Betono vaidmuo projektuojant aukštuminius pastatus

Statybų horizontas veriasi vis plačiau, o su augančiais pastatais kyla ir vis naujų iššūkių projektuotojams. Kokias medžiagas rinktis ir kaip jas pritaikyti aukštuminiuose pastatuose? Betonas daug metų išlieka universaliu, vis dažniau pasirenkamu sprendimu. Projektuojant aukštuminius pastatus betono vaidmuo svarbus kiekviename aukšte. 

„Šiuolaikinėje statyboje labai dažnai naudojamos gelžbetoninės konstrukcijos, gaminamos iš betono ir armatūrinio plieno. Betonas labai tvirtas gniuždant, o plienas pasižymi dideliu tempimo ir lenkimo stipriu. Sujungę šias abi medžiagas, gauname trečią – gelžbetonį, kompozicinę konstrukcinę medžiagą, perėmusią geriausias abiejų minėtų medžiagų savybes.

Šio tipo medžiaga labai plačiai naudojama projektuojant aukštuminių pastatų laikančiąsias konstrukcijas“, – sako architektūros ir inžinerinių konsultacijų įmonės „Sweco Lietuva“ konstruktorių grupės vadovas Eitvydas Dargužis ir apibendrina, kodėl gelžbetonis taip plačiai naudojamas aukštuminiuose pastatuose. 

Didelės apkrovos, atsparumas gaisrui, aplinkos agresyvumas. Šie veiksniai labai svarbūs projektuojant, tad gelžbetonyje naudojamas batonas yra būtent ta medžiaga, padedanti šiuos veiksnius suvaldyti. Didindami betono klasę, suteiksime konstrukcijai didesnį stiprumą atlaikyti veikiančias apkrovas, apsauginis betono sluoksnis apsaugos armatūrinį plieną nuo gaisro ar agresyvios aplinkos. 

Aukštuminiai pastatai gali būti pritaikyti įvairioms funkcijoms. Tai nulemia ir betono konstrukcijų pritaikomumą juose.

„Pastato konstruktoriui tenka bene svarbiausias vaidmuo projekte, kai reikia įgyvendinti statytojo reikalavimus, užduotį ir kliento lūkesčius pagal pastato paskirtį ir funkciją (gyvenamoji, administracinė, gamybos arba pramonės) bei išpildyti architektūrinę idėją, o kartu atliepti pastato funkcionalumą“, – pažymi „Sweco Lietuva“ vyr. statinio projekto vadovas Arūnas Vilkenis ir atkreipia dėmesį į tai, kaip skiriasi gelžbetonio konstrukcijų naudojimas skirtingų paskirčių pastatuose.

• Gyvenamieji pastatai. Šiuose pastatuose butų funkcionalus planas, jų dydis, skaidymas pagal kambarių skaičių yra reikšmingi kriterijai nekilnojamojo turto vystytojui, todėl labai svarbūs užsakovo išsakyti lūkesčiai ir poreikiai bei architektūrinė pastato išraiška. Atitinkamai projektuojant pasirenkama pastato konstrukcinė schema – surenkamojo ar monolitinio gelžbetonio konstrukcijos.
  
  Jeigu statytojas nori daugiau lankstumo ir galėti pasiūlyti klientams jungti kelis butus į vieną ar palikti gyventojams galimybę persiplanuoti butus pagal savo poreikius, tokiu atveju geriau veikia monolitinio gelžbetonio scenarijus. Tačiau norint spartesnio statybos proceso ir turint vienodesnio plano butus, pastatas gali būti projektuojamas iš surenkamojo gelžbetonio, jeigu fasadams nekeliami ypatingi architektūriniai reikalavimai.

• Administraciniai pastatai. Šiandien statytojas pageidauja, kad šie pastatai būtų lankstūs suplanavimo aspektu. Keičiasi nuomininkai, jų poreikiai, todėl čia vystytojai pageidauja mažiau sienų, didesnių erdvių ir efektyvaus ploto išnaudojimo galimybių. Dažnu atveju pasirenkamas gelžbetoninio karkaso principas, kai kolonos ir perdangos projektuojamos iš monolitinio gelžbetonio. Pageidaujant pastatuose turėti dar mažiau kolonų ir turėti didesnius tarpatramius, perdangos projektuojamos įtempto gelžbetonio.
  
  „Aukštuminiuose pastatuose taip pat svarbus vaidmuo tenka efektyviam liftų projektavimui, pageidaujant, jog kelionės ir laukimo laikas būtų kuo trumpesnis, o liftų skaičius bei investiciniai kaštai kuo mažesni. Gelžbetonis naudojamas liftų šachtoms ir evakuacinėms laiptinėms formuoti, kurios tokiuose pastatuose natūraliai tampa aukštuminio pastato branduoliais“, – sako A. Vilkenis.

