Типизация и унификация в строительстве

В замещении ручного, далекого от понятий индустриализации, построечного выполнения изделий и зданий, пришедшего к нам из дореволюционной Руси в СССР был освоен метод индустриального строительства. Для этого были все предпосылки: развитие технического прогресса, послевоенная разруха, идеологический фактор. Массовое изготовление конструкций и деталей из сборного железобетона позволило осуществить коренные преобразования в строительном производстве, сократить сроки строительства и превратить его в значительной степени в механизированный процесс монтажа зданий и сооружений из крупноразмерных сборных элементов заводского изготовления.

Индустриализация – превращение строительства в поточно-механизированный процесс.

Рисунки – как строили на Руси ….. а

б

в г

(еще лучше механизированную стройплощадку привести в пример)

Рис. 1 Примеры индустриализации строительного процесса

Индустриализация может осуществляться двумя путями. Первый – перенесение максимального объема производственных операций в заводские условия и сборка здания на месте с минимальными затратами. Второй – сохранение возможно разумного большинства производственных операций на строительной площадке со снижением их трудоемкости за счет максимального механизирования (скользящие опалубки, несъемные опалубки, бетононасосы и т.д.)

Развитие строительства в СССР пошло по первому варианту. Была создана сложная сеть производственных предприятий по всей стране и налажена система доставки строительных изделий и конструкций. После распада союза начались сложные времена, в том числе и для строительной отрасли. Заводы частично или полностью закрылись, так как экономически не обосновано и не целесообразно было возить строительные изделия и конструкции в другие регионы. Начался новый этап построения производственных отношений. Опыт западных стран доказал высокую эффективность и целесообразность использования их варианта индустриализации.

На сегодняшний день Россия активно использует этот опыт строительства западных стран, адаптируя его к нашей действительности. Постепенно, но уверенно в нашей стране вырабатывается новый путь развития индустриализации – максимально возможная механизация строительного процесса на строительной площадке с одновременным максимально возможным использованием заводских изделий и конструкций.

В связи со сложившейся ситуацией на сегодняшний день понятия стандартизация и унификация несколько снизили свою актуальность.

Строительство зданий и сооружений осуществляется по индивидуальным или типовым проектам

Сканировать СП 31-107-2004 рис 22

Индивидуальные проекты предназначены для разового использования. По таким проектам строят, как правило, уникальные сооружения (телевизионные башни, музеи, спортивные сооружения и т.п.) или индивидуальные жилые дома.

Типовые проекты служат для многократного применения.

Типовое проектирование – это система разработки строительных проектов, основанная на типизации зданий или их фрагментов с целью многократного повторения в строительстве.

Основами типовых проектов жилых зданий являются - квартирный метод компоновки здания или блок - секционный метод.

По типовым проектам возводят большинство жилых домов, школ, общежитий, промышленных и сельскохозяйственных зданий. Многоразовое применение типовых проектов позволяет сократить трудоемкость, стоимость и сроки проектирования, так как в этом случае работа проектировщиков сводится в основном к привязке типового проекта к конкретному участку строительства. Срок действия типовых проектов 8-10лет. Такой срок обусловлен изменениями понятий о комфортности, что влечет необходимость изменения норм проектирования.

Привести примеры развития понятий о разных нормах - послевоенные нормы и т.д.

Примеры типовых решений:

Рис…. Пример типовой поворотной под 90⁰ блок-секции

Общеобразовательная школа в г.Перми – возведена по типовому проекту (такому-то)

Пример типовой застройки района

Здание, построенное по индивидуальному проекту в стиле хай-тек

Пример совмещения зданий, возведенных по индивидуальным проектам в разное время

Важное техническое и экономическое значение при массовом производстве сборных элементов имеет известная однотипность (ограниченная номенклатура) выпускаемых изделий. Это достигается их унификацией, типизацией и стандартизацией.

Техническое направление в проектировании и строительстве, позволяющее многократно применять наиболее рациональные и экономичные объемно-планировочные и конструктивные решения зданий и сооружений, называют типизацией.

Типовыми деталями и конструкциями называются такие, которые имеют наиболее рациональные решения для данного периода времени.

