Здания со стенами из монолитного железобетона

Здания со стенами из монолитного железобетона

 

История строительства зданий со стенами из монолитного бетона и железобетона в России уходит в начало XIX века. В 1802 году армированный монолитный бетон был использован при устройстве перекрытий дворца в Царском селе (ныне - г. Пушкин). В XXI веке технология монолитного домостроения помогает воздвигать не только уникальные здания, служащие архитектурным акцентом города (например, отель Hyatt Regency Sochi на 200 номеров в г. Сочи, Ледовый дворец «Большой» на 12 тыс. зрителей в г. Сочи), жилые многоэтажные здания, но и жилые малоэтажные здания.

Несущая конструктивная система монолитного железобетонного здания состоит из фундамента, опирающихся на него вертикальных несущих элементов (колонн и стен) и горизонтальных элементов (плит перекрытий и покрытия), объединяющих их в единую пространственную систему.

В зависимости от типа вертикальных несущих элементов (колонны и стены) конструктивные системы монолитных зданий разделяют на (рис. 4.4.1, а, б, в):

- колонные, где основным несущим вертикальным элементом являются колонны;

- стеновые, где основным несущим элементом являются стены;

- колонно - стеновые, или смешанные, где вертикальными несущими элементами являются колонны и стены.

 

 

а)

б)

в)

Рис. 4. 4.1 - Фрагменты планов зданий

а - колонная конструктивная система; б - стеновая конструктивная система; в - смешанная конструктивная система:

1 - плита перекрытия; 2 - колонны; 3 - стены

Нижние этажи иногда решают в одной конструктивной системе, а верхние - в другой. Конструктивная система таких зданий является комбинированной.

В зависимости от инженерно-геологических условий, нагрузок, климатических условий и от конструктивной системы надземной части фундаменты монолитных зданий выполняют в виде отдельных плит переменной толщины под колонны (рис. 4.4.2, а), ленточных плит под колонны и стену (рис. 4.4.2, б) и общей фундаментной плиты по всей площади конструктивной системы (рис. 5.4.2, в). При большой толщине плит применяют более экономичные, чем сплошные, ребристые и коробчатые плиты (рис. 4.4.2, г, д). При слабых грунтах устраивают свайные фундаменты (см. п.2.3).

Рис. 4.4.2 – Фундаменты: а - отдельный; б - ленточный; в, г, д - плитные: сплошной, ребристый и коробчатый

 

Поперечное сечение колонн, как правило, принимается прямоугольного или круглого очертания. Пилоны могут иметь квадратное, прямоугольное, уголковое, тавровое и крестовое сечения (рис. 4.5.3, а-ж).

 

 

Рисунок 4.4.3 - Поперечные сечения колонн и пилонов:

а - квадратное; б - круглое; в - кольцевое; г - прямоугольное; д - уголковое; е - тавровое; ж - крестовое

 

 

В колонных конструктивных системах монолитных зданий несущими элементами являются пилоны - прямоугольные колонны с вытянутым поперечным сечением. Они имеют соотношения сторон поперечного сечения менее 4 или соотношения высоты этажа к длинной стороне более 4. Более вытянутые в плане колонны относят к стенам. Эти различия важны при расчете этих частей здания и отнесения их либо к пилонам (т.е. стержневым элементам), либо стенам (т.е. плоскостным элементам).

Материалом при монолитном строительстве является железобетон. Формообразование различных конструктивных элементов монолитных зданий производят прямо на строительной площадке при помощи опалубки.

Опалубка - конструкция, представляющая собой форму для укладки и выдерживания бетонной смеси. Опалубка состоит из формообразующих, несущих, поддерживающих, соединительных, технологических и других элементов и обеспечивает проектные характеристики монолитных конструкций.

Выбор типа опалубки определяется характером бетонируемых конструкций или сооружений, соотношением их геометрических размеров, принятой технологией производства работ, климатическими условиями.

Монолитная технология предполагает, что с ее помощью возводится только несущая часть здания, которую затем нужно дополнить слоями утеплителя, гидроизоляции, звукоизоляции и отделки.

В зависимости от назначения, различают опалубки перекрытий, стен, лифтовых шахт, колонн, фундаментов и т. д.

В практике монолитного строительства для жилых малоэтажных домов используются преимущественно четыре типа конструкции опалубки — разборно-переставная мелкощитовая, несъемная и блочная.

Разборно-переставная мелкощитовая опалубка состоит из отдельных щитов, замков для их соединения, поддерживающих элементов, воспринимающих нагрузки, и креплений. Щиты и поддерживающие элементы могут быть выполнены из древесины, фанеры, стали (рис. 4.4.4.), синтетических материалов или различных их комбинаций.

Из элементов разборно-переставной опалубки можно собрать практически любую форму для бетонирования конструкций фундаментов, стен (при высоте 10—15 м), перекрытий, покрытий и пр.

 

 

Рис. 4.4.4. Разборно-переставная мелкощитовая опалубка:

а – плоские щиты; б – угловые щиты; в – элементы крепле-ния; г – поддерживающие устройства; д – узел крепления щитов к схватке; е – узел соединения щитов; 1 – каркас щита; 2 – палуба щита; 3 – щит опалубки перекрытия в рабочем положении; 4 – схватка; 5 – телескопическая стойка; 6 – фермочка-прогон; 7, 8 – раздвижные прогоны; 9 – монтажный уголок; 10 – стойка угловая; 11 – тяги; 12 – конусная распорка; 13 – шайба; 14 – гайка; 15 – трубчатая распорка; 16 – накладка; 17 – крюк; 18 – клин; 19 – пружинная скоба

 

По достижении бетоном прочности, допускающей распалубливание (демонтаж опалубки), опалубка разбирается и переставляется на новое место. При бетонировании в условиях температур ниже 0°С щиты опалубки могут утепляться или оборудоваться нагревателями (термоактивная опалубка). Используются преимущественно электрические нагреватели. Термоактивная опалубка впервые была разработана в России (инженером И. И. Богатыревым) и применена в 1950-х гг.

