Колонны куб 2 5. Каркас унифицированный безригельный. Конструктивные особенности системы

ОПИСАНИЕ СИСТЕМЫ ПО ИНФОРМАЦИИ НПО "КУБ"

Конструкции КУБ-2,5 разработаны для строительства зданий до 25 этажей и выше в I-IV климатических районах как в обычных условиях, так и в условиях повышенной сейсмической активности до 8 баллов. Возможно, так же строительство зданий высотой до 16 этажей и в районах с сейсмичностью до 9 баллов.
Каркас прост в изготовлении и монтаже. Изделия каркаса простой геометрической формы и имеют ограниченное количество типоразмеров, что существенно облегчает его освоение. Парк форм минимален, сами формы отличаются простотой и технологичностью.
Элементы безригельного каркаса могут быть легко изготовлены во вновь осваиваемых районах, в условиях отсутствия индустриальной базы, а так же в местах, где еще не налажено производство каркасов действующих серий. Безригельный каркас обладает архитектурно-планировочными и конструктивными преимуществами перед традиционными блочными.
Гладкий потолок перекрытия в ряде случаев позволяет отказаться от дорогостоящих подшивных потолков, необходимых по гигиеническим, эстетическим или техническим требованиям.
Уменьшенный строительный габарит перекрытия дает возможность на 5-8% снизить кубатуру здания. Наличие консольной части по периметру перекрытия позволяет удобно решать температурно-осадочные швы, примыкание к другим зданиям, устройство галерей и солнцезащитных элементов для южных районов.

Одним из достоинств каркаса является пониженный показатель расхода стали и цемента на 1 кв.м перекрытия по сравнению с каркасными системами, применяемыми как внутри страны так и за рубежом.
Следующим достоинством является так же простота монтажа.
Формообразующие возможности каркаса имеют широкий диапазон от одноэтажных до многоэтажных зданий со сложным архитектурно-пространственным решением.
Экспериментальные и теоретические исследования, проведенные в институте ЦНИИЭП жилища, подтвердили жесткостные и прочностные качества конструкции, а так же достоверность расчетных предпосылок.

Безригельный каркас состоит из колонн квадратного сечения и плоских панелей перекрытия. Панели перекрытий имеют размеры в плане 2,98x2,98 м, таким образом, зазор между ними всего 20 мм и это дает возможность замоноличивания швов без установки опалубки.
Толщина панелей 160 мм.
В системе предусмотрены двухмодульные панели, получаемые путем объединения двух соседних панелей:
1. Надколонная и межколонная.
2. Межколонная и средняя.

Это позволяет в двое ускорить монтаж и сэкономить на замоноличивании стыков.
Панели перекрытий, в зависимости от расположения их в плане, подразделяются на надколонные, межколонные и вставки. Членение перекрытия запроектировано с таким расчетом, что бы стыки панелей располагались в зонах, где величина изгибающих моментов равна нулю. Пространственная жесткость конструкции обеспечена монолитной связью элементов (перекрытий и колонн) и, при необходимости, и включением в систему связей и диафрагм.

После установки арматуры в швах между панелями швы замоноличиваются, одновременно замоноличиваются стыки надколонных плит с колоннами по всему перекрытию на данной отметке.

Швы между плитами используются для пропуска инженерных коммуникаций.

Конструкции каркаса рассчитаны для строительства зданий по рамной или рамно-связевой схеме.

Этажность по рамной схеме ограничена 5 этажами, по рамно-связевой схеме практически не ограничена при условии обеспечения прочностных качеств колонн путем увеличения процента армирования для введения жесткой арматуры.

Стыки элементов каркаса замоноличиваются, образуя рамную конструктивную систему, ригелями которой служат перекрытия.

Монтаж многоэтажных рамных каркасов производится с помощью простых приспособлений. В качестве грузоподъемных средств используются мобильные или башенные краны грузоподъемностью от 5 т и выше.

Монтаж конструкций ведется в следующем порядке: монтируются колонны и замоноличиваются в стаканах фундаментов, устанавливаются и привариваются к арматуре колонн надколонные панели, затем монтируются межколонные панели и панели-вставки.

Номенклатура изделий, предусмотренная в выпусках КУБ-2.5, позволяет проектировать здания пролетами 6 и 3 м с шагом колонн 6 и 3 м, высотами этажей 2,8; 3,0; 3,3 м. Конструкции каркаса предполагают применение наружных внутренних стен как из штучного материала, так и в виде крупноразмерных элементов - панелей.

Панели наружных стен запроектированы однослойными керамзитобетонными вертикальной разрезки.
Строители отмечают удобство монтажа каркаса, легкость его освоения на стройпощадке, возможность достижения высокой производительности труда.

В 2015 году в Москве на улице Хлобыстова уже построили первые дома новых серий КУБ 2.5, и теперь они все чаще будут появляться в кварталах новостроек. Утвержденная Москомархитектурой серия преподносится как «наиболее экономически эффективная конструктивная система с точки зрения стоимости, планировочных возможностей, скорости возведения, трудозатрат и архитектурных решений. Внутренние и наружные стены на сборно-монолитном каркасе этих домов могут быть выполнены как из кирпича и блоков, так и из панелей. Из «конструктора» КУБ 2.5 можно строить жилье и эконом-, и комфорт-, и бизнес-класса».

