Проводя аналогию с технологией несъемная опалубка СОТA, мы видим, что ж/б конструкционная армированная панель держит вертикальные нагрузки на сжатие 32-38 тонн/ метр погонный, имея при этом минимум материалов. Выступая несущим конструктивом, армированная железобетонная панель с утеплителем из пенополистирола весит относительно немного - 1 м² всего 200-220 кг. Если панель используется в качестве ограждающей конструкции, еще меньше (на 20-25 %).

Учитывая нехватку железа в стране, башня была построена из 6 гиперболоидных блоков, каждый высотой 25 м. С установкой двух траверс и флагштока высота башни достигла 160 метров. Кроме того, металл на строительство башни нашли только тот, который был, и металл этот был не очень хороший (в нем было большое содержание фосфора). Башню Шухов построил все равно, но с другой стороны, это большое содержание фосфора башню и спасло, поскольку она из-за такого состава металла не столь сильно подвержена коррозии (башня ни разу не реставрировалась за все время своего существования). В историю радиотехники башня вошла как эмблема советского радиовещания.

В 2008 году, в центре Джорджа Пампиду (Париж) состоялась выставка "Искусство инженерии". И хотя она проходила в г. Париже с его знаменитой Эйфелевой башней, логотипом выставки и как бы венцом инженерной мысли, инженерного искусства, была выбрана Шуховская башня.

В сооружениях, построенных по проектам инженера Шухова, несмотря на их ажурность и внешнюю легкость, заложен потрясающий запас прочности. Например, гиперболоидная шуховская башня порта Кобе (Япония), в 2005 году выдержала землетрясение в 7 баллов по шкале Рихтера (см. фото слева). Разработчики технологии СОТА™, стремясь следовать традициям великих русских инженеров, заложили в расчеты основного конструктивного элемента этой технологии, железобетонную сэндвич-панель «СОТА», беспрецедентно высокий коэффициент запаса прочности. Несмотря на то, что согласно расчетам достаточная толщина наружной и внутренней железобетонных стенок несущей панели составляет 35-40 мм, компанией принято решение принять толщину этих стенок во всех проектах постоянной величиной по 50 мм. Почему? Общеизвестно, что в последние годы проекты российских архитекторов, основанные на шуховских принципах, были под запретом. Власть вынуждена была применить такой запрет, поскольку зачастую подобные проекты были крайне некачественно проработаны и просчитаны. Многие попытки возведения зданий по таким проектам приводили к саморазрушению этих сооружений еще на стадии строительства, вот они, набившие уже оскомину, «дураки и дороги». Результаты всех лабораторных испытаний по прочности панели «СОТА» с толщиной несущих стенок по 50 мм в 1,5 и более раза превосходят требования, регламентированные соответствующими СНиП.

Сегодня, как и раньше, строители работают над улучшением характеристик конструкций, созданных на основе критерия минимального веса, используя при этом два других критерия: трудоемкость и стоимость. Синтез этих критериев, впервые воплощенный на практике и в теории В.Г. Шуховым, составляет основу современной конструкторской школы. Аналитический подход к конструктивной форме, анализ самой постановки задачи, установление строго научных закономерностей, сочетающих основные факторы формообразования, т. е. комплексный подход к решению проблемы является характерной чертой шуховского метода. На его основе Владимир Григорьевич создал ряд блестящих конструкций зданий и сооружений. Например, разработаная им конструктивная форма здания Тульского машиностроительного завода впоследствии стала образцом для многих отечественных и иностранных заводов. Такие разработки, являясь решениями нового типа, благодаря своей непостижимой легкости, удивительной простоте и элегантности конструкции, а также необычным и смелым формам, конструкции, произвели в то время сенсацию.

На PR-сенсацию, изменение восприятия современной России в мире, рассчитывает и правительство г. Москвы, планирующее построить гигантское вантовое сооружение по шуховскому принципу на полуострове в Нагатинской пойме (см. фото ниже). Во дворце, площадь которого будет больше любой другой постройки на Земле, высота составит почти 1,5 тыс. футов. Стоимость проекта оценивается в 2 млрд. фунтов, в нем смогут жить до 30 тыс. человек.

