На основании разработок в Tekla Structures, совершенных компанией «АЕВ технолоджи», удалось существенно сократить объем материалов (бетон и стали), уменьшить количество рабочих на стройплощадке, снизив вероятность привлечения неквалифицированной рабочей силы, уменьшить накладные расходы и сократить время эксплуатации башенных кранов, а, следовательно, и арендную плату за их использование. Что стоит за такими результатами?

Компания «АЕВ технолоджи» занимается как непосредственным проектированием, так и разработкой программного обеспечения для автоматизации при проектировании, производстве и монтаже несущего каркаса здания «КУБ-2»*.

Рис.  1. Общий вид конструктивной системы из одномодульных плит, узлы «Колонна-Плита-Колонна» и «Плита-Плита»

Рис.  1. Общий вид конструктивной системы из одномодульных плит, узлы «Колонна-Плита-Колонна» и «Плита-Плита»

Одним из главных преимуществ каркасной системы является гибкость планировочных решений. Минимальная площадь несущих вертикальных конструкций позволяет реализовывать практически любую задумку архитектора, формировать квартирографии различных типов: от эконом-сегмента до бизнес-решений.

Рис.  2. Гибкость планировочных решений

В качестве наружных ограждающих стен могут использоваться любые фасадные решения. Удалось сохранить свободное размещения межквартирных стен и межкомнатных перегородок как во время проектирования и строительства, так и во время эксплуатации здания.

Рис.  3. Возможность применения любых типов фасадов

За 15 лет работы с предыдущей версией системы специалистами «АЕВ технолоджи» было запроектировано и построено около 1 500 000 м2 зданий и сооружений различного назначения. На основании полученного опыта были выявлены и устранены все недостатки конструктивной системы. "В текущей версии системы мы улучшили узлы между элементами, расширили область применения и сняли архитектурно-планировочные ограничения. Снизили себестоимость каркаса и увеличили производительность при проектировании, производстве и монтаже." - комментирует Владислав Сизов.

Это решение получило название «Модульная несущая платформа КУБ-2». Были разработаны колонны и пилоны различного поперечного сечения. Для ускорения монтажа вертикальные элементы выполняются высотой сразу на несколько этажей. Пилон может выступать в роли несъёмной опалубки для заполнения его пустот монолитным бетоном, а может быть с пустотами внутри для прокладки элементов инженерных систем здания, таких как вентиляция, водопровод, отопление, канализация. Законструированы новые, более технологичные плиты всех трёх типов, в том числе двухмодульные. Каждый тип плит армируется единым пространственным арматурным каркасом. В «АЕВ технолоджи» разработали более жёсткие и надёжные узлы сопряжения основных элементов системы. Все ключевые решения были запатентованы.

Рис.  4. Архитектурный план типового этажа жилого дома (сверху). Конструктивный план платформы «КУБ-2» с применением колонн, пилонов, двухмодульных плит (снизу)

"Все описанные технические решения легли в основу разработанного нашей компанией программного решения для проектирования несущего каркаса зданий. Данные модули автоматизировано обрабатывают исходные архитектурные модели и создают на их основе конструктивные модели из сборных железобетонных изделий высочайшего уровня детализации. На основе модели и по результатам статических и динамических расчётов автоматизировано создаются все необходимые производственные чертежи и схемы расположения для монтажа, формируются текстовые и графические отчёты по материалам." - уточняет Владислав

Рис.  5. Автоматизированное создание конструктивной модели на основе архитектурной модели

С помощью алгоритмов архитектурные многоэтажные колонны, которые архитектор размещает на всю высоту здания, автоматизировано разбиваются на сборные железобетонные колонны. То есть производится разбивка колонн на монтажные ярусы и создаются узлы соединений колонн между собой по высоте. Также производится автоматическое армирование колонн по результатам прочностных расчётов и размещаются строповочные петли исходя из их грузоподъёмности и веса самих колонн. Исходная единая архитектурная плита автоматически разбивается на сборные железобетонные плиты перекрытия и монолитные участки. Формируются плиты трёх типов: надколонные или надпилонные, межколонные и средние. При разбивке учитываются все отверстия в исходной архитектурной плите, в том числе технологические. Эти отверстия переносятся в сборные плиты, а затем и в чертежи этих изделий Итоговая модель содержит все необходимые элементы: cтроповочные петли, нижнюю сварную арматурная сетку, трубки для пропуска электропроводки, составную закладную деталь, все заводские и монтажные сварные швы, отдельные арматурные стержни, пространственный арматурный каркас, верхнюю вязаную арматурную сетку, термовкладыши, закладную деталь.

Рис.  6. Полностью детализированная и готовая к изготовлению плита перекрытия

Также компания  «АЕВ технолоджи» разработала и запатентовала новое оборудование для выпуска изделий в заводских условиях. Если раньше для каждого из трёх типов плит требовалось три соответствующих типа металлоформ, то сейчас все типы плит заливаются в одной универсальной форме со сменными отодвижными бортами. Это позволило значительно уменьшить парк металлоформ на заводе ЖБИ. А значит снизить производственные затраты и стоимость конечной продукции, повысить производительность выпуска изделий в два раза.