МОСЛЕНТА попросила бывшего главу Научно-исследовательского и проектного института (НИиПИ) Генплана Москвы, заслуженного архитектора России Сергея Ткаченко рассказать о том, какие новые возможности по изменению этажности и планировок заложены в дома новых серий, на что влияет яркая пестрота фасадов, в каком виде подобные дома сдают в наши дни в Германии, и почему московские архитекторы ориентируются на них сегодня.

Дом серии КУБ 2.5

Изображение: «Главстрой Девелопмент»

Сергей Ткаченко, заслуженный архитектор Российской Федерации, член-корреспондент российской академии художеств, бывший глава НИиПИ Генплана Москвы

Сергей Ткаченко

Павел Головкин / Коммерсантъ

Пестрота фасадов

Если говорить о домах новых серий, в частности, КУБ 2.5, то в первую очередь важно не то, насколько ярко раскрасят фасады. Почему-то на это обычно обращают внимание в первую очередь. Надо понимать, что внешний вид определяют царящие вкусы. Сейчас на архитектурных советах все понимают: надо делать «под Германию», и тогда пройдешь все согласования. А будешь делать под другую страну - не пройдешь, потому что с 2012 года утверждена немецкая модель развития в московской архитектуре. Произошло это после замены архитектурной команды, с того времени, когда Сергей Чобан начал определять направленность современной московской архитектуры.

Если мы качественно идём по северогерманскому, голландскому пути - по пути протестантской архитектуры, то для него характерна некоторая пестрота фасадов, призванная отвлекать от жизненных проблем. У нас в стране такой подход разрабатывал Андрей Чернихов, создавший знаменитую цветовую школу для аутистов. Она яркая, красочная, чтобы дети могли ориентироваться и запоминать по цветам, где они учатся, где обитают. Подобная система сейчас применяется и для всех жителей кварталов типовой застройки. Просто запомнить: я живу в оранжевом доме, а ты – в салатовом и так далее. Даже подъезды начали красить в разные цвета, чтобы легче было ориентироваться.

Вариативность

Любой типовой дом современной серии, как и базовая модель автомобиля, может быть модернизирован в сторону усложнения, улучшения, при этом, естественно, возрастает его стоимость. Вообще, сегодняшние серии с конструктивной точки зрения гораздо интереснее, чем то, что выпускали домостроительные комбинаты в 1970-х, 1980-х годах. Инженерам и конструкторам есть с чем поработать, современные типовые дома впитывают в себя все инженерные новшества: технологии «умного дома», рекуперации, то есть повторного использования энергии. За счёт этого они становятся дорогими, но это уже – другой вопрос.

Ещё в 1970-х можно было, возводя панельный дом, сильно варьировать и его этажность, и конфигурацию, и планировки квартир. Но тогда это настолько удорожило бы само строительство, и такой подход сразу отринули. У нас были нормативные предельные показатели: пятиэтажные дома без лифта, девятиэтажные – с одним лифтом, выше – с двумя. Деньги были государственные, их не хватало, их экономили, поэтому заранее были заданы высоты домов, и проекты не варьировались, кроме единичных, исключительных случаев.

Теперь, особенно учитывая декламируемую разноэтажность застройки Новой Москвы, пришло то время, когда необходимы разные варианты застройки. Правда, мы пока видим только максимальную этажность и дворы-колодцы, которые появляются среди 22-х - 25-этажных зданий, причём такой плотности застройки раньше не бывало. Будем считать, что это веление времени, и квартиры за счёт этого становятся дешевле.

Вариантность планировки возможна в теперешних сериях, и это тоже - знак времени. Кто сказал, что домостроение стоит на уровне 1960-х, 1970-х годов? Оно развивается во всем мире, немного опережая нас, и есть где подсмотреть готовы решения - а это отлично!

Сборно-монолитный безригельный каркас дома серии КУБ 2.5 состоит из вертикальных колонн и плоских панелей перекрытия

«Главстрой Девелопмент»

Планировка кварталов

В конце 1980-х годов в Восточном Берлине был выстроен новый район «Марцан-Хелерсдорф». Яркие дома с интенсивным использованием цвета, новые планировки, но главное - за счёт чего они стали новаторскими - там на новом уровне была реализована социально-бытовая и транспортная инфраструктура. Не в ярких фасадах дело, гораздо большее значение имеет то, что происходит вокруг домов.

И конечно, меня, как архитектора и градостроителя, волнует в первую очередь, как эволюционирует благоустройство. Я имею ввиду не лавочки и газоны, а планировку внутри новых кварталов. Будет здорово, если это её станут делать так, как в начале 1950-х. Эта впоследствии отвергнутая система была хороша: все тщательно продумывалось, нормировалось и исполнялось. Внутри этих старых кварталов есть все, что нужно. А потом пошла квартальная система, к которой вернулись в 1990-х годах, и сейчас она снова главенствует: есть внутридворовая территория - она для жителей, а то, что снаружи - это уже для города.

«Машина для жилья» с открытыми пространствами микрорайонов, о которой Корбюзье говорил в 1930-х годах, у нас приобрела своеобразный вид. Мы опять пришли к квартальной системе 30-50-ых годов, что совсем неплохо: она даёт защиту личности жильца, горожанина. Но мы безумно вырастили высоту самих зданий, в результате имеем колодцы дворов, отсутствие инсоляции, с которым уже смирились. Потому что исходим из того, что главное - квадратные метры. И важно, чтобы инвесторы даже в кризисной ситуации как можно больше строили и продавали.