Шуховские конструкции сегодня актуальны как никогда. Например, 21 апреля 2010 г. в г. Нижний Новгород состоялось расширенное заседание общественного комитета по предпринимательству в сфере строительства и жилищно-коммунального хозяйства на тему "Конструкция инженера Шухова в современных условиях". Главными вопросами дискуссии стали перспективы использования конструкций Владимира Шухова. Потрясающая экономика строительства на основе сетчатых оболочек в современных конструкциях и сооружениях, другой взгляд на существующую практику проектирования сооружений из металлоконструкций - вопросы которые интересны как заказчику, так и строителю.

Например, формирование сетчатой оболочки гиперболоидной формы с использованием стального проката и способа предварительного напряжения сетчатой оболочки, состоящей из стержневых гиперболоидов, позволяют создавать недостающие массовые пешеходные переходы. При этом они будут отличаться от типовых лёгкостью и изяществом, будут иметь вес в 1,5 - 2 раза меньший типовых проектных решений, а значит будут и дешевле. Круглая форма поперечного сечения пролётного строения может придать мостовому переходу комфортность, если выполнить ограждения, например, из поликарбонатных материалов в целях защиты его от неблагоприятных природных условий. Идеи Шухова не раскрыты, но заложенный в них потенциал, безусловно, огромен.

В России есть нехорошая привычка замалчивать имена своих героев. Эдисон, который сделал значительно меньше, известен, а почему-то Владимир Шухов - нет. Поэтому отрадно видеть что в последнее время что-то в этом отношении меняется: на Тургеневской площади в Москве в 2008 был открыт памятник инженеру Шухову. Первый в России.

Что взяла несъемная опалубка СОТА™ от Шуховских сетчатых несущих оболочек?
Выбор конструктивной формы с позиции значительного уменьшения критериев веса, стоимости и трудоемкости. Применение тонкостенной сетчатой конструкции, отлично решающей проблему минимального веса. Легковесность армированной панели выгодно не только значительной экономией финансовых средств, но еще и тем, что тонкостенные оболочки способствуют приобретению архитектурой новых пластических качеств, новых свойств "невесомости", воздушности, прозрачности. Это дает архитектору практически неограниченную свободу.

Армоцементные конструкции Нерви (с 1943 г)

В 1943 году, уже известный своей новой системой сборных большепролётных сводов из ромбовидных железобетонных звеньев, 52-х летний итальянский инженер и архитектор Пьер Луиджи Нерви (1891-1979) приступает к экспериментальным исследованиям армоцементных конструкций.

Годами позже, создавая тонкие криволинейные оболочки для стадионов, концертных и выставочных залов и др., без использования традиционной деревянной опалубки (ее было очень сложно использовать для таких поверхностей) Нерви уже эффективно применял армоцéмент без какой-либо опалубки. Эта идея обеспечила новому материалу триумф в мире и принесла Нерви славу "поэта железобетона".

Новый материал устранял все известные недостатки цементного камня. Армоцемент, хрупкий и непрочный при растяжении, изгибе или ударе, после армирования несколькими слоями стальной сетки приобрел свойства упругого, трещиноустойчивого материала. Он стал отличаться высокой прочностью при действии любых видов нагрузок, в том числе, удара, изгиба и растяжения. Несмотря на то, что армоцемент и железобетон состоят, казалось бы, из одних и тех же исходных материалов (бетон и сталь), свойства их далеко не одинаковы. Главная особенность армоцементных конструкций проистекает из значительного увеличения поверхности сцепления арматуры (сетки) с бетоном, позволяющего конструкции выдерживать большие упругие деформации.

Уже с 1943 года армоцемент под названием ферроцемент (железоцемент) начинают применять в судостроении Италии, а затем и в других странах.

Что такое армоцемент? Мелкозернистый цементно-песчаный бетон марок повышенной прочности (М300—400) на заполнителе не крупнее 3 мм, в массе которого равномерно распределены тканые или сварные стальные сетки из тонкой проволоки диаметром 0,5—1 мм с ячейками размером до 10х10 мм. Проволочные сетки равномерно распределены между собой, расстояние между ними 3-5 мм. Это позволяет получить достаточно однородный по свойствам материал. Армоцемент может одновременно содержать стержневую или проволочную арматуру.

