондиционирования воздуха и двух взаиморезервируемых сплит-систем в пом. диспетчерской и помещениях СС.

Система кондиционирования воздуха (VRF мульти-сплит система) предназначена для кондиционирования отдельных помещений. Система представляет собой комбинацию из одного наружного блока-охладителя НБ, блока распределителя и нескольких внутренних блоков ВБ.

Наружный и внутренние блоки соединяются через блок распределитель в единую сеть, с передачей данных (запрос на холодоснабжение, сигнализация об аварийных ситуациях) от внутренних блоков к наружному блоку по внутреннему закрытому протоколу. Наружные блоки снабжены комплектными приборами контроля и управления и в дополнительной автоматизации не нуждаются. В системе диспетчеризации АСУД осуществляется контроль работы и аварии наружных блоков по интерфейсной линии связи, обслуживающих места общего пользования.

Управление внутренними блоками осуществляется с комплектных пультов, установленных по месту. Для резервирования внутренних блоков кондиционирования в диспетчерской и помещениях СС разделом предусмотрена установка блоков ротации, которые необходимы для равномерной выработки моточасов, а также одновременной работы в моменты, когда рабочий кондиционер не справляется с задачей. Сигнализация об аварии в работе резервируемых кондиционеров передается на АРМ диспетчера инженерных систем.

• Структурная схема АСУД вентиляции и кондиционирования

Такая организация позволяет централизованно контролировать работу всех систем ЖК: для мест общего пользования (МОП) многоквартирного дома поддерживать заданные климатические параметры и уровень освещения; для прилегающей территории обеспечивать своевременное включение и отключение освещения и видеонаблюдение; контролировать доступ на территорию комплекса и управлять им. Благодаря наличию грамотно спроектированной и хорошо отлаженной системы автоматизации управляющая компания может эффективно предупреждать пожары, затопления и прочие аварийные ситуации, способные нанести вред имуществу собственника, и, соответственно, экономить бюджет на ремонт и возмещение ущерба.

Для собственников квартир и индивидуальных домов централизация управления и автоматизация работы бытовой техники, мультимедиа, климатических систем также представляет большой интерес — всю технику возможно объединить в единую сеть и управлять ею как в автоматическом режиме, так и корректировать работу, используя смартфон или голосовое управление. Уже сейчас имеется возможность оборудовать современную квартиру так, как в недалеком прошлом представлялось в фантастических фильмах.

Важно отметить, что в профессиональной среде понятие «умный дом» сейчас не используется, так как, с одной стороны, является устаревшим и ориентированным сугубо на массового потребителя, а с другой — не отражает сущности технологии. В большинстве случаев корректно использовать понятие системы домашней автоматизации, которая помогает экономить ресурсы управляющим компаниям и собственникам объектов. Системы автоматизации можно классифицировать по ряду основных признаков.

Все управляющие устройства (датчики движения, температуры, датчики протечки, выключатели, клавишные сенсоры, устройства управления климатом, панели управления и т.п.) связываются единой проводной информационной шиной, по которой идут сигналы-телеграммы управления исполнительным устройствами (кондиционеры, вентиляторы, конвекторы и т.п.). В качестве проводной информационной шины используются специальные кабели, а в отдельных случаях — обычная витая пара.

• Высокая надежность специализированной проводной шины.
• Высокая скорость отклика благодаря помехозащищенности правильно спроектированной проводной линии.
• Разнообразие управляющих элементов и более широкий функционал по сравнению с элементами беспроводной системы.
• Простая интеграция (по сравнению с беспроводными системами) с климатическим и мултирум оборудованием.
• Большой срок службы из-за отсутствия устройств с питанием от батареек, которые требуют регулярной замены.
• Выключатели являются слаботочными устройствами, а следовательно электро- и пожаробезопасными.

• В большинстве случаев требуется этап проектирования, на котором закладывается расположение выключателей, управляющих панелей и разрабатывается кабельная разводка.
• В случае неправильного монтажа или механического повреждения шины система не сможет корректно функционировать, и потребуется поиск и восстановление соединения.
• Достаточно большая кабельная система, сходящаяся в щите управления. Это, в том числе, влияет на выбор размера щита, в котором требуется предусмотреть место для удобной кабельной разводки.

Взаимодействие управляющих и исполнительных устройств осуществляется по радиоканалу.

• Монтаж устройств возможен в помещениях с уже готовой отделкой и классической топологией электропроводки, возможно использование накладных и встраиваемых устройств.
• Минимальное количество проводных линий.
• Не требуется предварительное проектирование, т.к. нет необходимости монтажа оборудования и кабельной проводки на стадии строительства, оборудование устанавливается по месту уже после отделки и прокладки всех коммуникаций.
• Сравнительно невысокая стоимость всей системы ввиду большого выбора оборудования, а также отсутствия затрат на проектирование и монтаж кабельной проводки.

• Беспроводные системы чувствительны к качеству радиосвязи, на которое могут негативно влиять наводки от другого беспроводного оборудования. Также наличие преград на пути сигнала (например, стен и межкомнатных перегородок) может заметно его ослабить.
• Зависимость работоспособности оборудования от заряда элементов питания.
• Из-за скромного функционала беспроводных приборов сложно создать надежную полнофункциональную систему.
• Возможность внешнего воздействия на работу системы, что может привести к выходу оборудования из строя.
• Частота работы беспроводных систем составляет 433 МГц и 868 МГц. Популярность частоты 433 МГц среди беспроводной техники, может привести к возникновению помех. Частота 868 МГц менее популярна, но есть сложности с регистрацией этой частоты в России.

Отличительная особенность централизованных систем автоматизации — это наличие контроллера, который осуществляет контроль каждого устройства системы и управляет всеми исполнительными устройствами. Так как контроллер один, и как правило, допускает свободное программирование, то такие системы удобны для реализации сложных сценариев (например, с привлечением датчиков из разных зон ответственности для создания сложных условий). Централизованные системы могут быть реализованы на базе проводных и беспроводных устройств.

• Единый интерфейс управления.
• Возможность создавать сложные сценарии, привязанные ко времени суток, состоянию жильца, температуре, лунному циклу и пр.
• Реализация сложных сценариев с вовлечением устройств из разных зон ответственности.
• Широкий перечень интегрируемого оборудования.

• Центральный контроллер — высокотехнологичное устройство и его стоимость, как и стоимость его программирования, достаточно высока.
• Централизация таит в себе недостаток: при поломке контроллера (хотя контроллеры, как правило, очень надежны) нарушается функционирование системы в целом.

