Please use this identifier to cite or link to this item:
https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/6102| Title: | Застосування надбудови при реконструкції крупнопанельних житлових будинків перших масових серій |
| Authors: | Березань, Микола Олександрович Генчу, Даниїл Дмитрович |
| Keywords: | Реконструкція житлових будівель;надбудова поверхів;модернізація житлового фонду;перші масові серії будинків;серії 1 - 335 |
| Issue Date: | Dec-2024 |
| Abstract: | Актуальність теми. Житловий фонд в Україні, в основному, складається з типових крупнопанельних і цегляних будівель, збудованих за старими будівельними стандартами, що враховували менш строгі вимоги до теплотехніки. Аналіз технічного стану цих будинків показує, що їх несуча здатність не відповідає сучасним нормам. Це особливо помітно в будинках перших масових серій, які складають 10-20% житлового фонду в міських районах. В умовах сучасної економічної ситуації важливою є розробка стратегії, яка передбачає комплексне вирішення проблеми нового житлового будівництва, а також збереження наявного житлового фонду шляхом реконструкції будинків старих серій і крупнопанельних будівель. Метою є підвищення їх споживчих властивостей, продовження терміну експлуатації, зменшення витрат на обслуговування та покращення архітектурного вигляду. Окрім реконструкції існуючих будинків, важливо збільшувати обсяги нового житлового будівництва, що потребує інвестицій. Це обумовлено постійним зростанням вартості будівництва, яке спричинене підвищеними вимогами до комфортності, теплоізоляції, а також освоєнням нових віддалених територій для житлової забудови. Будівництво нових мікрорайонів ускладнюється через поганий стан комунікаційних мереж і очисних споруд, які не здатні забезпечити нову забудову і потребують заміни. Реконструкція існуючих будівель дозволяє зменшити навантаження на комунікації, що робить цей підхід оптимальним для вирішення проблем житла. Основними проблемами залишаються моральне і фізичне старіння будівель, неекономне використання електроенергії через великі тепловтрати та недостатню теплоізоляцію. Це спричиняє надмірні витрати на електроенергію. Отже, найкращим варіантом є реконструкція старих будівель, поліпшення умов життя та комфортності, з добудовою нового житла при збереженні існуючих комунікацій (зовнішніх мереж). У разі знесення старих будинків мешканцям мають бути надані нові квартири або тимчасове поселення в гуртожитках з нижчим рівнем комфортності. Одним із варіантів є реконструкція без відселення мешканців, що має позитивний вплив на процес, адже вони можуть контролювати перебіг робіт і залишатися в своїх квартирах. |
| URI: | https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/6102 |
| Appears in Collections: | 192 Будівництво та цивільна інженерія (Промислове і цивільне будівництво) |
Files in This Item:
| File | Description | Size | Format | |
|---|---|---|---|---|
| Magisterska robota Genchy.pdf Restricted Access | 6.29 MB | Adobe PDF | View/Open Request a copy |
Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.
Extracted text
‘Міністерство освіти і науки України
Черкаський державний технологічний університет
Факультет технологій, будівництва та раціонального природокористування
Кафедра промислового та цивільного будівництва
«ДО ЗАХИСТУ ДОПУСТИТИ»
Завідувач кафедри ПЦБ
Доцент, к.т.н. Пряник С.П.
«______» ________________ 2024 р.
УДК__________
Пояснювальна записка
до магістерської випускної роботи
магістр
(освітній ступінь)
на тему "Застосування надбудови при реконструкції крупнопанельних
житлових будинків перших масових серій"
(найменування теми)
Виконав: студент 2 курсу, групи МГБ-304
спеціальності 192-«Будівництво та цивільна інженерія»
(шифр, назва)
_____________ Генчу Д.Д..
(підпис) (прізвище, ініціали)
Керівник магістерської роботи
к.т.н., доцент Березань М.О.
(науковий ступінь, вчене звання,, прізвище, ініціали) (підпис)
Рецензент магістерської роботи
________
(посада , науковий ступінь, вчене звання, прізвище, ініціали) (підпис)
Черкаси – 2024 року
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
Факультет технологій, будівництва та раціонального природокористування
Кафедра промислового та цивільного будівництва
Освітній рівень магістерський
Спеціальність 192-«Будівництво та цивільна інженерія»
«ЗАТВЕРДЖУЮ»
Зав. кафедри, доцент Пряник С.П.
___________________________________
"_____" ________________ 2024 р.
ЗАВДАННЯ
НА КВАЛІФІКАЦІЙНУ РОБОТУ МАГІСТРА ЗДОБУВАЧУ ВИЩОЇ ОСВІТИ
Генчу Даниіл Дмитрович
(прізвище, ім’я, по батькові )
1. Тема " Застосування надбудови при реконструкції крупнопанельних
будинків перших масових серій "
(назва теми)
Керівник к.т.н., доцент Березань М.О.
(прізвище, ім’я, по батькові, науковий ступінь, вчене звання)
затверджена наказом по університету від " 27 " 09 2024 р. № 291/04
2. Строк подання студентом роботи " 10 " 12 20 24 р.
3. Вихідні дані до роботи
_____________________________________________________________________________
4. Зміст і календарний план
Розділи Строк виконання
Вступ 02.10.2024
Розділ 1. СИСТЕМА ПОГЛЯДІВ НА ПЕРЕБУДОВУ 15.10.2024
КРУПНОПАНЕЛЬНИХ ЖИТЛОВИХ 50-60 РОКІВ МИНУЛОГО
СТОЛІТТЯ
Розділ 2. АНАЛІЗ ФІЗИКО-МЕХАНІЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК БУДІВЕ- 25.10.2024
ЛЬНИХ СТАЛЕЙ, ЩО ЗАСТОСОВУЮТЬСЯ ПРИ ПЕРЕБУДОВІ КРУПНО-
ПАНЕЛЬНИХ БУДИНКІВ СТАРОЇ ЗАБУДОВИ
Розділ 3. КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГІЧНІ РІШЕННЯ 10.11.2024
РЕКОНСТРУКЦІЇ КРУПНОПАНЕДЬНИХ БУДИНКІВ
Розділ 4. ОЦІНКА ЕФЕКТИВНОСТІ РЕКОНСТРУКЦІЇ БАГАТО- 01.11.2024
КВАРТИРНИХ ЖИТЛОВИХ БУДИНКІВ З ВИКОРИСТАННЯМ МЕТА-
ЛЕВОГО КАРКАСУ
Висновки 05.12.2024
Виготовлення ілюстративного матеріалу 07.12.2024
Оформлення роботи 09.12.2024
Попередній захист роботи
Дата видачі завдання " 01 " 10 2024 р.
Студент ___________ Генчу Д.Д.
(підпис) (прізвище та ініціали )
Керівник ___________ Березань М.О.
(підпис) (прізвище та ініціали )
2
Рішення комісії
з попереднього захисту від «____» ____________ 20 __р.
Кваліфікаційна робота магістра здобувача вищої освіти
до захисту
(прізвище, ініціали)
(рекомендується / не рекомендується)
Голова комісії:
________________________________________ _____________
(науковий ступінь, вчене звання , посада, ,прізвище, ініціали) (підпис)
Члени комісії:
1. __________________________________ _____________
(науковий ступінь, вчене звання , посада, ,прізвище, ініціали) (підпис)
2. ______________________________________ _____________
(науковий ступінь, вчене звання , посада, ,прізвище, ініціали) (підпис)
3. ______________________________________ ____________
(науковий ступінь, вчене звання , посада, ,прізвище, ініціали) (підпис)
4. ______________________________________ ____________
(науковий ступінь, вчене звання , посада, ,прізвище, ініціали) (підпис)
Примітки:
1.Перша сторінка індивідуального завдання на кваліфікаційну роботу магістра здобувача вищої освіти
заповнюється студентом під керівництвом наукового керівника, друга — науковим керівником
2. Порушення студентом термінів подання заяви на затвердження теми магістерської роботи, погодження з
керівником індивідуального завдання, несвоєчасне завершення розділів та роботи в цілому є підставою для його
відрахування з університету як такого, що не виконує навчальний план.
3
Зміст Стор.
ВСТУП 6
РОЗДІЛ 1. АНАЛІЗ ПРОБЛЕМ ДЕМОНТАЖУ КРУПНОПАНЕЛЬНИХ
БУДИНКІВ ……………………………………………………………………. 9
1.1. Необхідність та передумови виконання демонтажу будинків перших
масових серій ……………………………………………………………... 9
1.2. Практика виконання демонтажних робіт в Україні ……………………18
1.3. Наукові дослідження досвіду демонтажу крупнопанельних будинків .. 28
Висновки ………………………………………………………………………. 36
РОЗДІЛ 2. ВПЛИВ СПЕЦИФІЧНИХ ФАКТОРІВ НА ОРГАНІЗАЦІЙНО-
ТЕХНОЛОГІЧНІ РІШЕННЯ ДЕМОНТАЖУ КРУПНОПАНЕЛЬНИХ
ЖИТЛОВИХ БУДИНКІВ …………………………………………….....…… 37
2.1. Аналіз факторів, що впливають на організаціно-технологічні рішення
демонтажу крупнопанельних будинків ……………………………...……… 37
2.2. Дослідження консруктивно-технологічних параметрів будинків
старої забудови………………...………………………………...…………..... 40
2.3. Конструювання сталевих каркасів для надбудови житлових
крупнопанельних будинків ……………………………………………………43
Висновки ……………………………………………………………………….53
РОЗДІЛ 3. СТВОРЕННЯ ОРГАНІЗАЦІЙНО-ТЕХНОЛОГІЧНИХ РІШЕНЬ
ПРОЦЕСУ ДЕМОНТАЖА КРУПНОПАНЕЛЬНИХ ЖИТЛОВИХ
БУДИНКІВ …………………………………. …………………………………54
3.1. Конструктивні рішення надбудов із використанням сталі і монолітного
залізобетону ………………………………………………..………………… 54
3.2. Витрати праці при влаштуванні надбудов з монолітного залізобетону
і сталевого каркасу …………………………….…………..…………………69
3.3 Обгрунтування ефективністі влаштування надбудови із застосуванням
сталевого каркасу ……………………………………….. ...………………….86
Висновки ……………………………………………………………………….88
4
РОЗДІЛ 4. ОЦІНКА ЕФЕКТИВНОСТІ РЕКОНСТРУКЦІЇ БАГАТО-
КВАРТИРНИХ ЖИТЛОВИХ БУДИНКІВ З ВИКОРИСТАННЯМ МЕТА-
ЛЕВОГО КАРКАСУ ……………..……………………………...……………89
4.1. Методичні принципи обгрунтування розташування житлової забудови у
міському середовищі ……………………………............................................89
4.2. Методологія оцінки економічної ефективності проекту реконструкції
житлових будинків ...………………………………………………………...92
4.3. Опис моделі інвестування в реконструкцію наявного житлового
фонду.……………...…………………………………..……………………...102
4.4. Розрахунок ефективності інвестиційних проектів реконструкції . .…104
Висновки .…………………………………………………………................108
ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ . ……………………………………..……………110
СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ ……………………………….112
5
ВСТУП
Актуальність теми. Житловий фонд в Україні, в основному,
складається з типових крупнопанельних і цегляних будівель, збудованих за
старими будівельними стандартами, що враховували менш строгі вимоги до
теплотехніки. Аналіз технічного стану цих будинків показує, що їх несуча
здатність не відповідає сучасним нормам. Це особливо помітно в будинках
перших масових серій, які складають 10-20% житлового фонду в міських
районах.
В умовах сучасної економічної ситуації важливою є розробка стратегії,
яка передбачає комплексне вирішення проблеми нового житлового
будівництва, а також збереження наявного житлового фонду шляхом
реконструкції будинків старих серій і крупнопанельних будівель. Метою є
підвищення їх споживчих властивостей, продовження терміну експлуатації,
зменшення витрат на обслуговування та покращення архітектурного вигляду.
Окрім реконструкції існуючих будинків, важливо збільшувати обсяги
нового житлового будівництва, що потребує інвестицій. Це обумовлено
постійним зростанням вартості будівництва, яке спричинене підвищеними
вимогами до комфортності, теплоізоляції, а також освоєнням нових
віддалених територій для житлової забудови.
Будівництво нових мікрорайонів ускладнюється через поганий стан
комунікаційних мереж і очисних споруд, які не здатні забезпечити нову
забудову і потребують заміни. Реконструкція існуючих будівель дозволяє
зменшити навантаження на комунікації, що робить цей підхід оптимальним
для вирішення проблем житла.
Основними проблемами залишаються моральне і фізичне старіння
будівель, неекономне використання електроенергії через великі тепловтрати
та недостатню теплоізоляцію. Це спричиняє надмірні витрати на
електроенергію. Отже, найкращим варіантом є реконструкція старих
будівель, поліпшення умов життя та комфортності, з добудовою нового
житла при збереженні існуючих комунікацій (зовнішніх мереж). У разі
6
знесення старих будинків мешканцям мають бути надані нові квартири або
тимчасове поселення в гуртожитках з нижчим рівнем комфортності. Одним
із варіантів є реконструкція без відселення мешканців, що має позитивний
вплив на процес, адже вони можуть контролювати перебіг робіт і залишатися
в своїх квартирах.
Метою даної роботи є дослідження та вдосконалення організаційно-
технологічних схем реконструкції 5-ти поверхових житлових будинків
перших масових серій з використанням надбудов з металевого каркаса.
Для досягнення поставленої мети поставлені такі завдання:
- проаналізувати існуючі конструктивні схеми реконструкції 5-ти
поверхових житлових будинків перших масових серій, побудованих в 50 - 60
роки;
- виконати оцінку каркасів, яка впливає на вибір техніко-економічних
показників при реконструкції на прикладі однієї секції житлового
п'ятиповерхового будинку серії 1 - 335;
- провести порівняльний аналіз варіантів надбудов з використанням
металевого каркаса і застосуванням ефективних високоміцних сталей;
- дати оцінку ефективності варіантів реконструкції 5-ти поверхових
житлових будинків з використанням металевого каркаса.
Об'єкт дослідження: організаційно-технологічні рішення
багатоповерхових надбудов при реконструкції секції серії 1-33 5-ти
поверхового житлового будинку.
Предмет дослідження: проблеми реконструкції, варіанти реалізації
проекту і пов'язані з цим розрахункові, інженерно-технічні та виробничі
питання.
Методи дослідження: узагальнення та аналіз даних про існуючі
конструктивних і технологічних схемах реконструкції житлових
п'ятиповерхових будівель; економічна оцінка ефективності варіантів
надбудов з металу та монолітного залізобетону в порівнянні зі знесенням
7
житлового будинку; обчислення натуральних показників по визначенню маси
і вартості конструкцій.
Наукова новизна полягає в удосконаленні підходу до методів
реконструкції житлової забудови:
- вдосконалені організаційно-технологічні схеми реконструкції
житлових будинків перших масових серій, які дають можливість визначити
економічно-оптимальні проекти реконструкції з використанням нових
конструктивних і технологічних рішень зведення надбудов;
- вдосконалена модель оцінки економічної ефективності зведення
надбудови різної поверховості з металу та монолітного залізобетону на
підставі показників матеріаломісткості, трудомісткості і скорочення термінів
зведення;
Практичне значення:
- запропоновані організаційно-технологічні схеми реконструкції
житлових будинків і модель оцінки економічної ефективності зведення
надбудови дають можливість визначити економічно-оптимальні проекти
реконструкції будинків з використанням нових конструктивних і
технологічних рішень зведення надбудов каркасів;
- обґрунтовано можливості використання металу в порівнянні з
монолітним залізобетоном при зведенні надбудов при реконструкції
житлових будинків;
Структура і обсяг роботи.
Магістерськаа робота складається з вступу, чотирьох розділів, висновків,
списку використаних джерел. Робота містить 114 сторінок. Список
використаних джерел із 31 найменування. Основна частина роботи містить
29 таблиці і 23 рисунків.
8
РОЗДІЛ 1. СИСТЕМА ПОГЛЯДІВ НА ПЕРЕБУДОВУ
КРУПНОПАНЕЛЬНИХ ЖИТЛОВИХ БУДИНКІВ ЗАБУДОВИ 50-60
РОКІВ МИНУЛОГО СТОЛІТТЯ
1.1. Аналіз структури житлового фонду України
Житловий фонд України є значною матеріальною цінністю, що
становить близько 20% від вартості основних фондів держави. Його
збереження є важливою складовою державної житлової політики. На
сьогодні в Україні налічується 10,4 мільйона житлових будівель загальною
площею понад 1 мільярд квадратних метрів, що належать різним формам
власності. Для ефективного вирішення цього питання необхідно здійснювати
належну технічну експлуатацію, а також проводити відповідні види ремонту,
модернізацію та реконструкцію старих житлових будинків з урахуванням
сучасних вимог у сфері архітектури, будівництва, санітарії та
енергоефективності.
Рис. 1.1. Розподіл житла по видам власності
9
Таблиця 1.1
Структура житлового фонду України
Загальна площа, Кількість буд- Відсоток
Вид власності
млн.м.2 ків, тис. шт. %
Державна 273,6 489,4 22
Приватна 710,6 9850 59
Колективна 82,5 161,2 7
Комунальна 145,2 222,6 12
Разом 1211,9 10723,2 100
Невиконання необхідних обсягів капітальних іт поточних ремонтів
житлових будинків у попередні роки, а також значне скорочення капітальних
вкладень, які виділяються на ці потреби в останні роки (у 5-10 разів менше
від необхідного обсягу в середньому по областях), призвело до істотного
погіршення не лише екстерєру житлових будівель, але й технічного стану їх
конструктивних елементів та інженерного обладнання.
Наразі, щороку, обсяг капітального ремонту житлового фонду
державної, комунальної та колективної власності становить лише 1,3%, тоді
як мінімально необхідний показник – 4% (за нормами, капітальний ремонт
будівлі має проводитися кожні 25-35 років). Витрати в середньому складають
58,8 грн на 1 м², тоді як розрахункова вартість капітального ремонту одного
квадратного метра коливається від 150 до 250 грн, а ціна 1 м² нового
будівництва на 10.01.1998 р. становила 772 грн. [32, 26, 52].
Обсяги ремонтно-реконструкційних робіт у різних регіонах мають
значні відмінності, зокрема, в 15-20 разів за кількістю робіт та в 10-15 разів
за витратами. Приблизно 10% житлового фонду (близько 50 млн м²) потребує
термінового ремонту, 0,5-0,6% (приблизно 6 млн м²) – невідкладного
відселення, а 4,6% та 0,6% відповідно складають старі та аварійні будівлі
(приблизно 6,8 млн м²).