Планировка должна хотя бы в проекте закладываться так, чтобы её потом не смогли искаверкать. Все жизненноважные элементы инфраструктуры надо планировать так, чтобы их нельзя было изменить: детский сад и школа в радиусе доступности, первые этажи, отведенные под общественные помещения. Тогда эти новые микрорайоны будут, что называется, «набирать силу».

Первое или второе жилье

Есть непреложные истины из разряда «дважды два – четыре». Например: внутридворовое пространство рассчитано на все социальные и возрастные категории жильцов. Сейчас эти дома строятся для социально близких категорий. Если в советские годы оказаться там мог кто угодно, то сейчас ясно, что это люди, которые не могут купить дорогую квартиру, или это их первое или второе жилье, и хозяева мечтают заработать побольше, чтобы переселиться на берег Москва-реки или в центр. Например в западной Европе на протяжении жизни человек в среднем меняет жилье семь раз. И каждое следущее - комфортнее и современнее. Если мы приближаемся к западной реальности, и у нас должно быть так же. То есть рынок жилья должен предоставлять такие возможности.

А если так, то у нас должно быть серийное строительство, обеспечивающее возможность вариабельной среды обитания, как внутриквартальной, так и микрорайонной, и внутридворовой. Не обязательно делать колодец из 25-этажных зданий: с той стороны, где ходит солнце, можно делать разрыв, понижать этажность - вариантов всяких множество, их на третьем курсе архитектурного института проходят. А квартиры, в которых солнца нет, должны стоить дешевле.

Возвращаясь к типовой ситуации: должна быть полностью обеспечена социально-бытовая инфраструктура: детские сады, школы, магазины шаговой доступности, спортивные комплексы, поликлиника - этот нормативный перечень можно продолжать долго. Среди таких новых кварталов должен быть район более оживленной торговли с крупными магазинами, торговым центром, общественным центром - концертным или выставочным залом. А дальше, по мере удаления от такого центра, все должно выстраиваться патриархально в прилегающих районах: не нужно ни много магазинов, ни шумных заведений, вроде ночных молодёжных клубов.

Хлдобыстова 10 к.1

Первые этажи и культурные центры

Всё равно все первые этажи не удастся занять общественными учреждениями, магазинами, офисами. При этом там не должно быть жилья, кроме рассчитанного на маломобильные группы населения, то есть тех, выход из которых ведёт сразу на улицу. В советские годы существовали такие «комиссии по первым этажам», которые очень хорошо знали, какой социальный набор должен быть, и вся социальная структура была обеспечена уже на стадии проекта. Сейчас управы и префектуры выдают требования к первым этажам, но не в полном объёме.

Озеленение должно быть заложено в проект, чтобы из квартала в квартал были «зеленые ходы», которые не пересекаются с главными улицами. Тогда пространства дворов будут не замкнутыми, а общедоступными.

Если на местности есть река или пруд - вообще замечательно, вот вам готовая территория общественного, культурного, рекреационного центра для группы окружающих кварталов. В Европе, а особенно в Америке любят сделать такой центр из старого здания, которое сохранилось в районе. Его реставрируют, вокруг делают не типовое, а какое-нибудь особенное благоустройство, оборудуют внутри культурное пространство: выставочные залы, залы для проведения занятий. То же можно делать и у нас: дайте людям оторваться, дайте это задание молодым дизайнерам и архитекторам, они сделают культурный центр квартала или района так, что соседи будут завидовать.

Возврат к дореволюционной практике

В домах новых серий декларируется большая высота потолков в помещениях, от 2,7 до 3 метров. Первые пятиэтажки имели высоту потолков 2,45 метра. Получается, за 60 лет мы «выросли» на 25-55 сантиметров, и это хорошо. Таким образом, мы возвращаемся к дореволюционной практике проектирования жилых домов.

Инженерное оснащение и обеспечение варьируется: хотите умный дом - пожалуйста, но это будет стоить дороже. Хотите, можно пробурить скважины, и тепло грунта, преобразующееся в электроэнергию, будет обеспечивать ей весь дом, ещё и продавать будете. Всё это можно сделать, но тогда строительство «влетит в копеечку». Я думаю, что в районах массовой жилой застройки, где жильцы не могут себе позволить лишнего, не будет запроса на такое уникальное инженерное оснащение зданий.

Вариации планировки - да, будут востребованы. Дома современных серий - все каркасно-панельные: сначала возводится каркас, что дальше позволяет делать планировку квартир достаточно свободной. Только коммуникации, границы квартир, лифты и лестничные клетки остаются на неизменных местах. При этом можно объединять соседние квартиры, если это нужно.

Немецкие примеры

На опыте строительства в Берлине могу сказать, что там даже оборудование кухни ставится: духовка, плита, холодильник, шкафчики. Что-то монтируют за счёт строителя, а что-то, если это улучшенное оборудование - за счёт покупателя. Там вариабельность достигает не совсем понятных для нас высот, но у них так принято, они нас обогнали. И у нас такое будет. Почему я так спокойно смотрю на развитие типового домостроения? Потому что у нас есть образцы, и так как экономика рыночная, мы будем неминуемо к ним приближаться.

Должен быть уровень жизни, уровень комфортности среды. Моя квартира - мой мир, его я обустрою и сам. А вот то, что находится снаружи, я сделать сам не могу, это все должно быть заложено в проекте и реализовываться силами, скажем так, внешними: сообществом жителей, строителями, префектурой за счет города.