Рациональные решения отбирались исходя из следующих понятий:

- конструкции должны быть взаимозаменяемыми,

- универсальными,

- удовлетворять требованиям ГОСТ (т.е. должны быть стандартными).

Взаимозаменяемость – возможность замены конструкций зданий без изменения общего конструктивного решения здания.

Универсальность – возможность использования одного и того же элемента для различных зданий с различными конструктивными схемами.

а б в г

рис30… Пример индивидуальной и типовых конструкций лестниц

30а,б – индивидуальная конструкция лестницы, 30в,г – типовые конструкции лестниц гражданского строительства

Типовые конструкции и детали, прошедшие проверку в эксплуатации и получившие широкое распространение в некотором временном интервале, утверждаются в качестве стандартных.

Стандартизация - это более высокая форма типизации. Она предполагает выполнение требований, установленных государственными стандартами (ГОСТ), строительными нормами и правилами (СНиП) и другими нормативными документами, предъявляемых к конструктивно-планировочным элементам, строительным изделиям и конструкциям. Например, ГОСТ 20213-89 «Фермы железобетонные Технические условия».

Таким образом, рациональные решения (взаимозаменяемость и рациональность конструкций) должны были привести к унификации конструкций и строительства в целом.

Унификация является важным звеном индустриализации строительства. Унификация позволяет применять различные конструктивные решения без изменения основных размеров типового здания или применять одни и те же заводские конструкции в зданиях различного назначения своей группы (например, общественные здания).

Унификация –приведение многообразия типовых деталей к ограниченному числу, отраженных в каталогах сборных железобетонных конструкций.

Унифицировались и габариты конструкций и объемно-планировочные решения зданий (вид в плане и объеме, шаг, пролет, высота здания) и расчетные нагрузки. Например, унификация наружных ограждений связана с их теплоизолирующими свойствами (стеновые панели ограничены размерами по толщине 300, 350 и 400мм).

Это привело к появлению типового строительства по типовым сериям. Однако такой подход не позволяет выходить за рамки обыденности. Как следствие – однотипные города. Достоинством типового проектирования является значительное сокращение срок проектирования по отношению к индивидуальному. Так как процесс проектирования сводится к выбору готового типового проекта соответствующего заданным эксплуатационным требованиям и «привязка» его к местным условиям (гидрогеологическим, инженерным коммуникациям и т.п.)

Однако на сегодняшний день в мировой практике все большую долю занимает строительство по индивидуальным проектам. С устойчиво возрастающим спросом ведется и индивидуальное проектирование и строительство многоквартирных жилых домов. Такой подход практически не позволяет использовать типовые изделия и конструкции. Возможно, скоро и в России начнется устойчивый рост спроса на индивидуальное проектирование, что неоспоримо несколько дороже, поскольку именно однотипность способствует рентабельности заводского изготовления типовых конструкций.

Основой для унификации является единая модульная система (ЕМС).

ЕМС – представляет собой совокупность правил координации объемно-планировочных и конструктивных элементов зданий и строительных изделий на базе модуля, обозначаемого буквой M.

Модульная координация размеров в строительстве (МКРС)

(по ГОСТ28984-91)

ü Модульная координация размеров в строительстве (МКРС)- взаимное согласование размеров зданий, а также размеров и расположения их элементов, строительных конструкций, изделий и элементов оборудования на основе применения модулей.

ü Модуль- условная линейная единица измерения, применяемая для координации размеров зданий и сооружений, их элементов, строительных конструкций, изделий и элементов оборудования.

ü Основной модуль- модуль, принятый за основу для назначения других, производных от него модулей.

ü Производный модуль- модуль, кратный основному модулю или составляющий его часть.Производный модуль бывет:

ü Укрупненный модуль(мультимодуль) - производный модуль, кратный основному модулю.

ü Дробный модуль(субмодуль) - производный модуль, составляющий часть основного модуля.

ü Модульная пространственная координационная система- условная трехмерная система плоскостей и линий их пересечения с расстояниями между ними, равными основному или производным модулям.

Модульная координация размеров в строительстве (МКРС) должна осуществляться на базе модульной пространственной координационной системы и предусматривать предпочтительное применение прямоугольной модульной пространственной координационной системы.