Рівень комфортності та благоустрою значної частини житлового фонду
не відповідає сучасним вимогам суспільства. Комплектування житлових
будинків інженерним обладнанням також варіюється залежно від форми
10
власності: державному, комунальному та колективному житловому фонді
інженерне обладнання встановлено на рівні 90-95%, у приватному
житловому фонді в містах – лише 50%, а в селах цей показник становить
всього 3-16%.
Сьогодні в Україні спостерігається спад у будівництві житлова, що
зумовлено процесом переходу від державного регулювання до економіки
ринкової. Відмова держави від монопольної ролі інвестора, підрядника та
замовника значно змінила динаміку галузі.
Непідготовленість ринкових інститутів лише поглибила дисбаланс у
житловій сфері. Враховуючи загострення житлової проблеми, виникає
необхідність розробки нової житлової концепції, яка стане важливим
елементом стабілізації та проведення структурних змін в економічній
політиці України.
Експлуатація житлового фонду має значний вплив на енергетику в
Україні, яка є однією з найактуальніших. З загальних річних енерговитрат на
гаряче водопостачання, опалення житлових будинків та соціальної сфери до
30% енергоресурсів країни витрачається на ці потреби, при цьому близько
двох третин цих ресурсів іде саме у житловий сектор.
Зниження енергетичних витрат в процесі експлуатації житлових
будинків є найбільш важливе завдання для органів комунального
господарства. До ефективних заходів, що сприяють цьому, належать
утеплення огороджувальних конструкцій зовнішніх стін крупнопанельних
будівель, заміна старих вікон та дверей на більш енергоефективні,
встановлення приладів для регулювання систем теплопостачання,
водопостачання, водовідведення та газопостачання, а також перехід від
централізованих до місцевих систем теплопостачання. Впровадження цих
заходів може дозволити зекономити до 30-50% енергоресурсів у міському
житловому секторі.
11
Проблемними аспектами проектування та виконання реконструкційних
робіт, спрямованих на продовження життєвого циклу цивільних будівель,
залишаються такі питання, попри наукові досягнення останніх років:
1) конструювання та методи розрахунку будинків по несуійї здатності з
урахуванням реального їх стану [54,63];
2) фасади, плани, розрізи при можливій сонації існуючих жтлових
будівель і споруд [64];
3) організаційно-технологічні роботи по утепленню будинків,
враховуючи при цьому їх довговічність і можливість виконання ремонту
систем, що запровалжуються [116];
4) організація проектних робіт, залучення інвесторів та виконання робіт
з урахуванням обмежень по ресурсам, фінансуванню, обмеженість
майданчика, можлива механізація [83];
5) інвестиційна привабливість і техніко-економічна ефективність
можливих варіантів збільшення життєвого циклу цивільних будівель, що
розглядаються [90].
Незважаючи на окреслене коло наукових і правових питань, що
висвітлюються в роботах як в Україні, так і за кордоном, на сьогодні існують
лише окремі випадки їх розгляду та прийнятих рішень. Варто відзначити
відсутність чітко визначеної задачі щодо розгляду і вибору економічних, або
раціональних організаційно-технологічних та об'ємно-планувальних рішень
для існуючого житлового фонду.
В нашій країні ефективність мансардного будівництва тривалий час
піддавалася сумніву, зокрема через позицію завідувача лабораторією НДІБВ
Держбуду України, к.т.н. А.А. Франівського. Це відображало відставання
українського житлово-комунального комплексу від розвинутих країн у сфері
реконструкції цивільних будівель. Однак варто зауважити, що пізніше цей
автор переглянув свої погляди і почав рекомендувати мансардні надбудови
12
як ефективний спосіб продовження життєвого циклу житлових будинків
масових серій.
Попри прийняття Постанови Кабінету Міністрів України від 15.05.1999
р. № 820, що затвердила «Програму реконструкції житлових будинків
перших масових серій», на сьогодні в Україні впроваджується лише кілька
проектів надбудови великопанельних будинків, зокрема на вул. Жукова в
місті Харкові [89].
Водночас групою фахівців Харкова, серед яких доктор технічних наук
Н.С. Болотських, к.т.н. О.І. Болотських, доктори наук Д.Ф. Гончаренко, І.В.
Корінько, В.І. Торкатюк, В.В. Савйовський, була зроблена спроба
узагальнити досвід реконструкції цивільних об'єктів, зокрема житлових
будинків перших масових серій. Вони запропонували комплексні методи
реконструкції та модернізації таких будівель, а також розробили концепцію
їх модернізації з продовженням життєвого циклу через реконструкційні
роботи.
У цьому контексті варто зазначити основоположні принципи теорії
систем і системного підходу, які є важливими для комплексного вирішення
завдань модернізації житлового фонду. Системний підхід дозволяє
розглядати житлові будівлі як частину більшої структури, в якій взаємодіють
різні елементи — конструктивні, інженерні, економічні та соціальні. Такий
підхід сприяє оптимізації процесів реконструкції та модернізації,
забезпечуючи не тільки покращення технічних характеристик будівель, а й
гармонійне поєднання з іншими елементами міської інфраструктури та
потребами громади.
В останні роки, з огляду на сучасні системні підходи, значний розвиток
отримали дослідження, основною метою яких є пошук шляхів модернізації
як виробничих, так і цивільних будівель. До таких робіт належать
дослідження, проведені Б.С. Дамаскіним, В.А. Давидовим, В.Д. Жванією,
Е.В. Р.Б. Папірником, Поляковим, Г.А. Саркісьяном, А.А. Франівським та
іншими вченими. Ці роботи сприяють розробці нових методів і технологій,
13
що дозволяють ефективно продовжити життєвий цикл будівель, підвищити їх
енергоефективність та адаптувати до змінюваних умов експлуатації.
Загальна кількість будинків, що зведені індустріальним методом за
проектами перших серій, становить близько 25 тисяч одиниць, з загальною
площею 71,4 млн м². Серед них найбільше поширення здобули серії 438, 464
та 480. Щодо матеріалів стін, структура будинків виглядає так: панельні –
46,7%, цегляні – 49,8%, великоблочні – 3,5 Щодо кількості поверхів, то 91%
складають 5-поверхові будинки, 1,5% – 4-поверхові, а менше 4 поверхів
мають 7,5% будівель [87].
Рис.1.2 Структура будинків перших серій
(Дніпропетровська область)
Таблиця 1.3
Житловий фонд будинків перших масових серій 60-70 років
(Дніпропетровська область)
Показники Поверховість Матеріал конструкцій Всього
5 4 Цегла Блоки Панелі
Кількість, шт. 1696 30 708 206 812 17 26
Житловий фонд, 6031,0 110,0 2407,8 726,9 3006,3 6141,0
тис.м2
% 98,2 1,79 39,21 11,84 48,95 100
14
Житлові будинки перших масових серій [13], що експлуатуються вже
більше 50 років, зазнали значного фізичного зношення, який становить 20-
35%. Однак крім цього, вони мають і суттєвий моральний знос, що
виявляється в недоліках планувальних рішень, таких як обмежені розміри
кухонь і кімнат, наявність прохідних кімнат, низька висота стель, а також
недостатня кількість або повна відсутність підсобних приміщень. Додатково,
неадекватний стан стиків панелей призводить до промерзання стін та
протікання на стиках, що сприяє виникненню стійкої цвілі на внутрішніх
поверхнях. Інженерне обладнання цих будинків, зокрема вводи систем
водопостачання, теплопостачання і газопостачання, а також засоби
регулювання та обліку споживання енергоресурсів, застаріли і не
відповідають сучасним вимогам ефективності та енергозбереження
Зважаючи на критичну важливість проблеми реконструкції
будинківстарої забудови, які складають майже чверть житлового
багатоквартирного фонду і в яких проживає понад 5 мільйонів осіб за умов
низького рівня комфорту, за ініціативою Президента України та за
дорученням Кабінету Міністрів, а також Академією архітектури розроблена
Програма реконструкції та модернізації цих будівель на період 1999-2015
років. Програма була затверджена Постановою Кабінету Міністрів України
№ 820 від 14 травня 1999 року.
Створення додаткових площ через модернізацію та реконструкцію
житлових будинків в існуючих міських районах з розвиненою
інфраструктурою є на 20-30% економічно вигіднішим, ніж будівництво
нових об'єктів на незаселених територіях. Така ефективність досягається
завдяки впровадженню оптимальних об'ємно-планувальних і конструктивних
рішень для надбудов, мансард та прибудов, використанню високоякісних
будівельних матеріалів і сучасних конструкцій, а також застосуванню
інноваційних технологій та методів організації будівельно-монтажних робіт,
що сприяють зниженню витрат і часу на реалізацію проекту.
15
Проблему реконструкції житлових комплексів слід розглядати в
контексті загального містобудівного розвитку, поєднуючи оновлення
планування і забудови житлових кварталів з заходами щодо збереження
історичної планувальної структури та архітектурного ландшафту міста.
Ключовою умовою ефективної реконструкції є комплексний підхід, який
передбачає інтеграцію всіх етапів реконструкції в єдиний, взаємопов'язаний
процес. Це включає модернізацію житлового фонду, вдосконалення
планувальної структури кварталів, організацію зон відпочинку, створення
повноцінної системи культурно-побутового обслуговування населення,
поліпшення санітарно-гігієнічних умов, а також підвищення художньо-
естетичних характеристик планування, забудови та об'ємно-просторових
рішень.
Найбільш складним і масштабним завданням реконструкції житлової
забудови є оновлення центральних районів міст України, де планувальна
структура та характер забудови визначають унікальний образ історично
сформованих міських ландшафтів, що мають високу культурну, художню та
історичну цінність. Важливою складовою такої забудови є капітальний фонд,
що володіє значною матеріальною вартістю (рис. 1.3). Для ефективного
оновлення міського середовища необхідно забезпечити підвищення
гігієнічних та експлуатаційних характеристик існуючого житлового фонду до
рівня сучасних вимог, що відповідають стандартам нових будівель. Це
передбачає комплексну модернізацію, яка зберігає культурно-історичну
спадщину та одночасно підвищує комфорт і ефективність використання
старих споруд.
При реконструкції житлової забудови особлива увага слід приділяти
раціональному використанню існуючих будівель, зокрема для розміщення
мережі обслуговування. Однак з часом старий житловий фонд стане явно
недостатнім для забезпечення потреб у приміщеннях для дозвілля та
громадської діяльності населення, що вимагатиме будівництва
спеціалізованих об'єктів. Процес будівництва житлових районів з
16
капітальною багатоповерховою забудовою є тривалим і складним,
передбачає поетапне впровадження затверджених проектів реконструкції. У
рамках цих проектів визначається майбутнє функціональне призначення
кожної будівлі, вирішується питання знесення застарілих споруд і
розміщення нових об'єктів обслуговування, включаючи підприємства та
установи для обслуговування житлового фонду. Також розробляються плани
для вільних територій, з орієнтацією на майбутнє перетворення
реконструйованих мікрорайонів на зразкові з точки зору функціональності та
комфортності для мешканців.
Щоб перетворити реконструйований житловий комплекс на зразковий,
необхідно вирішити цілу низку завдань, серед яких архітектурно-
планувальні, будівельні, організаційні та інші аспекти. Для цього потрібно
досягти таких результатів:
- архітектурна цілісність та естетика – створення гармонійного і
привабливого міського середовища, яке поєднує сучасні архітектурні
рішення з історичними особливостями забудови, забезпечує естетичну
привабливість і комфорт для мешканців.
- функціональна ефективність – оптимальне використання
простору, забезпечення зручного розташування житлових, комерційних та
громадських об'єктів з урахуванням потреб місцевих мешканців та
ефективного використання вільних територій.
- поліпшення інфраструктури – оновлення та розширення
інженерних мереж (водопостачання, електропостачання, тепло- та
газопостачання), вдосконалення системи відведення води, покращення
енергоефективності будівель, запровадження ресурсозберігаючих технологій.
- екологічна безпека – забезпечення високих екологічних
стандартів у процесі реконструкції, зокрема, через використання екологічно
чистих матеріалів, впровадження систем для економії енергоресурсів,
управління відходами та покращення зелених зон.
17
- соціальна зручність – створення комфортних умов для життя,
відпочинку та культурно-освітньої діяльності, в тому числі завдяки
організації зручних громадських просторів, місць для дозвілля та соціальних
об'єктів.
- безпека та доступність – забезпечення безпеки мешканців за
рахунок вдосконалення інфраструктури безпеки, пожежної безпеки та
доступності для людей з обмеженими можливостями, створення
безбар'єрного середовища.
- економічна доцільність – досягнення балансування витрат на
реконструкцію та модернізацію з довгостроковими вигодами для міського
бюджету, мешканців та інвесторів, що включає ефективне використання
фінансових і матеріальних ресурсів.
Ці аспекти повинні бути інтегровані в єдиний процес реконструкції для
забезпечення сталого та ефективного розвитку житлових комплексів, які
відповідатимуть сучасним вимогам комфорту, безпеки та екологічної
сталості.
1.2. Стратегія реконструкції житлових будинків старої забудови
В даний час перетворення і розвиток старих міст, як альтернатива
існуючому раніше пріоритету будівництва нових, набуває все більшого
значення. У зв'язку з цим зростає роль реконструкції міст. У більшості міст
процес розвитку йде за рахунок модернізації давно освоєних територій, перш
за все історичного центру. Закономірно, що з часом ця тенденція тільки
посилиться. Знесення - це не єдиний шлях реконструкції житлової забудови
першого періоду індустріального домобудівництва. Малі обсяги сучасного
житлового будівництва в країні, де його приріст не перевищує 1 - 55% (з
урахуванням вибування старого фонду) змушує шукати і застосовувати
більш реалістичні шляхи поновлення п'ятиповерхової житлової забудови. За
рік побудовано: в Києві - 1,5 млн. м2 житла, в Донецькій обл. - 480 тис. м2
житла, а в Дніпропетровській - всього 350 м2 житла.
18
Наразі трансформація та розвиток старих міст, як альтернатива
традиційному акценту на будівництво нових, набуває все більшого значення.
Це сприяє зростанню важливості реконструкції міських територій. В
більшості міст процес розвитку відбувається через модернізацію вже
освоєних зон, зокрема і історичних центрів. Очікується, що ця тенденція з
часом лише посилиться. Знесення не є єдиним варіантом для реконструкції
житлової забудови перших етапів індустріального домобудівництва.
Невеликі обсяги житлового сучасного будівництва в Україні, де приріст не
перевищує 1-1,5% (враховуючи зношення старого житлового фонду),
змушують шукати більш практичні шляхи оновлення п'ятиповерхових
житлових комплексів.
Пошук нових ефективних методів реконструкції старих будівель з
обов'язковою надбудовою металевого каркаса до 9-10 поверхів, а в окремих
випадках і більше, із створенням сучасних квартир, становить суттєву
проблему у містобудуванні.
Додаткові квартири, що з’являються внаслідок надбудови, відповідають
усім сучасним вимогам до житлових приміщень. Після реконструкції
кількість квартир у будівлі не зменшується, а збільшується, що підтверджує
економічну доцільність цього підходу та можливість отримання додаткового
прибутку. Це робить запропонований метод реконструкції привабливим і
конкурентоспроможним для інвесторів.
Наприклад, представлені наочні матеріали одного з будинків ранніх
масових серій, який можна реконструювати за допомогою одного з варіантів
надбудови з металевим каркасом, описаним нижче [16].
Схема розташування модульної надбудови каркаса зображена на рис. 1.3
б-в.
Огороджувальні конструкції та перекриття виконано із застосуванням
легких і високоефективних стінових матеріалів. Додаткові житлові
приміщення, розташовані в надбудованій частині будівлі, повністю
19
відповідають сучасним стандартам житлового комфорту та технічним
вимогам (рис.1.3 г).
Нижче подано детальні плани поверхів об'єкта, що підлягає
реконструкції.
Отже, оптимальний вибір стратегії, видів і методів реконструкції можливий
лише за умови комплексного (системного) підходу з реконструкції житлової
забудови. Важливо враховувати не тільки прямі витрати, а й пов'язані з ними,
зокрема не лише одноразові витрати на ремонтно-будівельні роботи, а й
непрямі витрати на утримання об'єктів. Також, необхідно взяти до уваги нові
фактори та методичні вимоги, що визначають доцільність реалізації
запропонованих заходів у контексті ринкових умов (рейтингу територій,
розрахункової вартості землі, тощо).
а
20
б
в
г
Рис.1.3. Проект металевого каркасу, що пропонується
21
Правильний вибір стратегії, методів і видів реконструкції можливий
лише за умови комплексного підходу до оцінки проектних рішень щодо
реконструкції міськобудівної забудови. Важливо враховувати не лише
безпосередні, а й супутні витрати, включаючи не тільки одноразові
ремонтно-будівельні витрати, а й непрямі витрати на утримання об'єктів.
Крім того, необхідно враховувати такі фактори та методичні вимоги, які
визначають доцільність запропонованих рішень у контексті ринкових умов,
зокрема можливі доходи з урахуванням маркетингової ситуації, вартості
землі, приоритету територій тощо.
Отже, обґрунтування економічної доцільності реконструкції житлових
будівель полягає у вирішенні таких завдань:
виявлення та аналіз факторів, які можуть знижувати або збільшувати
вартість, і які повинні враховуватись під час техніко-економічної оцінки
проектів реконструкції житлових будинків;
визначення обсягів впровадження розроблених проектних рішень;
22
Рис.1.4. Проектні рішення поверхів будонку, що надбудовується
пристосування техніко-економічної оцінки проекту в контексті
реконструкції житлових будинків, зокрема для вторинної забудови кварталів
і мікрорайонів, що реконструйовуються;
виконання підрахунків ефективності реконструкції житлових будинків
для кварталів і мікрорайонів;
розробка пропозицій підвищення ефективності проектних рішень щодо
реконструкції обʼєктів житлової забудови;
аналіз умов та рекомендація методів і способів найбільш ефективної
реалізації проекту, зокрема щодо організаційно-фінансового механізму та
розробки бізнес-плану.
23
Розв'язання зазначених завдань потребує вибору методу для розрахунку
порівняльної ефективності, а також приведення одноразових витрат та
доходів до року, шо є базовим та виконання інших методичних розробок
[108, 114, 115].