Основной принцип, как следует из названия, – это децентрализация обработки данных. В такой архитектуре все исполнительные устройства имеют свой логический блок (контроллер), в который и «прошивается» исполняемая программа. Каждое такое устройство может быть связано с одним или несколькими источниками (датчиками, выключателями, панелями и т.п.), на основании состояния которых выполняется тот или иной сценарий, характерный только для этого исполнительного устройства.

• Независимость исполнительных устройств друг от друга: разные линии питания, разные контроллеры с энергонезависимым запоминающим устройством, разные устройства-истоники. Все перечисленное обеспечивает общую устойчивость системы: при выходе из строй одной из подсистем остальные продолжают работать штатно.
• Распределенные системы достаточно популярны, следовательно сложностей с их созданием и обслуживанием не возникает. Также на ранке представлен значительный выбор панелей управления к таким системам как по функциональным возможностям, так и внешнему оформлению.

• В связи с тем, что каждое исполнительное устройство имеет свой программируемый логический блок и свой набор датчиков, общая стоимость реализации такой системы бывает значительной как из-за высокой стоимости оборудования, так из-за необходимости индивидуального программирования.
• Недостаточная гибкость распределенной системы автоматизации, так как ее устройства, как правило, «заточены» производителями для определенного круга узких задач.

Это наиболее популярный вид. Он объединяет два типа систем, состоящих из одного или нескольких блоков центрального управления и децентрализованных подсистем.

• Максимально нивелирует недостатки централизованных (например, зависимость работоспособности всей системы от состояния основного контроллера) и распределенных систем (отсутствие общего интерфейса). Отладка каждой из подсистем существенно упрощается, а надежность повышается, поскольку основной контроллер отслеживает работоспособность каждого участка системы.

• После программирования каждой подсистемы необходимо совмещение всех подсистем в одну сеть, так как управление каждой из них возлагается на отдельный контроллер. Осуществить это может только хорошо подготовленный программист.

На рынке представлено огромное количество устройств, работающих на открытых коммуникационных протоколах (например, Modbus), на которых также функционирует и большинство промышленных контроллеров.

• Широкий выбор исполнительных устройств от различных производителей.
• Высокая конкуренция в этом сегменте подстегивает производителей к разработке все новых и более совершенных устройств.

• Относительно высокая стоимость устройств.
• Функционал конкретного устройства может быть существенного ограничен возможностями используемого протокола.

Существует большое количество закрытых проприетарных коммуникационных протоколов, которые разрабатываются производителями комплексных систем автоматизации.

• Часто более интересный функционал устройств из-за единого разработчика протокола и оборудования, поддерживающего этот протокол.

• Выбор устройств ограничен одним производителем и его партнерами из-за проприетарности выбранного протокола.

Продолжение материала в статье Умный дом: ОВиК.

Стены колодца сооружаются либо на всю проектную высоту, либо, при реализации глубоких котлованов, их наращивают по мере погружения колодца в грунт. Нижний торец стены колодца выполняется с режущим краем.

Погружение в грунт происходит либо под действием силы собственной тяжести (в случае массивных колодцев), либо под действием дополнительной внешней нагрузки при постепенной выемке грунта изнутри колодца. По достижении проектной глубины устраивается плита основания, формируются плиты перекрытий и плита нулевого уровня.

Технологически колодцы подразделяются на несколько видов:

• Монолитные. Выполняются на строительной площадке из монолитного высокопрочного железобетона В35-В40. При заливке бетона необходимо соблюдать проектный класс прочности и водонепроницаемости бетона, поскольку опускные колодцы часто располагаются ниже уровня грунтовых вод.
• Сборные. Из железобетонных панелей заводского изготовления.
• Сборно-монолитные. Как правило, подразумевается, что ножевая часть имеет монолитную конструкцию, а стены выполнены из железобетонных блоков заводского изготовления.

Вне зависимости от технологии формирования колодец состоит из следующих элементов:

• Ножевая часть (консоль) — монолитный нож с металлической кромкой.
• Стены – собственно, ограждающая конструкция – чаще всего выполнены из монолита, с заранее выполненными закладными и консолями для монтажа межъярусных перекрытий, манжет и пр. Также возможно формирование стенок из заводских железобетонных блоков.

Форма колодца в плане определяется геометрией проектируемой фундаментной плиты. Но технологически целесообразно использовать только круглые и прямоугольные формы со скруглением углов. Это связано, в первую очередь, с обеспечением равномерности погружения колодца в грунт. Прямоугольные (без скруглений) в плане колодцы допускается рассматривать только в случаях, когда надо преодолеть слой легкопроходимого грунта на глубину не более 10 м.

Для придания конструкции колодца горизонтальной жесткости (для компенсации изгибающих моментов со стороны боковых грунтов) возможно устройство внутренних перегородок на достаточном расстоянии друг от друга для свободной разработки грунта выбранным методом. Такие перегородки выполняются вертикальными, но их нижняя часть должна находиться выше торца внешней стены на 0,5 м или на 2 м выше ножа, формируя технологические проемы для сообщения между секциями колодца.

Монолитные железобетонные колодцы заливаются непосредственно на строительной площадке, начиная с ножа. Стены формируются на всю высоту, либо, в случаях глубоких колодцев, последовательно при погружении колодца в грунт. При этом ширина режущей кромки принимается с учетом массо-габаритных параметров колодца и плотности проходимых грунтов (не менее 150–400 мм, как правило). Уклон консоли обычно составляет 1:100. Режущую часть оформляют стальным уголком.

Толщину стенок монолитных колодцев принимают не только из условия прочности, а также из условия веса, необходимого для преодоления сил трения при погружении. В крупных по размерам колодцах, погружаемых без тиксотропной рубашки (см. ниже), толщина стен может достигать 2,5 м и более.

Выполняется из панелей заводского изготовления с толщиной стенки 0,4–0,8 м, длиной 12 м и шириной 1,4–2,0 м. Снизу заводской панели уже предусмотрен нож (консоль). На строительной площадке панели соединяют между собой с помощью закладных и стальных тяжей. Технология подходит для изготовления опускных колодцев диаметром 8–24 м и глубиной 25 м и более, но не рекомендуется для применения в водонасыщенных грунтах.

В этом варианте монолитным выполняется нож колодца, а стены наращиваются постепенно по мере процесса его погружения. Примером материала для стен служат пустотные блоки, скрепляемые между собой и заполняемые бетоном. Применение пустотных блоков позволяет регулировать вес колодца, в том числе неравномерным заполнением пустот, что может потребоваться для вертикального выравнивания колодца при его перекосах, а также для предотвращения всплытия колодца.

По имеющейся информации, применение таких колодцев-оболочек, способствует значительному сокращению объемов работ, обеспечивает при хорошо освоенной технологии снижение на 10–25% стоимости ограждающей конструкции и уменьшение трудоемкости в 1,5–3 раза относительно полностью монолитного колодца.

