Определение рациональной области применения методов реконструкции домов первых массовых серий

НАУКОВ1 ДОСЛ1ДЖЕННЯ

УДК 69.059.7

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЦИОНАЛЬНОЙ ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ МЕТОДОВ РЕКОНСТРУКЦИИ ДОМОВ ПЕРВЫХ МАССОВЫХ СЕРИЙ.

В. И. Большаков, д. т. н., проф., В. М. Кирнос, д. т. н., проф., О. А. Сера, асп.

Ключевые слова: реконструкция, дома первых массовых серий, железобетонный каркас, металлический каркас, объемно-планировочные решения, технико-экономические показатели, продолжительность реконструкции.

Постановка проблемы. В 50-60-е годы прошлого века велась массовая застройка территорий малоэтажными зданиями из сборных железобетонных конструкций, так называемыми «хрущевками». В то время перед проектировщиками и строителями стояла первоочередная задача - обеспечить как можно больше людей жилыми площадями в максимально сжатые сроки с минимальными затратами из бюджета на строительство жилья. Квартиры были с минимальными площадями комнат и кухонь, причем комнаты - проходными, что доставляло определенное неудобство. Пришлось также отказаться от лифта и мусоропровода. Вместо капитальных стен установили тонкие перегородки, а все инженерные системы максимально упростили.

Эти дома не только не соответствуют социальным и техническим нормам, стандартам и условиям комфортного проживания в них. Они морально и физически устарели и нуждаются в реконструкции либо капитальном ремонте или сносе и строительстве нового жилья на освободившейся территории. Дальнейшее промедление в решении этого вопроса может привести к массовым авариям с серьезными социальными последствиями. В настоящее время работы по реконструкции не приобрели массового системного характера. Лишь в экспериментальном порядке реконструированы несколько домов в разных городах. Создается видимость действия, отрабатываются технологии, проводятся конкурсы проектов, а жилые дома стареют. Тема реконструкции особенно актуальна для городов районного масштаба. Основная причина - отсутствие средств в бюджетах городов для строительства нового жилья.

Анализ опубликованных данных по теме исследования. На сегодняшний день разработаны и предложены многие варианты способов реконструкции жилых домов первых массовых серий. Интересен вариант реконструкции, предложенный академиком РААСН, д.т.н., профессором С. Н. Булгаковым совместно с группой архитекторов и ученых, но особый интерес представляет собой вариант реконструкции, предложенный д. т. н., профессором В. И. Большаковым и д. т. н., профессором М. М. Жербиным совместно с другими учеными, архитекторами, научными сотрудниками, аспирантами и студентами Приднепровской государственной академии строительства и архитектуры [1-8].

Цель статьи: сравнение возможных вариантов проектов реконструкции жилого дома с применением металлического и железобетонного каркасов на примере пятиэтажного, трехсекционного крупноблочного жилого дома, расположенного в центре населенного пункта. Выбор рационального варианта реконструкции на основании расчетов и диаграмм для существующего здания.

Изложение основного материала. Рассмотрим вариант реконструкции с использованием металлического и железобетонного каркасов.

Зарубежный опыт указывает на необходимость и целесообразность использования металла в конструкциях высотных зданий; этот опыт нашел свое отражение в применении для реконструкции домов первых массовых серий. В нашей стране использование металла как строительного материала для возведения жилых и общественных зданий долгие годы было ограничено. Металлические конструкции применялись только для объектов военного назначения. Многие десятилетия строительство в странах СНГ (и в Украине) осуществлялось традиционными методами с максимальным использованием железобетона (в том числе и сборного) - отличного строительного материала, однако обладающего значительной массой (железобетон в 10-12 раз тяжелее металла), большими габаритами конструкций и требующего значительных энергозатрат и денежных средств на транспортировку конструкций к месту

строительства и подъем их в проектное положение, что резко повышает стоимость строительства. При этом стали обладают значительно большей относительной прочностью, чем другие строительные материалы. Применение стальных конструкций позволяет возводить здания и сооружения любых размеров. Отличительной чертой применения металлических конструкций является их высокая индустриальность изготовления и монтажа, благодаря сравнительной простоте обработки и передела металла, технологичности монтажных соединений, удобства транспортирования (малый вес), возможности монтажа крупными блоками с большими пролетами и высотой. Причем это можно отнести не только к новому высотному строительству, но и реконструкции жилого фонда Украины.