Залежно від специфіки завдань, наявності вільних територій і інвестицій
для нового будівництва житла, пропонуються такі можливі варіанти
реконструкції районів, що забудовані п'яти і меншої поверховості
будинками:
поступове знесення будівель, що належать до категорій «старе» або
«аварійне» через їх повну амортизацію, а також формування резервів
територій для першочергового будівництва, з подальшою компенсацією
житла в інших районах міста;
поступове знесення старих будинків і споруд з неефективною
реконструкцією з подальшою реалізацією хвильової або гніздової
реконструкції та нового будівництва, що відповідають кількості знесених
будинків;
повна реконструкція житлового кварталу або мікрорайону, що включає
оновлення всіх житлових будинків та здійснення для цієї території
відпоідного обсягу нового будівництва житла;
реконструкція існуючих будинків і об'єктів інфраструктури з
одночасною вторинною забудовою житлових кварталів, з максимально
можливим приростом житлових площ у межах чинних містобудівних
нормативів.
Реконструкція міських житлових районів, що включають будинки п'яти і
меншої поверховості, є найбільш ефективною в останніх двох варіантах. У
рамках другого варіанту можливе будівництво як нових будинків, так і їх
заміна на місці старих із використанням існуючих конструкцій. Цей
напрямок вторинної забудови передбачає повторне використання наявного
фонду житлових будинків, що забезпечує максимальний економічний ефект.
24
При вторинній забудові житлових будинків передбачається підвищення
поверховості та значне збільшення щільності забудови — в 2-3 рази і
більше. Така стратегія є особливо актуальною для великих міст, де
спостерігаються: висока вартість землі, дефіцит вільних територій, а також
великий обсяг житлового будівництва, що здійснюється за міським
замовленням. Це вимагає пошуку відповідних резервів територій, зокрема, на
ділянках, що наразі забудовані п'яти і меншою поверховістю.
Задача щільності використання територій є менш актуальною для малих
і середніх міст (з невеликою чисельністю населення) та міст, що не мають
стимулів до подальшого. У таких містах, у п'ятиповерхових (а також дво- і
чотириповерхових) будинках, що знаходяться в задовільному стані, зазвичай
виконується капітальний ремонт та усувається моральне та фізичного
зношення будинків без надбудови або з добудовується мансардний поверх,
де передбачається перепланування або об'єднання квартир, оновлення
інженерного обладнання тощо). Відтворення житлового фонду відбувається
лише на ділянках, де будівлі знаходяться в аварійному стані та підлягають
знесенню.
Економічної ефективності варіантів реконструкції здійснюється техніко-
економічною оцінкаою в рамках двох основних напрямків: аналізу витрат,
втрат і компенсаційних виплат, а також оцінки доходів.
Економічна ефективність конкретного варіанту реконструкції полягає у
знаходженні оптимального балансу між витратами та доходами.
Основна робоча гіпотеза полягає у визнанні того, що витрати на
реконструкцію можуть перевищувати очікувані доходи, що вимагає
детального аналізу для визначення доцільності проекту.
Оптимальність запропонованого варіанту реконструкції передбачає
всебічний аналіз умов реалізації проекту, зокрема розрахунок обсягів і
термінів реконструкції та будівництва нових житлових будинків, а також
прогнозування руху фінансових потоків на різних етапах і протягом років
програми будівництва. У процесі оцінки враховуються організаційні форми
25
будівництва, джерела фінансування, обсяги та терміни надходження коштів,
черговість введення об'єктів в експлуатацію, а також можливості для
консолідації ресурсів (бюджеті та позабюджетні фонди, інвестиції
комерційних структур, кошти населення) кредити банків, (табл. 1.4).
Для визначення економічної ефективності програми реконструкції
обирається можливий варіант, який є прогресивним рішенням, що
застосовується у практиці проектування.
Таблиця 1.4
Варіант структури механізму реалізації реконструкції житлового
мікрорайону
Системний підхід при вирішенні актуальних проблем міст стає дедалі
очевиднішим і поступово знаходить відображення в наукових дослідженнях
та практичних рішеннях. Це, зокрема, стосується наукових основ нової
містобудівної концепції реконструкції житлових квартадів, комплексу
науково-технічних розробок у сфері енергозбереження, екологічих
містобудівних і експлуатаційних технологій, а також науково обґрунтованих
рішень по раціональному використанню земельних, водних та інших
природних ресурсів.
Містобудівна концепція базується на трьох основних позиціях:
1. Подальший розвиток міст переважно здійснюється через
реконструкцію, без розширення їх меж, шляхом більш ефективного та
раціонального використання наявних міських територій та ущільнення
26
існуючої житлової й промислової забудови до чинного нормативного рівня.
Будівництво нових житлових та соціально-культурних об'єктів відбувається
на вже освоєних територіях міста.
2. Забудова міст, яка існує на сьогоднішній день піддається комплексній
реконструкції згідно з розробленими генеральними планами, які спрямовані
на гармонізацію міського середовища кожного міста. Ці плани орієнтовані на
завершення забудови центрів міст, кварталів та мікрорайонів, а також на
забезпечення архітектурно-просторової зв'язності між старими та новими
частинами міста.
3. Будівництво нових великих промислове підприємств в межах
існуючих міст не здійснюється, за винятком окремих випадків, що
передбачені урядовими програмами. Впровадження елементів нової
містобудівної доктрини сприятиме гармонізації наявної міської забудови,
усуненню диспропорцій у розвитку її природних, соціальних та виробничо-
технічних підсистем, а також забезпеченню умов для стійкої та безпечної
життєдіяльності міст на довгострокову перспективу. Ключовою перевагою у
процесі гармонізації міського середовища є орієнтація на інтереси «Людини»
та «Суспільства», а основною підсистемою при реалізації системної
реконструкції міст виступає соціальна сфера, зокрема її житлова складова,
яка має визначальний вплив на якість урбаністичного середовища [39, 46,
78].
В умовах змінної соціально-економічної ситуації та гострого дефіциту
житла в більшості міст, вирішення житлової проблеми все більше
орієнтується не тільки на кількість, а й на якість житла. Особливу увагу
приділяють підвищенню комфортності, орієнтації квартир на конкретні
потреби сім'ї, забезпеченню екологічно безпечних і здорових умов
проживання, а також зменшенню невиробничих витрат на експлуатацію та
комунальні послуги. Нове та реконструйоване житло має бути спрямоване на
задоволення реальних потреб мешканців міст. Успішне вирішення цих
27
завдань забезпечить досягнення необхідного рівня комфортності та
благоустрою для великої частини житлових будинків в Україні.
1.3. Дослідження застосування сталевих конструкцій в будівництві і
реконструкції житлових будинків
Реконструкція крупнопанельних та інших житлових будівель, зведених
із збірного залізобетону, вимагає використання новітньої техніки,
ефективних технологій та різноманітних матеріалів, у тому числі місцевих.
Важливе місце в будівництві та реконструкції займає метал, який здобув
велику популярність за кордоном. Метал є оптимальним матеріалом для
каркасів будівель, оскільки він має значні переваги над залізобетоном.
Завдяки легким сталевим конструкціям стало можливим зведення
багатоповерхових висотних будівель.
Після Другої світової війни сталеві каркасні будівлі швидко здобули
популярність у Європі. Цей принцип почали застосовувати не лише для
висотних адміністративних і промислових будівель, а й для шкіл, лікарень,
житлових будинків тощо. Монолітне будівництво поступово відступило на
користь нових методів, хоча й залишилося важливим у певних сферах. У той
період набуло поширення так зване «ґратчасте будівництво», яке полягало в
створенні каркасних будинків із фасадами, що складалися з рівномірно
розташованої решітки або сітки з однаковими вертикальними та
горизонтальними елементами. Цей стиль був популярний у 1940-1955 рок
В кінці 1950 р з'явилося тяжіння до стилю «стіна-екран» або навісні
стіни зі скла і металу. Цей стиль на початку з'явився в США і потім став
проникати в Європу.
Історія міжнародної архітектури будівель зі сталевими каркасами
розпочалася завдяки видатному американському архітектору Людвігу Місу
ван дер Рое в Чикаго. Уже, у 1958 році в Нью-Йорку був побудований
«Сигрем-білдінг», висотою 60 м, з використанням сталевих конструкцій та
скла. Це будівля у вигляді коробки-кристала, позбавлена архаїчних
28
декоративних елементів. Сталеві каркасні будівлі стали надзвичайно
популярними в другій половині ХХ століття, і їх застосування зростало
безперервно. Водночас сформувалась тенденція підкреслювати видимий
каркас, що стимулювало розвиток наукових досліджень і нових досягнень у
будівельній фізиці, вогнезахисті, корозійній стійкості сталевих конструкцій,
а також розробку нових будівельних систем.
Прикладом цього спрямування є адміністративна будівля «Інленд Стіл
Білдінг», побудована в Чикаго в 1954-1957 роках. Це 19-поверхова будівля з
багатоповерховими зварними рамами, прогоном 18 м, і стійками, що
виступають за межі зовнішніх стін. Ця будівля стала важливим етапом у
розвитку багатоповерхового житлового будівництва. Стійки рам
обетонували. Того ж періоду в Німеччині збудували будівлю, де сталеві
колони також виступали за межі споруди і залишалися без облицювання.
Крім уже згаданого, слід коротко звернути увагу на три важливі
моменти. Перший — це методи будівництва каркасних будинків. Із середини
1950-х років було ініційовано перехід до використання збірних сталевих
конструкцій. У цьому випадку застосовували сталеві багатоповерхові рами,
які зварювали на землі і піднімали в такому стані в проектне положення.
Аналогічно піднімали в готовому вигляді стіни і плити перекриттів, які
заготовляли окремо. Збірність конструкцій, легкість їх транспортування та
можливість швидко піднімати великі елементи до проектного положення
стали важливими перевагами використання сталевих конструкцій в заміну
важкого залізобетону.
Розвиток модульного будівництва з уніфікованими розмірами
повʼязаний з вимогвми виробництва. Зі зростанням цих вимог, модульне
будівництво стало набирати популярності. Наприклад, у Великобританії в
кінці ХХ століття модульне будівництво складало близько 50% усіх будівель
для народних і вищих шкіл, при цьому 75% з цих споруд зводились із
сталевих конструкцій. У Франції до 1970 року вже 90% будівель були
модульними, і половина з них мала сталеві каркаси. Подібні тенденції
29
спостерігалися також в Італії, Австрії, та Німеччині, де швидко зростала
популярність модульного будівництва.
Ще один важливий момент — це успіхи сталевих конструкцій в нових
категоріях будівель. Останнім часом значний прогрес спостерігається у
зведенні дитячих садків і пансіонатів із використанням сталевих конструкцій.
Другим важливим аспектом є питання видимого чи прихованого
сталевого каркасу. Багато архітекторів вважають, що в поточний період у
будівництві з застосуванням сталевих конструкцій каркас має бути
відкритим. Однак ця точка зору не є безумовною, і багато будівель зведені з
прихованими каркасами. Видимий каркас добре підходить для теплих та
помірних кліматичних умов. В інших випадках виникає проблема утворення
містків холоду, з якими важко боротися.
Третій момент — це поєднання сталевих конструкцій з іншими
матеріалами. Сталеві каркаси відкривають широкі можливості для комбінації
з різними будівельними матеріалами. Навіть традиційні матеріали, такі як
природний камінь, дерево, цегла в поєднанні з металевими елементами
можуть розкрити свої естетичні та технічні властивості.
Особливу роль у технології реконструкції відіграє створення
герметичних швів за допомогою герметиків, що розширюються,
полімербетонних мастик та швидкотвердіючих сумішей
Ці технічні засоби і будівельні матеріали, з урахуванням узгоджених
графіків постачальників, своєчасно доставляється на об'єкти. Точність
постачання під час модернізації та реконструкції будівель в існуючій
забудові, де немає місця для парку машин чи складів, має бути абсолютною.
Це досягається завдяки ретельно організованому виробництву. Оскільки в
оновлених житлових будинках зазвичай проводяться як правило фінішні
оздоблювальні роботи, вони виконуються дуже ретельно, хоча й не так
швидко. Тут економія часу відбувається за рахунок організації виробництва,
а не за рахунок самих робіт.
30
Подібні ефективні технології використовуються в усіх економічно
розвинених країнах, що забезпечує швидке та якісне виконання ремонтно-
будівельних робіт. Проблема збереження та модернізації типових трьох- та
п'ятиповерхових житлових будинків в Україні та інших країнах СНД стала
особливо актуальною для містобудівників в останні роки. Це пов'язано з
кількома факторами, зокрема з тим, що в таких будинках квартири мають
обмежену площу, невеликі допоміжні приміщення, відсутні сміттєпроводи та
ліфти, а зовнішні стіни мають низьку теплоізоляцію. Все це значно погіршує
умови проживання і створює численні побутові незручності.
Проте на початку ХХІ століття вимоги до житлових умов зазнали
суттєвих змін. Люди прагнуть жити в комфортних 2-5 кімнатних квартирах з
великими кухнями, санвузлами, підсобними приміщеннями, лоджіями, а
також у будинках, обладнаних ліфтами та сміттєпроводами. В тпких умовах
сучасні будинки можуть будуватися лише на вільних ділянках, переважно на
околицях міст. Тим часом багато районів, де проживає основна частина
населення, вже забудовані типовими трьох- і п'ятиповерховими будинками,
зведеними в 50-60-х роках. Реконструкція та модернізація цих будівель
традиційними методами є надзвичайно складною і фактично не проводиться.
Будинки поступово приходять в аварійний стан, а люди живуть в важких
умовах.
Отже, пошук ефективних способів реконструкції таких будинків із
обов'язковим їх надбудовуванням до 9-10 поверхів і більше, з створенням
сучасних квартир, є серйозною містобудівною проблемою.
Одним із перспективних рішень для реконструкції «хрущовок» є метод
багатоповерхової надбудови за допомогою металевого каркасу, про який
згадувалося раніше. Така концепція дозволяє проводити реконструкцію
малоповерхових будинків і здійснювати їх надбудову до висотних будівель,
навіть у щільно забудованих районах міст, при цьому зберігаючи та
модернізуючи існуючі будівлі відповідно до сучасних вимог містобудування.
31
Багаторічний досвід будівельної практики показує, що зазвичай
можливість додаткового навантаження на існуючі будівлі обмежена 20% від
поточного навантаження. Наприклад, п’ятиповерховий будинок можна
підвищити лише на один поверх. Надбудова більше одного поверху потребує
або значних резервів міцності існуючих конструкцій, що буває не завжди,
або використання легших матеріалів і спеціальних рішень, таких як
мансардні поверхи, що є малоефективним. Проте практика показує, що для
підвищення малоповерхових будинків потрібно додавати не менше 4-5
повноцінних поверхів, а в окремих випадках і більше. Але такі відновлені
будівлі повинні відповідати вимогам містобудування та забезпечувати
комфортне проживання.
До невдалих спроб збільшення висоти будівель можна віднести дві
основні: по-перше, прагнення використовувати існуючі стіни та фундаменти
як основу для надбудови нових поверхів, а по-друге, використання важкого
залізобетону як основного матеріалу, в тому числі для перекриття продьотів
у 10-12 метрів, що обовʼязково з'являються при надбудові. Це значно
збільшувало масу будівлі, ускладнювало її конструкцію та навантажувало
фундаменти. Цей факт важливий, оскільки тривалий час будівництво в
Україні велося за традиційними методами, з максимальною залежністю від
залізобетону включаючи збірний, який є чудовим будівельним матеріалом,
але має значну масу, великі габарити та вимагає великих енергетичних і
фінансових витрат на транспортування та підйом конструкцій на об'єкт. При
цьому сталеві конструкції виявляються легшими за аналогічні залізобетонні в
7-12 разів. Використання сталевих конструкцій дозволяє зводити будівлі
будь-яких розмірів, з великими прольотами та висотою. Перевагою
металевих конструкцій є їх висока індустріальність виготовлення та монтажу
завдяки легкому обробленню металу, зручності транспортування завдяки
малій вазі, технологічності монтажних з'єднань та можливості блочному
монтажу.
32
Вибір найефективніших будівельних матеріалів і конструктивних рішень
для житлових та громадських будівель є важливим завданням, а застосування
сталевих конструкцій при надбудові будівель замість традиційного
залізобетону потребує належного обґрунтування.
Оскільки проектування багатоповерхових житлових будинків зі
сталевими каркасами супроводжується численними технічними викликами,
важливим є оптимальне проектування, яке дозволяє вибрати найбільш
ефективні характеристики конструкції, щоб зведене будівництво мало
найкращі показники.
Основними з таких показників є витрати металу та залізобетону на один
квадратний метр загальної площі перекриттів. Важливо окремо враховувати
витрати сталі для самого каркасу та витрати сталі для армування, в
основному, залізобетонних плит перекриттів.
Дослідження збудованих житлових будинків із сталевими каркасами в
Україні та за кордоном показують різноманітні значення, які залежать від
значної кількості факторів, окрім оптимальності системи каркасів.
33
Рис.1.5. Варіанти металевих каркасів рам, що пропонуються для
надбудов
Проект багатоповерхового будинку зі сталевим каркасом має
оцінюватися не лише з точки зору металу і залізобетону, а й враховувати
низку важливих техніко-економічних показників, таких як:
- вартість будівництва;
- терміни будівництва.;
- оцінка якості архітектурно-планувальних рішень;
- маса надземної частини повинна бути мінімальною;
- горизонтальиі прогини;
34
- витрати сталі.
Для будинків висотою 10 ... 20 поверхів витрати сталі становлять 30-40
кг/м2 загальної площі поверхів.
Для будинків висотою 30 ... 40 поверхів кількість металу середньому
можуть складати близько 60 кг / м2 загальної площі поверхів.
У будинків заввишки 60 ... 70 поверхів витрати сталі в середньому
мають становити близько 80-90 кг / м2 загальної площі поверхів.
У хмарочосах, що мають 100 і більше поверхів, кількість металу може
доходити до 150 ... 200 кг/м2 загальної площі поверхів. Таким чином,
збільшення висоти будівлі веде до різкого збільшення витрати металу різко
зростають..
Варто зазначити, що витрати металу в 110-поверхових вежах Торгового
центру в Нью-Йорку, які були зруйновані внаслідок теракту, становили 186
кг/м², у 110-поверховому будинку «Сірс-білдінг» у Чикаго – 160 кг/м², а в
100-поверховій будівлі «Джон Хенкок Центр» в Чикаго – 145 кг/м². У
будівлях з кількістю поверхів від 18 до 35 витрати металу варіюються від
21,0 до 100 кг/м².
