Модульный дом из шестиугольных металлоформ

[val_001]

Проект был создан в эпоху разрушения ВПК в рамках так называемой «конверсии».
По техническому заданию требовалось создать быстровозводимый модульный (наращиваемый) дом с максимальным изготовлением деталей дома на производстве (сварка, покраска) и возможностью перевозки всех деталей дома в стандартном железнодорожном контейнере с последующей сборкой на строительной площадке с минимальными усилиями и в минимальные сроки. Дом должен был иметь возможность устанавливаться на слабонесущих грунтах, на склонах со сверхнормативными уклонами, в условиях вечной мерзлоты, в сейсмоопасных районах и в районах с ветровой нагрузкой до 200 км/час.
В результате остановились на металлоконструкциях (тогда это было достаточно необычно) и шестиугольных комнатах одинакового размера (по 16 кв.м), которые впоследствии стали называть «ячейками». Дом выдерживал землетрясения до 9 баллов без разрушения основных несущих элементов конструкции и собирался на строительной площадке обычными гаечными ключами.
После первой же реализации дома частным гражданским лицам недостроенный дом был благополучно украден в лихие 90-ые, поскольку разбирался столь же легко, как и собирался. Пришлось технологию сборки ключами заменить на технологию сварки на строительной площадке.
Наверно,  отдельно стоит остановиться на причине выбора формы комнат в виде шестиугольников. Правильный шестиугольник площадью 16 кв.м имеет сторону длиной 2,5 м. Длина стороны квадратной комнаты площадью 16 кв.м составляет 4 м. Предположим, что мы строим жилой дом с максимальной распределенной нагрузкой на пол 150 кг/кв.м. Максимальная распределенная нагрузка на пол одной комнаты составляет 150 кг х 16 кв.м = 2400 кг. Тогда на одну сторону длиной 2,5 м шестиугольной комнаты приходится нагрузка 400 кг, а на одну сторону длиной 4 м четырехугольной комнаты составляет 600 кг. С учетом возможного наличия соседних комнат нагрузка на сторону 6 – угольной комнаты составит 800 кг, а 4 – угольной комнаты 1200 кг.
Несложные расчеты показывают, что в случае 6-угольной комнаты при использовании в качестве стороны комнаты швеллера допустимый для швеллера прогиб получается у швеллеров на 2-3 типоразмера меньше, чем в случае квадратной комнаты. На практике был использован швеллер Ш12, который имеет значительно меньшую массу погонного метра, чем требуемый для квадратной комнаты швеллер Ш18. Производить на  высоте горизонтальный монтаж (сварку) швеллера массой 26 кг намного легче, чем монтаж швеллера массой 65 кг. 
Планировка комнат при шестиугольном исполнении комнат намного интересней, чем для одинаковых квадратных комнат.

[val_001]

В результате родился базовый проект двухэтажного дома, состоящий из 14 одинаковых «ячеек» (по 7 на каждом этаже) общей площадью 224 кв.м.
Совершенно не обязательно строить все 14 ячеек или строить их сразу. Можно построить одноэтажный дом с различным количеством ячеек, можно двухэтажный дом с тремя или четырьмя ячейками в основании.  Главное – то, что построив некоторое количество ячеек, можно в любой момент поставить дополнительные фундаментные стойки и собрать еще необходимое количество дополнительных ячеек. Зачастую при строительстве большого дома сначала строят строительную бытовку. Это стоит вполне определенных денег. В нашем варианте в этом нет никакой необходимости. Каждая ячейка вершинами шестиугольника опирается на фундаментные стойки, поэтому достаточно построить первые шесть фундаментных стоек, собрать на них первую ячейку и затем использовать ее в качестве бытовки, то есть все средства уходят непосредственно на стройку, а не на вспомогательные строения. Для двух ячеек необходимо 10 фундаментных стоек, для трех – 13 и так далее. Для семи ячеек базовой компоновки требуется 24 фундаментные стойки. Схема базовой компоновки выбрана из соображений минимальной площади внешних стен (для минимизации тепловых потерь) и минимального количества фундаментных стоек.
На сегодняшний день по моим сведениям до той или иной степени готовности домов реализовано не менее 50 и, скорее всего, не более 100 проектов разной этажности и разным количеством ячеек. Для меня при реализации интерес представляет лишь силовой каркас, как основа дома. Внутренняя и внешняя отделка дома при таком каркасе могут быть совершенно разнообразными в зависимости от фантазии и финансовых возможностей владельца дома.