• Gamybiniai pastatai. Juose dažnas užsakovo poreikis – ne tik kuo didesnės patalpos ir jų erdvės, kur būtų galima keisti naudojamų technologinių įrenginių išdėstymą pagal poreikį, bet ir sparti statyba. Dažnai tokie pastatai projektuojami iš surenkamųjų gelžbetoninių gaminių, kurie į statybos aikštelę yra pristatomi tiesiai iš gamyklos.

Įtemptas gelžbetonis – galimybė sukurti didesnes erdves

Administraciniuose pastatuose, kur norima padidinti tarpatramius ir turėti kuo mažiau kolonų, naudojamos įtempto gelžbetonio perdangos. Tai padeda sukurti didesnes erdves. „Įtempto gelžbetonio konstrukcijos yra įtemptais lynais armuotas betonas.

Lynai gali būti įtempiami ne tik prieš užpilant betoną, bet ir betonui jau sustingus, taip sukuriant papildomą apspaudimą. Toks sprendimas ne tik leidžia sumažinti įlinkius perdangoje, bet ir plyšius. Taigi, galima projektuoti didesnius kolonų žingsnius ir sukurti didesnes erdves be papildomų konstrukcijų“, – sako E. Dargužis. 

„Sweco Lietuva“ komanda neseniai tokius sprendinius pritaikė ir Vilniuje, Lvivo gatvėje projektuotame ir „Releven“ vystomame gyvenamosios ir administracinės paskirties projekte „Horizontai“.

„Kol kas įtemptą gelžbetonį projektuodamos naudoja ne visos įmonės, nes tai reikalauja papildomų žinių. Esama tam tikros jo įrengimo specifikos. Todėl projektuodami diskutuojame su vystytoju, ar statytojas gebės įgyvendinti mūsų siūlomus sprendinius.

Taip pat svarbu atsižvelgti į biudžetą ir terminus. Taikant įtempto gelžbetonio sprendimus, galima suformuoti didesnius tarpatramius ir erdves, tačiau tai paveikia projekto sąmatą, nes reikia mažiau kolonų ir atitinkamai betono joms, bet darbų įgyvendinimas sąlyginai brangesnis“, – pabrėžia A. Vilkenis. 

Surenkamasis gelžbetonis. Galimybės ir perspektyvos

A. Vilkenio teigimu, projektuojant aukštuminius pastatus, svarbu ne tik architektūriniai ir konstrukciniai sprendimai, bet ir kaip statinys bus eksploatuojamas, kaip jis bus naudojamas toliau.

Tad projektuotojams tenka apgalvoti netgi tokias smulkmenas, kaip bus sudarytos patogios sąlygos valyti langus ar fasadus aukštame pastate, numatyti tam reikalingas priemones ir laikančiąsias konstrukcijas.

Taip pat neturi būti pamirštas pastato ilgaamžiškumas ir saugus naudojimas visą jo gyvavimo ciklą. Jau minėtame projekte „Horizontai“ vienam gyvenamosios paskirties 14–17 aukštų pastatui buvo nuspręsta pasirinkti surenkamojo gelžbetonio sprendinį su klinkerio apdaila.

Atsižvelgiant į architektūrinius sprendinius, vėjo poveikį ir kitus kriterijus, pastato fasadui nuspręsta naudoti klinkerį, kuris gamykloje bus integruotas į surenkamuosius trisluoksnius gelžbetoninius gaminius. Šie į statybos aikštelę atkeliaus jau su pasirinkta klinkerio apdaila. 

Vyresnysis inžinierius Edvardas Dubickis pabrėžia, kad surenkamojo gelžbetonio statyba yra daug spartesnė nei monolitinio.

„Tai labai svarbu. Nors surenkamojo gelžbetonio gaminiai gali kainuoti brangiau nei statybos aikštelėje įrengiamos monolitinio gelžbetonio konstrukcijos, statybos proceso greitis daro reikšmingą įtaką bendrai statybos kainai.“

Vėjo diktuojami sprendimai

Pasak projektavimo įmonės „Inhus Engineering“Lietuvosprojektų skyriausvadovo Vyto Sirtauto, aukštuminiuose pastatuose su kiekvienu aukštu auga vėjo apkrovos, todėl juose svarbūs kokybiški pastato struktūros sprendimai. Konstrukcijos dažniausia kuriamos iš monolitinio arba surenkamojo gelžbetonio.

„Neatmetamas ir plienas arba plieno betono kompozito konstrukcijos. Be plieninių konstrukcijų neišsiverstume, kai turime sudėtingos formos pastatus, keičiančius geometriją aukščio viduryje“, – sako V. Sirtautas.

• Tinkama forma. Visų pirma, architektai turi parinkti atitinkamą pastato formą, kuri slopintų vėjo poveikį. 
  
• Betoniniai branduoliai. Didelį vaidmenį turi masyvūs betoniniai branduoliai, kurie funkciškai tarnauja kaip laiptinių ir liftų šachtos. Aplink juos pastato perimetru dėstomos gelžbetoninės kolonos ir visas šias vertikalias konstrukcijas kaip standi diafragma jungia perdanga. 
  