Когда у нас сформируется гражданское общество, мы тоже прийдем к таким решениям, которые существуют в наши дни на Западе: когда жители образуют сообщества, которые отвоевывают свои права для того, чтобы улучшить уровень жизни на своей территории. А власти будут к этому прислушиваться.

Перспектива

Если говорить о ближайшей перспективе, то в первую очередь стоит ожидать того, что построенные дома будут соответствовать тем замечательным картинкам, которые представляют архитекторы, когда защищают свои проекты.

В 1950-х, когда были запущены домостроительные комбинаты, появилась перспектива массового строительства доступного жилья. Мы по привычке ругаем этот подход, но тогда в разы увеличился объём строительства, например, в Москве - в 20 раз! И это позволяло решать соответственные производственные, социальные задачи. Сейчас нет потребности в разы наращивать объемы строительства, его нужно сохранять на прежнем уровне, и рынок никто не хочет обрушивать. Но тем не менее, если то, что мы видим на проектных картинках, начнет реализовываться в натуре, можно будет говорить о том, что мы достигли уровня развитых стран Европы.

Конструктивная система безригельного сборного железобетонного каркаса КУБ-2,5 позволяет в разнообразных климатических условиях практически полностью обеспечить стоительство всего спектра городских сооружений: жилья, зданий административного, социально-культурного и бытового назначения, многоярусных гаражей, складов, некоторых производственных сооружений (с пролетами до 12 м).

Все железобетонные конструкции системы дают возможность проектировать (строить) здания вплоть до I степени огнестойкости, что обеспечивает использование ее для зданий различной высотности: коттеджи, малоэтажные и многоэтажные (до 75 метров) дома.

Минимальное количество вертикальных элементов каркаса и отсутствие ригелей позволяет создавать в границах несущих и ограждающих конструкций свободные планировки помещений различного назначения. Перегородки могут быть расположены в любом месте архитектурного плана как во время проектирования и строительства, так и во время эксплуатации здания. Система обеспечивает возможность перепланировок помещений в соответствии с любыми текущими потребностями в процессе эксплуатации здания без нарушения конструктивной устойчивости здания (дает свободу в организации на первых этажах в жилых домах офисов, магазинов, спортивно-оздоровительных и бытовых комплексов).

Несущий каркас здания состоит только из внутренних элементов (колонн, перекрытий и при необходимости связей или дифрагм). В качестве наружных ограждающих конструкций (стен) могут использоваться практически любые фасадные решения: облегченные теплоэффективные каменные (в т.ч. облицованные кирпичем), различные навесные панели, вентилируемые фасады, витражные ограждения и т. д.

Система «КУБ» позволяет консольно выносить плиты перекрытия за оси крайних колонн (до 1,5 м) и придавать плитам по их наружному обрезу практически любую форму в плане. В систему заложены безграничные возможности по обогащению пластики фасадов, которые могут удовлетворить любые, самые изысканые вкусы, и ограничиваются только фантазией архитектора, запросами заказчика и требованиями норм.

Конструктивные особенности системы

На сегодняшний день на российском рынке конструктивная система безригельного каркаса "КУБ-2,5" является единственной, в которой безригельный каркас – полносборный.

Каркас здания (сооружения) в системе конструктивного безригельного каркаса представляет собой пространственную конструкцию, типа «этажерки» сборного, сборно-монолитного или монолитного исполнения. В качестве стоек каркаса служат колонны, роль ригелей выполняют плиты перекрытия, для элементов жесткости используютя связи либо диафрагмы. Лестницы, вентблоки, лифтовые шахты при этом могут быть применены любые, освоенные заводами-производителями. Несущая способность перекрытий позволяет использование каркаса в зданиях с интенсивностью нагрузок на этаж не более 1300 кг/м 2 (модификация КУБ-2,5К до 2500 кг/м 2).

В основе конструктивной системы «КУБ-2,5» заключен оригинальный узел сопряжения двух основных элементов – панели и колонны с использованием закладной детали – стальной обечайки специальной конструкции соединенной с арматурными каркасами, располагающимися в теле панели. Бетон в данном узле работает в условиях всестороннего сжатия, в следствие чего происходит его самоупрочнение. Это дало возможность избежать ванной сварки в стыке колонн, в узле присутствуют только монтажные швы.

Стыки элементов, из которых состоит безригельный каркас в целом, замоноличиваются, образуя рамную конструктивную систему, ригелями которой служат перекрытия.

Членение перекрытия запроектровано с таким расчетом, чтобы стыки панелей располагались в зонах, где величина изгибающих моментов равна нулю.

Важным преимуществом системы является возможность использования в колоннах бетонов повышенных классов (до В60), что сказывается на результатах армирования и сохранении типовых поперечных сечений колонн 400×400. Колонны, изготавливаемые на строительной площадке (в монолитном домостроении) могут иметь класс бетона до В30, а это накладывает на конструирование стоек соответствующие ограничения.

Наружные стены не являются несущими, под них не нужно устраивать фундаменты, их не требуется проектировать столь прочными, как это делается в зданиях бескаркасного типа. Нагрузка на основание каркаса на 25% ниже, чем в монолитном исполнении. Независимо от грунтовых условий объем фундаментов, необходимых для распределения усилий на основание от надземной части зданий, выполненных в конструкциях системы «КУБ-2,5» будет всегда минимальным, т.к. собственный вес каркаса также минимален за счет достигнутой оптимизации всех сечений.

Конструкции безригельного каркаса предназначены для применения в различных регионах России, в том числе в районах с сейсмичностью 7-9 баллов.