Кількість арматури в іноземних будівлях зі сталевими каркасами
зазвичай становить близько 8,0–10,0 кг/м², а середній обсяг залізобетону,
здебільшого на перекриттях, сягає близько 0,15–0,20 куб. м/м². В окремих
випадках ці показники можуть відрізнятися.
При реконструкції існуючих «хрущовок» 3-5-поверхових типових
будинків з надбудовою до 10 поверхів, що виконуються з металевих
конструкцій, витрати металу зазвичай невеликі й становлять близько 30-35
кг/м² загальної площі надбудованих поверхів.
Аналіз металоємності п'ятиповерхових типових будинків, спроектованих
у СРСР у 50-60-х роках минулого століття, показав значно вищі витрати
металу, які в окремих випадках досягали 85 кг/м², незважаючи на широке
використання залізобетону та цегли в конструкціях.
35
Сучасні проекти вітчизняних типових 16-20-поверхових житлових
будинків дають середні витрати металу в межах 40-60 кг/м².
Хоча всі ці показники є орієнтовними і умовними, їх порівняння дає
змогу оцінити ефективність нових проектів багатоповерхових і надвисотних
будинків зі сталевими каркасами.
Висновки
1. Для підняття ефективності будівництва у соціальній сфері
необхідно провести реконструкцію житлової забудови, зокрема житлових
будинків перших масових серій, збудованих у 50-60-х роках. Ці будівлі
мають значний фізичне та моральний зношення, що вимагає їх оновлення
протягом найближчих 10-20 років, аби уникнути повного виведення цієї
частини фонду житла з експлуатації.
2. З урахуванням досвіду інших країн та вартості землі на 1 м²,
необхідно шукати нові ефективні способи реконструкції таких будинків, з
обов'язковим їх надбудовуванням додаткових 4-5 поверхів з використанням
сталевого каркаса, а для де-яких випадків і більше, з перетворенням на
сучасні квартири, що дозволить суттєво зекономити кошти завдяки
збільшенню поверховості.
3. Розробити ефективну конструктивну схему каркаса та вибрати
матеріали для несучих конструкцій, які забезпечать оптимальне поєднання
експлуатаційних властивостей та економічних показників. Досвід
використання стандартних будівельних сталей свідчить, що для досягнення
необхідної надійності конструкцій їх доводиться робити надмірно масивними
через обмежену міцність цих сталей. Однак використання високоміцних
сталей дозволяє значно зменшити металоємність конструкцій.
36
РОЗДІЛ 2
АНАЛІЗ ФІЗИКО-МЕХАНІЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК БУДІВЕЛЬНИХ
СТАЛЕЙ, ЩО ЗАСТОСОВУЮТЬСЯ ПРИ ПЕРЕБУДОВІ
КРУПНОПАНЕЛЬНИХ БУДИНКІВ СТАРОЇ ЗАБУДОВИ
2.1. Види та властивості сталей, що використовцються в
будівельній галузі
Сталі та сплави чорних металів за своїм хімічним складом можна умовно
поділити на вуглецеві (нелеговані), низьколеговані, леговані та
високолеговані сталі.
Вуглецеві сталі не містять легуючих елементів, що спеціально вводяться,
а їх кількість повинна відповідати вимогам ГОСТів щодо домішок.
Вміст легуючих елементів у низьколегованих сталях не перевищує 2,5-
4% (окрім вуглецю), у легованих сталях цей вміст коливається від 2,5% до
10%, а у високолегованих сталях він перевищує 10%, причому вміст заліза в
таких сталях становить не менше 45% [14].
Сталь марки Ст3 отримала найбільше застосування в будівництві для
виготовлення зварних металоконструкцій. Сталі марок від Ст4 до Ст6 мають
значно гірші характеристики зварюваності, а сталі марок від Ст0 до Ст2 —
знижену міцність (див. табл. 2.1 та табл. 2.2).
Таблиця 2.1
Фізико-механічні властивості найбільш поширених сталей у
металевих конструкцій
37
Таблиця 2.2
Склад хімічних клкментів сталі Ст3пс та закордонні аналоги
Зазвичай будівельні сталі з підвищеною міцністю (σт ≤ 400 МПа)
постачаються в гарячекатаними з ферито-перлітною структурою. Хімічний
склад та механічні властивості сталевого прокату різних видів і перетинів
регулюються стандартами ГОСТ 19281-73 і ГОСТ 19282-73.
Легуючими основними елементами в цих сталях є марганець і кремній,
які є доступними та економічними, а для деяких марок сталі до складу
можуть входити також хром, ванадій, ніобій, титан, мідь і фосфор.
Низьколеговані сталі мають межу текучості, що в 1,25-1,6 рази вища за
таку в сталі Ст3сп. Для цих сталей забезпечується гарантована ударна
в'язкість при температурі -40 °С, а для деяких марок — навіть при -70 °С (для
сталі ВСт3сп ударна в'язкість гарантована лише при -20 °С). Це дозволяє при
заміні вуглецевої сталі на низьколеговані сталі підвищеної міцності досягти
економії матеріалу, зменшити масу металоконструкцій на 15-30% та
забезпечити їх надійну експлуатацію при нижчих температурах.
Від товщини прокату сильно залежать механічні властивості сталей
підвищеної міцності. Наприклад, розрахункові значення межі текучості сталі
09Г2С зі збільшенням перетину прокату зменшуються [28].
38
Низьколеговані сталі маловуглецеві 06Г2Б, 06ГБ і 12ХН2МД,
виробляють згідно до ТУ 14-16-150-99.
Механічні властивості цих вказаних сталей приведені в табл. 2.3.
Таблиця 2.3
Характеристики сталей механічні 06ГБ, 06Г2Б, 12ХН2МД.
Основними перевагами цієї сталі є покращені характеристики
зварюваності, опору до утворення тріщин та технологічності при виготовленні,
порівняно з іншими сталями того ж класу міцності, а також економічність
легування.
39
Висока міцність (σт = 450-750 МПа) низьколегованих сталей поєднується
з низькою крихкістю. Раніше зазначалося, що одночасне підвищення міцності
та зниження холодної ламкості є складною задачею. Це досягається кількома
способами: зміцнення карбонітридне сталей, обробкою термічною,
контрольованою прокаткою та утворенння малоперлітних і бейнітних сталей.
2.2. Санація застарілих п'ятиповерхових житлових будинків масових
серій
По програмі Держцивільбуду по відновленню 120 житлових будинків, що
представляють різні серії типових проектів у різних регіонах СНД, було
реалізовано лише кілька об'єктів. В основному реконструкції піддавалися
будинки серії 1-335. Одним із перших об'єктів, що підлягав оновленню, став
п'ятиповерховий будинок на 80 квартир з чотирма секціями в місті Краснодар,
проведене у 1987-1988 роках. Під час модернізації будівлі, без зміни обсягу
опалювального простору, виконано всі роботи з укріплення та ремонту несучих
і огороджувальних конструкцій, але без утеплення зовнішніх стін. Балкони
були замінені на приставні лоджії площею 4,5 м² на фундаментах, а дах, що
покривав будівлю, замінили на вентильований горищний дах на дерев'яних
кроквах з рулонним покриттям.
У будинку також було проведено реконструкцію всіх 30 трикімнатних
квартир, з переплануванням двох кімнат у кожній квартирі на одну. Також
ліквідовано прохідні загальні кімнати, розділивши їх перегородками від
"позик". У нових, просторіших двокімнатних квартирах влаштовано роздільні
санвузли, а площу кухонь у всіх двокімнатних квартирах збільшено з 6,3 до 8,8
м². Покращено архітектурне рішення і екстерєр будинку завдяки прибудові
приставних лоджій та оновленому двоколірному оформленню фасадів.
Оновлення аналогічного п'ятиповерхового крупнопанельного будинку в
Мінську було проведене в 1989 році в рамках реконструкції з розширенням
опалювального обсягу з відселенням мешканців. Як і в попередньому випадку,
40
було здійснено посилення та ремонт конструкцій без утеплення зовнішніх стін.
Однак значно більше уваги приділено архітектурному оформленню.
Було проведено повне перепланування квартир з зміною їх кількості та
типів — загальна кількість квартир зменшилась з 80 до 62, а їх різноманітність
збільшилась завдяки появі чотирикімнатних квартир у два рівні з різними
плануваннями і виходом на приквартирну ділянку на першому поверсі.
Прохідні загальні кімнати та суміщені санвузли було ліквідовано, площі
передпокоїв і кухонь збільшено до нормативних. Надбудовано шостий
мансардний поверх, з прибудовами на ньому та п’ятому поверсі квартир у два
рівні. Балкони перебудовано в лоджії із збереженням залізобетонних плит,
замінено покрівлю на кроквяний дах з влаштуванням горища. Передбачено в
кожній секції сміттєпроводи. Архітектура та зовнішній вигляд будинку значно
покращено завдяки лоджіям на мансардному поверсі, активним козиркам над
входами в секції, озелененню та благоустрою навколишньої території.
Отже, можна зробити висновок, що архітектурне формоутворення при
реконструкції п'ятиповерхових будинків має значний потенціал. Однак слід
враховувати, що конструкція будівель серії 1-335, з неповним або повним
внутрішнім каркасом, є однією з найбільш "гнучких" для перепланування
квартир. Завдяки цьому при оновленні таких будинків вдалося здійснити значні
зміни, що суттєво покращило соціальну привабливість колишнього збиткового
житла. Як наслідок, сім'ї, що стояли в черзі на житло в обох містах, почали
активно прагнути отримати квартири в цих або подібних будівлях.
Цікавих проект модернізації був розроблений науково-дослідною
лабораторією КНУБА м.Київ. Було запропоновано проектні рішення для
модернізації існуючих будівель із значним збільшенням загальної площі
шляхом надбудови кількох поверхів. Надбудова здійснюється без додаткового
навантаження на основну будівлю завдяки застосуванню сталевого рамного
каркаса, який не з'єднаний з існуючими конструкціями. Цей каркас
встановлюється на буронабивних палях, розташованих з обох поздовжніх
сторін будинку. Рами встановлюються поперек будівлі та з'єднані зв'язками.
41
Вони утворюють основу для будівництва будь-якої кількості додаткових
поверхів у металевих каркасах, не передаючи при цьому жодних навантажень
на існуючі стіни.
Каркас складається з двох частин: нижньої, що охоплює всю будівлю, та
верхньої попередньо напруженої підвісної системи, що утримує нові поверхи.
Оскільки установка середніх колон є складною, міжповерхові перекриття
підвішуються або до верхніх зовнішніх колон, або до верхніх поперечних ферм.
Усі несучі конструкції захищені від корозії та вогню. Для зовнішніх стін
рекомендується використовувати тришарові легкі панелі і укладанням
мінераловатного утеплювача.
Розробка варіантів реконструкції цегляного 80-квартирного будинку серії
480-29Б показало економічність його надбудови до 10-16 поверхів. Ширина
нових поверхів більша за існуючу на 4 м і сягає 15 м замість 10,9 м, а зовнішні
габарити металевих опор виходять за габарити будинку на 2,1 м. Крок опор
складає 6,4 м, що дозволяє застосовувати стандартні залізобетонні плити для
перекриттів.
Розрахунки показали, що витрати металу при надбудові до десяти поверхів
складають близько 25 кг на квадратний метр загальної площі, що є нижчим, ніж
для відповідної будівлі зі збірного залізобетону. При надбудові до 16 поверхів
п'ятиповерхових будинків витрати металу ще зменшуються до 36 кг/м²,
порівняно з 40-42 кг/м² для будівель зі збірного залізобетону. За підрахунками
вартість реконструкції з надбудовою до десяти поверхів стала на 25-30%
меншою за витрати на будівництво нових будівель тієї ж поверховості із
збірного залізобетону на нових ділянках. Слід зазначити, що сталевий каркас
для реконструкції є конструктивно простим, його можна виготовити в будь-
яких цехах металоконструкцій, він має малу вагу і не потребує важкого
кранового обладнання для монтажу.
Розроблений варіант реконструкції будівель, описаний раніше, включає
проведення капітального ремонту та перепланування приміщень в існуючій
будівлі, що підлягає надбудові до 10-15-20 поверхів. Це рішення дає змогу
42
створити велику кількість додаткової житлової площі, що опалюється з
комфортними квартирами, а також надати будівлі унікальну архітектурну
виразність. Таке рішення підходить для будь-яких будівель, незалежно від
стану зовнішніх стін і фундаментів. Надбудова спирається на окремі спеціально
розроблені фундаменти, що дозволяє уникнути додаткового навантаження на
існуючу будівлю. Усі несучі елементи каркасу влаштовуються із сталевих
конструкцій, виготовлених з ефективних високоміцних сталей, що виключає
використання важкого збірного залізобетону.
Стінові конструкції виготовляються з легких та ефективних матеріалів. Так
рішення дозволяє проводити реконструкцію малоповерхових будівель та
надбудову висотних будинків, включаючи щільно забудовані центри міст, при
цьому зберігаючи та модернізуючи існуючі будівлі відповідно до сучасних
містобудівних вимог. [52].
Окрім того, використання запропонованої схеми реконструкції дозволяє
досягти швидших результатів, оскільки металеві конструкції легші для монтажу
та встановлення. Це також забезпечує значну економію завдяки зниженню маси
конструкції завдяки використанню високоміцної сталі, що, в свою чергу,
призводить до зменшення витрат.
Отже, виконаний аналіз як вітчизняного, так і зарубіжного досвіду
говорить, що одним з ключових завдань при реконструкції житлового фонду є
вибір матеріалу для несучих конструкцій, особливо при використанні
металевих каркасів, що створює необхідність пошуку оптимальної марки сталі
з погляду якості.
2.3. Конструювання сталевих каркасів для надбудови житлових
крупнопанельних будинків
Аналізуючи досвід утворення сталевих просторових каркасів для
багатоповерхових висотних будівель, зведених і спроектованих у різних
країнах світу, можна констатувати, що головним завданням у створенні таких
каркасів є забезпечення міцності та надійності конструкції під час впливу
вертикальних і горизонтальних навантажень. Водночас особлива увага
43
приділяється гарантуванню загальної стійкості будівлі під час вітрових та
сейсмічних навантажень і мінімізації відхилення верхньої частини будівлі від
вертикалі.
Окрім цього, існують додаткові вимоги, яких бажано дотримуватися. Як
приклад, це стосується фасадних площин прямокутного розташування із
мінімальними виступами і западинами, що забезпечує простоту форми
будівлі, часто у вигляді квадратів або прямокутників. Важливу роль у
проектуванні відіграє розташування зовнішніх колон каркаса, які можуть
бути винесені за межі будівлі, що дозволяє сталевому каркасу бути видимим
і змінює архітектурне рішення фасадів, іноді надаючи будівлі естетичний
вигляд (рис. 2.1, 2.2).
Також сталевий каркас може бути прихованим всередині будівлі. Кожен
з цих варіантів має як позитивні, так і негативні сторони.
При проектуванні таких будівель доцільно передбачити залишення
окремих стін без прорізів для можливості встановлення вертикальних ферм
жорсткості. Особливу увагу слід приділяти загальній протипожежній
надійності будівлі та визначати зони, які потребують підвищеного захисту
сталевих конструкцій від пожежі.
Рис.2.1. Демонстраційна модель запропонованого металевого каркасу
44
Рис.2.2. Надбудований металевий каркас у розрізі
45
Планування висотних багатоповерхових будинків значною мірою
залежить від конструктивного рішення сталевого каркаса, який, в першу
чергу, визначається обраними архітектурними рішеннями. Як наслідок,
проектування таких будівель має виконуватися у тісній співпраці між
архітекторами та інженерами. Навантаження, що діють на сталевий каркас,
можна поділити на три основні типи:
- навантаження вертикальні постійні та тимчасові, що впливають на
міжповерхові перекриття і покрівлю;
- навантаження вертикальні, що передаються на колони від перекриттів,
а також навантаження вертикальні від ваги стінових огороджувальних
конструкцій, які сприймаються колоннами.
- навантаження горизонтальні вітрові та інших горизонтальних впливів,
сприймаються колонами, іншими елементами каркаса і будівлею вцілому,
У сталевому каркасі можна виділити наступні частини:
1. Основні несучі колони, на розміщення в плані яких необхідно
звертати особливу увагу. Зазвичай колони встановлюються у точках
перетину координаціної сітки будинку. Прямокутна сітка найкраще
відповідає особливостям сталевого каркаса. Прямокутна сітка з витягнутими
осередками, як правило, забезпечує більш економічне рішення в порівнянні з
квадратною. Наприклад, зовнішні колони розташовуються з малим кроком,
який відповідає відстані між віконними простінками, тоді як внутрішні
колони ставляться з більшим кроком. У будівлях з коридорому у центрі
середні колони можуть бути розташовані у площинах обох стін, або в
площині однієї зі стін коридору. У такому разі проліти балок перекриттів
будуть неодинаковими.
2. Міжповерхових перекриттів, включаючи вибір їх типу, прольотів,
методів опирання, матеріалу та конструкцій.
3. Зв'язків, які забезпечують загальну горизонтальну жорсткість будинку
та мінімальні деформації її верхньої частини відповідно до вимог
46
нормативних стандартів. При цьому всі ці елементи слід ховати в стінах і
перегородках будівлі і не перекривати вікна.
Перед конструюванням сталевого каркаса, необхідно попередньо
прийняти:
1. Типи сталей. Рекомендується не більше трьох видів сталей на каркас
будинку.
2. Огороджувальні зовнішні стіни (тип і конструкцію з мінімальною
масою, бути простими при виготовленні і монтажі.
3. Методи мінімальної деформативності та забезпечення горизонтальної
жорсткості і всієї споруди.
4. Вид і конструкцію фундаментів під каркас.
5. Врахувати можливість виконання монтажу конструкцій каркасу
великими блоками з просторовими розмірами у де-кілька поверхів.
Сталевий каркас складається з типових прокатних гнутих, перфорованих
та профільних профілів. В де-яких випадках використовуються зварні
елементи, виготовлені з окремих листів. Елементи каркаса повинні мати
мінімальну масу та добре поєднуватися між собою. Сталевий каркас може
також може змонтований всередині будинку, таким чином залишаючись
невидимим. Обидва варіанти мають свої переваги та недоліки.
Основні складові сталевого каркаса — це стандартні профілі з
вигнутого, перфорованого і профільованого прокату. У деяких випадках
використовуються зварені елементи, що складаються з окремих листів.
Компоненти сталевого каркаса повинні мати мінімальну масу, забезпечувати
надійне з’єднання між собою, а також з перекриттями, зовнішніми і
внутрішніми стінами, вертикальним транспортом і різними інженерними
комунікаціями.
