Телефон: +7 (383)-235-94-57

ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ВЫБОРА ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ ПО СИСТЕМАМ ОСТЕКЛЕНИЯ ЗДАНИЙ

Опубликовано в журнале: Инженерные решения №1(2)

Автор(ы): Невзорова Алла Брониславовна, Самсонов Андрей Васильевич, Невзоров Владислав Валерьевич

Рубрика журнала: Строительство и архитектура

Статус статьи: Опубликована 18 января

DOI статьи: 10.32743/2658-6479.2019.1.2.31

Библиографическое описание

Невзорова А.Б., Самсонов А.В., Невзоров В.В. ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ВЫБОРА ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ ПО СИСТЕМАМ ОСТЕКЛЕНИЯ ЗДАНИЙ // Инженерные решения: эл.научный журнал. –2019 – №1(2). URL: https://journaltech.ru/archive/2/31 (дата обращения: 13.11.2019). DOI: 10.32743/2658-6479.2019.1.2.31

Невзорова Алла Брониславовна

д-р техн. наук, проф., УО «БелГУТ»,

Беларусь, г. Гомель

Самсонов Андрей Васильевич

магистр техн. наук, зам. директора ОАО «РосттехБЕЛ»

Беларусь, г. Гомель

Невзоров Владислав Валерьевич

магистр техн. наук, ст. преподаватель, УО «БелГУТ»,

Беларусь, г. Гомель

PROCESS OPTIMIZATION OF DESIGN CHOICES THE GLAZING SYSTEMS OF THE BUILDINGS

 

Alla Neuzorava

dr. techn. sciences, professor, EI "BelSUT",

Belarus, Gomel

Andrey Samsonov

master of tech., deputy director of JSC "RostеchBEL»

Belarus, Gomel

Vladislav V. Nevzorov

master of tech., senior professor, EI "BelSUT",

Belarus, Gomel

 

АННОТАЦИЯ

В статье предлагается алгоритм предварительной экспертизы для принятия решения по участию в тендере на выполнение работ по остеклению фасадов зданий организациями малого бизнеса. Показано, что предварительные инженерные расчеты позволяют на этапе подготовки тендерной документации позволяют оценить возможности организации и определить экономически и технически обоснованный вариант решения по оптимальному соотношению критериев безопасности и цены.

ABSTRACT

In the article the algorithm of preliminary examination for decision-making on participation in the tender on performance of works on a glazing of facades of buildings by the organizations of small business is offered. It is shown that the preliminary engineering calculations allow at the stage of preparation of tender documentation to assess the capabilities of the organization and to determine the economically and technically sound solution for the optimal ratio of safety criteria and prices.

 

Ключевые слова: стеклопакет, стойка, ригель, система, алгоритм, тендер.

Keywords: double-glazed window, rack, crossbar, system, algorithm, tender.

 

Введение. В последние десятилетия в фасадной инженерии наблюдается стеклянный тренд [1-4]. Архитекторы и заказчики за счет остекления наружных ограждающих конструкций хотят достичь ощущения легкости и прозрачности жилого или административного здания. Однако использование стекла на фасадах вызывает ряд проблем из-за его физических свойств [5, 6]:

  • различный удельный вес в зависимости от толщины стеклянного листа и количества камер стеклопакета;
  • чрезвычайная хрупкость и высокая вероятность разрушения при неправильной посадке стеклопакета.

Серьезные подрядные организации, имеющие в своем арсенале сложные программные комплексы конструирования светопрозрачных конструкций, не испытывают серьезных проблем с базовыми статическими расчетами изделий, которые, как в некоторых случаях и теплотехнические, производятся в программе конструирования по умолчанию, а верный выбор алюминиевого профиля по ограничениям момента инерции отдан на откуп компьютеру.

Однако многие небольшие строительные организации в регионах, имеющие в своей структуре небольшой проектный отдел, обычно работает с бесплатными или дешевыми ограниченными версиями ПО, без возможности проведения таких необходимых статических расчетов. И поэтому их инженерная работа по данному направлению неоднозначна и вызывает много вопросов, что непосредственно влияет на качество и стоимость фасадных стеклянных конструкций и в целом на уровень безопасности здания при дальнейшей эксплуатации.