Последовательность выполнения работ при применении монолитного опускного колодца:

1. Устройство форшахты. При этом нижняя отметка пионерного котлована должна располагаться на 0,5–1 м выше уровня грунтовых вод, для чего может потребоваться возведение временного основания – насыпи.
2. Закрепление основных осей колодца посредством обносок.
3. Формирование консоли. При этом для выравнивания давления на грунт устраивается временное основание для отливаемого ножа в виде песчано-щебеночных призм, деревянных или железобетонных подкладок, железобетонных, монолитных или сборных колец.
4. Формирование нижней секции стены.
5. Погружение колодца. Последовательно разбирается временное основание и начинается выработка грунта от центра к ножу. Погружение может производиться как с водоотливом, так и без него; выемка грунта происходит по мере погружения и осуществляется с помощью различных строительных машин. Вертикальность перемещения колодца контролируется инструментально.
6. Итерационное формирование последующих секций колодца и его погружение на проектную глубину. При проектировании необходимо учитывать, что нож должен опираться на слой грунта с достаточной несущей способностью, при этом для обеспечения водонепроницаемости ограждения и уменьшения вертикальных перемещений при дальнейшей эксплуатации нож необходимо заглубить на 1–2 м ниже дна котлована.
7. Формирование фундаментной плиты. По достижении колодцем проектной глубины формируется, как правило, монолитное днище. Его бетонирование, в зависимости от условий, может проводиться как в осушенном колодце, так и без предварительного водоотлива. В данном случае важно следовать выбранной технологии бетонирования.

Для снижения трения колодца о грунтовую стенку применяется несколько способов:

1. Стены колодца выполняются меньшего габарита в поперечнике, чем консольная часть. Это достигается либо формированием одного или нескольких уступов (каждая новая секция имеет меньший размер в плане, чем консольная часть), либо формированием внешней образующей стены колодца с уклоном внутрь. Таким образом, контакт колодца с грунтом при нормальном опускании происходит только в пределах ножевой части и по небольшой площади.
2. В случае погружения больших в плане колодцев, а также легких колодцев, применяются тиксотропные рубашки, а в глинистых грунтах используется электроосмос. Тиксотропные рубашки представляют собой глинистые растворы, которые, с одной стороны, предотвращают обрушение грунтовых стен, а с другой – способствуют надежному, без «зависаний», погружению колодца или его секции, что, свою очередь, позволяет уменьшить толщину стенок колодца. Применение тиксотропной рубашки особенно актуально для легких тонкостенных колодцев-оболочек. В этом случае колодец изготовляют с одним уступом, расположенным в его нижней части, и вертикальной боковой поверхностью независимо от размеров и глубины погружения колодца в грунт. Тиксотропная рубашка нагнетается через специальную трубу в процессе погружения колодца в пространство между наружной поверхностью колодца и грунтом. Применение такой технологии позволяет снизить толщину стен колодцев до 0,4–0,6 м.

Выбор технологии выемки грунта зависит от его характеристик, гидрогеологии, а также способа погружения и размеров колодца. Толщина разрабатываемого за каждую итерацию грунта определяется его деформационными свойствами, но обычно варьируется в пределах 1,5–2 м. Обычно применяется три варианта разработки грунта:

• Экскаваторами или бульдозерами изнутри с выдачей кранами и бадьями (при разработке рыхлых песков, легких супесей, галечника).
• Грейферная разработка с поверхности (при малых в плане колодцах и под водой).
• Гидромеханическая разработка или гидравлическая выработка в легко размываемых грунтах (пески, супеси, мелкие суглинки).

На обводненной территории или в грунтах с высоким уровнем подземных вод предварительно производят водопонижение или откачку воды.

При достаточной собственной массе колодец погружается самостоятельно в процессе выборки грунта. Принудительное погружение актуально, как правило, в случаях небольшого веса колодца. Для этого применяют различные типы опорных конструкций и используют гидравлические домкраты. Погружение колодцев задавливанием может осуществляться как без водоотлива, так и в осушенных грунтах. Этот способ целесообразно применять при возведении сооружений, заглубляемых на 20 м и более, в тех случаях, когда необходимо обеспечить их строгую вертикальность, а также когда работы ведутся вблизи существующих строений и коммуникаций. Также в этом случае актуально применение антифрикционных покрытий.

Метод опускного колодца чаще всего применяется для устройства глубоких инженерных сооружений (более 5–8 м) на грунтах с достаточной несущей способностью. На метод стоит обратить внимание в случае невозможности или нецелесообразности крепления стен прочих ОКК, в этом случае его стоит рассматривать наравне с ограждениями при помощи свай, а выбор делать на основе технико-экономического анализа.

Опускные колодцы не рекомендуется применять в городской черте во избежание возможного движения грунтов на прилегающих к строительной площадке территориях с застройкой.

Монолитные колодцы относительно просты в изготовлении, но требуют относительно продолжительного времени на изготовление в условиях строительной площадки, а также времени на приобретение прочности бетоном (особенно это ощутимо при методике с наращиванием стенок).

Сборные колодцы лишены временного недостатка, но слишком легки для самостоятельного погружения (без применения задавливания). По этой же причине требуется фиксация колодца в водонасыщенных грунтах для удержания от всплытия.

Сборно-монолитные конструкции чаще используют при строительстве крупных опускных колодцев с глубиной погружения 30–40 м и при диаметре более 20 м.

Недостаточность инженерно-геолологических изысканий может привести к «встрече» ножа колодца с включениями твердых пород. Это чревато возникновением перекоса колодца из-за неравномерности его опускания, а следовательно, возможны «зависания» и даже разрушения консоли или стенок. Особенно это неприятно при проведении работ в водонасыщенных грунтах – для разрушения препятствий придется проводить осушение.

Достоинством фундаментов из опускных колодцев является возможность их погружения без использования сложного технологического оборудования. Целесообразность применения того или иного вида колодцев определяется исходя из результатов сравнения стоимости работ и затрат труда. При небольших объемах работ монолитные, бетонируемые на месте погружения колодцы применяют более часто, так как доставка сборных конструкций или их изготовление вблизи объекта во многих случаях связаны с необходимостью значительных дополнительных затрат средств и времени.

