3.2 Уніфікація, типізація та модульна координація розмірів у будівництві

3.2.1 Уніфікація, типізація і стандартизація

Є дві головних передумови стандартизації. Одна з них – єдність антропометричних вимог до різних об’єктів, що визначає схожі просторові параметри однакових функціональних зон. Інша – застосування в будівництві збірних виробів заводського виготовлення. Зрозуміло, що кількість різновидів таких виробів не може бути нескінченно великою. Потрібні обмеження форм і розмірів цих деталей, кількості їх типів тощо. Виконання подібного роду робіт неможливе без типізації й у кінцевому підсумку без стандартизації виробів.

Типізацією називають технічний напрям, який дозволяє багаторазово здійснювати як виготовлення окремих конструкцій, так і зведення цілих будівель та споруд на основі відбору кращих проектних рішень (із технічної, та з економічної точок зору).

Відповідні проекти називають типовими. Типовими бувають проекти окремих будівель і споруд, їх об’ємно-планувальних елементів, а також окремих конструктивних елементів. Типове будівництво окремих будівель і споруд здійснюється з 1950-их рр., але зараз перспективнішим визнано створення будівель за індивідуальними проектами, але з широким використанням типових збірних конструкцій та деталей.

Важливими вимогами до типових конструкцій і виробів є їх взаємозамінюваність та універсальність.

Взаємозамінюваність – це можливість заміни одного елемента іншим (або кількома іншими) без зміни параметрів будівлі. Наприклад, взаємозамінювані плити перекриттів однієї довжини, але різної ширини (чотири плити шириною 1500 мм або п’ять плит шириною 1200 мм – сумарна ширина і там, і там дорівнює 6000 мм).

Універсальність – це можливість застосування тих самих виробів або деталей для будівель різних видів та призначення – наприклад, для цивільних і виробничих.

Найбільш довершені й найякісніші в технічному відношенні типові вироби, відібрані після багаторазового їх виготовлення та впровадження, стандартизують, тобто перетворюють на стандартні будівельні елементи. На такі вироби випускаються відповідні ДСТУ (або продовжують діяти ГОСТи). Прикладами таких виробів є цегла, залізобетонні перемички, фундаментні блоки тощо.

Обов’язковою передумовою типізації й стандартизації деталей і конструкцій є попередня уніфікація їх параметрів.

Уніфікацією називають установлення доцільної однотипності об’ємно-планувальних та конструктивних рішень будівель і споруд, конструкцій, деталей, обладнання з метою скорочення типів розмірів та забезпечення взаємозамінюваності й універсальності будівельних виробів. Уніфікації можуть підлягати: об’ємно-планувальні параметри (прогони, кроки, висоти поверхів); розміри конструкцій і деталей; нормативні навантаження й несуча здатність конструктивних елементів; основні властивості готових конструкцій (наприклад, тепло- та звукоізоляційні).

3.2.2 Модульна координація розмірів у будівництві

Основою для уніфікації та стандартизації геометричних параметрів є модульна координація розмірів у будівництві (МКРБ). Основні положення МКРБ (згідно з чинним в Україні ГОСТ 28984-91) являють собою правила координації (узгодження) розмірів об’ємно-планувальних і конструктивних елементів будівель та споруд, їх елементів, будівельних конструкцій й обладнання на базі модуля. Модулем у цьому контексті називають розмір, умовну одиницю виміру, що застосовується для такої координації.

Сутність МКРБ у тому, що всі розміри об’ємно-планувальних, конструктивних та інших елементів будівель і споруд мають бути кратними модулю, названому основним, – розміру, прийнятому за основу для призначення інших, похідних від нього модулів.

Модульна координація розмірів здійснюється на базі модульної просторової координаційної системи – тривимірної системи площин і ліній їх перетину з відстанями між ними, що дорівнюють основному або похідним модулям. При проектуванні будівель, споруд, їх елементів, будівельних конструкцій та виробів застосовують горизонтальні й вертикальні модульні сітки на відповідних площинах цієї системи. МКРБ віддає перевагу прямокутній системі, але допускає також використання косокутної, центричної й інших систем (рис. 3.2).

За величину основного модуля, позначеного М, прийнято розмір 100 мм. Крім основного, вводяться також похідні модулі: укрупнені (мультимодулі) та подрібнені (субмодулі).