Сталеві каркаси характеризуються високою несучою здатністю при
малій вазі. Завдяки попередньому виготовленню елементів і точному
монтажу при строгих допусках (що є дуже важливим) значно скорочуються
терміни будівництва, зменшуються розміри будівельного майданчика, а
47
також відсутні мокрі процеси. Це стає можливим завдяки використанню
монтажних з'єднань на болтах і мінімізації монтажного зварювання. Всі ці
переваги повністю реалізуються лише при застосуванні легких зовнішніх
стін, виготовлених з окремих елементів, що полегшують монтаж на каркасі і
забезпечують необхідну теплостійкість будівлі.
Сучасні сталеві конструкції дозволяють реалізувати будь-які проектні
концепції та архітектурні задуми. Обмеженням цих ідей є лише економічна
вигідність.
Горизонтальна жорсткість сталевих каркасів є однією з головних задач
під час їх проектування та формоутворення, як уже було зазначено. Каркас
повинен бути здатний витримувати різноманітні горизонтальні навантаження
від вітру (а в окремих випадках — і від сейсмічних впливів), які можуть діяти
на будівлю в будь-якому напрямку. Важливою умовою є обмеження
горизонтальної деформації верхньої частини будівлі (відхилення від
вертикалі), яка згідно зі СНиП не повинна перевищувати 1/500 висоти
будівлі. У деяких випадках ці відхилення можуть становити близько 1/2000Н.
Орієнтовне розподілення витрат сталі на елементи каркаса
багатоповерхового будинку виглядає так: 40-60% сталі йде на колони, 30-
40% — на ригелі та балки перекриттів, а решта 15-20% — на інші елементи.
Отже, понад 50% металу каркаса витрачається на колони, які є найбільш
навантаженими, що робить правильний вибір їх поперечного перерізу
надзвичайно важливим (рис. 2.3).
Рис.2.3. Конструкції перерізів залізобетонної і сталевої колон
(навантаження 1000 т)
48
Згідно з завданням магістерської роботи, передбачається провести аналіз
можливостей застосування різних марок сталей для несучих конструкцій
надбудови та визначити оптимальні області їх використання. Для цього, на
основі розрахункових зусиль у запропонованій поперечній рамі, виконано
підбір перетинів несучих елементів з трьох марок сталей, що мають різні
характеристики міцності, з метою оцінки їх ефективності та доцільності
використання в умовах конкретного навантаження.
Застосування міжповерхових ферм.
У даному випадку надбудова представлена конструкцією, що
складається з двох зовнішніх колон, на яких спирається ряд поперечних
міжповерхових ферм, висота кожної з яких дорівнює одному поверху. Ферми
розташовуються всередині огороджувальних стін будівлі, а на їхні пояса
укладаються плити міжповерхових перекриттів. Кількість ферм залежить від
кількості надбудовуваних поверхів. Така конструктивна схема формує
багатоповерхову раму з ригелями високої жорсткості, що забезпечує
ефективне сприймання як горизонтальних, так і вертикальних навантажень.
Важливою особливістю цієї системи є поступове зростання зусиль у колонах
донизу, що дозволяє варіювати їх перетин по висоті, на відміну від підвісних
систем, де зусилля в колоні залишаються практично постійними по всій
довжині. З точки зору економії сталі та простоти монтажу, така система може
бути досить ефективною. У середніх панелях ферм передбачається зняття
розкосів і посилення панелей для можливості виконання прорізів, що
забезпечують доступ до квартир і коридорів [70].
Вилучення розкосів не має значного впливу на міцність ферм, оскільки в
середині прольоту поперечні сили є незначними, і відповідні зусилля в
розкосах мінімальні. З архітектурної точки зору, така конструктивна схема
має суттєві переваги: поверхи між фермами залишаються вільними від колон
і підвісок, що відкриває можливості для гнучкого планування квартир та
забезпечує потенціал для надбудови понад 10 поверхів.
49
Цей тип рами був прийнятий як основа для розробки каркасів надбудов
висотою до 7 і 11 поверхів. Для з'єднання 7-поверхової та 11-поверхової
частин каркаса передбачено технічний пояс. Така конструкція обрана для
порівняльного аналізу ефективності використання сталі звичайної міцності та
високоміцної сталі. В межах цього дослідження були проведені збори
навантажень, розрахунки внутрішніх зусиль та підбір перетинів несучих
елементів [64].
В дослідженнях розглядалися три варіанти компоновки рами по
використанню матеріалу несучих елементів каркасу:
1) Усі елементи каркасу виконані із сталі С245 (Ст3 по ГОСТ 27772-88).
Прокат - листова сталь.
2) Найбільш навантажені елементи виконані з листової сталі С490, інші
- як в 1 варіанті.
3) Окремі найбільш навантажені елементи виконані із листової сталі
10Г2ФБ з σТ = 550 МПа за ТУ, інші конструкції - аналогічно 1 варіанту без
змін.
Розрахунок вітрових, снігових, тимчасових і постійних навантажень,
статичним розрахунком, підбір і перевірка підібраних перерізів проведені за
допомогою обчислювального комплексу «SCAD». Підбір перерізів в рамах
при зміні марки сталі (тобто модуля пружності і межі міцності) виконувалися
з урахуванням забезпечення необхідних запасів міцності і стійкості окремих
елементів. Зусилля в елементах рами і підібрані перетини з марки стали
Ст3пс (С 245) наведено в таблиці 2.4.
50
Ф3 (Ф3 -1)
Ф3 (Ф3-1)
К3 К 3
К 3 К 3
Ф2-1
Ф2-1
К 3 К 3
К 2 К 2
Ф 2-2
Ф 2
К 2 К 2
К 2 К 2
Ф2-3
Ф 1
К2-1 К 2-1
Ф 2
К 2-2
К 2-2
Ф 1
К 1 К 1
(К1-1) (К1-1)
К 1 К 1
(К1-1) (К1-1)
Рис. 2.4. Відправні марки сталевих рам 7 і 11 поверхових надбудов: Р- 7
поверхів, Р - 11 поверхів (в дужках для середньої рами вказані відправні
марки).
51
Таблиця 2.4
Значення зусиль і перерізи із сталі Ст3пс (С245) рами Р 1 и Р 2.
52
Для цього розрахунку були обрані інші типи перетинів: замість
двутаврових балок використано зварні коробчаті перетини. З погляду теорії
опору матеріалів, такі перетини мають значні переваги завдяки високому
моменту інерції перерізу, що забезпечує підвищену жорсткість конструкції.
Крім того, вони демонструють однакову стійкість у перпендикулярних
напрямках, що сприяє поліпшенню загальних механічних характеристик
елементів.
При розгляді питання про доцільність виготовлення всієї конструкції
повністю з високоміцної сталі слід враховувати, що ця сталь краще
використовує наявні резерви міцності та пластичності, працюючи в
розтягнутих елементах. Виготовлення повністю каркаса з високоміцної сталі
недоцільно, так як перетини практично не змінюються, а вартість зростає.
Так що оптимальним і найбільш вигідним рішенням є використання
декількох марок сталі для виготовлення металоконструкцій.
Висновки
1. Дослідження зарубіжного досвіду показали, що найбільш ефективним
застосуванням будівельних сталей у сталевих конструкціях є використання
низьколегованих маловуглецевих сталей, що мають підвищену міцність.
Застосування сталі класу 10Г2ФБ довело їх економічну ефективність, і
вдповідно, перспективність їх у цивільному будівництві та при реконструкції
існуючих житлових будинків.
2. Застосування зовнішніх легких огороджувльних панелей (типу
Сендвіч) з високими теплотехнічними властивостями і малою масою
дозволяє сталевим каркасам мати резерв міцності. Індустріалізація
виготовлення металоконструкцій дозволяє суттєво скоротити терміни
зведення будинків.
3. Визначено, що зварні коробчаті перетини елементів
металоконструкцій у просторових каркасах є найбільш ефективними, так як
їх гнучкість у перпендикулярних площинах одинакова і має відповіднну
несучу здатність
53
РОЗДІЛ 3
КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГІЧНІ РІШЕННЯ РЕКОНСТРУКЦІЇ
КРУПНОПАНЕЛЬНИХ БУДИНКІВ
3.1. Конструктивні рішення надбудов із використанням сталі і
монолітного залізобетону
Базовою основою теорії металевих конструкцій є розробка
конструктивних форм, яка охоплює теорію формоутворення та теорію
методів розрахунку конструкцій. Особливо це важливо для металевих
конструкцій, оскільки вони, порівняно з іншими матеріалами, є більш
підходящими для використання при реконструкції будівель.
Визначення раціональних сфер застосування металевих конструкцій є
важливим етапом у розвитку індустріалізації та реконструкції обʼєкьів
будівництва. Адже правильний вибір між металевими і залізобетонними
конструкціями впливає не тільки на економічність, але й на довговічність
конструкцій, залежно від умов їх експлуатації. З цієї причини питання
вдосконалення прогресивних конструктивних форм зі сталі та залізобетону
займають провідну роль у роботі наукових і проектних організацій.
Сьогодні технологічні вимоги дозволяють чітко розмежовувати області
застосування залізобетонних і металевих конструкцій. Приблизно 30% від
загального обсягу застосування визначаються технологічними вимогами, тоді
як інші 70% потребують врахування таких основних критеріїв, як міцність і
надійність, економія металу, зниження маси будівлі, зменшення
трудомісткості виготовлення та монтажу, підвищення інтенсивності
виконання будівельно-монтажних робіт та зниження вартості будівництва.
Основним матеріалом для виготовлення більшості будівельних
металевих конструкцій є прокатна сталь, яка складає близько 95% від
загального обсягу металевих конструкцій. Частка конструкцій з алюмінієвих
сплавів становить близько 5%, а виробів із литої сталі та чавуну – менше 1%.
Переважання сталі у металевих конструкціях зумовлене її високими фізико-
54
механічними властивостями, нижчою вартістю та енергоємністю порівняно з
сплавами з алюмінію. Крім того, сталь має вищий модуль пружності, більшу
межу стійкості, кращу вогнестійкість, менший коефіцієнт лінійного
розширення та є легшою для зварювання.
При оцінці економічної доцільності заміни сталевих конструкцій на
залізобетонні необхідно враховувати співвідношення питомих капітальних
витрат на 1 т сталевих конструкцій та на 1 м³ залізобетонних. Для цього
можна орієнтуватися на дослідження ефективності застосування як
металевих, так і залізобетонних конструкцій. Враховуючи умови
Придніпров'я, розглядаються наступні варіанти реконструкції
п’ятиповерхових будівель: надбудова до семи та одинадцяти поверхів,
зокрема, монолітний залізобетонний каркас включаючи перекриттями і
покриттями, а також металевий каркас з залізобетонними монолітними
перекриттями та покриттями.
Схеми варіантів надбудов представлені нижче.
1
Г
2
8,8
3
В
8,8
Г
Б
А 2,6
0
В
1
8,45
2
8 Б
,45
3 А
Рис. 3.1 Варіант 7-поверхової надбудови із сталевим каркасом
55
1
2
3
Г
Г
В
В
Б
0 А
Б
А
1 8,45
2 8,45
3
Рис. 3.2. Варіант 11-поверхової надбудови із сталевим каркасом
40.8
38.6
35.3
32
28.7
25.4
22.1
18.8
1
2
Д 3
,95
Г
9
5, Д
В
5,
9 Г
Б
2,
6
0 А В
1 4,5
2 Б
7,9
3 А
Рис. 3.3 Варіант 7-поверхової надбудови із монолітного залізобутону
56
2,6
8,8
8,8
54
51.8
48.5
45.2
41.9
38.6
35.3
32
28.7
25.4
22.1
18.8
1
2
Д 3
5,
9
Г
,95 Д
В
5,
9
Г
Б
6
А 2,
0 В
1 4,5
2 Б
7,9
3 А
Рис. 3.4 Варіант 11-поверхової надбудови із монолітного залізобутону
Розрахунок порівняння цих варіантів розпочинається з визначення маси
бетону в 1 м³ та кількості арматури в кг для рам Р7-ЗБК та Р11-ЗБК. Також
слід обчислити витрати металу по елементах у рамах Р7-С245, Р7-З490, Р7-
З550, Р11-С245, Р11-З490 та Р11-З550.
Р7 - ЗБК
а)
5900
57
б)
2600
4,5 7,9 4,5
Рис. 3.5 Варіант надбудови з монолітного залізобетону: а – каркасу, б –
перекриття
38,6
8 2,2
35,3
7 3,3
32
6 3,3
28,7
5 3,3
25,4
4 3,3
22,1
3 3,3
18,8
2 3,3
A
1 этап
4,5 7,9 4,5
Рис. 3.6 Залізобетонний каркас надбудови Р 7-ЗБК
58
150 150
350
200
700
200
500
Другорядні балки та настил Головні балки з відмітками
від 22.1до 54 м
700
140
4,5 м
Вузол А
500 500
100 700
0
Стійки рами 18.8м (1 этап) Стійки рами 2 этап
500
Рис. 3.7 Розміри поперечних перерізів
елементів рами залізобетонних каркасів
500
59
Таблиця 3.1
Обсяги бетону в м3, арматури в кг в рамах Р 7 і Р 11 (ЗБК)
Таблиця 3.2
Обсяги бетону в м3, арматури в кг в рамі Р 7- ЗБК по поверхам надбудови
Таблиця 3.3
Обсяги бетону в м3, арматури в кг в рамі Р 11- ЗБК по поверхам надбудови
60
Розрахунки 7-и і 11-ти поверхової надбудови з застосуванням
металевих рам представлено нижче.
Таблиця 3.4
Обсяги металоконструкцій 7-ми поверхової надбудови із застосуванням
сталей З 245, С 490, С550
Таблиця 3.5
Обсяги металоконструкцій 11-ти поверхової надбудови із застосуванням
сталей З 245, С 490, С550
61
Продолження табл. 3.5
Витрати металу і вартість приводиться в таблицях (3.6 - 3.11) з
урахуванням, що ціни на С 245 - 3900 грн/т, С 490 - 5000 грн/т, С 550 - 5200
грн/т. (2005 рік).
Таблиця 3.6
Витрати металу і вартість Р7-С 245 надбудови
62
Таблиця 3.7
Витрати металу і вартість Р7-С 490 надбудови
Таблиця 3.8
Витрати металу і вартість Р7-С 550 надбудови
63
Продолження табл. 3.8
Таблиця 3.9
Витрати металу і вартість Р11-С 245 надбудовии
64
Таблиця 3.10
Витрати металу і вартість Р11-С 490 надбудови
65
Таблиця 3.11
Витрати металу і вартість Р11-С 550 надбудовии
66
кг
Рис. 3.8. Порівняльна гістограма маси надбудованих будинків із монолітного
залізобетону і металу
Для зазначених даних реконструкції було визначено споживання бетону
та арматури для пальових фундаментів з монолітним залізобетонним
ростверком. Розрахунки виконано на основі геологічних умов проспекту за
адресою пр. Гагаріна, м. Дніпропетровськ. В результаті були отримані
наступні дані.
Представлено два варіанти рам:
1. Залізобетонні виносні рами: 6 рам на секцію.
2. Металеві виносні рами: 5 рам на секцію.
Таблиця 3.12
Витрата матеріалів на фундамент надбудови
Залізобетонна рама Різниця
Металева рама
Об΄єм паль О7 = 162 м3 68 м3 94 м3
О11 = 252м3 106 м3 141.6 м3
Об΄єм ростверків О7= 144 м3 82 м3 62 м3
О11= 205 м3 112 м3 93 м3
Маса арматури М7 = 17.3 т 9,9 т 7.4 т
М11 = 24.6 т 13,4 т 11.2 т
Вартість 1 м3 бетону = 250 грн.
Вартість 1 т арматури = 2800 грн.
67
Вартість 1 м3 бетонних паль в справі = 1500 грн.
Вартість укладання бетону 1 м3 = 200 грн.
Економія на 1 секцію:
По палях: С7 = 94х1500 грн = 141000грн .; С11 = 141.6х1500 = 212400
грн.
По бетону: С7 = О х (250 + 200) = 279000 грн .; С11 = 418500 грн.
По арматурі: С7 = мхс = 7.4х 2.800 = 20720 грн; С11 = 31360 грн.
На односторонню стрічку по одній секції сума дорівнює 440 720 грн .;
66226 грн.
грн
Рис 3.9 Гістограма обсягів бетону на фундамент надбудов: М.Р – з
металу; З.Б - з монолітного залізобетону (м3)
грн
Рис 3.10 Гістограма обсягів араматури на фундамент надбудов: М.Р – з
металу; З.Б - з монолітного залізобетону (т)
68
3.2. Витрати праці при влаштуванні надбудов з монолітного
залізобетону і сталевого каркасу
Показник трудомісткості є важливим інструментом для оцінки
продуктивності праці, ефективності впровадження нових конструкцій,
матеріалів та технологічних процесів, а також для аналізу результативності
механізації будівельно-монтажних робіт, де визначаються трудові витрати на
одиничні операції або на весь комплекс робіт, що виконуються механізмами.
Цей показник також є ключовим при розрахунку термінів завершення
будівельних об'єктів, що є одним з основних критеріїв при реконструкції
будівель. Кожен будівельний проект реконструкції складається з низки
окремих етапів, для виконання яких необхідні певні ресурси, час і фінанси.
Кожен етап вносить свій вклад у досягнення загальної мети проекту.
Відповідно, можна зробити висновок, що:
- завдання, визначені в проекті реконструкції, повинні бути поділені на
окремі етапи, а також розроблений розклад (календарний план) виконання
цих етапів.
- виконання робіт здійснюється людьми, які використовують
різноманітні матеріально-технічні засоби. Люди і техніка є ресурсами, і
вартість не визначається лише виконаними роботами, а залежить від
використаних ресурсів. Ресурси впливають на вартість в залежності від того,
як за них платять (або запитують). Люди та деякі засоби мають ціну за
певний період часу, в той час як інші ресурси зазвичай оцінюються за
одиницю кількості. Тому для успішного виконання робіт необхідно
забезпечити наявність виконавців, які добре знайомі з планом робіт, а також
організувати відповідне забезпечення часом, ресурсами та фінансами.
Календарний план реконструкції житлового будинку є складовою
частиною проекту виконання робіт, що розробляється на основі робочих
креслень. У ньому визначаються терміни зведення об'єкта, тривалість та
взаємна ув'язка виконання окремих будівельних-монтажних операцій.