Одной из основных причин для использования этих сталей является вопрос национальной безопасности Украины в увеличении доли использования металла внутри страны. Сегодня у нас соотношение экспорта к внутреннему использованию металла - 85 к 15 %, тогда как во всех европейских странах ситуация противоположная. В Днепропетровске имеется крупнейший в Европе завод металлических конструкций им. Бабушкина, который рассчитан на выпуск 160 тыс. тонн конструкций в год, а сегодня он загружен на 30 %. Завод имеет определенный опыт работы со сталями повышенной прочности типа 16Г2АФ (Конструкции доменной печи № 9 КМЗ, автодорожного моста в г. Запорожье и т. д.), а также высокопрочными строительными сталями типа 19Х2ГМР (мост через реку Смотрич в Каменец-Подольске). Использование завода стальных металлоконструкций для реконструкции пятиэтажек «хрущевок» будет очень полезно для высотного строительства, что позволит максимально увеличить его загруженность, привнести дополнительные средства в городской бюджет и обеспечить дополнительными рабочими местами местное население.

Рассмотрим варианты реконструкции на примере пятиэтажного жилого дома (рис. 1, рис. 2).

¡ш

ащ щ

щ^

оооо

и ш

ш ш

шиш

ш ш ш ш ш ш ш ш ш ш

шли шиш

шиизшщшшш

ш  из ш ш ш

ШШШШР1ШШШ

л? оно

¿т

©

Рис. 1. Фасад существующего здания

Краткая характеристика существующего здания подлежащего реконструкции: жилой дом -пятиэтажный, трехсекционный, крупноблочный - представляет собой схему с малым шагом внутренних и внешних поперечных и продольных несущих стен.

Фундаменты ленточные из бетонных и железобетонных блоков.

Наружные стены выполнены из однослойных панелей.

Перекрытия - плоские железобетонные плиты.

Основными несущими элементами данного здания являются железобетонные стены и опирающиеся на них плиты. Плиты также опираются на наружные и внутренние продольные стены здания. При этом плиты просчитаны и работают с двух больших сторон, что позволяет при реконструкции изменить опоры под меньшими сторонами плит. Поскольку все разделяющие стены несут нагрузку от перекрытий и верхних этажей, сместить их, как и торцевые стены, невозможно.

Рис 2. Разрез существующего здания Технико-экономические показатели существующего здания:

- площадь застройки - 756 м2;

- площадь жилого дома - 3 652 м2;

- ширина корпуса жилого дома - 12 м;

- высота здания - 16,88 м;

- длина - 61 м;

- строительный объем - 12 356,2 м3.

Рис 3. Поперечная несущая рама:

1 - надстраиваемое здание;

2 - подвески;

3 - наружная стена;

4 - диагональ жесткости;

5 - междуэтажные балки;

6 - лоджии;

7 - буронабиваемые сваи;

8 - ось лифта.

Сама идея реконструкции заключается в том, что старое пятиэтажное здание обстраивается запроектированной рамой, на которую надстраиваются дополнительные этажи.

В данном проекте мы рассмотрим два варианта реконструкции с применением каркаса:

- металлического;

- железобетонного.

Суть первого метода состоит в применении несущего металлического каркаса в виде стальных рам (рис. 3), передающих нагрузку на специальные фундаменты из буронабивных свай, расположенных с наружной стороны существующих стен. Все несущие элементы выполнены из легких стальных конструкций, исключающих тяжелый железобетон, так как элементы стальных конструкций на порядок легче аналогичных железобетонных. При этом металлический каркас не соприкасается с реконструируемым зданим и, таким образом, не передает на него дополнительной нагрузки. Объединенный системой связей он образует жесткое основание для возведения на нем любого количества этажей. Укрупненный шаг несущих рам дает возможность осуществить свободную планировку квартир. В надстраиваемых этажах предусматривается наличие лоджий, лифтов, мусоропроводов.

Металлический каркас выполнен в виде портальных рам с 1-го по 5-й этаж, а с 6-го по 16-й этаж - рамы с подэтажными фермами. Все несущие колонны размещены во внешней стене. Это позволило выполнять разнообразную планировку квартир.