Укрупнені модулі: 3М (300 мм), 6М (600 мм), 12М (1200 мм), 15М (1500 мм), 30М (3000 мм), 60М (6000 мм). Укрупнені модулі застосовуються для призначення об’ємно-планувальних параметрів основних елементів будівель (ширини, довжини, кроку, прогону, висоти поверху) та крупних конструкцій. При цьому керуються правилом: чим більша величина параметра основного елемента будівлі, тим більша величина укрупненого модуля.

Подрібнені модулі: 1/2 М (50 мм), 1/5 М (20 мм), 1/10 М (10 мм), 1/20 М (5 мм), 1/50 М (2 мм), 1/100 М (1 мм).

Рисунок 3.2 – Модульна просторова координаційна система:

а – прямокутна (переважне застосування); б – косокутна; в – центрична; г – вертикальні й горизонтальні модульні сітки на відповідних площинах цієї системи (k₁, k₂, k₃ – коефіцієнти кратності модулів у плані та по висоті будівлі)

Рисунок 3.3 – Приклади групування укрупнених модулів, що забезпечують сумісність модульних сіток: а – 3М, 6М, 12М, 60М; б – 3М, 6М, 30М, 60М

МКРБ визначає правила призначення таких категорій розмірів:

– основних координаційних розмірів: кроків (L_0, B₀) і висот поверхів (Н₀) будівель та споруд;

– координаційних розмірів елементів: довжини (l₀), ширини (b₀), висоти (h₀), товщини, діаметра (d₀);

– конструктивних розмірів елементів: довжини (l), ширини (b), висоти(h), товщини, діаметра (d).

Модульний розмір – це розмір, який дорівнює або кратний основному чи похідному модулю в межах, установлених для нього зоною застосування (табл. 4).

Таблиця 4 – Межі застосування основного і похідних модулів (згідно з ГОСТ 28984-91)

Вид модуля		Позначення модуля	Зона застосування	Граничні розміри застосування, мм
Основний		М	За всіма вимірами	100…1800*
Похідні	Укрупнені	3М	У плані	300…3600 (300…7200**)
			По висоті	300…3600 (300…без обмежень**)
		6М	У плані	600…7200
			По висоті	600…без обмежень
		12М	У плані	1200…12000
			По висоті	1200…без обмежень
		15М	У плані	1500…18000
			По висоті	1500…без обмежень
		30М	У плані	3000…18000 (3000…без обмежень**)
			По висоті	3000…без обмежень
		60М	За всіма вимірами	6000…без обмежень
	Подрібнені	1/2 М	За всіма вимірами	50…600
		1/5М		20…300
		1/10М		10…150
		1/20М		5…100
		1/50М		2…50
		1/100М		1…20

*– допускається застосування координатної висоти поверху Н₀ =2800 мм, кратної М, поза встановленою зоною застосування (в житлових будинках).

**–за умови техніко-економічного обґрунтування.

Відстані між координатними (розбивальними) осями будівлі або відповідні їм модульні довжини ферм, балок, плит приймають кратними найбільшим укрупненим модулям 60М, 30М, а в окремих випадках, переважно для житлових будівель, – кратними 12М, 6М і 3М. Для визначення висоти поверхів усіх будівель, ширини й висоти отворів, простінків у зовнішніх стінах, модульних розмірів панелей та блоків застосовують укрупнені модулі 12М, 6М, 3М. Основний М і подрібнений 1/2М модулі використовують для призначення розмірів перерізу конструктивних елементів – колон, балок, товщин стін та балок перекриття, а також для розмірів віконних і дверних прорізів. Модуль 1/5М використовують для призначення малих розмірів елементів – товщин плит перекриттів та тонкостінних конструкцій, розмірів балок і перемичок тощо. Подрібнені модулі 1/10М, 1/20М, 1/50М та 1/100М застосовують для призначення товщин плитних і листових матеріалів, ширини проміжків та швів між елементами, розмірів допусків при виготовленні виробів тощо. Координаційні розміри, кратні 3М/2 та ½М/2, допускаються при членуванні навпіл координаційних розмірів, що дорівнюють непарній кількості модулів 3М і ½М.

Координаційні розміри елементів можуть дорівнювати основним координаційним розмірам будівлі, бути меншими або більшими від них (рис. 3.4 , а – г).

Конструктивні розміри (l, b, h, d) будівельних елементів визначаються, виходячи з їх координаційних розмірів за вирахуванням відповідних частин ширини проміжків (рис. 3.4, д).