• Perdangos. Perdangos funkcija – vėjo apkrovas perduoti vertikaliems standumo branduoliams. Visos šios konstrukcijos gali būti monolitinės arba surenkamojo gelžbetonio. Dažnu atveju yra galimybė naudoti abi. 

„Betonas – sunki medžiaga, todėl, valdant pastato svorį, naudojamos ypač aukštos betono klasės arba plieno betono kompozitinės konstrukcijos. Tokiu būdu sumažinami konstrukcijų skerspjūviai, o kartu ir masė. Vėjui suvaldyti svarbu architektūrinė forma.

Taip pat praktiškai visi aukštybiniai pastatai projektuojami su masyviais svoriais pastato viršuje, kurie vibruoja priešinga faze nei pastato struktūra. Ne be priežasties ant stogo būna baseinai“, – atkreipia dėmesį specialistas ir vardija daugybę betono pranašumų, dėl kurių jis pasirenkamas ir aukštuminiuose pastatuose. 

• Gerai perima dideles gniuždymo jėgas. 
• Betonas – nedegi medžiaga, kuri gali būti veikiama ugnies ilgą laiką. 
• Ilgaamžiškumas. 

Šiandien daug kalbant apietvaresnius pastatus, V. Sirtauto nuomone, betonas yra geras sprendimas energetiškai efektyviems pastatams: „Nors betonas projektinį stiprį pasiekia įprastai per 28 paras, ši medžiaga stiprėja visą laiką.

Kuo medžiaga tarnauja ilgiau, tuo efektyvesnis jos poveikis aplinkai. Šiuo metu daugiausia CO₂ išskiria cemento gamyba, o cementas yra betono rišamoji medžiaga.

Pakeitus cementą kita, neutralesne aplinkai rišamąja medžiaga arba ištobulinus cemento gamybos procesą, betonas taptų visiškai neutralus aplinkai. Be to, pasibaigus pastato gyvavimui, betonas lengvai perdirbamas. Jis gerai akumuliuoja šilumą, todėl labai tinkamas energetiškai efektyviuose pastatuose.“

Betonas vėjo jėgainių aukštybėse

Aukštuminiams statiniams priskiriami ir tokie išskirtiniai objektai kaip vėjo jėgainės. Šios konstrukcijos, galinčios viršyti ir šimto metrų aukštį, privalo išlikti stabilios net atšiauriausiomis oro sąlygomis. Čia betonas tampa ne mažiau svarbus nei miesto dangoraižių statyboje. 

„Betonas vėjo jėgainėse dažniausiai naudojamas jų pagrindui – pamatams, kai kada ir apatinėje bokšto dalyje. Ypač, jeigu statomas mišrios konstrukcijos bokštas, kur betonas derinamas su plienu. Taigi, betonas pirmiausia leidžia gerai įtvirtinti jėgainę į pagrindą ir išlaikyti ją stabilią net per stiprų vėją.

Be to, kai kuriais atvejais betonas leidžia statyti aukštesnes ir stabilesnes jėgaines. Plienas – stipri medžiaga, tačiau kainuoja daug. Taigi vien iš jo statomi bokštai yra labai brangūs, todėl naudojamas betonas, kuris yra pigesnis pasirinkimas.

Tokiu atveju apatinė jėgainės dalis statoma iš betono, o viršutinė – iš plieno. Šis sprendimas leidžia sukonstruoti aukštesnę jėgainę pigiau“, – sako projektų ir statybų valdymo įmonės „BE Constructive“ projektų ir statybų valdymo skyriaus vadovas Dainius Andriulis ir nurodo, kokie kriterijai keliami vėjo jėgainių konstrukcijoms.

• Itin tvirtos ir atsparios gniuždymui.
• Atsparios šalčiui, drėgmei ir vibracijai.
• Ilgaamžės – ilgai nesuyrančios dėl aplinkos poveikio.
• Pagamintos tiksliai pagal griežtus saugos reikalavimus. 

Architektūrinė išraiška šiuose projektuose ne tiek svarbi, nes didžiausias dėmesys skiriamas funkcionalumui ir inžinerijai. „Vėjo jėgainių projektavimas ir statyba pirmiausia atsižvelgia į funkcionalumą, taip pat į vietos keliamus reikalavimus. Pavyzdžiui, taip atsiranda tokie sprendimai kaip sparnų galų dažymas, kuris užtikrina jėgainės matomumą net iš toli“, – pažymi D. Andriulis. 

Pasak specialisto, pastaruoju metu pastebimos tam tikros tendencijos vėjo jėgainių projektuose. Pavyzdžiui, vis dažniau naudojami specialūs didelio stiprio betonai. Taip pat jau kuris laikas stengiamasi mažinti CO₂ pėdsaką naudojant mažiau cemento ar perdirbtas medžiagas.