Правильно складений календарний план стає основою для щоденного
69
управління реконструкцією та контролю за ходом виконання робіт. Окрім
цього, він є важливим інструментом при оперативному плануванні
будівельноо-монтажних робіт. При розробці календарного плану необхідно
дотримуватися тривалості будівництва об'єкта, яка не повинна перевищувати
директивні терміни.
Календарний план реконструкції слід розробляти за наступною схемою:
почати з аналізу проектної документації; визначити перелік будівельно-
монтажних процесів, які мають бути включені до календарного плану;
обрати методи виконання робіт та основні види будівельної техніки, що
будуть використовуватись; підрахувати обсяг робіт згідно з визначеною
номенклатурою; розрахувати трудові витрати для окремих процесів та
необхідну кількість машино-змін для визначення тривалості виконання
основних робіт. Після цього здійснити розрахунок тривалості кожного етапу
робіт і синхронізувати їх за часом, створюючи таким чином календарний
план.
Між конструкціями житлових будинків і методами реконструкції існує
тісний взаємозв'язок. Собівартість конструкцій, а також транспортні вмтрати
на доставку і зведення безпосередньо залежать від технологічності
конструкцій на етапах виготовлення, транспортування та монтажу.
Розрахунки показали, що технологічність витрат становить понад 50%
загальної вартості будівельно-монтажних робіт, при цьому близько 40% цієї
суми припадає на витрати, пов’язані з монтажними технологіями. На рівень
технологічності і, відповідно, на загальні витрати при зведенні будівель та
споруд впливає цілий ряд факторів, зокрема:
- різнотипність конструкцій при реконструкції. У будівлях,
спроектованих з однотипними осередками, спрощується процес
проектування та організація поточного зведення надбудови на вже існуючих
конструкціях.
70
- розмір і різна вага конструкцій, інтенсивнімть використання
монтажних кранів, їх вантажопідємність та підвищення продуктивності цих
кранів прямо залежать від маси конструкцій.
Один із варіантів реконструкції будівель перших масових серій полягає
в проведенні капітального ремонту та перепланування існуючих приміщень з
можливістю надбудови 10-15-20 поверхів. Це дозволяє суттєво збільшити
житлову площу, створити комфортні умови для проживання в нових
квартирах і надати будівлі виразний архітектурний вигляд. Такий підхід
можна застосовувати до будь-яких будівель, незважаючи на стан їх зовнішніх
стін та фундаментів. Він передбачає розміщення надбудови на окремих
спеціальних фундаментах, що дозволяє уникнути додаткових навантажень на
існуючу конструкцію будівлі. Для несучих елементів використовуються легкі
сталеві конструкції, виготовлені з високоякісних високоміцних сталей, що
замінюють важкі залізобетонні елементи. Оцінюючи економічну доцільність
заміни сталевих конструкцій на залізобетонні, слід враховувати
співвідношення капітальних витрат на 1 т сталевих конструкцій і на 1 м³
залізобетонних. Для прикладу розглядаються різні схеми реконструкції 5-
поверхових будинків з надбудовою до семи або одинадцяти поверхів:
монолітний залізобетонний каркас з міжповерховими перекриттями і
покриттями; металевий каркас з монолітними міжповерховими перекриттями
та покриттями.
Основою для складання календарного плану порівнюваних варіантів є
обсяги, тривалість робіт та їх взаємна ув'язка. Обсяги робіт повинні
визначатися після вибору методів виконання, оскільки місцеві умови та
специфіка технології виконання окремих будівельних процесів можуть
суттєво впливати на кількість та складність робіт. Вибір методів виконання
робіт і технічних засобів здійснюється з орієнтацією на максимальну
механізацію основних етапів будівництва. Для оптимізації чисельності
працівників на об'єкті важливо передбачити використання
маломеханізованих технологій, зокрема ручного механізованого інструменту,
71
а також застосування передових методів праці. Особливу увагу слід
приділяти механізації найбільш трудомістких процесів, зокрема
завантажувально-розвантажувальних і транспортних операцій. Вибір типів і
потужностей машин має ґрунтуватися на специфіці обсягів та умов
виконуваних робіт. Наприклад, при виборі крана для монтажу збірних
залізобетонних конструкцій необхідно враховувати параметри крана
(вантажопідйомність, виліт стріли, висота підйому гака), які мають
відповідати необхідним параметрам (максимальна маса елементів,
необхідний виліт стріли та висота підйому елементів над рівнем стоянки
крана).
Послідовність і взаємна ув'язка робіт значною мірою залежать від
конструктивних особливостей реконструкції житлового будинку. Наприклад,
при зведенні залізобетонного каркасу монтаж зовнішніх стінових панелей
здійснюється після встановлення каркасних елементів будівлі, оскільки це
забезпечує необхідну міцність і стабільність конструкції. У разі
реконструкції з використанням металевого каркасу порядок виконання робіт
може бути іншим, оскільки металеві елементи дозволяють більшу гнучкість у
плануванні черговості монтажу, що може зменшити загальний час
реконструкції.
Визначення числа змін роботи на добу є важливим етапом при складанні
календарних планів. Виконання робіт у дві чи три зміни є одним із способів
підвищення ефективності реконструкції та скорочення загальних термінів
будівництва. Збільшення змінності дозволяє знизити потребу в будівельних
машинах та монтажній оснастці. Однак обґрунтування змінності роботи при
зведенні каркасу повинно базуватися на аналізі економічного ефекту від
швидшого введення об'єкта в експлуатацію та додаткових витрат на
організацію робіт в умовах багатозмінного режиму. Таким чином,
врахування змінності при визначенні тривалості та трудомісткості робіт
дозволяє знайти оптимальний баланс між скороченням часу реконструкції та
72
досягненням максимального економічного ефекту при порівнянні варіантів з
металевими та монолітними залізобетонними надбудовами.
В таблицях 3.13 - 3.17 предствлені розрахунки трудомісткості та
календарні плани для двох варіантів надбудов будинків і відповідних їм
терміни зведення надбудов в днях.
73
Таблиця 3.13
Трудомісткість зведення 7-ми поверхової металевої надбудови
74
75
Таблиця 3.14
Трудомісткість зведення 7-ми поверхової надбудови іхзалізобетонних конструкцій
76
77
Таблиця 3.15
Трудомісткість зведення 11-и поверхової металевої надбудови
78
79
Таблиця 3.16
Трудомісткість зведення 11-ти поверхової надбудови із залізобетонних конструкцій
80
81
Таблиця 3.17
Тривалість будівництва надбудов
Таблиця 3.18
Кошторисна вартість будівництва надбудов
люд.дн
Рис 3.11. Трудомісткість будівництва надбудов із металу і залізобетону
(люд.дн).
85
грн
Рис.3.12. Кошторисна вартість будівництва надбудов із металу і
залізобетону (грн)
3.3. Обгрунтування ефективністі влаштування надбудови із
застосуванням сталевого каркасу
Основною метою цієї роботи є обґрунтування ефективності використання
металевих каркасів. Однак варто звернути увагу на застосування сталей
підвищеної та високої міцності, таких як 06Г2ФБ (С490) та 10Г2ФБ (С550), які
були розглянуті у другому розділі, у найбільш навантажених елементах
каркасу.
Аналізуючи дані розрахунку порівнюваних варіантів надбудов з
монолітного залізобетону та сталевого каркаса, з урахуванням показників
трудовитрат, витрат матеріалів на фундамент надбудови, зниження ваги і
вартості конструкцій, можна зробити висновок про вищу ефективність
останнього варіанту (табл. 3.19, 3.20, рис. 3.13).
86
Таблиця 3.19
Вартість зведення надбудов із металевих рам
Таблиця 3.20
Вартість зведення надбудов із залізобетонних рам
Рис. 3.13. Загальна вартість зведення металевих і залізобетонних рам
Застосування каркасу, що надбудовується з монолітного залізобетону, є
неефективним, оскільки його маса значно перевищує вагу металевого каркасу.
Крім того, важливим аспектом є те, що, незважаючи на вищу вартість
матеріалу, металеві рами марок Р7 - С550 та Р11 - С550 є більш економічними
порівняно з рамами Р7 - С245, Р7 - С490, Р11 - С245 та Р11 - С490. Це ще раз
87
підтверджує доцільність використання сталі марки 10Г2ФБ у найбільш
навантажених елементах каркаса, як зазначалося раніше.
Металеві каркаси Р7 - С550 та Р11 - С550 забезпечують економію коштів
на рівні 8,3% та 12,3% відповідно порівняно з вартістю надбудов Р7 - С245 і
Р11 - С245. У порівнянні з залізобетонним каркасом різниця між Р11 ЖБК і Р11
- С550 складає 87 грн на 1 м², що становить 24%. Металевий каркас є найбільш
стійким до впливу навколишнього середовища, оскільки виготовлений зі сталі
для конструкцій відповідального призначення,
Отже, на основі проведених розрахунків, можна рекомендувати каркас Р11
- С550 для подальшої розробки як найбільш ефективний по вартості,
матеріалоємності і трудовитратам.
Висновки
1. Надбудови на металевому каркасі є ефективними з погляду матеріальних
витрат та спрощення процесу монтажу. Видалення розкосів не позначається на
міцності ферм, що дозволяє зберігати стабільність конструкції. З архітектурної
точки зору цей модуль має значні переваги, оскільки верхня частина між
фермами вільна від колон і підвісок, що забезпечує максимальну гнучкість у
плануванні житлових приміщень.
2. Обґрунтовано, що при підборі перетинів стиснутих елементів основним
критерієм є стійкість, а не міцність, тому високоміцну сталь 10Г2ФБ не можна
беззастережно застосовувати в усіх елементах конструкції. Для досягнення
більш ефективних рішень з точки зору витрат металу необхідно розглянути
альтернативні розрахункові схеми та варіанти форм перетинів.
3. Розробка оптимальної конструктивної схеми каркаса та вибір матеріалу
для несучих елементів, який поєднує в собі найкращі експлуатаційні та
економічні характеристики, виявляє, що використання звичайних будівельних
сталей призводить до необхідності виготовлення конструкцій із значною
масивністю через обмежену міцність цих матеріалів. У той же час, застосування
сталей високої міцності дозволяє істотно знизити металоємність конструкцій,
зберігаючи при цьому необхідний рівень надійності та ефективності.
88
РОЗДІЛ 4
ОЦІНКА ЕФЕКТИВНОСТІ РЕКОНСТРУКЦІЇ
БАГАТОКВАРТИРНИХ ЖИТЛОВИХ БУДИНКІВ З ВИКОРИСТАННЯМ
МЕТАЛЕВОГО КАРКАСУ
4.1. Методичні принципи обгрунтування розташування житлової
забудови у міському середовищі
В останні роки в суспільстві приділяється все більше уваги про-проблемі
реконструкції житла першого періоду індустріального домобудування, який
відноситься до початку 60 - х років. Йдеться про житло перших масових серій,
яке становить, в основному, п'ятиповерховий житловий фонд із загальною
площею 72,0 млн. м3 і в якому проживає близько четвер-ти населення країни.
Після пʼятидесяти років його експлуатації цей сектор житла став в
значною мірою проблемним за такими трьома основними причинами, до яких у
порядку їх важливості слід віднести:
• високий рівень споживання енергоресурсів при його експлуатації;
• суттєве зростання витрат на утримання будівель через значний рівень
фізичного зносу його окремих елементів і конструкцій, а також інженерних
мереж;
• низький рівень комфортності проживання, що є наслідком перших двох
причин (незадовільний тепловий режим, часті ремонти і т.і.), так і високим
ступенем його морального старіння (малометражні квартири, низькі стелі,
тіснота підсобних помещень і т.і.)
Рішення назрілих проблем ускладнилося в останньому десятилітті в
зв'язку з переходом країни до ринкових економічних відносин і зміною форми
власності на житло, з державної на приватну. Житло в ринковій економіці, як і
будь-яке інше рухоме і нерухоме майно, стало товаром і зміст його є виключно
турботою його власника.
Інша складність полягає в тому, що не дивлячись на великі тимпи
приватизації досі не склалися реальні організаційні форми і структури
89
управління багатоквартирними будинками з приватизованим житлом.
Таким чином, виходячи перш за все з фінансових можливостей
очікуваного економічного і соціального ефекту, реконструкція будинків по
окремим конструктивам або комплексам робіт, видається єдино реальним і
практично безальтернативним варіантом рішення такої важливої соціально-
економічної проблеми, як відновлення терміну служби житлового фонду
забудови 60-х років.
У даній роботі представлена оцінка інвестиційного проекту, пов'язаного з
вкладенням коштів у будівництво житлового фонду з урахуванням 3-х різних
варіантів конструктивного рішення надбудовии. Оцінка конкретного проекту
передбачає оцінку вигідності його для інвестора з урахуванням інтересів
держави та суспільства, які є учасниками проекту. В ході роботи планується
досягнення конкретних вартісних показників і критеріїв за допомогою методів і
прийомів проектного та інвестиційного аналізу для оцінки перерахованих вище
цілей.
Таким чином, рішення про інвестування передбачає:
• наявність суб'єкта інвестування, що приймає рішення про інвестування;
• наявність об'єкта інвестування (інвестованих благ);
• витрати, пов'язані з відмовою від задоволення потреби;
• величину очікуваних результатів (з урахуванням ризику їх отримання).
Слід зазначити, що здійснення інвестицій зазвичай пов'язано з ризиком.
Однак облік його являє значну складність, тому, говорячи про оцінку
інвестиційних проектів, ми будемо мати на увазі, що вона, якщо немає
особливих застережень, здійснюється в умовах повної інформації.
Інвестиційний проект - проект, який передбачає (в числі інших дій)
здійснення інвестицій.
Такі проекти мають на меті отримання доходів від виробництва певної
продукції (роботи, послуги). Об'єкт, на якому буде здійснюватися таке
виробництво, називається "підприємство" і передбачає, що в його рамках
ведеться облік пов'язаних з його створенням і функціонування доходів і витрат.
90
Природно, що проектні матеріали в даному випадку повинні містити
інформацію про те, хто здійснює інвестиції, в якій формі вони здійснюються,
який обсяг цих інвестицій і як вони розподілені в часі.
Інвестор - учасник інвестиційного проекту, в числі дій якого передбачено
здійснення інвестицій.
Основними критеріями при оцінці ефективності інвестиційного проекту на
передінвестиційному етапі є:
- комерційна ефективність, яка характеризує фінансові результати від
здійснення даного проекту для кожного безпосереднього учасника;
- бюджетна ефективність, що відбиває фінансові надходження у
державний, регіональний та місцевий бюджети в результаті реалізації проекту;
- економічна ефективність, що враховує співвідношення витрат і
результату і виходить за межі прямих фінансових інтересів учасників проекту.
До числа основних показників, які використовуються для оцінки
ефективності проектів за цими критеріями, відносять:
- термін окупності проекту (за допомогою методу дисконтування);
- чисту поточну вартість проекту;
- рентабельність інвестицій;
- внутрішню норму прибутковості проекту.
Залежно від цілей інвестування перераховані показники можуть
доповнюватися іншими, такими як матеріаломісткість, точки незбитковості,
екологічність і т.і.
Особливе місце серед розглянутих критеріїв належить соціальній
ефективності, яка характеризує соціальні наслідки реалізації проекту і пов'язана
з поліпшенням стану людських ресурсів [89].
У розробці та реалізації інвестиційних проектів, як правило, бере участь
безліч суб'єктів і кожен з них переслідує свій економічний інтерес. Тому
важливо оцінити не тільки ефективність проекта в цілому, але і його
ефективність для кожного учасника.
91
4.2. Методологія оцінки економічної ефективності проекту
реконструкції житлових будинків
Зі сказаного вище, можна зробити висновок, що процес оцінки
ефективності проекту здійснюється в два етапи:
1) загальна оцінка проекту в цілому і визначення доцільності його
подальшої розробки;
2) конкретна оцінка ефективності участі в проекті кожного з учасників.
На першому етапі організаційно-економічний механізм реалізації проекту
(і, зокрема, схема його фінансування) невідомий або відомий тільки в
найзагальніших рисах, склад учасників проекту також не визначений. У цих
умовах про "привабливість" проекту можна судити тільки за показниками
громадської та комерційної ефективності проекту в цілому. Якому з цих
показників віддати пріоритет, залежить від суспільної значимості (масштабу)
проекту, від того, чи робить реалізація проекту (або відмову від нього) істотний
або, принаймні, помітний вплив на соціально-економічні параметри
зовнішнього середовища (ефективність роботи інших підприємств, екологічну
обстановку, рівень безробіття і т. п.).
На другому етапі, представленому нижньою половиною концептуальної
схеми, оцінка ефективності проекту проводиться для кожного учасника
проекту вже при певному організаційно-економічному механізмі його
реалізації. Одночасно перевіряється і фінансова реалізація проекту. При
отриманні негативних результатів проводиться "коригування" організаційно-
економічного механізму реалізації проекту, в тому числі складу учасників,
схеми фінансування і заходів державної підтримки проекту, якщо такі
необхідні. Схема оцінки ефективності проекту в цілому наведена на рис. 4.1.
Необхідність оцінки ефективності проекту в цілому обумовлена двома
обставинами:
1) інтегральний комерційний ефект проекту в цілому буває достатньо
близький до суми інтегральних комерційних ефектів підприємств-учасників
92
проекту (включаючи позичальників). Інтегральний суспільний ефект проекту
також досить близький до суми інтегральних ефектів підприємств-учасників,
держави (бюджетного ефекту) і суспільства. У цих умовах негативний ефект
проекту в цілому свідчить про те, що реалізація проекту невигідна деяким з
його учасників (а може бути, і суспільству). Навпаки, при позитивному
ефекті проекту в цілому є певні підстави вважати, що можна сформувати
таку схему фінансування проекту, такий організаційно-економічний механізм
його реалізації, при яких цей проект буде взаємовигідний для всіх
підприємств-учасників, держави і суспільства;
2) на стадії розробки проекту часто виникає необхідність оптимізувати
його технічні, технологічні та інші параметри.
Проекти реконструкції існуючого житлового фонду, як правило,
зачіпають регіональні і муніципальні інтереси і виходять за рамки інтересів
учасників окремих інвестиційних проектів. Метою реконструкції є
приведення існуючого застарілого морально і фізично житлового фонду у
відповідність соціальним і технічним нормам, стандартам та умовам
проживання, а також у разі технічної можливості і соціальної необхідності,
збільшення кількості загальної площі житла, що реконструюються, шляхом
надбудови додаткових поверхів або прибудови мансард.