Прочность конструкций каркаса «КУБ-2,5» подтверждена техническими расчетами и многочисленными испытаниями:

Конструкции КУБ рассмотрены НТС Госкомархитектуры при Госстрое СССР и письмом № ИП-7-3691 от 19.09.1986 г. рекомендованы к применению;
ЦНИИСК им. Кучеренко Госстроя СССР, каркас КУБ рекомендован к применению (заключение от 15.03.1990 г.);
Лаборатория динамических испытаний ЦНИИЭП жилища под руководством Ашкинадзе Г.Н.

В последние годы в Росcии и за рубежом построены более тысячи объектов с использованием безригельного каркаса КУБ-2,5.

Особенности строительства в системе

Универсальная конструктивная система "КУБ-2,5" высоко индустриализирована, что выражается в высокой степени заводской готовности составляющих ее элементов. Все элементы производятся на заводах железобетонных изделий.

На строительной площадке выполняются только монтаж готовых элементов механизированными средствами, обеспечивая тем самым высокие темпы строительства.

Применяемая в системе заводская технология изготовления элементов зданий позволяет максимально перенести затраты труда строителей в цеховые условия, тем самым значительно уменьшая на строительной площадке риски как природных, так и человеческих факторов.

При разработке каркаса системы КУБ были применены решения, существенно сокращающие строительный процесс возведения каркаса здания:

монтаж вертикальных конструкций производится сразу на несколько этажей;
конструкция стыка колонн не требует проведения ванной сварки несущей арматуры;
отсутсвует необходимость в установке (и последующей многократной переустановке) опалубки;
конструкции стыков колонн и панелей перекрытий между собой не требуют установки специальной опалубки для замоноличивания стыка, чем снижена построечная трудоемкость;
изделия плит КУБ-2,5 складируются в штабеля до 10 штук, что позволяет успешно работать в условиях стесненной строительной площадки.

Кроме того монтаж каркаса может вестись в любую погоду, а небольшое количество рабочих на стройплощадке снижает вероятность использования неквалифицированной рабочей силы.

Экономическое обоснование

Железобетонные конструкции системы «КУБ-2,5» не только рациональны, но и оптимальны в силу заложенных в них решений. Рациональность выражается в разумно обоснованных, продуманных конструктивных решениях, предусматривющих минимальное количество строительных материалов (стали и бетона) и трудозатрат.

Экономия материалов:

расход железобетона в каркасе (панели перекрытия, колонны, швы замоноличивания) составляет: 0,179 м³ на 1 м² площади перекрытия;
расход стали в железбетонных элементах каркаса, в т.ч. арматурной и прокатной, составляет: 14,3 кг на 1 м² площади перекрытия.

Экономия трудозатрат:

трудозатраты построечные – 0,51 чел. час на 1 м² площади перекрытия;
трудозатраты заводские – 1,92 чел. час на 1 м² площади перекрытия.

Универсальная конструктивная система сборно-монолитного безригельного каркаса «КУБ-2,5» проектируется на основе разработанных и проверенных методик, что значительно сокращает сроки выполнения работ.

Изготовление и возведение каркаса ведется на основе проверенной временем эффективной организации строительного производства.

Механовооруженность труда на всех уровнях изготовления сборных железобетонных изделий и монтажа каркаса достигает 90%.

Всепогодность, универсальность и поточность возведения каркаса, а также предварительные проектные проработки позволяют достаточно точно планировать сроки строительства.

Сборный железобетон не требует электропрогрева, что экономит затраты на электроэнергию.

Скорость возведения снижает время эксплуатации башенных кранов, а следовательно и арендную плату за их эксплуатацию.

Использование сборного железобетонного каркаса системы «КУБ-2,5» реально сокращает сроки строительства и удешевляет его.

Строительная система КУБ-2,5 предназначена для строительства жилых домов, административных, общественно-социальных объектов, зданий бытового назначения, многоярусных гаражей, производственных сооружений в разнообразных климатических и сейсмических условиях и является универсальной.

КУБ-2,5 - одна из немногих строительных систем в России, в которой безригельный каркас является полносборным. Таким образом, система КУБ-2,5 обладает архитектурно-планировочными и конструктивными преимуществами перед традиционными балочными системами. Главная ее особенность - отсутствие ригелей, роль которых выполняют плиты перекрытия, и использование многоярусных колонн без выступающих частей (вследствие чего не нарушается эстетика помещений, экономится материал и внутреннее пространство).

Безригельный каркас состоит из колонн квадратного сечения, плоских панелей перекрытия и при необходимости связей или диафрагм. Сечение колонн 400x400 мм, они могут быть как одноэтажными, так и многоэтажными. Разработанные конструкции каркаса предусматривают высоту этажей в зданиях 2,8, 3,0, 3,3 и 3,6 м при основной сетке колонн 6x6 м. При усилении колонн высота этажа может быть увеличена до 11 м. Панели перекрытий имеют размеры 2,98x2,98 м, таким образом, зазор между ними всего 20 мм, что дает возможность замоноличивания швов без установки опалубки. Толщина панелей 160 мм. Панели перекрытий, в зависимости от расположения, подразделяются на надколонные, межколонные и средние. Несущая способность перекрытий позволяет использование каркаса в зданиях с интенсивностью нагрузок на этаж до 1300 кг\м 2 .