Традиционно различают три способа подземного строительства, дифференцируя их по признаку вскрытия грунтовой поверхности:

• Закрытый. Вскрытие поверхности грунта не осуществляется по всему пятну застройки. Этот способ применим для линейных объектов глубокого заложения. Классическим примером является строительство линий метрополитена с использованием проходческого щита.
• Открытый. Вскрытие поверхности грунта и последующая разработка котлована до его проектной глубины осуществляется с поверхности. Способ применяется для возведения заглубленных объектов различной типологии и комбинируется с различными типами ограждающих конструкций.
• Полузакрытый. Один из современных способов подземного строительства. Предполагает вскрытие грунтовой поверхности по всей площади земляных работ, но дальнейшая разработка котлована ведется под защитой перекрытия нулевого уровня. Комбинируется с ОКК, которые одновременно выполняют роль подпорных конструкций.

Устройство котлована в откосах является наиболее простым методом разработки котлована, так как не требует применения собственно ограждающих конструкций. При этом крутизна откоса выполняется в соответствии с нормативной документацией или рассчитывается и зависит от типа грунта и проектной глубины котлована.

Метод хорош своей простотой в контексте как проектирования, так и реализации, и, следовательно, весьма экономичен. Применяется в сухих и маловлажных устойчивых грунтах при организованном отводе поверхностных вод.

Основные ограничения для применения метода устройства котлована в откосах следующие:

• Площадь строительного участка существенно увеличивается за счет выполнения откосов, что, как правило, является проблемным при ведении строительства в стесненных условиях города. Глубина котлована существенно влияет на угол выполнения откоса, что влечет за собой еще большее увеличение площади строительной площадки, так как с увеличением глубины разработки откос должен выполняться более пологим.
• Ограничения на размещение строительной техники у бровки котлована связаны с вероятностью возникновения оползневых процессов под действием сил тяжести и вибраций от работающей техники. Расстояние от подошвы откоса котлована зависит от глубины выемки, типа грунта и его состояния — т. е. техника должна располагаться за пределами призмы обрушения грунта. Также есть ограничения на размещение техники на дне котлована.
• Уровень залегания грунтовых вод должен быть существенно ниже глубины выработки. При несоблюдении этого условия на строительной площадке требуется разработка и реализация мероприятий по водопонижению.

Важно учитывать, что разработка узких котлованов таким методом нецелесообразна, так как значительно возрастает объем земляных работ (в процентном соотношении от полезной выемки).

Устройство выработок с вертикальными откосами без креплений допускается, но с рядом ограничений на глубину котлована или траншеи, на типы грунтов и на время вскрытия поверхности.

В современной строительной практике в условиях городской застройки котлованы чаще разрабатываются с вертикальными откосами с применением ограждающих конструкций.

Идеальная ограждающая конструкция должна выполнять несколько функций:

• Воспринимать боковое давление от прилегающих грунтов и окружающей застройки (планировки), защищая выработку от обсыпания стенок котлованах, воспринимать гидростатическое давление грунтовых вод и служить противофильтрационной завесой, предотвращая обводнение котлованах.
• Предотвращать или минимизировать движение грунтового массива на прилегающих участках для снижения влияния строительства на окружающую застройку.
• В некоторых случаях выполнять несущую функцию, т.е. воспринимать вертикальные нагрузки.

Существует с десяток типов ограждающих конструкций. На практике выбор типа ОКК осуществляется на стадии проектирования и на основании результатов инженерных изысканий, заложенных конструктивных решений, экономических соображений и ряда других факторов.

Для открытых способов разработки котлована наиболее часто применяются следующие виды ОКК:

• Опускной колодец.
• Инвентарная крепь.
• Ограждение из стального профиля.
• «Стена в грунте».
• Свайные ограждения.

Последние два вида также применяются для полузакрытых методов, например, для метода TOP-DOWN. На практике выбор подходящего вида ОКК лежит в зоне компетенций главного конструктора, который, опираясь на знания и опыт, сможет выбрать оптимальный и, что важно, обоснованный вид ограждающих конструкций, а также способ их крепления.

Метод TOP-DOWN, как правило, целесообразен при строительстве заглубленных подземных объектов или подземных частей зданий в городской черте (то есть при наличии плотной застройки в зоне влияния строительства), а также в следующих случаях:

• Наличие трех и более подземных этажей.
• Разработка котлованов геометрически сложной формы.
• Трудность организации распорной системы ограждения котлована или подкосов.
• Сложность или невозможность анкерного крепления ограждения котлована из-за геологических и гидрогеологических условий участка строительства, а также при наличии юридических ограничений со стороны собственников прилегающих участков.
• Необходимость уменьшения деформации грунтов из-за нахождения зданий или сооружений в зоне влияния строительства (исключение или сведение к минимуму затрат на усиление конструкций зданий окружающей застройки).
• Недостаточная площадь участка для размещения строительной площадки (возможен вынос временной строительной площадки на плиту перекрытия нулевого уровня).
• Расположение проектируемого объекта на территории путей сообщения, что предполагает необходимость восстановления движение транспорта в кратчайшие сроки.
• Геологические и гидрогеологические условия, делающие невозможным применение открытых способов строительства.

Одна из целей применения полузакрытых методов подземного строительства — в кратчайшие сроки после начала работ нулевого цикла «закрыть» вскрытую грунтовую поверхность. Полузакрытые методы позволяет практически полностью исключить открытую разработку котлована.

Основные принципы:

• Ограждение котлована: стена в грунте, буросекущиеся сваи.
• Фундамент: свайный или свайно-плитный.
• Опорная система (при необходимости): постоянные или временные колонны. Временные колонны могут выполняться как железобетонными, так и стальными. Соединение арматурного каркаса плиты перекрытия с такими колоннами осуществляется посредством сварки, нахлестки или муфт.

Дополнительно по периметру плит перекрытий может применяться распорная система для уменьшения деформаций боковых грунтов.

Методика «Сверху-вниз» подразумевает поярусную разработку грунта и последовательную заливку плит перекрытий подземных ярусов. Поярусная разработка грунта может вестись с любой отметки. Как правило, это или нулевая отметка, или уровень пола –1 этажа. В случае разработки с нулевой отметки, требуется выемка грунта только для заливки плиты перекрытия. В случае разработки с –1 уровня, котлован разрабатывается открытым способом до уровня плиты перекрытия между –1 и –2 этажами.

Поярусная разработка котлована может вестись несколькими приемами:

• Опережающее возведение перекрытий. Перекрытие возводится до разработки грунта нижеследующего яруса. При этом бетонирование плиты перекрытия может производиться безопалубочным способом при соответствующей подготовке грунта основания.
• Опережающая выработка грунта. Формирования перекрытия осуществляется после разработки грунта нижеследующего яруса с применением инвентарной опалубки.
• Комбинированный прием. Совмещает оба приема для различных захваток яруса.

Все перекрытия имеют технологические проемы для экскавации грунта, выработка которого осуществляется малогабаритной техникой, а выемка – грейферным способом.