93
Рис. 4.1. Схема оцінки эфективності проекта в цілому
Оцінку ефективності реконструкції багатоквартирних житлових будинків
існуючого фонду необхідно проводити виходячи з двох аспектів: визначення
відносної (порівняльної) ефективності реконструкції в порівнянні з новим
будівництвом і економічної ефективності інвестованого капіталу для
конкретного будівельного проекту. З цією метою слід застосовувати послідовне
використання двох методів:
- державно-господарської ефективності;
- фінансової ефективності.
94
Система показників державно-господарської ефективності дозволяє
виконати комплексну оцінку економічної ефективності з урахуванням
соціальних наслідків і витрат, пов'язаних з соціальними заходами.
Система показників будується на визначенні відносної техніко-
економічної ефективності реконструкції житлового будинку та відображає
співвідношення всього комплексу витрат, пов'язаних з проведенням рекон-
струкції і результатів, які досягаються в результаті виконання будівельно-
монтажних і ремонтних робіт.
Альтернативним варіантом реконструкції застарілого житлового фонду є
його знесення та будівництво нового будинку на території, що звільнилася,
тому відносна економічна ефективність реконструкції розраховується в
порівнянні з новим будівництвом.
Оцінка економічної ефективності реконструкції проводиться лише для тих
типів будинків, які підлягають реконструкції за технічним станом.
Оцінка майбутніх витрат і результатів здійснюється в межах
розрахункового періоду (горизонту розрахунку).
Для загальної оцінки державно-господарської ефективності реконст-рукції
житлових будинків на державному рівні або рівні регіону і міста необхідно
провести порівняльну оцінку витрат на реконструкцію і нове будівництво і
досягаються в обох випадках соціальних, архитектурно-будівельних,
естетичних і технічних результатів.
При виробленні основних стратегічних напрямків щодо відпрацьованого
свій ресурс житла використовується метод [71], за допомогою якого
розраховується умовний (оціночний) економічний ефект. Для цього слід
виходити з таких положень:
Вибираються об'єкти - зразки для порівняння будинків, що
рекоструюються з новим будівництвом. При виборі об'єктів для порівняння
необ-обхідно керуватися принципом дотримання умови порівнянності
95
порівнюваних об'єктів. Житлові будинки, реконструйований і новий повинні
бути порівняні по категорії і в результаті здійснення будівельно-монтажних
робіт повинні бути отримані порівняльні технічний і соціальний ефекти.
Умовний (оціночний) економічний ефект – Еу визначається як різниця
доходів, які могли б бути отримані від реалізації квартир на ринку житла за їх
ринковою вартістю за мінусом витрат реконструйованих або новозбудованих
житлових будинків. При цьому ринкова ціна 1 кв. м. загальної площі квартир
(ЦЖ) для нового будівництва і реконструкції приймається однаковою, так як за
умовою порівнянності категорія порівнюваних будинків повинна бути
однаковою і економічний і соціальний ефекти рівнозначні.
Умовно приймається, що всі витрати зроблені протягом року і збігаються
за часом з отриманими результатами. Терміни будівництва нового будинку і
реконструкції збігаються. Тоді умовний (оціночний) економічний ефект,
отриманий в результаті реконструкції – Др або нового будівництва житлового
будинку – Дн розраховується як прибуток від вкладеного капіталу, отримана в
результаті реалізації квартир реконструйованого або нового будинку по єдиній
ринковій ціні кв. м загальної площі житла).
х) При реконструкції споживчі якості житла повинні бути доведені до
рівня нового будівництва.
Еу = Др - Дн (4.1)
Порівняльна ефективність нового будівництва і реконструкції розрахована,
виходячи з наступних даних:
Фактична площа земельної ділянки, займаної
секції: 403м2
Загальна площа квартир житлових секцій, що підлягають
реконструкції: 2015 м2
Приріст загальної площі квартир в результаті реконструкції: 4033 м2
96
Капітальні вкладення на 1 м2 загальної площі нового житла
(за кошторисною вартостю з ПДВ): 448,4 у.о.
- у реконструкцію міських комунікацій 90 у.о.
- у нове житлове будівництво 360 у.о.
- у будівництво міських мереж, комунікацій і
інфраструктуру 180у.е.
Витрати на знесення, переробку і утилізацію старих будинків (без
застосування спеціальної техніки) 125у.е. на 1 м3 житла, що зноситься
Відсоток збільшення площі житла для переселення
мешканців старих будинків (виходячи з нормативів) на 55%
Загальна площа квартир новозбудованого
будинку на місці знесення старих будинків: 6045 м2
У разі будівництва нового багатоповерхового будинку на місці знесення
існуючого будинку для переселення їх мешканців буде потрібно 3123 м2
загальної площі (з урахуванням діючих норм заселення).
Для нового будівництва прийнятий проект 17-ти поверхової секції будинку
серіі1- 335 площею квартир поверху - 403 м2 і загальною площею квартир
секції - 6045 м2. Кошторисна вартість 1 м2 загальнї площі з цього проекту
становить 360 у.о., вартість реконструкції комунікацій 90 у.о. в розрахунку на 1
м2 площі. Можливі два варіанти нового будівництва: нове будівництво на місці
будинку, що зноситься з переселенням мешканців у новий мікрорайон і
тимчасове їх відселення (метод хвильового переселеня).
Витрати на знесення старого будинку, виходячи з вартості знесення 1 м2 в
розмірі 125 у.о. 125 × складуть 2015 = 251872у.е.
Витрати на переселення мешканців у новий мікрорайон визначаються
виходячи з необхідності будівництва додаткових 3123 м2 житла
360 × 3123 = 1124370 у.е., а також витрат на спорудження інженерних
мереж, комунікацій і соціальної інфраструктури: 180 × 30123 = 562140 у.о.
(50% від вартості будівництва будинку).
97
Таким чином, загальні витрати на 1 м2 нового будинку, побудованого на
місці будинку, що зноситься з переселенням мешканців у новий мікрорайон
визначатимуться в розмірі:
будівництво будинку, знесення, реконструк., коммуник., переселення
(1315512 + 251872 + 1686510 +544050): 6045 = 628 у.о.
Умовний (оціночний) економічний ефект на 1 м2 загальної площі в
результаті реконструкції будинків без переселення мешканців в порівнянні з
будівництвом нового будинку на місці будинку, що зноситься з переселенням
мешканців в новий мікрорайон при прийнятих параметрах складає:
Еу = 628-448,4 = 179,6 у.о.
Розрахунок оціночного терміну окупності інвестиційних витрат.
Без урахування фактора часу визначається оціночний або спрощений
показник строку окупності інвестиційних витрат. Він розраховується як
відношення загального розміру інвестиційних витрат на реконструкцію
житлового будинку до величини умовного економічного ефекту від реконст-
рукції будинку в порівнянні з новим будівництвом за формулою:
nу = Кр/Еу, (4.3)
де: nу - спрощений (оціночний) показник терміну окупності інвестиційних
витрат;
Кр - размір інвестиційних витрат на реконструкцію;
Еу - умовний економічний эфект від реконструкцї будинку в
порівнянні з новим будівництвом.
Питомі капітальні вкладення на 1 м2 загальної площі квартир при
реконструкції - 448,4 у.о.
Умовний ефект від реконструкції в порівнянні з новим будівництвом на
одиницю загальної площі - 179,6 у.о.
Термін окупності: nу = 448,4: 179,6 = 2,4 року.
Далі для отримання більш об'єктивної картини необхідно виконат
розрахунок ефекту з урахуванням життєвого циклу будівлі.
98
Розрахунок вартості життєвого циклу будівлі
Життєвий цикл житлового будинку визначається не тільки технічним його
станом - азпасом міцності несучих конструкцій, теплотехнічними
характеристиками і ін, а й терміном його морального старіння. Житлові
будинки масової типової забудови 50-60 років, «Хрущовки», застаріли по
об'ємно-планувальним, технічним, експлуатаційним характеристикам і по
архітектурному вигляду.
Подібного можна очікувати, мабуть, і з реконструйованими будинками з
прибудовою мансардних поверхів, призначених зараз для найбільш швидкого і
дешевого способу розвитку житлового будівництва. Реконструйовані будинки
менш зручні для проживання, ніж, наприклад, комфортабельні котеджі або
квартири в будинках, побудуваних за новими будівельними технологіями,
призначеним для 21століття, і через певний інтервал часу можуть стати
неконкурентоспроможними в плані комфортабельності проживання. При
подальшому розвитку містобудування, збільшенні ринкової вартості землі в
місцях компактного проживання і виробничої діяльності населення, моральний
знос реконструйованих будинків настане набагато швидше, ніж
новозбудованих за новітніми, сучасними технологіями, і знову може постати
питання про їх знесення та заміні на більш комфортабельнельне житло. У
зв'язку з цим виникає необхідність розрахунку вартості житлового будинку за
його життєвий цикл.
Життєвим циклом будівлі вважається часовий інтервал від початку
моменту будівництва до припинення експлуатації та його знесення.
Вартість циклу життя розраховується як сума дисконтованих на один
момент часу майбутніх витрат на знесення і переселення мешканців, доданих
до сучасних витрат на реконструкцію.
Дисконтування дозволяє порівнювати різночасові показники шляхом
приведення їх до початкового моменту часу.
99
Для приведення різночасових витрат використовується норма дисконту -
(Е), що дорівнює прийнятній для інвестора нормі доходу на капітал. При
постійній нормі дисконту - (Е) коефіцієнт дисконтування (d) становить
величину рівну:
d t
t = 1/(1+E) (4.4)
де t - горизонт розрахунку.
Норма дисконту приймається однаковою для реконструкції і для нового
будівництва.
Річні експлуатаційні витрати і витрати на капітальний ремонт у вартості
життєвого циклу будівлі не враховуються, так як для реконструйованого
будинку та новозбудованого за завданнями і технічним умовам реконструкції,
вони повинні бути однаковими. У зв'язку з цим у часовий відрізок, рівний
життєвому циклу реконструйованого житла, для нового будинку входять лише
інвестиційні витрати на його будівництво, включаючи необхідні витрати на
звільнення майданчика для будівництва і на переселення мешканців будинку,
що зноситься.
Розрахункова формула буде мати вигляд:
W = (Цз Nз +Kн + Kc + Kг + Зв)/Nн - (Цз Nз + Kp)/∆N -
n
- n
j1 ( Цз Nз +Kн + Kc + Kг + Зв)d /Nн (4.5)
де: W - економічна ефективність реконструкції з урахуванням
вартості циклу життя будівлі в розрахунку на 1 кв. м загальної площі квартир;
J - часовий інтервал, рівний життєвому циклу реконструйованого
будинку, де J = 1, 2 ... п
d - коефіціент дисконтування.
Ця формула дозволяє визначити граничний момент часу -n, після
закінчення якого реконструкція буде ефективніше нового будівництва,
незважаючи на необхідність, що виникла, знесення реконструйованого житла і
переселення мешканців.
100
Вихідна інформація:
Інвестиційні витрати (в у.о.):
на нове будівництво 1315512
знесення старих будинків 251875
переселення мешканців 725400
на реконструкцію комунікацій 544050
на підводку нових комунікацій 362700
на реконструкцію житлових будинків 276884
Технічні дані:
площа реконструйованого будинку, м2 2015
площа нового будинку, м2 6045
приріст площі при реконструкції, м2 4030
Інші дані:
Ставки за валютними вкладами, (%)
2005 р. 13
2006 р. 10
2007 р. 8
далі 6
Цена земли за сотку (в у.е) 1500
Розрахунковий інтервал часу, рівний міні-
мінімальному терміну життя будівлі (років) 25
При заданих параметрах умовний (оціночний) економічний ефект від
реконструкції в розрахунку на 1 м2 загальної площі складе 26 у.о.
Це означає, що реконструкція ефективна, якщо життєвий цикл житлового
будинку після його реконструкції складе не менше 25 років, після чого він
може бути знесений, а займана земельна площа може бути вико-
користовуватися під нове будівництво.
101
4.3. Опис моделі інвестування в реконструкцію наявного житлового
фонду
За формулами здійснюються розрахунки економічної ефективності,
умовно вважаючи, що будівництво здійснюється протягом одного року, в
стабільних економічних умовах і при єдиному джерелі фінансування
будівництва.
Недолік бюджетних (муніципальних) коштів не дозволяє інколи
профінансувати в оптимальні терміни план проведення будівельних робіт і
будівництво вимушено затягується. Залучення додаткових інвесторів дозволяє
скоротити терміни отримання кінцевої продукції - житла для населення.
При порівнянні конкретних проектів реконструкції і будівництва нового
будинку, в яких закладаються нові сучасні технології, соціальні стандарти,
об'ємно-планувальні та архітектурні рішення, ціни на 1м2 загальної площі
квартир приймаються конкретно в залежності від ринкової вартості житла.
Необхідно при цьому враховувати і схему інвестування об'єктів, так як
продаж квартир населенню дозволяє одноразово залучити до житлового
будівництва додатковий капітал до величини бюджетних (муніципальних)
інвестицій.
Економічна ефективність на цьому етапі розраховується для кожного
варіанту проекту з урахуванням різної ринкової вартості квартир, що
продаються.
Ефект, що враховує дохід від продажу квартир за різною ринковою
вартостю нового і реконструйованого житла, може бути розрахований за
формулою (4.6):
n
Еу = Цр∆N [Цз Nз +K n
р + j1 (Цз Nз +Kн + Kc + Kг + Зв)d μNp/Nн] - Цн(Nн –
-Nрμ) + Цз Nз + Kн + Kc + Kг + Зв (4.6)
где: Цн - ринкова ціна 1м2 квартир в нових будинках, що реалізуються;
102
Цр- ринкова ціна 1м2 квартир, що реалізуються в реконструйованих
будинках.
Чим вище встановлюється ціна за 1м2 продаваних квартир, тим більший
ризик можливості 100 відсоткової їх реалізації.
З урахуванням фактора ризику «Р» формула розрахунку економічної
ефективності реконструкції матиме такий вигляд:
n
Еу = Цр∆N [Цз Nз +Kр + j1 (Цз Nз +Kн + Kc + Kг + Зв)d
nμNp/Nн] - Цн(Nн - Nрμ)(1-
Р/100) + Цз Nз + Kн + Kc + Kг + Зв (4.7)
де: Р - поправка на ризик у відсотках.
Нижче наводиться приклад розрахунку використання коштів населення
для розширення житлового будівництва.
Додаткові кошти для міського бюджету може дати комерційний продаж
частини побудованого житла.
Ринковий попит на надбудовані квартири в тій частині міста, де
знаходяться реконструйовані будинки, що наводиться прикладі розрахунку,
очевидно, перевищить пропозицію - (4013 м2 загальної площі квартир). Їх
ринкова ціна за 1 м2 за розрахунками адміністрації міста склала 620-630 у.о.
(ціна мінімальна продажна за собівартістю з урахуванням витрат міста - 593
у.о.). При продажі за цією ціною 95% квартир надбудованих поверхах витрати
міського бюджету на реконструйоване житло півністю відшкодуються.
У новому будинку, побудованому на місці знесених житлової площі, -може
бути реалізовано 6045 - 2015 = 4030 м2 житла, при цьому можуть продаватися
квартири, розташовані на найбільш зручних для проживання поверхах.
Мінімальна ціна для продажу (за собівартістю з урахуванням витрат міста)
складе 913 у.о. за 1 м2. Тільки при продажу 100% квартир за цією ціною
витрати на нове будівництво можуть бути повністю відшкодовані. При
будівництві нового мікрорайону квартири можуть бути реалізовані без збитку
для міста по 870 у.о. за 1 м2.
103
Реалізація комерційного житла за станом на травень 2005 р. здійснювалас
по 620-630у.е. за 1 м2. Занадто великий ризик 100-відсоткової реа-лізації житла
по 870у.е. за 1 м2. і тим більше - по 913 у.о.
Будівництво нових кварталів для масового переселення мешканців з
житлового фонду міста, що підлягає реконструкції, може розглядатися тільки в
тому випадку, якщо воно забезпечується платоспроможним попитом населення.
При відсутності в даний час в міському бюджеті достатньої кількості
фінансових ресурсів для розвитку житлового будівництвава і низьку купівельну
спроможність місцевого населення, єдиним способом збереження існуючого
житлового фонду та його приросту є реконструкція, що забезпечує швидку
оборотність вкладених коштів з відносно меншим ризиком, ніж в нове
будівництво.
4.4. Розрахунок ефективності інвестиційних проектів реконструкції
Для розрахунку фінансової ефективності проекту складається бізнес-план
конкретного проекту реконструкції житлового будинку, ключовим разде лом
якого є фінансовий план. По ньому плануються витрати на реалізацію проекту і
визначається його ефективність.
Ефективність інвестиційних проектів оцінюється по показникам терміну
окупності, точки беззбитковості і бюджетного ефекту.
У фінансових розрахунках при реконструкції житлових будинків під
доходами розуміється виручка від комерційного продажу житла, здачі в аренду
приміщень під офіси або інших видів комерційної діяльності, а також
комунальні платежі.
Термін окупності є період часу з початку реалізації проекту з даного
бізнес-плану до моменту, коли різниця менше накопиченої суми чистого
прибутку з урахуванням амортизаційних відрахувань і обсягом інвестиційних
витрат набуває позитивне значення.
Точка беззбитковості відповідає обсягу реалізації, починаючи з якого
випуск продукції повинен приносити прибуток і розраховується як відношення
104
величини постійних витрат до різниці ціни продукції і величини змінних
витрат, поділеній на обсяг реалізації продукції.
Бюджетний ефект інвестиційного проекту визначається як сальдо
надходжень і виплат федерального бюджету в зв'язку з реалізацією даного
проекту. У розрахунках проводиться дисконтування обсягів надходжень і
виплат по роках реалізації проекту.
Чиста поточна вартість держави як ефект від реаліції проекту (ЧДД) в
цьому випадку визначається сумою річних сальдо надходжень і виплат по
роках до бюджету, приведених до цін першого року:
T 1
Д P (4.8)
t ,
1 (1 d) t1
де: Т- сумарна тривалість життєвого циклу проекту, включаючи
будівництво об'єкта і експлуатацію;
Рt - щорічна різниця надходжень і виплат в бюджет;
t - роки реалізації;
d - коефіціент дисконтувания.
Коефіцієнт дисконтування (d) без урахування ризику проекту
визначаються як відношення ставки рефінансування (г), встановленої
Національним банком України на поточний рік і темпу інфляції (I).
1 r/100
1 d
1 i/100 (4.9)
Економічний аналіз взаємозв'язку показників ефективності інвестіцій
дозволяє вибрати найбільш ефективний варіант реконструкції.