Рис…5 Прямоугольная модульная пространственная координационная система

к1, к2, к3 – коэффициенты кратности модулей в плане и по высоте здания, 1 –координационная плоскость , 2 –координационная линия

ü Координационная плоскость- одна из плоскостей модульной пространственной координационной системы, ограничивающих координационное пространство.

Рис 6…

На рис…. различными цветами обозначены координационные плоскости.

ü Основная координационная плоскость- одна из координационных плоскостей, определяющих членение зданий на объемно-планировочные элементы.

Как видно из рис 6… в зависимости от выбранного производного модуля получают объемно-планировочные элементы различной величины.

ü Координационная линия- линия пересечения координационных плоскостей (см. рис. …5).

ü Координационное пространство- модульное пространство, ограниченное координационными плоскостями, предназначенное для размещения зданий, их элементов, конструкций, изделий, элементов оборудования.

ü Модульная сетка- совокупность координационных линий на одной из плоскостей модульной пространственной координационной системы.

Рис …. Типы модульных сеток

а - прямоугольная; б - косоугольная; в - треугольная; г - центрическая; д - шестиугольная; е - ромбическая мозаичная;

сетки, полученные наложением двух сеток: ж, з - квадратных; и -прямоугольной и ромбической; к - треугольных; л - треугольной и шестиугольной; м - треугольной и ромбической

Рис… Использование модульных сеток в формировании планов здания

а – треугольной, б – центрической, в – наложением 2 квадратных сеток

ü Координационная ось- одна из координационных линий, определяющих членение здания на модульные шаги и высоты этажей.

Вынесение перед началом строительства координационных осей (разбивочных осей) на местность позволяет осуществить привязку здания к местности.

ü Привязка к координационной оси- расположение конструктивных и строительных элементов, а также встроенного оборудования, по отношению к координационной оси.

ü Модульный размер- размер, равный или кратный основному или производному модулям.

Рис4… Пример группировки укрупненных модулей, обеспечивающий совместимость модульных сеток

Определите на рис…4 какой укрупненный модуль не является мультимодулем (в соответствии с ГОСТ 28984-91). Ответ: 10М.

ü Координационный размер- модульный размер, определяющий границы координационного пространства в одном из направлений.

ü Основные координационные размеры- модульные размеры шагов и высот этажей.

ü Модульный шаг- расстояние между двумя координационными осями в плане.

ü Модульная высота этажа(координационная высо­та этажа) - расстояние между горизонтальными плоскостями, ограничивающими этаж здания.

ü Вставка- пространство между двумя смежными основными координационными плоскостями в местах разрыва модульной координационной системы, в том числе в местах деформационных швов.

Пример вставки

Таким образом, получается, что модульные позиции являются абстрактными величинами, а координационные – определены конкретными размерами, основанными на модуле.

Для координации размеров принят основной модуль,равный 100 мм и обозначаемый буквой М. Для назначения координационных размеров объемно-планировочных и конструктивных элементов, строительных изделий, оборудования, а также для построения систематических рядов однородных координационных размеров должны применяться, наряду с основным, следующие производные модули:

ü укрупненные модули(мультимодули) 60М; З0М; 15М; 12М; 6М; ЗМ, соответственно равные 6000; 3000; 1500; 1200; 600; 300 мм (применяют для определения пролета, шага и высоты здания) ;

ü дробные модули(субмодули) 1/2М; 1/5М; 1/10М; 1/20М; 1/50М; 1/100М, соответственно равные 50; 20; 10; 5; 2; 1 мм (применяют для обозначения размеров мелких элементов, зазоров, толщины швов и др.).

Для гражданских зданий при назначении размеров обычно применяется укрупнённый модуль – 300 мм (3М). Для промышленных зданий, как правило, 6000мм (60М).

МКРС устанавливает правила назначения следующих категорий размеров:

ü основные координационные размеры зданий:шаги (L_o, В_о) и высоты этажей (Н_о);

ü координационные размеры элементов:длина (l₀), ширина (b_о), высота (h_о), толщина, диаметр (d_о).

ü конструктивных размеров элементов: длины ( ), ширины ( ), высоты ( ), толщины, диаметра ( ).