В основе конструктивной системы КУБ-2,5 заключен оригинальный узел сопряжения двух основных элементов - панели и колонны с использованием закладной делали - стальной обечайки специальной конструкции соединенной с арматурными каркасами, распологающимися в теле панели. Бетон в данном узле работает в условиях всестороннего сжатия, в следствии чего происходит его самоупрочнение. Это дало возможность избежать ванной сварки в стыке колонн, в узле присутствуют только монтажные швы.

Членение перекрытия запроектировано с таким расчетом, чтобы стыки панелей распологались в зонах, где величина изгибающих моментов равна нулю. Стыки элементов, из которых состоит безригельный каркас в целом, замоноличиваются, образуя рамную конструктивную систему, ригелями которой служат перекрытия.

Лестницы, вентблоки, лифтовые шахты могут быть применены типовые. В качестве наружных ограждающих конструкций (стен) могут использоваться практически любые фасадные решения: облегченные теплоэффективные каменные (в т.ч. облицованные кирпичем), различные навесные панели, вентилируемые фасады, витражные ограждения и т.д.

Монтаж конструкций ведется в следующем порядке:

Монтируются колонны и замоноличиваются в стаканах фундаментов;
Устанавливаются и привариваются к арматуре колонн надколонные панели;
Монтируются межколонные и средние панели. После установки фиксаторов швы между панелями замоноличиваются. Одновременно замоноличиваются стыки надколонных плит с колоннами по всему перекрытию на данной отметке. В конструкции стыков колонн предусмотрен принудительный монтаж, при котором фиксирующий стержень верхней колонны должен войти в патрубок нижней колонны. В узле присутствуют только монтажные швы.

Основные преимущества системы КУБ-2,5:

Универсальность применения и комплексность каркаса

Полносборность каркаса означает отсутствие на строительной площадке затратных и трудноконтролируемых монолитных работ.
В связи с отсутствием ригелей и несущих стен появляется возможность свободных планировок помещений.
Каркас может использоваться для строительства как жилых, так и нежилых зданий.
С применением однотипных элементов можно возводить здания до 25 этажей с различными архитектурными и планировочными решениями.
Ограждающие конструкции и внутренние стены могут быть изготовлены из любых (в том числе и неконструкционных) строительных материалов.

Надежность и сейсмостойкость каркаса

За счет заводского изготовления конструкций появляется возможность использования в колоннах бетонов повышенных классов (до В60), что сказывается на результатах армирования и сохранении типовых поперечных сечений колонн 400*400, в то время как колонны, изготавливаемые на строительной площадке (в монолитном домостроении) не могут иметь сопоставимый класс бетона, что накладывает соответствующие ограничения.
Система КУБ 2,5 отработана с конструкторской точки зрения.
Все конструкции производятся в заводских условиях, на строительной площадке выполняется только монтаж готовых элементов каркаса. Это позволяет максимально перенести затраты труда в условия завода ЖБИ, тем самым уменьшая риски природных и человеческих факторов. Заводской производственный контроль гарантирует качество и надежность конструкций.
Конструкции каркаса предназначены для применения в различных регионах России, в том числе в районах с сейсмичностью 7-9 баллов
В системе применена новая конструкция узлов крепления связей к колоннам, снижающая вероятность резонанса сооружений при вынужденных колебаниях.

Экономическая эффективность строительства

Низкая материалоемкость каркаса, расход бетона и стали на 1 м2 конструкции по сравнению с другими системами значительно ниже.

Технико-экономические показатели на 1 кв.м. перекрытия по данным ЦНИИПИ "Монолит" г. Москва
Бетон (сборный)	0.19 м 3 /м 2
Бетон (замоноличивание швов)	0.016 м 3 /м 2
Металл	12.63 кг/м 2
Фактические трудозатраты	0.51 чел./час на м 2

Экономическая эффективность за счет низких трудозатрат на монтаж и высокой скорости возведения каркаса.
Экономия на энергоресурсах и использовании основных средств. Сборный железобетон не требует электропрогрева, что экономит затраты на электроэнергию, за счет скорости возведения каркаса снижается время эксплуатации башенных кранов.
Низкий расход железобетона на 1 м2 перекрытия каркаса.
Экономия на обустройстве фундамента. Нагрузка на основание здания построенного с использованием каркаса КУБ-2.5 на 25% меньше, чем от аналогичного в монолитном исполнении. Собственный вес каркаса минимален за счет достигнутой оптимизации всех сечений. Независимо от грунтовых условий объем фундаментов, необходимых для распределения усилий на основание от надземной части зданий, выполненных в конструкциях КУБ-2.5 будет всегда ниже.

Показатели	Ед. изм.	Известные решения
		КПД, серии		Система КУБ-2,5	Моно лит ный	Кирп ичны й
		90	111
Расход железобетона	М 3	0,85	0,80	0,17	0,20	0,14
В т.ч. монолитного	М 3	0,02	0,02	0,12	0,20	0,02
Расход стали на несущие конструкции	кг	14,5	14,2	12,3	19,7	12,0
Расход материалов на ограждающие конструкции (кирпич, ячеистобетонные камни)	М 3	0,02	0,02	0,30	0,30	0,85
Обеспечение свободных планировочных решений
Стоимость строительства	%	100	100	87	92	100

Возможность применения различных архитектурных решений

Каркас системы КУБ-2,5 позволяет воплощать в жизнь широчайший спектр архитектурных решений фасада здания, которые могут удовлетворить любые вкусы, и ограничиваются только фантазией архитектора, запросами и пожеланиями Заказчика и требованиями Строительных Норм.
Система КУБ-2,5 позволяет консольно выносить плиты перекрытия за оси крайних колонн (до 1,5м) и придавать плитам по их наружному краю практически любую форму, вплоть до смещения по радиусу на любом этаже, не говоря уже об устройстве эркеров, лоджий и балконов.
Каркас КУБ-2,5 позволяет использование разных фасадных систем. В качестве наружных ограждающих конструкций могут использоваться практически любые фасадные решения: облегченные теплоэффективные каменные (в т.ч. облицованные кирпичем), различные навесные панели, вентилируемые фасады, витражные ограждения и т.д.