Коефіцієнт дисконтування, що враховує ризики при реалізації проектів,
визначається за формулою:
d = di + P/100, (4.10)
де: Р/100 - поправка на ризик.
105
Дисконтування - приведення економічних показників різних років до
порівняного за часом виду, для чого економічні показники перемножаються на
коефіцієнт, заснований на формулі складних відсотків.
Життєвий цикл будівлі – в якості життєвого циклу будівлі прий-мається
мінімальний період часу експлуатації реконструйованого будинку, при якому
досягається позитивний ефект від вкладених інвестицій в реконструкцію, а
також витрат на знесення будинку і переселення мешканців у новобудови по
закінченню цього терміну.
Комерційне житло - житло, призначене для продажу населенню за
ринковими цінами.
Окупність - показує той термін, протягом якого зроблені витрати
покриваються за рахунок отриманого ефекту.
Реконструкція житла - комплекс заходів з перебудови житлового будинку
в зв'язку з фізичним або моральним зносом. Вона передбачає заміну застарілого
або установку додаткового інженерного обладнання, посилення конструкцій,
спеціальних заходів щодо підвищення теплотехнічних характеристик будівлі,
його перепланування, а також збільшення житлової площі шляхом надбудови
додаткових поверхів і мансард.
Техніко-економічне обґрунтування - аналіз, розрахунки, оцінка ефек-
тивності технічної і економічної доцільності здійснення передбачуваної
модернізації та реконструкції існуючих об'єктів.
Розрахунок економічної ефективності реконструкції на 1м2 загальної
площі квартир при однаковій ціні реалізації нового житла у новозбудованому і
реконструйованому будинках визначається за формулою (4.11)
W = (Цз Nз +Kн + Kc + Kг + Зв)/Nн - (Цз Nз + Kp)/∆N -
n
- j1 ( Ц n
з Nз +Kн + Kc + Kг + Зв)d /Nн (4.11)
' '
де: З Ц N
в = ( з з +Kн + Kг)μNp/Nн
106
За формулою проводиться розрахунок ефективності на обсяг реалізації, в
якій прийнято, що ціни 1м2 загальної площі квартир для новозбудованого
будинку і реконструйованого конкретні, при цьому враховується також ступінь
ризику при продажу квартир на ринку житла.
У програмі спочатку був закладений пакет вихідної інформації (таб. 4.1)
для одного конкретного розрахунку. Для отримання результату (формула 4.12)
після запуску програми вводилися 4 групи параметрів, передбачених нижче
таблицею.
n
Еу = Ц n
р∆N [Цз Nз +Kр + j1 (Цз Nз +Kн + Kc + Kг + Зв)d μNp/Nн] - Цн(Nн –
-Nрμ)(1-Р/100) ++ Цз Nз + Kн + Kc + Kг + Зв (4.12)
n
Еу = 620х4030[300х403+2712996 + j1 (300х403 +1315521 + 251875+
362700+725400)х1.55х0,322х2015/4030]-750(6045-2025х0,322)х(1-50/100)+
300х403+1315521+251875+262700+725400 = 180391 (4.13)
Еу = 180391у.е.
Таблиця 4.1
Вихідна інформація для розрахунку економічної ефективності реконструкції
житлових будинків
№ Умов. Один.
Показники Примітки
п\п позн. вимір.
1. Інвестиційні витрати у.е
1.1. На нове будівництво Кн -“- 1315521
1.2. На знесення старих будинків Кс -“- 251875
1.3. На переселення мешканців Зв -“- 725400
1.4. На влаштування комунікацій і развиток Кг -“- 362700
соціальної сфери
1.5. На реконструкцію Кр -“- 2712996
2. Технічні параметри
2.1. Загальна площа квартир в будинку, що Np Кв. м 2015
реконструюється
2.2. Приріст загальної площі квартир при ∆N -“- 4030
реконструкції
2.3. Фактична площа ділянки забудови будинків, що Nз -“- 403
реконструюються
2.4. Загальна площа квартир нових будинків Nн -“- 6045
2.5. Коефіціент, що характеризуює відсоткове μ 1,55
збільшення загальної площі квартир, яка
107
№ Умов. Один.
Показники Примітки
п\п позн. вимір.
необхідна для переселення мешканців будинків,
що зносяться
3. Вартістні показники у.е
3.1. Вартість землі за сотку Цз -“- 300
3.2. Питомі капвкладення:
На нове будівництво КH/NH -“- 360
На реконструкцію КP/∆N 448.8
На знесення КC/NP 125
На реконструкцію комунікацій Кг 0,25 Кн
На підведення нових комунікацій К’г 0,5 Кн
4. Інші показники
4.1. Ставки за валютними вкладами %
2005 р. 13
2006 р. 10
2007 р. 8
дальше 6
4.2. Поправка на ризики Р % 10
25
50
4.3. Розрахунковий період часу, що дорівнює n рік 25
мінімальній тривалості життя будинку, що
реконструюється
Висновки
1. Запропоновано модель оцінки економічної ефективності, яка
проводилася виходячи з двох аспектів: визначення (порівняльної) ефективності
реконструкції 5-ти поверхових житлових будинків перших масових серій з
використанням надбудови з металевого каркаса в порівнянні з новим
будівництвом і економічної ефективності інвестованого капіталу для
конкретного будівельного проекту.
2. Встановлено, що при порівнянні конкретних ефектів реконструкції
будівництва нового будинку в яких закладаються сучасні технології, соціальні
стандарти, об'ємно-планувальні та архітектурне рішення, ціна на 1 м2 загальної
площі квартир приймається конкретно в залежності від ринкової вартості
108
житла. З наведеного розрахунку різниця між варіантами реконструкції і нового
будівництва становить 179 у.о./м2 при терміні окупності 2,4 року і загальної
економічної ефективності становить 180391 у.о.
3. Показано, що реалізація подібних проектів є справою державної ваги,
що дозволяє значно підвищити ефективність інвестиційного процесу,
стимулювати зростання української економіки і забезпечити її інвестиційну
привабливість. Дане направлення має важливе соціальне значення для громадян
країни і напряму пов'язана з їх надіями і можливостями при вирішенні
житлових проблем.
109
ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ
У магістерській роботі викладені результати теоретичних і практичних
досліджень, які спрямовані на розробку і вдосконалення конструктивних та
організаційно-технологічних рішень в проектах реконструкції п'ятиповерхових
житлових будинків масової забудови, розробку та удосконалення методів
економічного обгрунтування, заходів щодо скорочення вартості двох наведених
варіантів, порівняння яких дозволить підвищити ефективність даного виду
реконструкції.
Проведені дослідження дозволяють зробити наступні висновки:
1. Встановлено, що реконструкція житлових будинків масового будів-
ництва є комплексним процесом, який повинен розвиватися в двох
взаємозалежних напрямках: збереження і використання архітектурно-
містобудівної спадщини та удосконалення функціонально просторового
середовища.
2. Показано, що найбільш ефективним є метод реконструкції та
модернізації 4-5 поверхових великопанельних і цегляних будинків без
відселення мешканців, в порівнянні зі знесенням, який набуває актуальність в
районах масової забудови 60 - років.
3. Знайдені нові діючі шляхи реконструкції п'ятиповерхових будинків з
обов'язковою їх надбудовою до 9-10 поверхів, а в окремих випадках і вище, з
утворенням в них сучасних квартир, які являють серйозну конструктивно-
технологічну проблему.
4. З'ясовано, що надбудова понад одного поверху, як правило вимагає або
великих запасів міцності існуючих конструкцій будинків, яка зустрічається
далеко не завжди або застосування більш легких матеріалів і спеціальних
конструктивних рішень, наприклад, зведення мансард, що не ефективно.
5. Досліджено, що застосування сталевих конструкцій дозволяє зводити
будинки і споруди з параметрами, які відповідають сучасним житловим нормам
і для зниження металоємності конструкції можна використовувати спеціальні
високоміцні маловуглецеві низьколеговані сталі з карбонатним зміцненням.
110
6. Встановлено, що застосування маловуглецевої сталі типу 10Г2ФБ в
металевій 11-ти поверхової надбудові забезпечує значне зниження
металоємності готових конструкцій і зниження їх собівартості в порівнянні з
надбудовою з монолітного залізобетону, яке призводить до значної економії. З
наведеного розрахунку економічна ефективність застосування надбудови
становить 180391 у.о.
7. Таким чином, реалізація подібних проектів є справою державної ваги,
яка дозволяє значно підвищити ефективність інвестиційного процесу,
стимулювати зростання української економіки і забезпечити її інвестиційну
привабливість.
111
СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ
1. Авер'янов В.К., Булгаков С.М., Чистович С.А. Концепція розвитку
інженерної інфраструктури при вторинній забудові житлових кварталів з
одночасною реконструкцією будинків перших масових серій // ПЦБ,1997,-
2. Большаков В.І., Розумова О.В. Реконструкція та оновлення: погляд
вихователя та містобудівника // Зб. наукових праць.. Будівництво,
Матеріалознавство, Машинобудування. – 2005. – Вип. 32. Ч. 2. - С. 3-6.
3. Большаков В.І., Орлов Л.Г., Ваганов В.Є., Куксенко І.В., Утевський Л.М.
Загартування стали 09Г2ФБ після контрольованої прокатки // Металургійна та
гірничорудна промисловість, 1983 №4. - С.12 - 29.
4. Булгаков С.М. Реконструкція житлових будинків перших масових серій
та малоповерхової забудови. - Москва, ТОВ "Глобус", 2001-248с.
5. Булгаков С.М. Технологічні інновації в інвестиційно-будівельному
комплексі. К.: вид - в РААСН, 1998. - 574с.
6. Дамаскін Б.С. Реконструкція 5-ти поверхових будинків масових серій –
стратегічний напрямок // Будівництво України. - Київ. - 1999. - №5. - С. 7 - 14.
7. ДБН IV-4-97 “Збірник єдиних середніх кошторисних цін на матеріали,
вироби та конструкції (ЗЕКЦ-97). Частини І – V. Держкоммістобудування
України. Київ, 1997.
8. ДБН Д.1.1-4-2000 "Вказівки щодо застосування ресурсних елементних
кошторисних норм на ремонтно-будівельні роботи". Держбуд України. Київ,
2000 .
9. ДБН Д.2.2-99 "Ресурсні елементні кошторисні норми на будівельні
роботи". Держбуд України. Київ, 2000 .
10. Жербін М., В.І. Большаків. Нова концепція модернізації та надбудови
існуючих малоповерхових житлових будівель до будь-якої кількості поверхів.
Дн. Gaudemaus, 2000. - 50с.
11. Кролевець С.В. Мансарди та надбудови житлових та громадських
будівель // ПЦБ.-1997.- №6. - С.16 22.
112
12. Маловуглецеві сталі для металевих конструкцій П.Д. Одеський, І.І.
Ведяків. - К.: "Інтермет Інжиніринг", 1999.-224с.
13. Матвєєв Є.П., Афанасєв А.А Індустріальні технології в реконструкції
малоповерхових житлових будинках // Промислове та цивільне будівництво. -
2001. - №9. - С. 2 – 11.
14. Матросов Ю.І., Філімонов В.М. Структура та властивості стали 09Г2ФБ
після контрольованої прокатки. - Вісті вузів. Чорна металургія. – 1981. – №1. –
С.92-96.
15. Методичні рекомендації щодо оновлення житлової забудови при
реконструкції районів, що склалися. - М: ЦНДІП Містобудування, 1984. - 220с.
16. Методичні рекомендації щодо техніко-економічної оцінки ефективності
реконструкції житлових будівель та визначення. термінів окупності витрат. - К:
ДЕРЖБУД України, 1998. - 18 с.
17. Пєшков В.І., Полухін В.П., Потьомкін В.К., Хлопонін В.М. - У сб. Теорія
та практика виробництва товстолистової сталі. - К.. - 1982. - № 6. - С. 67-71.
18. Попілов Л.Я., Зайцева Л.П. Електрополірування та електротравлення
металографічних шліфів. – К.: Металургія, 1955. – 311 с.
19. Поривай Г.А. Організація, планування та управління експлуатацією
будівель: Навч. Пос. для вузів. - М.: Будвидав, 1983. - 384 с.
20. Савівський В.В. Удосконалення організаційно-технологічних рішень
виробництва будівельно-монтажних робіт при реконструкції житлових та
громадських будівель: Дис. … к.т.н. 05.23.08. Харків. - 1991.
21. Смолмен Р., Ашбі До. Сучасні металографії. - М.: Атоміздат, 1970.-208 с.
22. СНіП 1.04.03-85. Норми тривалості будівництва та зачепила у будівництві
підприємств, будівель та споруд. - М: Держбуд СРСР, 1986.
23. СНиП II-23-81 * Сталеві конструкції //Держбуд СРСР. - М.: 1990.-96 с.
24. Соколов О.М., Садовський О.Д., Петрова С.М. Будова меж аустенітного
зерна та відпускна крихкість конструкційних сталей. - У сб. : Деякі проблеми
міцності твердого тіла - М: Вид-во АН СРСР. 1959. - . С165-170.
113
25. Спеціальні стали. Підручник для вишів. Гольштейн М.І., Грачов С.В.,
Векслер Ю.Т., К.: Металургія, 1985. - 408с.
26. Форестер Дж. Динаміка розвитку міста: Пров. З англ. М.: Прогрес, 1974. -
241 с.
27. «П'ятиповерхівки змінюють вигляд» / / Будівельна газета, 1997. - № 4. - З
34 - 38.
28. Тян Р.Б., Щеглова О.Ю. Цілі та завдання планування та контролю на
основі концепції контролінгу // Економіка: проблеми теорії та практики. Зб.
наук. праць ДДУ. - Дн-ск: ДДУ, Випуск 159. 2002. - С. 121.
29. Ціноутворення у будівництві. Збірник офіційних документів та
роз'яснень. Держбуд України. Випуски №11-№12. Київ. НВФ
«ІНПРОЕКТ».2000; Випуски №1-№12. НВФ "ІНПРОЕКТ". Київ. 2001-2003 р.,
випуски №1-№5 НВФ «ІНПРОЕКТ». Київ. 2004 .
30. Франівський А. Оновлення житла масових серій // Будівництво та
реконструкція. - 2001. - № 4.
31. Шаленний В.Т Реконструкція цивільних будівель з підвищенням
поверховості та теплозахисних властивостей // Вісник Донбаської державної
академії будівництва та архітектури. – Макіївка. - 1998. - Вип. 98 - (14). С.10-14.
114
АНОТАЦІЯ
Генчу Д.Д. Застосування надбудови при реконструкції крупнопанельних
житлових будинків перших масових серій – Рукопис.
Кваліфікаційна робота на здобуття ОС магістра зі спеціальності: 192 –
"Будівництво та цивільна інженерія". Освітня програма - "Промислове і
цивільне будівництво"–Черкаський державний технологічний університет,
Черкаси, 2024.
В даній роботі виконувалися дослідження та вдосконалення
організаційно-технологічних схем реконструкції 5-ти поверхових житлових
будинків перших масових серій з використанням надбудов з металевого каркаса
і застосуванням марок низьколегованих сталей.
У першому розділі розглядалася стратегія реконструкції житлових
будинків застарілого житлового фонду в Україні. Для підняття ефективності
будівництва у соціальній сфері необхідно провести реконструкцію житлової
забудови, зокрема житлових будинків перших масових серій, збудованих у 50-
60-х роках. Ці будівлі мають значне фізичне та моральний зношення, що
вимагає їх оновлення протягом найближчих 10-20 років. Виконаний аналіз
структури житлового фонду України, Досліджувалося застосування сталевих
конструкцій в будівництві і реконструкції житлових будинків.
У другому розділі виконувався аналіз фізико-механічних хагактеристик
будівельних сталей, що застосовуються при перебудові крупнопанельних
будинків старої забудови. Розглядалися питання санації застарілих
п'ятиповерхових житлових будинків масових серій та конструювання сталевих
каркасів для надбудови житлових крупнопанельних будинків. Визначено, що
зварні коробчаті перетини елементів металоконструкцій у просторових
каркасах надбудови є найбільш ефективними, так як їх гнучкість у
перпендикулярних площинах одинакова і має значну несучу здатність.
Застосування зовнішніх легких огороджувльних панелей (типу Сендвіч) з
115
високими теплотехнічними властивостями і малою масою дозволяє сталевим
каркасам мати резерв міцності. Індустріалізація виготовлення
металоконструкцій дозволяє суттєво скоротити терміни зведення будинків.
У третьому розділі розглядрлися питання конструктивно-технологічних
рішень реконструкції крупнопанельних житлових будинків. Представлені
конструктивні рішення надбудов із використанням сталі і монолітного
залізобетону, розраховані витрати праці при влаштуванні надбудов з
монолітного залізобетону і сталевого каркасу, виконано обгрунтування
ефективністі влаштування надбудови із застосуванням сталевого каркасу.
Встановлено, що надбудови на металевому каркасі є ефективними з
погляду матеріальних витрат та спрощення процесу монтажу. Видалення
розкосів не позначається на міцності ферм, що дозволяє зберігати стабільність
конструкції. З архітектурної точки зору цей модуль має значні переваги,
оскільки верхня частина між фермами вільна від колон і підвісок, що
забезпечує максимальну гнучкість у плануванні житлових приміщень.
У четвертому розділі розглядалися методичні принципи обгрунтування
розташування житлової забудови у міському середовищі, методологія оцінки
економічної ефективності проекту реконструкції житлових будинків,
виконаний опис моделі інвестування в реконструкцію наявного житлового
фонду.
По результатам роботи запропоновано модель оцінки економічної
ефективності, яка проводилася виходячи з двох аспектів: визначення
(порівняльної) ефективності реконструкції 5-ти поверхових житлових будинків
перших масових серій з використанням надбудови з металевого каркаса в
порівнянні з новим будівництвом і економічної ефективності інвестованого
капіталу для конкретного будівельного проекту. Показано, що реалізація
подібних проектів є справою державної ваги, що дозволяє значно підвищити
ефективність інвестиційного процесу, стимулювати зростання української
економіки і забезпечити її інвестиційну привабливість. Дане направлення має
116
важливе соціальне значення для громадян країни і напряму пов'язана з їх
надіями і можливостями при вирішенні житлових проблем.
Ключові слова: житловий фонд, реконструкція, аналіз, дослідження,
сталь, санація, сталевий каркас, надбудова, крупнопанельний будинок,
трудомісткість, методологія, модель, економічна ефективність реконструкції.
117