Координационные размеры(l_о, b_о, h_о, d_о) конструктивных элементовпринимают равными, соответствующим размерам их координационных пространств, и устанавливают в зависимости от основных координационных размеров здания (L_o, В_о, Н_о).

Координационный размер конструктивного элемента принимают равным основному координационному размеру здания,если расстояние между двумя координационными осями здания полностью заполняют этим элементом (например, длина фермы покрытия или плиты перекрытия, высота колонны каркаса или стеновой панели).

Координационный размер конструктивного элемента принимают равным части основного координационного размера здания (сооружения), если несколько конструктивных элементов заполняют расстояние между двумя координационными осями здания (сооружения).

Координационный размер конструктивного элемента может быть больше основного координационного размера здания (сооружения), если конструктивный элемент выходит за пределы основного координационного размера здания (сооружения).

Для учета зазоров и швов между сборными конструкциями Единая модульная система предусматривает несколько категорий модульных размеров изделий: номинальные, конструктивные и натурные.

ü Номинальным (Lн) размером называют проектные расстояния между координационными (разбивочными) осями здания.

ü Конструктивные (Lк) размеры отличаются от номинального на величину конструктивного зазора δ.

ü Натурным (Lф) называют фактический размер изделия (L_Ф), отличающийся от конструктивного на величину, определяемую допуском (положительным или отрицательным), величина которого зависит от установленного класса точности изготовления изделия и регламентированы для каждого из них.

Допуском называют наибольшее допустимое отклонение размера изделия от установленного (определяется ГОСТом).

Номинальные размеры должны быть кратными принятому производному модулю (модулированы):

Lн = kМ,

где k – целое число

Конструктивные размеры должны быть равны номинальным размерам за вычетом установленного зазора между изделиями:

Lн = Lн - δ = kM - δ

Натурные размеры должны отличаться от конструктивных не более чем на половину установленного допуска:

Lф = Lk с/2 = kМ – δ c/2,

где с – максимальная величина допуска

Как следует из этих формул, конструктивные (Lк) и натурные размеры (L ф) могут не быть кратными основному и производному модулю.

Рис … Размеры конструктивных элементов

а – номинальный (Lн) и конструктивный (Lк), б – натурный (фактический) (Lф),

1 –конструктивные элементы, 2 -зазор

Рис…..

- координационная длина плиты; и - расстояние соответственно

между поперечными и продольными координационными осями здания

Пример определения номинальных, конструктивных и натурных размеров:

Рис… Маркировка панелей перекрытия по каталогу индустриальных изделий для строительства в пермской области часть 1 жилищно-гражданское строительство

Размер номинальный:

П90.12-4.5АтV – длина 90дм и ширина 12дм указаны согласно модульной координации размеров в строительстве

Размеры конструктивные:

8980мм – длина и 1190мм – ширина (эти размеры определяются соответствующими ГОСТами (например, для данного примера - ГОСТ 26434-85 ПЛИТЫ ПЕРЕКРЫТИЙ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ ДЛЯ ЖИЛЫХ ЗДАНИЙ Типы и основные параметры). Определение конструктивного размера плиты согласно табл.2

Таблица 2

Область применения плиты	Тип плиты	Дополнительный размер, учитываемый при определении конструктивного размера плиты, мм
		Длина	Ширина
Здания со стенами из кирпича, камней и блоков, за исключением зданий с расчетной сейсмичностью 7 баллов и более	1ПК ПБ		-	-	10 - для плит шириной менее 2400
Здания со стенами из кирпича, камней и блоков с расчетной сейсмичностью 7 баллов и более	1ПК			-	20 - для плит шириной 2400 и более
Крупнопанельные здания, в том числе здания с расчетной сейсмичностью 7 баллов и более	1П 2П 2ПК		-

Натурные размеры (определяются в соответствии с ГОСТ21779-82 Система обеспечения точности геометрических параметров в строительстве ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ДОПУСКИ):

Характеристика технологического процесса или операции - изготовление

Вид допуска геометрического параметра - допуск линейного размера

Формула для вычисления, мм – где L – конструктивный размер конструкции, мм

Значение - 1.0

Примечание: можно использовать при определении натурных размеров технические условия завода изготовителя.