Пространственная жесткость и надежность здания обеспечиваются за счет продольных связей, которые размещаются в крайних пролетах рам и между ними, связывая их в объемную конструкцию. Ядро жесткости размещается в железобетонном лестнично-лифтовом узле, который выполнен следующим образом: лифт размещен в раме пристройки, вместе с мусоросборником и проходит с 1-го по 16-й этаж. Машинное помещение лифта находится на

16-м этаже.

Разработанное конструктивное решение стального каркаса здания удовлетворяет требованиям надежности и долговечности, т. е. обеспечивает прочность, жесткость и устойчивость здания во время строительства и всего срока эксплуатации.

Объемно-планировочные показатели здания надстраиваемого модуля в металлическом каркасе:

- площадь застройки - 1 384 м2;

- полезная площадь здания - 22 696 м2;

- строительный объем здания - 72 346 м3.

В металлическом каркасе используются стали ст.3, 06Г2ФБ и 10Г2ФБ, таким образом, что при замене углеродистой стали ст. 3 (245) - в несущих конструкциях низколегированными сталями повышенной прочности 06Г2ФБ (С490) и 10Г2ФБ (С550) - в растянутых элементах получаем экономию материала, облегчаем массу металлоконструкций на 15-30 % и обеспечиваем надежную эксплуатацию их при более низких температурах, а также получаем значительный эффект за счёт снижения массы конструкции из высокопрочной стали, что ведёт к экономии средств.

Существует ряд положительных факторов в применении стальных каркасов:

- в их высокой несущей способности при малом весе;

- стальной каркас реконструируемого здания конструктивно прост;

- предварительное изготовление элементов и последующий их монтаж при жестких допусках изготовления значительно сокращает сроки строительства, уменьшаются размеры строительной площадки, не требуется мокрых процессов, увеличивается безопасность выполнения работ, при этом используются мобильные средства малой механизации (не требуется тяжелого кранового оборудования для монтажа), что позволяет уменьшить машиноемкость и трудоемкость основных строительно-монтажных работ.

Железобетонный каркас устанавливается на новые фундаменты, расположенные рядом с существующими фундаментами реконструируемого здания. Конструктивной схемой каркаса являются железобетонные рамы двух видов:

- пролетно-поперечная рама, состоящая из колонн и главных балок перекрытия;

- пролетно-поперечная рама, связанная с монолитным ядром жесткости.

Общая жесткость каркаса обеспечивается продольными балками перекрытия между рамами и ядром жесткости. Для обеспечения жесткости самой надстройки введены дополнительные продольные диафрагмы. Этажи 6-й и 16-й будут иметь техническое назначение.

В уровень потолка 6-го этажа будет размещена массивная железобетонная балка, на которую, в свою очередь, будут опираться две дополнительные колонны. Колонны поперечных рам как наружных, так и внутренних рядов по высоте имеют переменный характер разреза. Такое решение даст возможность уменьшить общую нагрузку сооружения без потери ее жесткости. Для объединения нового каркаса со старым сооружением колонны в уровень каждого этажа с внутренней стороны будут иметь консольные железобетонные выступы, объединенные балками с подэтажным оборудованием перекрытия. Перекрытие установлено ребристое с главными и второстепенными балками. Главные балки находятся в плоскости поперечной рамы.

Объемно-планировочные показатели здания надстраиваемого модуля в железобетонном каркасе:

- площадь застройки - 1 384 м2;

- полезная площадь здания - 21 936 м2;

- строительный объем здания - 69 636 м3.

Фундаменты в надстраиваемом здании выполнены из буронабивных свай глубиной до 18 м и диаметром 0,5 м с последующим устройством ростверка, на который опирается рама возводимого модуля.

При реконструкции была запроектирована максимально быстрая и безопасная технология возведения здания с применением металлического и железобетонного каркасов. Для этого используются простые монтажные механизмы, приводящие к повышению трудоемкости работ, однако являющиеся единственно возможными при реконструкции. В условиях стесненности

при выполнении строительных работ большое значение имеют собственные габариты, мобильность и высотно-грузовые характеристики грузоподъемных машин.

К сожалению, таких специализированных монтажных кранов в данное время в Украине недостаточно, поэтому предлагается простой автомобильный кран КС-357 А, который в условиях ограниченного пространства вынужден работать на большом удалении от здания.