Эффективные возможности для проектирования

Свободная планировка и перепланировка помещений за счет отсутствия несущих стен и ригелей, в том числе и в уже эксплуатируемом здании.
Имея основным шагом колонн 6х6м, система дает большую свободу для проектирования, чем другие виды каркасов, применяющие меньшую кратность.
Возможность варьировать расстояние между перекрытиями, а, следовательно, высоту помещений по желанию заказчика от 2,8 до 3,6 м.
Система КУБ-2,5 позволяет решать различные градостроительные задачи, возможно применение системы в сложной градостроительной ситуации при стесненных условиях строительства и при уплотнении городской застройки в сложившихся кварталах.

Высокая скорость и простота строительства каркаса

Сборка каркаса по принципу «конструктора», исполнение элементов по заводским стандартам.
Монтаж вертикальных конструкций производится сразу на несколько этажей. Конструкция стыка колонн не требует проведения ванной сварки рабочей арматуры.
Отсутствует необходимость в установке (и последующей многократной переустановке) опалубки.
Требуется небольшое количество монтажников на стройплощадке, что снижает риски человеческого фактора и вероятность использования неквалифицированной рабочей силы (опытная бригада из 5 человек монтирует в смену до 300 м2 перекрытия).
Монтаж каркаса может вестись в любых погодных условиях, что расширяет сезонные сроки строительства.
Возможность транспортировать конструкции системы КУБ 2,5 железнодорожным, автомобильным либо водным транспортом, в том числе в другие города.

Прочность конструкций каркаса "КУБ-2.5" подтверждена техническими расчетами и многочисленными испытаниями:

Конструкции КУБ рассмотрены НТС Госкомархитектуры при Госстрое СССР и письмом №ИП-7-3691 от 19.09.1986 года и рекомендованы к применению;
ЦНИИСК им.Кучеренко Госстроя СССР, каркас КУБ рекомендован к применению (заключение от 15.03.90г.);
Лаборатория динамических испытаний ЦНИИЭП жилища под руководством Ашкинадзе Г.Н. (успешно пройдены динамические испытания).

Системы безригельного железобетонного каркаса в современном строительстве

Сборный железобетонный каркас «КУБ-2.5» является универсальной конструкцией для строительства жилых, общественных и промышленных зданий как в обычных условиях строительства, так и в районах с сейсмичностью не более 9 баллов включительно по 12 бальной шкале. ниверсальная конструктивная система «КУБ-2.5» позволяет в разнообразных климатических, рельефных, сейсмических условиях практически полностью обеспечить строительство жилых домов, зданий социально-культурного назначения, складских комплексов, многоярусных стоянок автотранспорта и т.п. - т.е. реализовать жилую застройку и объекты промышленно-комунальной зоны при ней в едином конструктивном ключе, в единой технологии изготовления и монтажа строительных конструкций.

Жилые дома, объекты социально-бытового назначения, административные здания – десятки и сотни объектов возведены за это время с использованием безригельного каркаса во многих городах Росcии и СНГ - Москве, Санкт-Петербурге, Нижнем Новгороде, Киеве и многих других городах.

Рисунок 1

Вид в аксонометрии несущих конструкций

а) и эпюры моментов (б) безригельного каркаса «Куб-2.5»: НК- надколонная плита; МК- межколонная плита; ПВс- плита вставка; К-колонна

На сегодняшний день конструктивная строительная система безригельного каркаса «КУБ-2.5» - это единственная на российском рынке строительная система, в которой каркас является полносборным, монолитными являются только стыки между конструктивными элементами каркаса: колонной и плитой. Это делает перспективным её использование в условиях Севера, где ограничено применение монолитного железобетона природными факторами. Применяемая в этой системе заводская технология изготовления элементов зданий максимально переносит затраты труда строителей в цеховые условия, тем самым значительно уменьшая на строительной площадке риски как природных, так и человеческих факторов, а также в значительной мере сокращает сроки строительства.

Конструкция безригельного каркаса системы «КУБ-2.5» представляет собой рамный (рамно-связевый) сборно-монолитный каркас с бескапительными перекрытиями (рис.1,а). Членение перекрытия запроектировано с таким расчетом, чтобы стыки панелей располагались в зонах, где величина изгибающих моментов равна нулю (рис.1,б). Пространственная жесткость обеспечена монолитной связью элементов (перекрытий и колонн) и, при необходимости, включением в систему связей или диафрагм.

Разработанные конструкции каркаса предусматривают высоты этажей 2,8 м, 3,0 м, и 3,3 м при основной сетке колонн 6,0 х6,0 м. Возможны пролеты 3,0 м, 6,0 м и 12,0 м.