Бетонирование перекрытия включает в себя дополнительный подготовительный этап, обеспечивающий подготовку грунтового основания. Это важно как при использовании опалубки, так и при опережающем возведении перекрытий. Подготовка может осуществляться путем втрамбовывания щебня, устройством песчаной подсыпки, укладкой слоя низкомарочного бетона или ЦПС.

Типовая последовательность строительства нулевого цикла методом TOP-DOWN с опережающим возведением перекрытий:

1. Устройство ограждения котлована (например, «стены в грунте»).
2. Формирование временной опорной системы для подпора плит перекрытий, например, из буронабивных свай. Также, в качестве опорной системы могут выполняться вертикальные конструкции по проекту, что увеличивает скорость возведения здания и уменьшают затраты на возведение временных конструкций.
3. Бетонирование плиты перекрытия на нулевой отметке с технологическим проемом для экскавации грунта –1 подземного яруса.
4. Выемка грунта –1 яруса.
5. Подготовка грунтовой поверхности для формирования перекрытия.
6. Армирование и бетонирование плиты перекрытия между –1 и –2 этажей с технологическим проемом для экскавации грунта –2 подземного яруса.
7. Выемка грунта –2 яруса.
8. Повторение пунктов 5–7 до достижения проектной глубины выработки и заданного количества подземных уровней.
9. Формирование фундаментной плиты, финишные работы по формированию фундамента.

Разновидностью метода «Сверху-Вниз» является комбинированный метод Semi TOP-DOWN, который характерен организацией больших технологических проемов плит перекрытий. Иными словами, по периметру котлована строительство ведется по технологии «Сверху-Вниз» (TOP-DOWN), а в его центральной части – открытым способом по схеме «Снизу-Вверх» (BOTTOM-UP). Таким образом, большая часть земляных работ выполняется открытым способом при помощи экскаватора, меньшая — под защитой перекрытий. Применим при устройстве широких котлованов.

Методика TOP-DOWN является достаточно сложной при проектировании работ нулевого цикла, что требует выполнение проекта высоко квалифицированными специалистами. Необходима более тщательная увязка архитектурного, конструктивного и инженерного разделов проекта, а также учет ряда дополнительных требований:

• Учет изменений напряженно-деформированного состояния несущих конструкций и грунтовых оснований при возведении здания.
• Мониторинг на стадиях строительства и эксплуатации, а также оперативная корректировка принятых проектных решений при выявлении отклонений от проектных значений.
• Тщательная увязка конструктивной, расчетной и организационно-строительной частей в рамках проекта производства работ. В том числе разработка проектов общей и специальной технологии строительства.
• Разработка особых требования к регламентам производства строительно-монтажных работ.
• Выбор подрядной строительной организации с опытом строительства нулевого цикла данным методом.

Как и любая другая технология TOP-DOWN обладает своими достоинствами и недостатками, которые необходимо рассматривать не изолировано, а только в приложении к конкретному проекту.

• Незначительные деформации окружающего грунтового массива, минимальное влияние строительства на окружающую застройку по сравнению с другими методами разработки котлованов.
• Возможность проведения СМР в стесненных условиях. Уменьшение необходимой площади для производства работ нулевого цикла достигается за счет компактности котлована в плане и возможности размещения строительной техники на плите перекрытия нулевого уровня.
• Минимальное время вскрытия поверхности. После набора бетоном необходимой прочности плита перекрытия нулевого уровня может эксплуатироваться для размещения строительной техники, для возведения наземной части здания, для движения транспортных средств и т.д.
• Потенциальная экономия на распорной системе.
• Возможность выполнения плит перекрытия любой сложной формы.
• Возможность применения метода UP-DOWN («Вверх-и-Вниз»), позволяющего осуществить одновременно возведение надземной и подземной частей здания.
• Временная распорная система не требуется. Ее роль выполняют плиты перекрытий. Они обеспечивает жесткую распорную систему для ограждения котлована и уменьшают перемещения грунта за пределами котлована.
• Устройство свай может производиться с нулевой отметки.
• Временная опорная система не требуется для котлованов небольших площадей.
• Экономия средств на устройстве опалубки (для метода с опережающим бетонированием перекрытий). Важно понимать, что в этом случае возрастают затраты на устройство подготовки к бетонированию плиты, а также требуются серьезные отделочные работы нижней поверхности перекрытия.
• При применении свайных фундаментов исключается возможность всплытия подземного сооружения.

• Требуется специальная мобильная техника для поярусной разработки грунта.
• Технологическая сложность производства работ нулевого цикла.
• Необходимость устройства временных систем вентиляции и освещения.
• Строительство подземной части выполняются медленнее и, как правило, обходится дороже относительно открытых способов.
• Необходимость разработки технологических проемов в плитах перекрытий для разработки нижележащих уровней подземной части (определяется расчетом).
• Вероятна необходимость временной опорной системы для плит перекрытий.
• Сложность узлов сопряжения временных и постоянных конструкций для правильного переноса нагрузок после строительства.
• Необходимость принятия дополнительных мер при разработке котлована в водонасыщенных грунтах. Невозможность применения внешней гидроизоляции.

Метод строительства «Сверху-Вниз» не является универсальным для возведения заглубленных сооружений или подземных частей зданий. Выбор технологии для каждого конкретного проекта осуществляется проектной организацией индивидуально при обязательном участии генерального подрядчика, застройщика или инвестора проекта. При этом должен учитываться весь набор факторов: от геологии и гидрометеорологии участка до горизонта инвестиций инвестиционно-строительного проекта, а также принимать во внимание конструктивные особенности проектируемого объекта и техническое состояние зданий и сооружений на прилегающих территориях.

Основные задачи, которые позволяет решить технология:

• повышение экологичности строительства;
• снижение стоимости строительства;
• повышение энергоэффективности здания;
• увеличение длины пролетов при сохранении несущей способности;
• повышение эстетики ЖБ-конструкций.

У сплошных железобетонных плит перекрытий есть существенный недостаток: они очень тяжелые. Собственный вес плиты иногда составляет половину от той нагрузки, которую она способна воспринять. Кроме того, при высотном строительстве суммарная масса всех плит перекрытий создает значительную нагрузку на вертикальные конструкции и фундамент здания, что, в свою очередь, влечет за собой увеличение габаритов и металлоемкости этих конструкций. А в некоторых случаях возникает необходимость применения заглубленных и свайных фундаментов.

Пустотные плиты (в том числе ребристые) широко применяются в панельном строительстве, начиная с 50-х годов прошлого столетия. В конце XX века появились разработки аналогичных технологий для монолитного строительства, которые позволяли снизить объем бетона благодаря применению пластиковых неизвлекаемых пустотообразователей различной формы.

