Архитектурные решения жилых зданий нового поколения и методы расчета железобетонных конструкций на кручение

Сообщение к. т. н., доцента БГПА Д. Д. Жукова "Архитектурные решения жилых зданий нового поколения и методы расчета железобетонных конструкций на кручение", подготовленное им совместно с к. т. н., доцентом БГПА И. М. Шуберт и сделанное на международной научно-практической конференции "Жилище XXI века: опыт проектирования и экспериментального строительства жилых зданий нового поколения"

С точки зрения конструкторов сложность взаимодействия их с архитекторами состоит не в проблемах реализации архитектурных форм как таковых, но в выборе расчетного аппарата, в сопряжении элементов, если они сборные, в технологичности их сопряжения. Довольно трудно, наконец, собирать здания из большого количества элементов.

Как взаимосвязаны нормотворчество и строительство энергоэффективных и энергоактивных зданий? Как известно, подобные здания обычно имеют сложные формы. (Ведь наиболее энергоэкономичная форма - это шар.) Действительно, любое энергоэкономичное здание, энергоэффективное или энергоактивное, в котором используются инженерные системы по получению энергии, может быть и округлых, и еще каких-то близких к этому внешнему виду форм.

Дело в том, что вариантов формообразования существует множество, и деление на, скажем, ромбы - лишь один из них.

Что же касается, например, здания, возводимого на ул. Жодинской в Минске, то в данном случае за планировочную основу взят прямоугольник. Из сборных конструкций действительно можно строить такие здания, в основе планировки которых будет ромб или треугольник, но технологически, конструктивно это здание будет гораздо сложнее. И не случайно в большинстве своем и архитекторы, и конструкторы придерживаются привычного прямоугольного разбиения. Но такое здание довольно сложно сделать энергоэффективным.

В Тунисе почти все здания строятся на основе одной и той же конструктивной системы - монолитного каркаса в сочетании со сборно-монолитными перекрытиями. При этом стены выполняются из очень эффективного керамического блока. Это - повторение внедренных здесь в свое время французских технологий. Здания эти дешевле своих аналогов, которые возводятся в постсоветских условиях - видимо, вследствие отработанности технологии возведения.

А вот в Амстердаме близ одного из каналов возведено здание округлых форм. Понятно, что для Голландии, расположенной гораздо севернее Туниса, и вопросы энергоэффективности зданий гораздо актуальнее. Еще севернее расположена Беларусь.

Так в чем главная сложность реализации сложных форм на основе непрямоугольных се-ток? Дело в том, что отечественным конструкторам не позволяет этого делать отечественный расчетный аппарат, отечественные нормативные документы.

Как и когда-то, сейчас при расчетах элементов железобетонных конструкций используются СНиП "Бетонные и железобетонные конструкции. Нор-мы проектирования". Нормы эти содержат раздел, посвященный расчетам на кручение. Понятное дело, что в различных зданиях всегда есть элементы, работающие на кручение. Так вот, выяснилось, что расчет и конструирование по предлагаемой методике чреваты возможным разрушением конструкций, не говоря уже о трещиностойкости и долговечности элементов. Отсюда - ограничения в выборе форм.

В настоящее время под руководством профессора Т. М. Пецольда осуществляется подготовка СНБ "Конструкции бетонные и железобетонные. Нормы проектирования". Отечественные расчетчики и конструкторы считали и считают себя специалистами, равными западным, однако и сегодня при работе над разделом норм, посвященном кручению, выяснилось, что уже новые нормы РБ по-прежнему не позволят рассчитывать элементы, которые подвержены действию кручения в сочетании, например, с осевыми силами, со срезом и кручением одновременно. Нор-мы эти позволяют рассчитывать конструкции только на сочетание "кручение плюс изгиб и поперечная сила".

Отсюда - и формальные ограничения: речь идет не только о том, что конструкторы избегают формального разнообразия. Дело в том, что дом, запроектированный не на основе самых надежных методик, может просто рухнуть, и тогда вся красота, организованная архитектором, превратится в нечто противоположное.

Кроме того, белорусским специалистам не удается подготовить свои собственные нормы в чистом виде. Они не могут проводить эксперименты и вынуждены пользоваться наработками западных ученых.

Еще 10 лет тому назад, знакомясь с работами американских коллег, в частности, одного из мировых корифеев расчетных методик по кручению, белорусские ученые радовались тому, что недалеко отстали. Читая его теперешние работы, можно сделать вывод: все, отстали навсегда. Почему?

В США продолжались экспериментальные исследования, там появилась новая техника, позволяющая делать замеры с фиксацией на компьютерах.

И вот теперь, разрабатывая отечественные нормы, отечественные ученые просто-напросто берут западные методики, называя это гармонизацией отечественных и западных норм, и пытаются выбрать то, что больше подходит. В конце концов выбор падает на то, что реально можно будет рассчитать. И расчетные методики РБ получаются не слишком сложными.

При подготовке раздела, посвященного кручению, были использованы немецкие нормы, потому, что они более понятны, чем американские, и пользование ими оказывается более надежным. Ведь наши инженеры никогда подобных расчетов на серьезном уровне не делали.

При этом американские нормы гораздо лучше в инженерном отношении и точнее отражают смысл работы конструкций.

Но отечественное применение их невозможно - американцы до сих пор используют так называемую английскую, то есть недесятичную систему мер. Поэтому введение норм США неизбежно повлечет за собой введение переходных коэффициентов, которые кому-то покажутся эмпирическими, в результате простые инженеры от таких методик могут отказаться.

Подготовил Сергей ЗОЛОТОВ