Используя профиль из различных материалов, проектировщики стремятся добиться условий прочности и безопасности стеклянных конструкций [7], в тоже время проведение тендеров на выполнение работ для подрядных организаций означает минимизацию затрат на материалы и стоимость монтажных работ. Поэтому часто в проектно-сметной документации на остекление, представленной на конкурс [8], возникает коллизия: либо предлагаются конструкции с завышенными прочностными характеристиками, приводящие к удорожанию стоимости работ, либо характеристики искусственно занижаются с целью минимизации затрат и при этом игнорируются требования безопасности.

Поэтому одной из актуальных проблем, которые должны решать строительные организации малого бизнеса при подготовке тендерной документации на выполнение работ по остеклению фасада зданий, – это оценка возможности выполнения экономически и технически обоснованного варианта системы из алюминиевого профиля для стеклопакета определенной толщины по оптимальному соотношению критериев безопасности и цены.

Основная часть. Оконные системы светопрозрачных ограждающих конструкций состоят из стеклянных панелей (стеклопакетов), структурных рам, проставок и герметиков. В последние годы разнообразие типов стекла, покрытий и рам, доступных для использования в оконных системах, резко возросло, с чем расширились возможности точно настраивать и оптимизировать выбор систем в зависимости от проекта [9-12]. При этом надо учитывать, что весовые характеристики стеклопакетов варьируются в широком интервале в зависимости от изменения толщины и площади стеклопакета.

Большие запечатанные изделия с двойным остеклением могут быть довольно тяжелыми, а запечатанные изделия с тройным остеклением – почти на 50 % тяжелее, поэтому заказчик и проектировщик должны согласовать, насколько тяжелой будет конструкция, прежде чем выбирать площадь стеклопакета и правильный тип стекла.

Как правило, вес 1 м2 стекла на 2 мм толщины составляет 5 кг, поэтому стандартное 4-миллимет­ровое стекло будет весить 10 кг/м2. У герметичных блоков с двойным остеклением после добавления дополнительной проставки и герметика вес 1 м2 возрастает примерно до 22 кг. Используя эту информацию, приведем несколько примеров веса стеклопакетов (стекло толщиной 4 мм) для часто запрашиваемых размеров (таблица 1).

Таблица 1.

Вес стеклопакета в зависимости от типа и размера

Тип стеклопакета

Размер, мм х мм

Вес, кг

С двойным остеклением

600 х 1000

13,2

С двойным остеклением полной высоты

600 x 1900

25,08

Фанер с двойным остеклением

600 х 300

3,96

 

Необходимо учитывать, что это вес простых запечатанных блоков, и они не учитывают дополнительный вес, добавляемый к стеклу свинцовыми полосками, скосами или другими декоративными материалами, такими как плитки из плавленого стекла. В таблице 2 представлены данные по весу 1 м2 стекла в зависимости от его толщины.

Таблица 2.

Вес 1 м2 стекла в зависимости от его толщины

Толщина стекла, мм

4

6

8

10

12

Вес, кг/м2

10

15

20

25

30

 

Прозрачные фасады могут иметь самые различные варианты несущих конструкций. Среди них выделяют стоечно-ригельные системы закрытого и полузакрытого типа, системы структурного, спайдерного и панорамного остекления. Программные комплексы, с помощью которых можно было бы оценить прочностные характеристики остекления на стадии предпроектных исследований и проектирования не сертифицированы в Республике Беларусь и Российской Федерации. В тоже время производство стеклянных фасадов в строительстве должно чётко регламентироваться, и нормативная база документов по остеклению фасадов должна своевременно модернизироваться. Требования, существующие в настоящее время, разбросаны и представлены в разных нормативных строительных документах.

Стоечно-ригельные системы являются наиболее рас

пространенными на сегодняшний день для стеклянных ограждающих конструкций. Основным элементом такой конструкции выступают несущие вертикальные стойки, на которые закрепляются горизонтальные ригели (балки, берущие на себя основную часть нагрузки).

Главный каркас остекления находится с внутренней стороны стены. Алюминиевые профили [13,14] могут соединяться между собой в нескольких вариациях, что позволяет создавать разнообразные дизайнерские решения (рисунок 1).