Рассматривались различные варианты геометрии пустот в ЖБ-плитах, в частности применялись прямоугольные и кубические формы, слабым местом которых в прямом и переносном смыслах являлись переборки между пустотами. Основными техническими проблемами стали снижение несущей способности таких плит, а также плохая работа на сдвиг.

Инновация Cobiax заключалась в применении сферических и эллиптических пустотообразователей, которые обеспечивали образование пространственной формы, позволяющей сохранить несущую способность плиты без увеличения объема армирования. Этот эффект достигается за счет так называемой X-zone – бетонной «перемычки» между любыми двумя соседними пустотообразователями Cobiax. Геометрия этой области имеет решающее значение с точки зрения того, какой вес сможет выдержать плита.

Именно X-zone обеспечивает высокую несущую способность и безопасность пустототных плит. Согласно данным разработчика, ни один пустотообразователь отличной от Cobiax формы не может обеспечить аналогичную несущую способность без дополнительного усиления конструкции.

Технология получения пустотных плит, предложенная Heinze Cobiax International GmbH, основана на исключении бетона из «неработающей» центральной части плиты перекрытия. Это осуществляется посредством размещения пластиковых пустотообразователей специальной формы внутри заливаемой плиты.

Проектный расчет осуществляется в специализированном программном обеспечении, а также может быть реализован в универсальных расчетных комплексах (например, в ЛИРА САПР).

Пустотообразователи выкладываются между нижней и верхней сетками арматурного каркаса плиты заранее собранными модулями, между которыми должно выдерживаться одинаковое расстояние. Контроль этого расстояния осуществляется любым доступным методом.

Одним из нюансов применения технологии является неизбежно возникающая подъемная сила, выталкивающая пустотообразователи на поверхность в процессе заливки бетона. Мероприятия, позволяющие исключить всплытие и подъем модулей, необходимо предусмотреть в проекте производства работ. Например, возможен вариант фиксации каркаса модуля к верхней сетке армирования (подробнее см. документацию на сайте производителя).

Самое важное преимущество применения пустотных плит (относительно сплошных) – снижение объема бетона, требуемого для строительства объекта, без потери несущей способности плит перекрытий. Производными преимуществами применения технологии Cobiax:

• Снижение собственной массы здания дает возможность возведения объекта на слабых грунтах или с большим количеством этажей, а также повышение эстетики конструктива за счет «упрощения» каркаса.
• Сокращение земляных работ при подготовке котлована и упрощение конструкции фундамента.
• Повышение экологичности строительства.
• Снижение стоимости и времени возведения, а также сокращение количества единиц техники для доставки материалов на строительную площадку.
• Повышение энергоэффективности здания и звукоизолирующих свойств перекрытий (особенно низкочастотной составляющей) за счет наличия пустот.
• Увеличение длины пролетов при сохранении несущей способности плит перекрытия.

Следует отметить, что полученная с помощью пустотообразователей Cobiax пустотная плита является биаксиальной, то есть одинаково работает на изгиб по обеим осям, а также отлично работает на сдвиг (один из недостатков решений с другой пространственной формой пустотообразователей).

Важная особенность технологии Cobiax – возможность возведения экологически эффективных зданий, соответствующих высоким рейтингам LEED, DGNB и BREEAM. Экологичность решения связана с минимизацией объема бетона, требуемого для строительства. Таким образом, уже на стадии возведения Cobiax повышает экологический рейтинг здания.

Производство бетона и его доставка на строительную площадку являются далеко не экологичными процессами. По данным производителя, технология позволяет сократить объем бетона на 25–35%. Что, в свою очередь, позволяет снизить потребление невозобновляемых ресурсов на 22% и сократить выброс углекислого газа на 20% (относительно производства и использования плит сплошного сечения).

Пустотообразователи Cobiax на 100% состоят из переработанного пластика, пригодны для вторичного использования и легко утилизируются.

• Увеличение длины пролета за счет уменьшения собственной массы плиты, что позволяет реализовывать более свободную планировку и постпланировку помещений.
• Уменьшение количества колонн и опорных элементов за счет уменьшения собственной массы плиты.
• Возможность реализации более тонких – «изящных» – несущих конструкций как следствие снижения собственного веса плит перекрытий. Этот эффект можно усилить применением специализированного фибробетона.

• Снижение стоимости строительства благодаря сокращению количества бетона, уменьшению количества автобетоносмесителей для его доставки и упрощению конструкции фундаментов и котлованов.
• Сокращение сроков строительства за счет уменьшения объема заливаемого бетона.
• Увеличение арендопригодной площади и уменьшение ограничений для ее постпланировки в BTS-проектах за счет увеличенных пролетов. Как следствие, больше возможностей для дизайна интерьера.
• Повышение лояльности клиентов. Репутация eco-friendly компании все больше имеет значение для конечного пользователя на мировом рынке.
• Увеличение этажности строительства на слабых грунтах основания.
• Снижение трафика доставки материалов за счет уменьшения объема заливаемого бетона, что делает процесс снабжения более компактным и предсказуемым. Грубый расчет показывает: один грузовик с предварительно собранными пустотообразователями Cobiax заменяет примерно семь грузовиков с бетоном, а один грузовик с несобранными компонентами Cobiax заменяет колоссальные 25 грузовиков с бетоном.

Все эти преимущества в совокупности способны поднять прибыльность инвестиционно-строительного проекта в определенных нишах.

• Потенциальное снижение количества расчетных элементов конструкции (например, таких как колонны, пилоны, балки, преднапряженные плиты) и упрощение конструкции котлована за счет уменьшения общей массы здания.
• Наличие специализированного расчетного софта, а также возможность расчета в популярных CAD-системах.
• Документированность и наличие библиотек для Autodesk Revit и ArchiCAD (LOD 200 и 300).

• Снижение трудоемкости строительства за счет снижения объема заливаемого бетона.
• Простой монтаж систем Cobiax, которые поставляются на строительную площадку собранном или в разобранном виде.
• Снижение трафика доставки. Благодаря снижению потребности в бетоне требуется до 35% меньше грузовиков для доставки бетона. Это не только способствует бесперебойному ходу строительного процесса, но и повышает уровень лояльность населения окружающей застройки.

• Cobiax EL (EcoLine). Линейка Cobiax EL была первой стандартизированной и сертифицированной линейкой Cobiax.
• Cobiax SL (SlimLine). Эта линейка обеспечивает более эффективную транспортировку и более простую сборку благодаря разборной конструкции оболочки пустотообразователя.
• Cobiax CLS (Concrete Lightweight Structures). Для широких областей применения со всеми видами плит, независимо от их толщины. Линия инновационных продуктов была разработана с учетом оптимизации логистики, сборки, простоты обращения на строительной площадке, прочности, безопасности и высокой производительности.