С целью определения продолжительности реконструкции и планирования распределения ресурсов по двум вариантам с использованием металлического и железобетонного каркасов был разработан проект организации строительства жилого дома.

В сводном календарном плане определена продолжительность реконструкции жилого здания с использованием двух вариантов каркаса подготовительного и основного периодов строительства.

Продолжительность подготовительного периода реконструкции:

- с использованием металлического каркаса - 4 месяца;

- с использованием железобетонного каркаса - 4,5 месяца.

Продолжительность основного периода реконструкции:

- с использованием металлического каркаса - 30 месяцев или 2 года 6 месяцев;

- с использованием железобетонного каркаса - 38,5 месяца или 3 года 3 месяца.

Исходя из сказанного выше, можем определить общую продолжительность реконструкции

жилого здания, которая будет составлять:

- с использованием металлического каркаса - 2 года 10 месяцев;

- с использованием железобетонного каркаса - 3 года 7 месяцев.

Было определено среднее и максимальное количество рабочих в месяц, задействованных на строительной площадке, среднемесячный и максимальный объем капиталовложений, а также коэффициент неравномерности потребления трудовых ресурсов и коэффициент неравномерности освоения капитальных вложений (табл. 1).

Таблица 1

Сравнительная характеристика технико-экономических показателей возможных вариантов

проектов реконструкции жилого дома

Наименование показателей МК ЖБК

Среднее количество рабочих в месяц, чел. 182 164

Максимальное количество рабочих в месяц, чел. 354 390

Среднемесячный объем капиталовложений, тыс. грн. 13 476,7 9 926,56

Максимальный объем капиталовложений, тыс. грн. 28 023,93 22 049,72

Коэффициент неравномерности потребления трудовых ресурсов 0,98 0,86

Коэффициент неравномерности освоения капитальных вложений 0,93 0,89

Основная часть решения финансовых проблем по реконструкции может быть заботой как жильцов с целью сохранения, улучшения собственного жилья, так и инвесторов для получения прибыли. В современных условиях финансовые возможности населения, жилье которого требует реконструкции, достаточно ограничены, поэтому финансирование реконструируемого жилья за счет собственных средств населения просто невозможно. Решение этой задачи может состоять в привлечении заемного капитала - ипотечных кредитов, полученных от финансовых институтов. Экономическая привлекательность для инвесторов достигается за счет принципа самоокупаемости вложенных средств строительства в надстраиваемых этажах реконструируемого дома нового жилья повышенной комфортности, которое будет более привлекательным для потенциальных покупателей, экономии средств на прокладку новых эксплуатационных систем отопления и обеспечения водой жилого дома. В целом стоимость одного квадратного метра площади нового жилья при реконструкции, проводимой на территории, уже обеспеченной инженерной, транспортной и социальной инфраструктурой, в 1,5 раза дешевле (в масштабе жилой застройки города), чем при новом строительстве на новых, неосвоенных территориях.

Для широкомасштабной комплексной реконструкции домов в первую очередь необходимо разработать техническую и законодательную базу, регулирующую правоотношения всех участников проекта.

На основании графика освоения капитальных вложений, потребности в трудовых ресурсах по месяцам строительства, максимальный уровень капитальных вложений, среднемесячного уровня, максимальное и среднемесячное количество рабочих по месяцам строительства можно сравнить технико-экономические показатели возможных вариантов проектов реконструкции жилого дома, запроектированного в металлическом и железобетонном каркасах.

При этом показатели капиталовложений представлены в таблице 2.

Таблица 2

Показатели капитальных вложений

Наименование показателей МК ЖБК

Стоимость сооружения, тыс. грн. 187 348,6 171 434

Стоимость строительно-монтажных работ, тыс. грн. 166153,8 151986

Стоимость 1 м полезной площади здания, тыс. грн. 7 321 6 860,55

Стоимость 1 м3 строительного объема здания, тыс. грн. 2 296,7 2 182

Стоимость оборудования, тыс. грн. 21 195 19 466,6

По этим данным построим и сравним диаграммы освоения капиталовложений исходя из продолжительности реконструкции двух вариантов с использованием металлического и железобетонного каркасов (рис. 4), а также диаграмму потребности в трудовых ресурсах по срокам реализации проекта двух вариантов реконструкции (рис. 5).