[Александр69]

val_001, Валера где-то я читал про твой дом давай и сюда фоток подкинь. Соседи угомонились?

[Oleg]

Принцип пчелиных сот. Наибольший объем при наименьшем количестве стойматериалов.
Лучше по конструкции - только шар!

[val_001]

val_001, Валера где-то я читал про твой дом давай и сюда фоток подкинь. Соседи угомонились?

Буду постоянно пополнять ветку. Материала очень много.
Ветки, где начал размещать материалы до нового года, почему-то стали колом, и ничего не мог к ним добавить.
Пришлось попросить их удалить.
Здесь вроде все покатило.
Соседи смотрят на меня, как на конченного чудака. Так легче всем.

[val_001]

Принцип пчелиных сот. Наибольший объем при наименьшем количестве стройматериалов.
Лучше по конструкции - только шар!

Очень важным моментом является еще то, что уменьшается длина и площадь строительных материалов при изготовлении "развитых" стен.
Стройматериалы для первый дома принципиально перевезли на ВАЗ-2103. Этот момент освещу отдельно.

[val_001]

Естественно, взаиморасположение ячеек может быть различным. Свой первый так называемый «сотовый» (по форме ячеек) дом я реализовывал по схеме наибольшей компактности, поскольку именно такая компоновка позволяет центральные ячейки объединить в единый двухэтажный узел, в котором на стенах центральной ячейки располагается межэтажная лестница.
Вот первые проекты.
Большим достоинством технологии является возможность изготавливать разновысотные полы и потолки комнат.

[val_001]

Зачастую на фундамент при изготовлении дома из кирпича или железобетона уходит до половины бюджета всего строительства. Учитывая то, что дом в нашем случае каркасный и может обеспечить минимальную нагрузку на фундамент, было принято решение делать столбчатый фундамент, который можно изготовить вручную и при этом на него тратится минимально возможная сумма. Изначально фундаментные стойки изготавливались из трубы диаметром 114 мм и толщиной стенки 4 мм, в дальнейшем было наработано решение на основе конструкции из 12-ой арматуры.
Сам дом собирается из трубы диаметром 89 мм и толщиной стенки 3,5 мм. В качестве горизонтальных силовых элементов используется 12-ый швеллер. Наружные стены обрамляются 12-ой арматурой, если требуется выдержать землетрясение 9 баллов или 10-ой арматурой, если не ожидается более 7 баллов и этого достаточно для защиты от злоумышленников.
Арматура на внешних стенах обязательна, поскольку она обеспечивает диагональную жесткость и перераспределяет нагрузку между фундаментными стойками. Каркас дома является «холодным», то есть не тратится тепло на его обогрев, и он не тянет тепло от дома в землю, что позволяет такую конструкцию использовать на почвах с вечной мерзлотой.
Немного фотографий фундаментных узлов.
Это пока фотографии только сборной на болтах, а не сварной технологии сборки каркаса.
Фундаментные стойки изготавливались для глубины промерзания Томска, то есть на расчетную глубину ниже 220 см.
На фотографии мой компаньон Алексей, который остался в Томске и построил сам еще несколько домов.

[val_001]