В России технология Cobiax пока мало популярна. Это связано, в первую очередь, с низкими трендами экологического строительства в нашей стране, а также с доступностью бетонных смесей. Дополнительно, как и любая новинка в области проектирования, Cobiax воспринимается очень настороженно специалистами как в среде конструкторов, так и в среде девелоперов из-за малого опыта применения в России и отсутствия отработанных локальными специалистами расчетных методик.

Тем не менее Cobiax имеет достаточно объемное портфолио проектов, представленное на сайте производителя, а это ясно показывает, что технология надежна и со временем обязательно займет свою нишу в российском строительстве. Тем более что примеры применения уже имеются. В частности, мы применяли пустотообразователи Cobiax в проекте ЖК «Символ» (застройщик ДОНСТРОЙ).

Нами отмечены как плюсы, описанные выше, достоверность которых мы подтверждаем, так и некоторые нюансы, требующие особого внимания, а именно:

• Технология новая, а потому требует усиленного контроля качества выполнения строительно-монтажных работ как на этапе установки пустотообразователей, так и на этапе их подготовки.
• На наш взгляд, необходимо проводить квалификационные инструктажи для инженерно-технических работников, осуществляющих контроль качества выполняемых работ, при этом важно доносить суть технологии и все принципиальные моменты.
• Снижение общей трудоемкости процесса на строительной площадке весьма спорно, а следовательно предложенная технология едва ли обеспечивает преимущество, т.к. возникает необходимость в дополнительных технологических процессах (монтаж, укладка, контроль).
• Повышенный риск возникновения брака из-за новизны технологии, что вызывает необходимость последующей оценки влияния этого брака на прочность.

Грамотный выбор технологии армирования способен обеспечить необходимую безопасность и сократить время и стоимость монтажных работ. Способ в каждом конкретном случае подбирается индивидуально, в соответствии с технологическими требованиями, и зависит от многих факторов. Подробнее рассмотрим плюсы и минусы различных технологий монтажа, сроки и экономическую составляющую.

Существует 3 основных вида соединения:

• Внахлест без применения сварки (метод вязки арматуры).
• Соединение встык методом ванной сварки.
• Механические способы стыковки арматуры: резьбовые и обжимные муфты.

Каждый из этих способов делится на различные подвиды, имеет свои особенности и применяется в зависимости от ситуации. Например, соединение внахлест (для стержней арматуры ⌀<40 мм) не требует дополнительных приспособлений, что значительно удешевляет и упрощает процесс. В связи с этим широко применяется на практике. Однако при использовании метода соединения внахлест наблюдаются потери арматуры порядка 27%. Востребован также и монтаж сваркой для стыковки горизонтальных и вертикальных элементов конструкции, так как обеспечивает достаточно надежное соединение, но он занимает больше времени, чем другие методы и требует высокой квалификации монтажников.

Новейший мировой опыт армирования показывает высокую эффективность применения механического способа при возведении конструкций с повышенной несущей нагрузкой: многоэтажных домов, ГЭС и АЭС, стадионов, вокзалов, аэропортов, станций метро, мостов, эстакад. Чтобы подробнее изучить технологию использования муфтовых соединений арматуры, мы обратились к нашим партнерам – инжиниринговой компании «МосМуфта». Более шести лет они занимаются разработкой и производством высокопрочных изделий для стыковки арматуры на всех этапах монолитных работ. Совместно мы разработали альбом типовых технических решений на выполнение стыковых соединений арматурных стержней обжимными и резьбовыми муфтами. Далее в статье представлен краткий обзор технологии и экономические расчёты, подтверждающие эффективность метода.

Стыковка резьбовыми муфтами обеспечивает равнопрочный стык арматуры и ускоряет темпы возведения арматурного каркаса. Работы производятся непосредственно на стройплощадке, при этом подготовка стержней и выполнение стыка занимает не более 5 минут. Применение муфт не только сокращает время монтажа, но экономически целесообразнее в сравнении с ванно-шовной сваркой.

Сырье: Муфты изготавливаются из стали 40Х или Ст45.

Характеристики: Размер от D18 до D40. Для соединения разных диаметров предусматривается дополнительная линейка муфт с параллельной резьбой, пригодная для соединения арматуры классов А400 и А500.

Необходимое оборудование: Резьбонакатной станок (вес 440 кг, производительность до 200 стыков в смену на арматуре средних диаметров), расходные резцы и ролики, динамометрический ключ.

Технология: Резьбонакатной станок накатывает резьбу на концах стрежней арматуры. Стыковка выполняется при помощи накручивания и протяжки резьбовой муфты необходимого диаметра. Для выполнения надежного соединения необходим контроль усилия затяжки муфты, для чего применяется динамометрический ключ.

Применение по типу места в конструкции: Метод подходит для горизонтальных плоскостных решений, для горизонтальных балок/ригелей.

• Стандартное – предназначено для соединения стержней одного диаметра, когда хотя бы один из стыкуемых стержней может свободно вращаться. Применяется при сборке арматурных сеток и каркасов из отдельных стержней.
• Переходное – предназначено для соединения стержней разного диаметра в тех же условиях, что и стандартные.
• Позиционное – предназначены для соединения стержней арматуры, когда ни один из них не может вращаться.

• Обеспечивает равнопрочный стык арматуры.
• Ускоряет темпы возведения арматурного каркаса.
• Экономически целесообразнее в сравнении с ванно-шовной сваркой.
• Контроль качества соединения.

Работы по устройству стыков арматуры на обжимных муфтах производятся непосредственно на месте производства арматурных работ. Это позволяет избежать необходимости создания дополнительного пространства на строительной площадке для выполнения подготовительных работ (нарезке резьбы, размещения станка по нарезке резьбы и складирования арматурных заготовок), что в условиях современного строительства в плотной застройке может вызвать дополнительные трудности.

Сырье: муфты изготавливаются из бесшовных горяче и холоднокатанных труб из Ст20 или из других марок стали по требованию заказчика.

Характеристики: Размер арматуры от D10 до D40. Обжимные муфты в серийном исполнении пригодны для соединения А400, А500 и А600, но возможно изготовление муфт по спецзаказу и для арматуры вплоть до А800 и А1000.

Необходимое оборудование: комплект обжимного оборудования схожей производительности (маслостанция высокого давления 700 атм (вес 70-90 кг) и гидравлический пресс (вес с матрицами 50-60 кг)). Для соединений арматуры диаметром 10-32 мм предназначен пресс ПО-80М, а для 10-40 мм – пресс ПО-100М. Также для повышения производственных мощностей могут использоваться вспомогательные устройства, позволяющие оптимально использовать трудовые ресурсы при работе с тяжеловесным гидравлическим оборудованием.