Необхідно враховувати, що фактичний (або натурний) розмір конкретного конструктивного елемента може відрізнятися від конструктивного на величину, визначену допуском ДСТУ, що залежить від установленого класу точності для кожного типу виробів. Наприклад, координаційна довжина плити перекриття становить 6000 мм, конструктивна довжина (що враховує величину проміжку між плитами) – 5950 мм, а натурна довжина конкретної плити може становити й 5960, і 5942 мм. Натурний розмір будівлі в цілому також може відрізнятися від проектного розміру в межах нормативно-конструктивних допусків.

Відповідно слід розрізняти координаційні та конструктивні площини елементів. Перші є абстрактним поняттям, у той час як конструктивні площини практично збігаються з реальними гранями елементів (з урахуванням нормативних допусків). Залежно від величини й розташування проміжків між елементами координаційна площина елемента може збігатися з конструктивною або бути зміщеною відносно неї (як правило, назовні елемента). Координаційними площинами оперують при проектуванні для взаємоузгодження розташування конструкцій і елементів будівлі, а конструктивними – при проектуванні окремих вузлів та деталей, а також у процесі будівництва.

Рисунок 3.4 – Основні координаційні розміри будівель і споруд та координаційні й конструктивні розміри їх будівельних елементів (замість указаних на рисунку координаційних розмірів L₀, l₀ (довжина) можуть бути відповідно прийняті B₀, b₀ (ширина) або H₀, h₀ (висота)) :

а, б, в, г – варіанти співвідношення основних координаційних розмірів будівлі (споруди) та елементів; б – конструктивний розмір елемента

Рисунок 3.5 – Модульна (координаційна) висота поверху:

а – багатоповерхової будівлі;

б – одноповерхової виробничої будівлі;

1 – координаційна площина чистої підлоги; 2 – умовна координаційна площина верху горищного перекриття; 3 – підвісна стеля

Координаційними осями будівель і споруд називаються осьові лінії, вздовж яких розташовуються основні несучі конструкції (стіни, колони). Відстань у плані між координаційними осями будівлі в напрямі, що відповідає розташуванню основної несучої конструкції перекриття або покриття, називають прогоном. Відстань у плані між несучими конструкціями називають кроком (наприклад, часто використовують термін – «крок несучих конструкцій»). І прогін, і крок призначають, виходячи з умов використання переважно стандартних конструктивних елементів – ригелів, балок, плит перекриттів, ферм тощо.

Крок і прогін – елементи системи модульних (координатних) площин, що поділяють будівлю на об’ємно-планувальні елементи. Так називають частину об’єму будівлі з розмірами, що дорівнюють висоті поверху, прогону та кроку (рис. 3.2, а). Горизонтальна проекція об’ємно-планувального елемента називається планувальним елементом. Відповідно координаційні осі – це горизонтальні проекції вертикальних координатних площин.

Висота поверху в багатоповерхових будівлях – відстань від рівня підлоги цього поверху до рівня підлоги поверху, розташованого вище. Модульна висота поверху – відстань між горизонтальними координаційними площинами, що обмежують поверхи (при визначенні висоти верхнього поверху товщина горищного перекриття умовно приймається рівною товщині міжповерхового). В одноповерхових виробничих будівлях висота поверху дорівнює відстані від підлоги до нижньої грані несучої конструкції покриття. Згідно з МКРБ, висота поверхів завжди має бути модульною (рис. 3.5). Винятком є висота поверху 2800 мм, широко застосовувана у житловому будівництві.

Слід зауважити, що використання модульної системи координації розмірів у будівництві не є самоціллю, вона призначена для того, щоб спростити використання будівельних виробів індустріального виготовлення. Тому МКРБ може не застосовуватись при проектуванні й будівництві таких будівель і споруд:

– унікальних та експериментальних;

– із застосуванням виробів, розміри яких не відповідають МКРБ, за умови, що такі відхилення не спричинять необхідності зміни встановлених розмірів інших виробів;

– із розмірами, визначеними специфічними видами обладнання, розміри і форма яких перешкоджають використанню МКРС;

– при реконструкції, реставрації та прибудові до будівель і споруд, збудованих раніше без дотримання МКРБ;

– запроектованих частково або повністю з косокутними і криволінійними обрисами, причому відступи допустимі лише тією мірою, якою це зумовлено особливостями форми;

– із розмірами, встановленими спеціальними міжнародними угодами.