 

Рисунок 1. Стоечно-ригельная система (https://sistema-fasada.ru/)

 

Система относится к наиболее простому варианту остекления фасада зданий и бывают двух основных типов:

  • закрытая система остекления, которая состоит из внутреннего каркаса из алюминия (стойки и ригели) и внешних профилей-прижимов;
  • полузакрытая система остекления считается комбинированным типом между классическим стоечно-ригельным остеклением и структурным вариантом, в котором присутствует только один тип декоративных крышек – либо горизонтальные, либо вертикальные планки. Вместо прижимных планок на отсутствующем направлении используются специальные штапики для закрепления стеклопакета.

С внешней стороны фасад выглядит как единая цельная конструкция, т. к. используются маскирующие профили для установки стеклопакета. Наличие только горизонтальных или вертикальных планок придает зданию единое направление (в горизонтальной или вертикальной плоскости) и дополнительный объем (рисунок 2).

 

Рисунок 2. Пример выполнения остекленного фасада офисного здания в г. Гомеле, Республика Беларусь (2019 г.)

 

Однако современные архитектурные решения проектных институтов зачастую таят в себе немало сюрпризов для последующего воплощения в жизнь подрядными организациями. Как правило, в таких проектах, даже стадии «С», конструктив витражей дается в эскизном, хотя и достаточно деталировочном чертеже варианте, как задание для фирмы-изготовителя (победителя конкурса).

Для помощи в проектной работе могут служить методики производителей систем профилей [15,16], переработанные подготовленным специалистом, владеющим знаниями программирования в Excel, и умеющим провести статические расчеты, например, с алюминиевым профилем Алютех, Татпроф.

В связи с большим разнообразием на рынке систем и проектов стеклянных ограждающих конструкций, предлагаемых для исполнения, авторы предлагают для малых предприятий следующий алгоритм предварительной экспертизы для принятия решения по участию в тендере на выполнение работ по остеклению фасада здания. В своем составе он имеет четыре блока.

1 информационный:

  • техническое задание на тендер по остеклению;
  • база по имеющемуся в наличии профилю;
  • нормативная документация и технические данные производителя;

2 расчетный:

  • подготовка расчётной схемы заданной конструктивной конфигурации стоечно-ригельной системы;
  • программирование алгоритма статического расчета:
  • на момент инерции по правилам строительной механики;
  • стойки на ветровую нагрузку для однопролетной схемы;
  • стойки на ветровую нагрузку для однопролетной схемы;
  • стоек на прочность и устойчивость;
  • ригеля на ветровую нагрузку для однопролетной схемы;
  • параметров ригеля на воздействие нагрузки от веса заполнения;
  • стойки на ветровую нагрузку для двухпролетной схемы;
  • проверка конструкции на прочность и безопасность в зависимости от интенсивности распределенной нагрузки;
  • прочностные расчёты стеклопакетов проводятся из условия совместного действия ветровой и климатической нагрузок (перепады температур и давления во внутренней полости стеклопакета) и сводятся к определению необходимой толщины стёкол и межстекольного расстояния для стеклопакета с заданными габаритными размерами и весом (таблица 3).

Таблица 3.

Изменение нагрузки стоечно-ригельной системы с одинарным стеклопакетом в зависимости от толщины стекла

Толщина стекла, мм

4

6

8

10

12

Габаритные размеры стекол, см

150х150

Нагрузка на ригель от веса заполнения F, кгс

11,25

16,87

22,5

28,18

33,75

Суммарный момент инерции ригеля для последующего выбора профиля, Jy, см4

2,5

3,7

4,9

6,2

7,4

Предварительно выбран профиль:

ТП-50321, фасадная серия ТП-50300

 

3 – калькулятор. Позволяет определиться с соотношением цена – качество – безопасность по рекомендованным сериям фасадных систем с данными от различных поставщиков алюминиевых профилей и стеклопакетов;

4 – принятие экспертного решения (положительного или отрицательного) по участию в тендере.

Заключение. Таким образом, предложенный алгоритм предварительной экспертизы по системам остекления зданий позволит управляющему персоналу при подаче документации на участие в конкурсе принять верное решение исходя из технической возможности предприятия. А также:

  • помочь специалистам малых предприятий действовать более осмысленно и развивать собственные шаблоны расчетов при выборе профиля из фасадной серии с данными от различных поставщиков;
  • позволить значительно ускорить процесс конструирования и стать работоспособным элементом в системе управления качеством и безопасностью проектных решений по системам фасадного остекления.