Технология: Обжимную муфту устанавливают на торцы арматуры без специальной подготовки в проектном положении. Обжим (опрессовка) муфт производится за счет работы гидравлического пресса усилием от 60 до 100 тонн. Стандарты и техусловия прописаны в ГОСТ 34278-2017 «Соединения арматуры механические для железобетонных конструкций», а технология соединения описана в ТУ №4842-009-26455602-2017.

Типы соединений: Возможен стык любого класса арматуры разных диаметров, например: переходные муфты, соединяющие арматуру 40 мм и 22 мм.

Применение по типу места в конструкции: Метод идеален по всем технико-экономическим параметрам в вертикальных конструкциях, горизонтальных плоскостных решениях. Может использоваться для горизонтальных балок/ригелей, но цена существенно возрастет, так как в данной конструкции необходимо применять позиционные муфты с повышенной осевой компенсацией.

• Сокращает расход арматуры.
• Обеспечивает равнопрочный стык арматуры.
• Ускоряет темпы возведения арматурного каркаса: за счёт уменьшения длины муфты, без потери усилия разрыва – скорость обжима муфт сокращается от 30 секунд до 3-х минут. Что в условиях больших объёмов позволит выиграть от 3 до 9 месяцев.
• Выдерживает разрывное напряжение соединения более 600 МПа и циклическую нагрузке в 2 млн ед..
• Подходит для разных типов арматуры разного диаметра.
• Позволяет осуществить сложные переходы и нестандартные конструкторские решения.

Несмотря на различия в технологии монтажа муфты обоих видов демонстрируют экономическую оправданность. Ниже приведена таблица с расчетом стоимостных показателей в зависимости от применяемого метода стыковки.

Подводя итоги, можно говорить о следующих преимуществах механического метода:

• Экономия порядка 30% от стоимости армирования за счет уменьшения расхода арматуры.
• Обеспечение равнопрочного соединения арматуры.
• Повышение производительности в сравнении со сваркой.
• Минимизация воздействия человеческого фактора.
• Возможность производства в любых погодных условиях и в сейсмически опасных районах.

Однако есть и некоторые сложности, сопряженные с такими факторами:

• Тяжелое гидравлическое оборудование (пресс).
• Потребность во вспомогательном персонале или обучении.
• Контроль качества обжатия каждого стыка.
• Стоимость оборудования и расходных материалов.

При строительстве сложных инженерных сооружений с повышенной нагрузкой технология равнопрочного соединения позволяет уменьшит нагрузку на фундамент, обеспечив большие сроки эксплуатации объектов. Помимо этого, применение механического способа соединения арматуры может существенно снизить сроки возведения, а главное сократить расход арматуры. Экономические расчёты подтверждают преимущество механического способа над более распространёнными: сваркой и соединением внахлест. Как и любой метод, он не может подойти для абсолютно всех ситуаций: иногда использование традиционной сварки может полностью удовлетворить потребности на строительной площадке. В связи с дороговизной высокотехнологичного оборудования, отсутствием квалифицированного специалиста или технологической необходимости применение муфт может быть неоправданно. Поэтому понимание технологий и экономические расчёты помогут грамотно подобрать метод, подходящий для каждой конкретной задачи.

В соответствии с современными трендами реализуем проекты по технологии информационного моделирования с заданным в EIR уровнем проработки элементов модели здания (LOD / LOI). Это требует больших проектных усилий, чем классическое CAD-проектирование, но позволяет оптимизировать проект, обеспечить его максимальную наглядность для заказчика и заложить в него все перспективные возможности применения информационной модели на всех этапах жизненного цикла ИСП: проектирование, строительство и эксплуатация здания.

• Единая информационная модель для реализации всех проектных дисциплин.
• Высокий уровень координации всех участников проекта, включая контроль со стороны клиента.
• Ускорение процесса проектирования.
• Снижение количества проектных неточностей (коллизий), выявляемых на этапе строительства (снижение влияния человеческого фактора и неотлаженного междисплинарного взаимодействия).
• Визуализация архитектурных, конструктивных и инженерных решений на любом этапе проектирования, в том числе с использование VR-технологии для демонстрации модели и ее параметров.
• Удобное сравнение нескольких вариантов модели: получение ТЭПов и их анализ для выбора оптимального варианта объемно-планировочных решений.
• Отслеживание вносимых в проект изменений и простой поиск информации.
• Облачные решения для простого доступа к модели с любого компьютера (Revit server / A360).

• Составим подробный BEP (BIM Execution Plan) на основании EIR (Employer's Information Requirements). При необходимости поможем с составлением адекватных требований к модели.
• Обеспечим полный цикл проектирования/моделирования: от эскиза до выпуска рабочей документации.
• Смоделируем/запроектируем все разделы: АР, КР, ИОС. В том числе, используя ваши собственные или скорретированные BIM-семейства для реализации 4D и 5D моделей.
• Предоставим доступ к модели, размещенной на Revit Server / A360, и ее параметрам.
• Обеспечим VR-демонстрацию на любом этапе проектирования.
• Оптимизируем модель обеспечим контроль и устранение коллизий.
• Согласуем АГР /АГО и пройдем экспертизу ПСД.

Построение полноценной BIM 3D модели является первым шагом к реализации всего потенциала информационного моделирования для девелопера, собственника, генподрядчика, а именно:

• Моделирование календарных и сетевых графиков производства работ. Более точное прогнозирование сроков строительства, планирование и контроль времени реализации объекта (BIM 4D).
• Новый подход к осмечиванию предполагает более точную оценку бюжета на всех этапах ИСП, начиная с предпроектных предложений (BIM 5D).
• Моделирование и анализ эксплуатационных характеристик будущих зданий: тепловой нагрузки, освещенности, тепловой энергии и др., упрощая выбор оптимального решения.
• Централизованная информационная модель с легким доступом к информации обеспечивает контроль за подрядчиками в реальном времени на всех этапах жизненного цикла объекта, а также гарантирует наличие у всех участников проекта самой актуальной информации.
• Параметрически полный цифровой двойник содержит реальную информацию о построенном объекте, обеспечивая удобную эксплуатацию здания, включая мониторинг безопасности, текущий и плановый ремонт и реконструкцию (BIM 6D).

Таким образом, многомерная BIM-модель содержит полную информацию о построенном объекте, а поддержание этой информации в актуальном состоянии потенциально обеспечит максимально экономичную эксплуатацию здания.