Способность бетона воспринимать растягивающие напряжения тем больше, чем больше поверхность сцепления арматуры с бетоном. Например, для получения армоцемента с повышенной упругостью и растяжимостью без образования трещин необходимо чтобы количество проволочных сеток составляло не менее 400-500 кг на 1 м³ бетона (по данным Нерви) или не менее 300 кг по данным исследований отечественных НИИ (содержание стали в сетчатом армировании панели СОТА™ 190-230 кг/м³). Бетон более равномерно вовлекается в работу: снижается концентрация напряжений, более равномерно распределяются внутренние усилия, вследствие чего растяжимость армоцемента по сравнению с железобетоном увеличивается в пять раз и более.

Чем гуще и равномернее расположена арматура, и тоньше проволока арматурных сеток, тем выше прочность и упругость сцепления арматуры с бетоном. Густое армирование определяет высокий уровень сопротивления сечения изгибающим усилиям и возникновению трещин, а также способность противостоять ударным нагрузкам.


Морозостойкость армоцемента, как правило, превышает 100 циклов (Мрз < 100 циклов). Напомним, что морозостойкость применяемого по технологии "Несъемная опалубка СОТА" песчаного модифицированного судостроительного бетона - Мрз < 600 циклов.

Водонепроницаемость армоцементых конструкций также высокая. НИИСельстрой СССР проводил испытания армоцемента толщиной 20 мм на давление 16 атм с положительными результатами.

Показатель прочности армоцементных конструкций имеет показатель на 10-15 % выше, нежели конструкции из обычного бетона. Напряжения в проволоке при разрушении достигают 2500—2700 кГ/ сm².

Ползучесть Армоцементные конструкции имеют большую ползучесть, чем обычные железобетонные. Исследования показывают, что деформации для сжатых образцов при нагрузках, составляющих 0,25-0,3 от разрушающих нагрузок, через год в 3 раза превышали деформации от кратковременных нагрузок.

Объемный вес армоцемента 2,5-2,8 г/м³ (при расчетах принимается 2,5 т/м³ при двух сетках и по 50 кг/м³ на каждую дополнительную сетку). Расход цемента от 400 до 800 кг/м³. Фракция частиц песка должна быть не более 5 мм; В/Ц - в пределах 0,25-0,28. По сравнению с железобетонными конструкциями армоцементные не требуют общего увеличения расхода цемента и стали на сооружение, так как объем армоцементных конструкций в 3-4 раза меньше.

Отсюда следует такое важное положительное качество цементов и бетонов, в которых цемент служит основной составляющей частью - небольшой вес. Мы привыкли к железобетону в виде массивных конструкций, и впечатление от него остается как о материале очень сложном. На самом деле армоцемент имеет почти такой же удельный вес, как и алюминий. Судите сами - по объемному весу бетоны разделяются на легкие и тяжелые (причем некоторые виды легких бетонов имеют объемный вес меньше единицы, т.е. легче воды). Самый тяжелый судостроительный бетон легче алюминия: объемный вес тяжелых конструкционных бетонов составляет 1,8-2,2 т/м³ (например, модифицированный песчаный судостроительный бетон который применяет в своей практике НПО СОТА, имеет удельный вес 2,0-2,4 т/м³), а для алюминия эта величина достигает 2,5 т/м³. Даже плотно армированный стальной арматурой железобетон (армоцемент) имеет почти такой же удельный вес, как и "крылатый металл": — не более 2,7 т/м³. Для сравнения, сталь — 7,8 т/м³.

Важным свойством армоцемента является и небольшая вероятность трещинообразования. Сетка, равномерно распределенная, препятствует возникновению трещин и ограничивает их распространение. Эта особенность позволяет достигнуть более полного использования арматурных сеток без предварительного напряжения.

Еще одним важным свойством строительства из армоцемента является скорость строительства. Как показывает практика, даже при отсутствии специального опыта и навыков затраты времени, например, на постройку армоцементного судна в 4-6 раз меньше, чем на постройку подобных же судов из дерева и металла, а стоимость исходных материалов зачастую в 3-5 раз меньше необходимой для постройки судов из дерева, металла или пластмасс.