Рисунок 2 Варианты наружных ограждающих конструкций безригельного каркаса «Куб-2.5»

Конструктивная система безригельного каркаса имеет 2 несущих элемента: колонна и панель перекрытия, что дает возможность выполнять наружные ограждающие конструкции в различных вариантах. Наружные стены по статической функции могут быть как навесными (рис.2,а-б) так и самонесущими (рис.2,в). По материалу – бетонные, из пеноблоков, кирпичные. Утеплитель может располагаться как с внутренней стороны, так и с наружной, в том числе с применением вентилируемых фасадов. В качестве внутренних стен и перегородок так же могут применяться конструкции из различных материалов.

Рисунок 3 Варианты плит перекрытий и стыки плит перекрытий

безригельного каркаса «Куб-2.5»

Плоские панелей перекрытия применяют заводского изготовления двух модификаций: одномодульные размерами 2980х2980х160мм (максимальный размер 2980х5980х160 мм) и двухмодульные с размерами 2980х5980х160 мм.

Одномодульные панели перекрытия разделяются в зависимости от их местоположения в каркасе (рис.3,б) на:

надколонные, межколонные, средние (плиты вставки).

Двухмодульные панели образуются путем объединения двух соседних панелей: надколонная и межколонная; межколонная и средняя (рис.3,а).

Применение двухмодульных панелей предпочтительнее, так как это позволяет вдвое ускорить монтаж и сэкономить на замоноличивании стыков.

При установке панелей арматурные выпуски торцов совмещаются таким образом, что образуется петля, куда вставляется, а затем привязывается арматура (рис.3,в). Швы между плитами используются для пропуска инженерных коммуникаций.

Колонны разработаны двух типов: сечением 400х400 мм с предельной длиной 14600 мм и сечением 200х400 мм с предельной длиной 9200 мм (рис.4,5).

В уровне перекрытии колонны имеют обнаженную арматуру (рис.4).

Рисунок 4 Колонны безригельного каркаса «Куб-2.5»

Рисунок 5 Колонны и стыки колонн безригельного каркаса «Куб-2.5»

Стык колонн предусматривает принудительный монтаж, при котором фиксирующий стержень нижнего торца верхней колонны должен войти в патрубок верхнего торца нижней колонны (рис.5,в). При этом не требуется установка опалубки, не предусматривается сварка арматуры, сокращается построечная трудоемкость. Также на колонне предусмотрены вертикальные риски на всех вертикальных гранях для удобства геодезического контроля при монтаже колонн (рис.5,б).

Узел сопряжения двух основных элементов - панели и колонны разработан с использованием закладной детали - стальной обечайки (рис.5,г), соединенной с арматурными каркасами, располагающимися в теле панели. Бетон в данном узле работает в условиях всестороннего обжатия, вследствие этого происходит его самоупрочнение. Это дало возможность избежать ванной сварки в стыке колонн. В узле присутствуют только монтажные швы.

Монтаж конструкций, составляющих безригельный каркас в целом, ведется в следующем порядке: сначала устанавливаются, выверяются колонны и замоноличиваются в стаканах фундаментов; затем на проектную отметку устанавливаются надколонные панели и привариваются к арматуре колонн; после этого межколонные и средние панели монтируются «насухо» при помощи бетонных монтажных столиков (рис.3,г), предусмотренных конструкцией панелей; стыки между панелями бетонируются

Практика использования унифицированного безригельного безкапительного каркаса системы «КУБ-2.5» показала преимущества её перед другими системами:

На сегодняшний день это практически единственная система, которая действительно дает полную свободу планировочных решений (рис.6). С ее помощью можно строить здания высотой от 2 до 25 этажей, с любой высотой этажа.

По сравнению с традиционными технологиями возведения многоэтажных зданий эта технология является экономичной: пониженный показатель расхода бетона и стали дает общее снижение стоимости строительства на 5-7%, даже с учетом затрат заводской технологии изготовления элементов.

Преимущество системы по сравнению с монолитными каркасами выражается: в пониженном показателе массы стали в перекрытии (78,9 кг на 1 м3 при шаге колонн 6х6м); в возможности использования в колоннах бетонов повышенных классов (до В60), что сказывается на результатах армирования и сохранении типовых поперечных сечений колонн 400 х 400мм.

Все элементы системы, в отличие от технологии монолитного каркаса, производятся заводским способом, что позволяет практически полностью исключить вариант брака, так как все составляющие конструкции безригельного каркаса проходят жесткий производственный контроль на предприятии.

Следующим фактором при определении преимуществ этой строительной системы являются высокая скорость и простота монтажа.

При возведении объектов бригада из 5-ти человек монтирует в смену до 300 м 2 перекрытий, пространственную конструкцию собирает с темпом 200 м 2 , независимо от времени года и погодных условий. При хорошем навыке монтажников каркас одной секции 16-этажного дома может быть выполнен за три месяца с установкой всех железобетонных элементов.

За счет увеличения скорости возведения каркаса и экономии основных материалов достигается общая экономическая эффективность до 20% от общей суммы затрат на возведение надземной части, что подтверждается расчетами и практикой применения системы в 27 регионах России.

Рисунок 2.5 Пример жилого 16-ти этажного дома в системе безригельного каркаса «Куб-2.5»

«КУБ-2,5» дает возможность производить в одних и тех же типах форм сборные элементы любой применяемой этажности.

Для реализации жилой застройки (жилые и общественные здания) необходимо иметь 4 типа форм: колонна, надколонная плита, межколонная плита, средняя плита. Лестницы, вентблоки, лифтовые шахты при этом могут быть применены любой другой конструктивной системы, освоенной заводами производителями железобетонных изделий.