Рис. 4. Освоение капиталовложений по месяцам

Рис. 5. Потребность в трудовых ресурсах по месяцам

Выводы. На основании полученных результатов можно заключить, что, несмотря на незначительное превышение стоимостных показателей (в пределах 6-10 %) и затрат труда до 30 % реконструкции здания с применением МК по отношению к ЖБК, фактор ускорения возведения здания в 1,8 раза играет основополагающую роль.

Учитывая полученные результаты, необходимо обратить особое внимание на снижение трудозатрат как вариант получения монтажных блоков повышенной заводской готовности, т. е. перенести трудоемкие процессы укрупнительной сборки на предприятие-изготовитель металлоконструкций. Для определения пути снижения экономических показателей необходимо более тщательно исследовать структуру стоимости здания.

На сегодняшний день сталь рассматривается как отличный современный строительный материал, материал XXI века, способный капитально упростить, сократить сроки строительства, т. е. усовершенствовать и во многом осовременить технологию ведения строительных работ при реконструкции домов первых массовых серий.

ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Булгаков С. Н. Реконструкция жилых домов первых массовых серий и малоэтажной жилой застройки / С. Н. Булгаков. - М. : ООО «Глобус», 2001. - 248 с.

2. Жербин М. М. Широкое применение стальных конструкций в строительстве - важный фактор его совершенствования / М. М. Жербин, В. И. Большаков // Нов1 технологи в бущвнищга. - 2001. - № 2. - С. 2-5.

3. Жербин М. М. Новая концепция модернизации и надстройки существующих малоэтажных жилых зданий до любого количества этажей / М. М. Жербин, В. И. Большаков. -Днепропетровск : Gaudeamus, 2000. - 56 с.

4. Большаков В. И. Основы формообразования стальных каркасов многоэтажных и высотных зданий / В. И. Большаков, М. М. Жербин, О. В. Разумова. - Днепропетровск : ПГАСА, 2003. - 133 с.

5. Савйовский В. В. Вторая жизнь пятиэтажных жилых домов первых типовых серий / В. В. Савйовский // Бущвництво Украши. - 2000. - № 3. - С. 5-6.

6. Франивский А. Н. Инвестиции в реконструкцию «пятиэтажек» / А. Н. Франивский // Недвижимость и инвестиции. - 2003. - № 6. - 40 с.

7. Дамаскин Б. С. Реконструкция 5-этажных домов массовых серий - стратегическое направление / Б. С. Дамаскин // Бущвництво Украши. - 1999. - № 5. - С. 11-13.

8. Реконструкция жилого дома с надстройкой этажей по улице Батумской, 10, г. Днепропетровск: Учеб. пособ. - Днепропетровск : Gaudeamus, 2003. - 180 с.

УДК 69.05:658

ДОСЛ1ДЖЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТ1 СИСТЕМИ УПРАВЛ1ННЯ БУД1ВЕЛЬНИМИ ОРГАН1ЗАЦ1ЯМИ

А. В. Радкевич, д. т. н., проф.

Ключовi слова: квал1ф1кацтний р1вень, працездатмсть, р1вень тдготовки, оргатзацтно-технолог1чт заходи.

Постановка проблеми та н зв'язок з науковими та практичними завданнями.

Вщповщно до лщензшних вимог провадження господарсько! дiяльностi у бущвнищга, пов'язано! зi створенням об'екпв архтектури на виконання постанови Кабшету Мiнiстрiв Украши вщ 05.12.2007 р. № 1396 «Про лщензування певних вцщв господарсько! дiяльностi у бущвнищга» у наказi Мшютерства регюнального розвитку та бущвництва Украши за № 47 вщ 27.01.2009 р. прописаш квалiфiкацiйнi вимоги до фахiвцiв, задiяних на вишукувальних, проектних та бущвельно-монтажних роботах. Але вони мають формальний характер, аналiзуючи тшьки два показники: оргашзацшш та квалiфiкацiйнi вимоги.

Аналiз останшх дослщжень та публжацш. Аналiз робщ присвячених дослщженню ресурсного забезпечення бущвництва, дозволяе зробити висновок, що сучасш методики оцшки ефективносп роботи фахiвцiв управлшня бущвельно-монтажних оргашзацш вщсутш [1; 2]. У