Применение армоцемента целесообразно, прежде всего, для тонкостенных пространственных конструкций (с толщиной стенок 10—30 мм) и по сравнению с железобетоном значительно более легких изделий (оболочки, волнистые своды, резервуары, трубы и др). Сегодня из этого материала строят стены складских зданий, перекрытия, всевозможные навесы, бассейны, малые художественные формы. Применяют армоцемент и для изготовления корпусов мало- и среднетоннажных речных и морских судов, строят на воде дебаркадеры, брандвахты, мастерские, отели, кафе и рестораны, которые уже десятки лет эксплуатируются на реках Украины, России и др. Безусловно, в первую очередь в армоцементе строителей прельщает то, что для строительства расходуется минимальное количество материалов. Постройка транспортных судов, учитывая потребность страны в стали, безусловно имеет большое значение. Армоцемент не нуждается для своего приготовления в крупном заполнителе, что существенно снижает его стоимость при массовом производстве.



Справа вы видите объявление в интернете по поводу продажи армоцементной яхты (характеристика яхты выделена автором статьи). В мореходной Англии катера из армоцемента строят с 1962 г, причем последние не уступают по прочности стальным (материал корпуса обладает упругостью, трещиностойкостью и коррозионной стойкостью), а стоимость на 40—60 % дешевле и вес которых на 5 % легче деревянных.

В 1943 г. Нерви строит из армоцемента яхту "Неннел" длиной 12,5 м, а затем рыболовецкий катер большего размера. Яхта из бетона? - какой в этом смысл скажет читатель. Дело в том, что бичом традиционных судостроительных материалов (металл, древесина) является их низкая стойкость против действия коррозии и гниения.

Например, известные братья Бирюковичи, создатели Киевского яхт-клуба, являющиеся пионерами массового строительства яхт из армоцемента не только в СССР, но и всей Восточной Европе, ходившие на своей армоцементной шхуне "Батьківщина" по Миссисипи, Большим Озерам и островам Карибского моря, утверждают, что за 6-8 лет эксплуатации деревянного судна суммарные затраты на его ежегодные весенние и осенние ремонты обычно превышают первоначальную стоимость нового корпуса, и даже при ежегодных ремонтах срок службы деревянных судов составляет всего 8-12 лет, а стальных - 18-25 лет. Практика эксплуатации показывает, что наиболее дешевыми, долговечными и неприхотливыми являются именно железобетонные суда. Это объясняется, в частности, тем, что прочность цементных бетонов во влажных условиях эксплуатации (то есть именно в таких, в каких находится судно) со временем увеличивается. В этом отношении с цементом не могут конкурировать даже современные полимерные материалы. Уже одно только отсутствие необходимости в ежегодных ремонтах дает армоцементным судам хороший плюс технико-экономического их использования. Эти суда настолько прочны, что по окончании навигации армоцементные суда можно оставлять на зимовку во льду (если лед не торосистый) и это не приводит к снижению их прочности.

Дмитрий Бирюкович, основатель Киевского городского крейсерского яхт-клуба (с 1967г)

Главный позитив армоцемента — его эксплуатационная надежность. За десятки лет плаваний на армоцементных яхтах я неоднократно выходил из сложных ситуаций, в которых металлическое, деревянное или пластиковое судно наверняка погибло бы.. В нашем яхт-клубе яхты из армоцементных скорлуп по нескольку сезонов не поднимаются из воды и чувствуют себя при этом отлично.

Из армоцемента можно строить намного быстрее, чем из других материалов. Не нужны дорогие дерево, металл или пластик. К тому же квалификация строителей может быть не такой высокой. Ни один другой материал такой свободы не дает

До профессионального интереса Пьера Луиджи Нерви, давшего армоцементу путевку в жизнь, некий интерес к армоцементу в мире был, но это было чем-то больше похоже на нежизнеспособную экзотику. Еще в 1850 г. французом Ламбо из армоцемента была построена небольшая лодка для Парижской всемирной выставки, которая затем до самого конца 19 века служила прогулочным судном в парижских парках и воспринималась современниками как чудо техники. Интерес итальянского инженера был куда более сосредоточен - он знал, что пространственные тонкостенные конструкции требуют наименьшего расхода материалов, поскольку в них отношение собственной массы к полезной нагрузке минимально. При этом Нерви был архитектором и геометрия строительства его интересовала не в меньшей степени - тонкостенные конструкции позволяют использовать положительные свойства железобетона с наибольшей эффективностью благодаря приданию им рациональных геометрических форм.