Столбчатый фундамент можно изготавливать двух типов: с заглублением ниже глубины промерзания почвы в той местности, где строится дом, и плавающий фундамент. Первый способ наиболее универсальный и годится для любых типов грунтов. Второй способ более дешевый, но использовать его лучше там, где откровенно песчаные почвы или уровень грунтовых вод слишком высок круглый год, что не позволяет дешевыми средствами сделать первый вариант фундамента.
Рассмотрим пока первый, классический вариант фундамента.
Как уже было сказано, изначально фундаментные стойки изготавливались из стальной трубы диаметром 114 мм. Это было удобно, поскольку труба заканчивалась переходной пяткой, на которую обычными болтами прикручивались стойки дома и горизонтальные  швеллеры перевязки. Естественно, такого диаметра стойки не хватит дл того, чтобы обеспечить несущую способность фундамента двухэтажного дома. Поэтому в нижней части фундаментная стойка должна заканчиваться подошвой, которая воспримет на себя весь вес дома. Естественно, вся подошва должна быть ниже глубины промерзания почвы. Подошва изготавливается методом отливки бетона в предварительно выбуренное отверстие. К фундаментной стойке в нижней части с разносом по высоте привариваются три треугольные конструкция, каждая их которых состоит из 3 прутков горячекатаной рифленой арматуры 12 длиной 400 мм.
Диаметр подошвы подбирался, прежде всего, из соображений возможности бурения отверстий в почве под фундаментные стойки ручным способом. Остановились на диаметре бура 500 мм.
В дальнейшем отказались от фундаментных стоек из стальной трубы и начали изготавливать фундаментные стойки методом отлива из железобетона прямо на месте строительства с использованием предварительно изготовленного из арматуры 12 каркаса фундаментной стойки.
Причин для этого было несколько.
1. Подошву и в любом случае приходится отливать по месту, поэтому можно заодно отлить с всю фундаментную стойку.
2. Каркас будущей фундаментной стойки изготавливался таким образом, чтобы труба каркаса дома диаметром 89 мм почти без зазоров входила между прутьями каркаса фундаментной стойки, что позволяет трубу удобно, быстро и надежно приварить к фундаментной стойке.
3. Трубу  фундаментной стойки надо изнутри обработать пушсалом, подготовить трубу к покраске, затем покрасить снаружи суриком и битумной мастикой для предотвращении коррозии. Это достаточно долго во времени. При изготовлении 2-3 десятков стоек это нормально, но когда счет идет на сотни изделий, то выбирается самая эффективная и простая технология.
Посмотрим, какую несущую способность нам обеспечит фундаментная стойка с подошвой диаметром 500 мм. Как уже говорилось, изначально проект разрабатывался как универсальный и пригодный для самых слабонесущих почв. Смотрим приложенную таблицу, находим самый слабый грунт с несущей способностью 1 кг/кв.см и получаем, что одна фундаментная стойка может нести нагрузку 2 тонны.
Дом правильной формы с семью ячейками в основании имеет 24 фундаментные стойки. Общая несущая способность фундамента такого дома составит 48 тонн. Полная масса двухэтажного каркасного дома площадью 224 кв.м  с мебелью и людьми должна быть не более  48 тонн. Можно уложиться в эту цифру? Легко.
Есть еще причина, почему необходимо ориентироваться на цифру минимальной несущей способности грунта. По-хорошему, перед строительством фундамента дома следует провести исследование несущей способности грунта. Это стоит денег, и не малых денег. Если рассчитывать по значению минимальной несущей способности, то на стоимость исследования грунта можно изготовить весь фундамент по предлагаемой технологии. И еще останется обмыть готовый фундамент.
Бур изготавливает из стального блина диаметром 500 мм толщиной 6мм, отрезков дюймовой трубы и сантехнических фитингов (муфта, крестовины) типоразмера 1 дюйм.

[votasum]

val_001, Есть чему поучиться.

[val_001]

val_001 Есть чему поучиться.

Спасибо!
Еще лучше, если кто-нибудь начнет все это использовать для собственных нужд.
Постараюсь изложить все максимально подробно.
Все компактно и технологично. Вот, как, например, перевозили швеллеры перевязки.
У ВАЗ-2103 снимается или раскладывает переднее пассажирское сиденье. снимаются спинка заднего сиденья и перегородка багажника.
Это, конечно, извращение, но тогда было делом принципа.
Трубы каркаса были длиной 330 см. Их перевозили по 6 шт (на одну ячейку) сняв переднее пассажирское сиденье и заднее стекло.
Иногда вручную приходилось рихтовать низ пробуренного шурфа.
На последней фотографии трамбуем залитый бетон подошвы фундаментной стойки.

[votasum]

val_001, Сейчас посматриваю в сторону СИП панелей и думаю как их с твоей технологией соединить.

[val_001]

Сейчас посматриваю в сторону СИП панелей и думаю как их с твоей технологией соединить.

Соединить технологии проблем нет. Это будет видно, когда начну расписывать конструкцию стен. Страшно другое - горючие материалы. К сожалению, видел как они горят. Понятно, что непропитанный деревянный сруб сгорит еще быстрее, но без необходимости стараюсь никогда горючие утеплители в жилых помещениях не использовать.
Может, лучше ЦСП и базальтовую вату?

[баламут36]

val_001, За что же его так?

[val_001]

За что же его так?

Все нормально. Это не зиндан.
Немного увлеклись и насверлили с разгона много дырок. Плюс бур немного в сторону иногда уходит. Пришлось слегка рихтовать низ шурфа.
Только потом дошло, что надо сверлить дырки непосредственно перед установкой фундаментной стойки.