 

Список литературы:

  1. Виды фасадного остекления зданий – URL : http://strport.ru/okna/vidy-fasadnogo-ostekleniya-zdanii (дата обращения: 30.12.2018).
  2. Абрамян С.Г., Власова М.П., Власов Р.А. Современные стеклопакеты для устройства светопрозрачных ограждающих конструкций – Инженерный вестник Дона. – 2017. – №3. – URL: https://ivdon.ru/ru/magazine/archive/ n3y2017/4378 (дата обращения: 30.12.2018).
  3. Pallavi Taywade, Santosh Shejwa. Structural Design of a Glass Facade // International Journal of Scientific and Research Publications, Volume 5, Issue 3, March 2015. – URL: http://www.ijsrp.org/research-paper-0315/ijsrp-p3928.pdf (дата обращения: 02.01.2019).
  4. Дербина С.Н., Борискина И.В, Плотников А.А. Эволюция конструктивных решений светопрозрачных фасадов. – ВЕСТНИК МГСУ– 2011. – № 2.– С.26-35.
  5. Стекло и стеклоизделия – URL: http://npc-steklo.ru/tablica-vesa-stekla (дата обращения: 02.01.2019).
  6. Пчелинцева Л.В., Пантюхов Н.А., Тихомирнов С.И. К вопросу о прочностных характеристиках листового архитектурного стекла и стеклопакетов. Требования и методы испытаний // Academia. Архитектура и строительство. – 2010. – №3. – URL: https://cyberleninka.ru/ article/ n/k-voprosu-o-prochnostnyh-harakteristikah-listovogo-arhitekturnogo-stekla-i-steklopaketov-trebovaniya-i-metody-ispytaniy (дата обращения: 30.12.2018).
  7. Прочностной расчет светопрозрачных конструкций. – URL : https://pahomov.pro/calculations/strength-calculation-of-translucent-structures.html (дата обращения: 30.12.2018).
  8. Пономарева Ю.Б. Качество проектной документации и влияние ее на эффективность инвестиций // ТДР. – 2017. – №3. URL: https://cyberleninka.ru/article /n/kachestvo-proektnoy-dokumentatsii-i-vliyanie-ee-na-effektivnost-investitsiy (дата обращения: 02.01.2019).
  9. Невзорова А.Б., Самсонов А.В. Совместимость герметичных оконных блоков и систем вентиляции // С.О.К. Сантехника. Отопление. Кондиционирование. – 2014. – №1. – URL: https://www.c-o-k.ru/articles/sovmestimost-germetichnyh-okonnyh-blokov-i-sistem-ventilyacii (дата обращения: 02.12.2018)
  10. Галямичев, А. В. Специфика определения нагрузок на ограждающие конструкции и её влияние на результаты их статического расчёта // Интернет-журнал Науковедение. – 2015. – №2 (27). – URL: https://cyberleninka.ru/ article/n/spetsifika-opredeleniya-nagruzok-na-ograzhdayuschie-konstruktsii-i-eyo-vliyanie-na-rezultaty-ih-staticheskogo-raschyota (дата обращения: 02.01.2019).
  11. Стеклопакеты: проблемы и решения // А.А. Верховский [и др.] – АВОК: Вентиляция, отопление, кондиционирование воздуха, теплоснабжение и строительная теплофизика. – 2012. – Т. 5, № 5. – С. 56–63.
  12. Зубков В.А. Прочность листового стекла, опертого по контуру, при действии сосредоточенной нагрузки // Стекло и керамика. – 2012. – № 6. – С.11–16.
  13. ГОСТ 25116-82. Витрины и витражи из алюминиевых сплавов. Типы, конструкции и размеры.
  14. СНиП 2.03.06-85 Алюминиевые конструкции – Госстрой СССР – М.: ЦИТП, 1986. (Зарегистрирован Росстандартом в качестве СП 128.13330.2011)
  15. ALT F50 Стоечно-ригельная фасадная система. Статические расчеты. – URL : https://alutech-group.com/upload/iblock/cd4/55-tk-srfs-f50-light-web.pdf (дата обращения: 30.12.2018).
  16. «Татпроф». Принципы статического расчета светопрозрачных конструкций// Светопрозрачные конструкции. – №1 (99). – 2015. – С. 4–5.