В 1946 году его фирма строит экспериментальное здание - небольшой склад из листов армоцемента толщиной всего три сантиметра. В 1948—49 годах Пьер Луиджи Нерви впервые в мире перекрывает тонкостенным сводом из армоцементных элементов зал выставочного павильона в г.Турине. В последующие годы, благодаря особо прочному армоцементу он с легкостью перекрывает огромные пролеты сводами из сборных бетонных элементов (никогда ранее не применявшихся с таким размахом). Выходя за пределы гражданского строительства, Нерви выступил с предложением строительства из бетона, укреплённого стальными сетками, морских судов и даже авианосцев (созданы опытные образцы). Но широкое строительство судов из армоцемента в различных странах, включая и СССР, началось только с 1964 г. Дальнейшее творчество Пьера Луиджи Нерви связано с совершенствованием армоцементных "скорлуп", поиском разнообразных архитектурных форм и конструкций (1950—60-х гг).

Смелость и оригинальность конструктивных решений, основанных на точном инженерном расчёте, открытость и функциональная целесообразность пространственной организации сочетаются с яркой выразительностью структурных деталей (32-х этажное административное здание фирмы "Пирелли" в Милане, долгое время являвшееся самым высоким в Италии; Дворец спорта в Риме с пологим куполом на наклонно поставленных опорах, подобен гигантскому зонтику собранному из железобетонных ребер и панелей над залом в 5000 мест; плавательный бассейн Морской академии в Ливорно с его сводчатым покрытием; Дворец труда в Турине с оригинальными "зонтичными" перекрытиями, получивший первое место на конкурсе; здание ЮНЕСКО в Париже и др). Наиболее ярко выявлены технические, пространственные и художественные возможности тонкостенных конструкций из сборных армоцементных элементов талантливым итальянским инженером - в комплексе спортивных сооружений, осуществленных в Риме для Всемирной спортивной олимпиады 1960 года.

Позже армоцементные конструкции начали применять с монолитными железобетонными элементами для строительства и в СССР (сводчатые покрытия рынков пролётом 15 м в Санкт-Петербурге и др). Благодаря использованию высокопрочного бетона и унифицированных элементов армоцементные конструкции значительно удешевились. При этом они позволяют создавать высокохудожественные элементы интерьеров без чужеродных украшений (отдельные элементы без особых затруднений образуют богатый декор).

Нерви - мастер конструкций, достигший большого совершенства в разнообразии форм, создаваемых путем сборки отдельных элементов. Своими работами он доказал, что армоцементные конструкции не только экономичны, но могут быть и художественно полноценными. Армоцемент обладает особой пластичностью и позволяет формировать конструкции абсолютно любых конфигураций.


Его работы были высоко оценены его соотечественниками. В 1947 году Нерви руководит кафедрой конструкций на архитектурном факультете университета в Риме, в 1950-1952 годах работает в Латинской Америке, где ведет курс архитектурных конструкций на архитектурном факультете университета в Буэнос-Айресе. Из-под его пера вышли такие научные труды, как "Строительство - искусство или наука?" (1945) и "Строить правильно" (1955). В 1960 году по рекомендации Королевского общества английских архитекторов Луиджи Нерви была присуждена золотая медаль за достижения в области архитектуры.

Постройки Нерви сыграли значительную роль в развитии конструктивных и архитектурных форм нашего времени. Они и сейчас продолжают оказывать влияние на архитекторов и конструкторов разных стран. Подобно конструкциям Шухова, работы Нерви надолго обогнали свое время, и также, как и с сетчатыми оболочками Шухова, потенциал заложенный в армоцементных конструкциях сегодня до конца не раскрыт..