Поскольку основным критерием использования того или иного типа опалубки будет ее оборачиваемость (т.е. возможность многократного ее использования), при возведении жилых малоэтажных зданий чаще всего используют мелкощитовую опалубку, позволяющую наиболее мобильно обеспечивать получение разнообразных конструктивных форм.

Скользящая опалубка (рис. 4.4.5.) применяется чаще всего для возведения вертикальных элементов зданий высотой, обычно, десятки метров и может быть целесообразна при строительстве многоэтажных жилых зданий.

 

Рис. 4.4.5. Схема установки элементов скользящей сборной стеновой опалубки.

 

Скользящая опалубка (рис. 4.4.5.) состоит из щитов (стальных, деревянных или комбинированных) высотой 1100—1500 мм, связанных между собой стальными рамами. На рамы опираются фермы или прогоны рабочего настила, с которого производится укладка бетонной смеси и установка арматуры. К рамам подвешиваются подмости, позволяющие производить первоначальную отделку бетонируемых конструкций. Устанавливаемые на рамах гидравлические (наиболее распространены) или электрические подъёмники (домкраты) обеспечивают одновременное вертикальное движение (скольжение) всей опалубки по бетонируемой конструкции, при этом освобождается затвердевший бетон. Скользящая опалубка применяется в жилом строительстве главным образом при возведении стен.

Разновидностью скользящей опалубки является горизонтально-перемещаемая опалубка. Она состоит из стальных или деревянных щитов и каркаса, смонтированного на тележках или полозьях. Опалубка перемещается по рельсам или направляющим с помощью электродвигателей или лебёдок. Применяется при возведении конструкций и сооружений значительной протяжённости: стен, перекрытий, покрытий, тоннелей, коллекторов, водоводов, небольших плотин и др.

Несъёмная опалубка наиболее прогрессивна и индустриальна в малоэтажном монолитном строительстве. Разработано огромное количество различных технических решений, в том числе комплексных, с утеплителем. Иногда она выполняет функции изоляционной защиты, а иногда - декоративной или специальной облицовки конструкции (сооружения). В качестве несъёмной опалубки используются тканая металлическая сетка, железобетонные и керамические плиты, соединённые с основной конструкцией с помощью анкеров, асбестоцементные, стальные или пластмассовые листы.

 

Рис. 4.4.6. Опалубка несъемная утепленная "МОН-У" для монолитного строительства

 

Наиболее эффективна несъемная опалубка для повторяемых зданий, т.к. элементы изготовляются на заводах серийно.

На рис. 4.4.6. представлен пример несъемной опалубки в виде щитов размерами 1200х600х10 мм из магнезитовой плиты. %

Блочная опалубка (или блок-форма) представляет собой пространственную конструкцию, состоящую из стальных щитов, каркаса, креплений и приспособлений для отрыва щитов от бетона. Монтаж и демонтаж блок-форм осуществляются с помощью подъёмных механизмов. Блок-формы используются преимущественно для бетонирования отдельно стоящих конструкций (фундаментов, колонн и др.).

Работы, связанные с изготовлением, установкой и разборкой опалубки, а также с обслуживанием механизмов и приспособлений для её перемещения, называются опалубочными работами.

Процесс монолитного строительства начинается с установки опалубки на место будущего элемента здания. Внутрь опалубки монтируется арматура (толщина и количество определяется по расчету) и, в случае необходимости, трубы для инженерных коммуникаций. После этого в опалубку заливается бетонная смесь нужной марки. На строительной площадке при температуре от +5ºС до +23ºС твердение бетонной смеси происходит в течение 28 дней. Если появляется необходимость зимнего бетонирования, то возможно использование монолитных работ с электропрогревом, паропрогревом или по методу термоса.

Армирование рекомендуется производить сварными каркасами и сетками.

Минимальная толщина монолитного железобетонного слоя в конструкциях малоэтажных зданий — 120 мм для стен и 150—160 мм для перекрытий. Эти размеры приняты, прежде всего, из условий, что трудно будет качественно пробетонировать армированную вертикальную конструкцию.

Примененный класс бетона должен быть не ниже В 25, исходя из условий, что распалубливать монолитные конструкции следует при достижении бетоном прочности примерно 10 МПа (100 кг/см2). Для бетона В25 такая прочность наступает приблизительно через трое суток после его укладки при стандартных условиях твердения (температура 15—18°С и влажность свыше 80%).

Фундаменты под монолитные дома чаще проектируют ленточные из бутобетона или из коротких буронабивных свай с монолитным ростверком, технология которых тоже включает в себя элементы монолитного бетонирования.

Бетонные работы для устройства фундамента и стен малоэтажных зданий чаще всего выполняются в теплый период года. Но если появляется необходимость зимнего бетонирования, то возможно использование известных способов нагревания бетонной смеси (электропрогрев, метод термоса, др.).

Цокольную часть легкобетонных стен проще выполнять в виде дополнительной набетонки атмосферостойкого раствора или облицовки морозостойкими плитами. Остальную поверхность наружных стен защищают атмосферостойкой штукатуркой с добавлением красителей или облицовывают отделочными плитками.