Из модели с помощью штатного функционала Tekla Structures и дополнений «АЕВ технолоджи» автоматизировано создаются все необходимые типы отчётов, генерируются все требуемые производственные чертежи и схемы расположения практически со 100% степенью готовности. Все элементы и сборки модели привязываются к интерактивному календарному графику производства работ. Основные ведущие работы имеют натуральные показатели, которые берутся из модели и изменяются вслед за изменениями модели. Такая возможность позволяется иметь динамический, всегда актуальный график. На основании этого графика все элементы модели имеют конкретную дату монтажа или возведения, а также даты их производства на заводе и даты отгрузки. Это позволяет осуществлять «монтаж с колёс», что особенно актуально в стеснённых городских условиях.

Стоимость всех элементов проектируемого здания вычисляются прямо внутри модели и с применением дополнительной сметной программы, которая опирается на информацию из модели Нами заложена основа для системы управления предприятием завода ЖБИ. Существует прямая связь со станками для изготовления гнутых арматурных стержней, сварных арматурных изделий и гнутых арматурных каркасов, возможен экспорт информации для опалубочных роботов. Возможна связь с системами для планирования ресурсами предприятия и с системами для производственного планирования. Дополнительный программный модуль позволяет проверять возможность монтажа всех сборных железобетонных элементов данным конкретным башенным или автомобильным краном. Для этого используется его грузовая характеристика: зависимость веса поднимаемого груза от вылета крюка. Красным цветом отображаются элементы, которые нельзя смонтировать данным краном. Таким образом необходимо либо использовать другой, более мощный кран, либо разбить этот элемент на два более лёгких.

Рис.  7. Проверка возможности монтажа всех сборных железобетонных изделий краном

Довольно часто подземная часть зданий, которые проектирует и возводим «АЕВ технолоджи» , выполняется из монолитного железобетона. С помощью специального дополнения команда «АЕВ технолоджи» моделирует раскладку элементов опалубки стен и плит перекрытий, определяем номенклатуру всех необходим изделий и создаём опалубочные чертежи. А штатный функционал по работе с захватками позволяет просто и удобно планировать, назначать последовательность и даты бетонирования монолитных конструкций здания. "Используя модель высокой детализации, мы применяем её для создания проекта производства работ. Генерируем список необходимых изделий и материалов, в том числе из архитектурных моделей и моделей инженерных систем. Например, расставляем и подсчитываем количество элементов ограждений безопасности, подкосов, опорных рам и стоек переопирания. Также нами настроены решения для управления логистикой и сопровождения хода строительства." - дополняет Владислав.

Рис.  8. Создание на основе модели проекта производства работ

С помощью платформы Trimble Connect удобно решаются вопросы по отслеживанию статусов сборных железобетонных изделий. А функционал API позволяет гибко создавать наглядные необходимые отчёты. Такого рода детализированные модели позволяют осуществлять двустороннюю связь с современными геодезическим оборудованием, например, с роботизированными тахеометрами, для выноса «в натуру» характерных точек сборных элементов. А также выполнять автоматизированное составление исполнительной съёмки в составе исполнительной документации. Все участники инвестиционно-строительного процесса имеют доступ ко всей актуальной информации о проекте в любом удобном виде из любого места. Для также для этого используется платформа Trimble Connect, в которой легко настраиваются права доступа пользователей.

Рис.  9. Доступ ко всей информации о проекте с любого устройства

В завершении подведем итоги по основным техническим показателям конструктивной платформы КУБ-2 в сравнении с монолитом. В КУБе-2 :

  • используется существенно меньшее количество бетона и стали
  • небольшое количество рабочих на стройплощадке снижает вероятность использования неквалифицированной рабочей силы
  • уменьшает накладные расходы
  • снижается время эксплуатации башенных кранов
  • снижение арендной платы за использование строительной техники на стройплощадке

Рис.  10. Технические показатели платформы КУБ-2

*Особенности и предыстория конструктивной системы «КУБ»

Первая версия конструктивной системы была создана в конце 60-х годов в СССР в «ЦНИИЭП жилища» под руководством А.Э. Дорфмана и Л.Н. Левонтина и применена для строительства высотной гостиницы во Владивостоке. Такой тип каркаса был назван «Каркас универсальный, безригельный», сокращённо «КУБ». В основе системы лежит оригинальный узел соединения двух основных элементов заводского изготовления – колонны и плиты. Плита имеет отверстие для пропуска тела колонны, которое обрамляется закладной деталью в виде стальной обечайки. Бетон в данном узле работает в условиях всестороннего обжатия, в следствие чего, происходит его самоупрочнение. Это дало возможность избежать ванной сварки в стыке колонн, в узле присутствуют только монтажные сварные швы. Членение перекрытия на сборные элементы запроектировано с таким расчетом, чтобы плиты получились одного типоразмера, а стыки плит располагались в зонах, где величина изгибающих моментов близка нулю. Стыки элементов, из которых состоит безригельный каркас, замоноличиваются, образуя рамную конструктивную систему. Ригелями служат диски плит перекрытия. После обетонирования всех монтажных узлов плита перекрытия этажа становится единой и жёсткой, аналогично целиком монолитному перекрытию. Колонны с фундаментом имеют жёсткую заделку. А это позволяет рассматривать здание как многоэтажную рамную этажерку.