Что взяла несъемная опалубка СОТА™ от армоцемента Нерви? Безусловно, сетчатая трехслойная армированная панель СОТА™, это не армоцемент в чистом виде. Натурные испытания армоцементных конструкций показывают, что во время эксплуатации в их сечениях возникают деформации растяжения и сжатия, значительно меньшие предельных, т. е. дисперсное армирование создает чрезмерный запас прочностных и деформативных свойств армоцемента, которые не используются. Результаты испытаний панелей СОТА™, проведенных Одесской академией строительства и архитектуры, позволяют говорить о том, что для решения стандартных задач в малоэтажном строительстве при нагрузках в 23-28 кг/м²) можно с успехом использовать немногослойное армирование (по одной сетке с каждой стороны панели), применив особый конструктив панели (где жесткость конструкции обеспечивается определенным шагом соединительных элементов), больший диаметр сечения сетки (4 мм) и больший размер ячейки (50х50 мм) с тем же бетоном повышенной плотности. В итоге имеем строительство самонесущих стен в районах с сейсмоопасностью 7-9 баллов (расчет конструкции остается за проектантом):

применение тонкослойной сетчатой конструкции с бетонами повышенной плотности (армоцемент - М300-400, сетчатые оболочки СОТА™ - М400-450), обеспечивающее снижение концентрации напряжения и более равномерное распределение внутренних усилий в конструкции за счет большой поверхности сцепления сетки с бетоном ;

в армоцементе бетон укладывается плотно, вибрационными или иными методами, что обеспечивает получение оболочек высокой плотности. Сетчатая армированная панель СОТА™ также, для повышения плотности смеси наносится плотно с помощью сжатого воздуха (мокрое торкретирование позволяет эффективно удалять из наносимой смеси воздух, например торкрет-установкой ПЧЕЛА, с давлением на выходе 3-4 кгс/см²);

Так же, как и в армоцементных конструкциях, армированные панели способны выдерживать достаточно большие упругие деформации. Такие сетчатые конструкции английские инженеры-конструкторы называют "монолитная единица", за их малую деформативность. В аварийных ситуациях, например, при ударе по армоцементной конструкции, возможно повреждение оболочки, но это приводит только к местным разрушениям бетона, образования пролома в ней не происходит благодаря нескольким слоям металлической сетки, связанной с каркасом из металлических прутков. В панели СОТА работает то же правило – армирующая сетка ограничивает распространение трещин. Например, см. видеоролик здесь;

Морозостойкость армоцемента - Мрз < 100 циклов, применяемого НПО СОТА (Украина) модифицированного песчаного судостроительного бетона - Мрз < 600 циклов.

В армоцементных конструкциях коррозионная защита арматуры значительно ниже, чем в железобетонных. Это обусловлено тем, что в армоцементе толщина защитного слоя тоньше и установлена проволока небольшого диаметра. (Допустимая величина защитного слоя для сеток 4 мм, для проволочной арматуры 8 мм, в местах утолщений ребер 10 мм). НПО СОТА (Николаев, Украина) успешно решает проблему применением: а) сетки и проволоки большего диаметра (4 мм); б) большим защитным слоем (20-25 мм); в) применением водонепроницаемого модифицированного песчаного судостроительного бетона в качестве эффективной гидроизоляции конструкции и находящегося внутри панели утеплителя (водонепроницаемость W < 14–16).

Небольшой вес: объемный вес модифицированного песчаного судостроительного бетона который применяет в своей практике НПО СОТА, составляет 2,0-2,4 т/м³, а плотно армированный стальной арматурой железобетон (армоцемент) — не более 2,7 т/м³.

Скорость строительства из сетчатой армированной панели СОТА™ выше, чем создание на строительной площадке армоцементных скорлуп. Сравните установку уже готовых стандартизированных панелей и их торкретирование с созданием армоцементной скорлупы на строительной площадке "с нуля" из сеток, каркаса. Подробнее о скорости строительства из сетчатой трехслойной армированной панели здесь.

Как и в случае с армоцементом, с помощью армированной сетчатой панели можно создавать бесконечно разнообразные формы путем сборки отдельных элементов. Любые криволинейные элементы могут быть выполнены из панели СОТА™ без привлечения специальных изделий и материалов. Несмотря на наличие слоя утеплителя в панели, пластичность сетки и бетона позволяет формировать конструкции абсолютно любых конфигураций. Подробнее здесь.

17 Сентября 2010 г. Лазарев Александр (НПО СОТА)

При перепечатке статьи на сайтах, в электронных СМИ - активная ссылка на эту страницу обязательна
При использовании этой информации в печатных СМИ, рекламных буклетах - упоминание НПО СОТА обязательно
© НПО СОТА, 2010

---

Вопросы и ответы (FAQ) по технологии несъемная опалубка СОТА™

Вернуться на Главную

Оборудование для производства сэндвич-панелей СОТА™