Главная Строительство

Монолитные здания

Если в объявлении о продаже квартиры мы видим словосочетание монолит-кирпич, значит, подразумевается здание, не построенное, а отлитое из бетона. Кирпич в таком доме использован, в основном, в качестве облицовочного материала, а также иногда для строительства внутренних стен.

По мнению экспертов, принцип монолитного строительства в России применяют с начала прошлого века, однако он все время совершенствуется, и современные монолитные здания мало похожи на дома с вековой историей. Главное отличие современных зданий — в опалубке, которая применяется для «заливки» монолитных стен; в качестве бетона и начинке монолита. На заре монолитного строительства опалубка была, как правило, одноразовой. Ее сколачивали из необструганных досок, заливали в опалубку бетонный раствор, а затем доски отрывали от застывшей монолитной стены.

Позже процесс немного усовершенствовали: стали сколачивать дощатые щиты, которых хватало на несколько раз. Весьма неразборчиво в середине прошлого века подходили и к наполнителям бетона. Так, в горнодобывающих регионах строили монолитные здания, стены которых представляют собой смесь бетона и вскрышной горной породы, у которой (как теперь стало известно) несколько повышен радиоактивный фон. В период «хрущевского» и «брежневского» панельного строительства монолитные дома строили реже, но сейчас они снова отвоевывают солидный сегмент рынка у кирпичных и панельных зданий. Теперь на рынке в широком ассортименте представлены различные типы опалубок, в том числе, многофункциональные конструкции.

Строительство стен и перекрытий
Эксперты отмечают, что к наиболее многофункциональным строительным системам следуют отнести пластиковую опалубку, поскольку одни и те же конструктивные элементы опалубки годятся для заливки стен, колонн, межэтажных перекрытий, балок и других несущих опор и конструкций здания. Образно говоря, многоразовая пластиковая опалубка представляет собой «конструктор Лего», из которого можно довольно быстро собрать и надежно скрепить любую форму. Отдельные модули опалубки можно соединять в различные формы таким образом, чтобы внутри «конструктора» оставались узкие полости. В них устанавливают арматуру и заливают бетонный раствор. А когда бетон просыхает, опалубку снимают с готовых монолитных стен, после чего опалубку устанавливают для сооружения следующей стены или перекрытия.

Для того чтобы конструкция соответствовала строительным нормам, «заливные» стены и перекрытия необходимо надежно состыковать между собой. Для этой цели при сооружении стены длинные прутья арматуры выводят за границы опалубки: арматура получается длинней, чем подготовленный к заливке участок стены. В результате из готового монолита торчат длинные металлические прутья. Их основания аккуратно «оборачивают» специальными закладками, например, сделанными из ПВХ, чтобы при заливке бетоном следующего участка вокруг прутьев оставалась полость. В дальнейшем это даст возможность соединить вертикальную арматуру с горизонтальной — той, которая будет уложена «с запасом» в монолитные межэтажные перекрытия. Аналогичным образом собирают опалубку, предназначенную для заливки перекрытий.

Получается неглубокое «корытце» большой площади, как правило, «накрывающее» участок от одной несущей стены до другой. Разумеется, конструкция опалубки продумана таким образом, чтобы горизонтальные монолитные плиты ровно ложились на капитальные стены здания, с учетом нагрузки, которую инженеры, конечно же, скрупулезно просчитывают на стадии проектирования. В опалубку укладывают каркас, сделанный из арматуры. В местах пересечения горизонтально уложенной арматуры с вертикальной, прутья прочно соединяют между собой, после чего стыки заливают бетоном. Специалисты считают, что в монолитном строительстве арматуру нецелесообразно сваривать, поскольку химический состав сваренного металла плохо реагирует с жидким бетонным раствором. Поэтому прутья арматуры нередко связывают между собой прочной проволокой, хотя возможны и другие способы соединения вертикальной и горизонтальной арматуры.

Разумеется, в будущих стенах, прежде чем заливать опалубку бетоном, необходимо передусмотреть проемы для окон и дверей. Для этой цели, как правило, сколачивают прямоугольники из досок, которые по размерам соответствуют проектной форме дверей и окон. Доски необходимо плотно подгонять «под опалубку», чтобы бетон не «просачивался» под давлением в оконные и дверные проемы. Однако некоторые модели опалубки оснащены специальными многоразовыми вставками для этих целей, которые устанавливают в местах, предусмотренных проектом, а затем, когда бетон затвердеет, снимают.

Также технология монолитного домостроения, как правило, предусматривает вертикальные проемы, предназначенные для стыковки наружных стен с внутренними монолитными перегородками. Многие строительные системы задуманы таким образом, что сначала опалубку устанавливают на нижнем этаже, а затем, по мере заливки бетона и затвердевания монолита, опалубочную систему поднимают и монтируют на этаж выше. Аналогичным образом действуют в том случае, когда здание имеет, к примеру, форму вытянутого прямоугольника. Опалубку сначала поэтапно перемещают вдоль стены, а потом уже по вертикали.

Когда опалубка установлена, арматура заложена, к стройке подъезжает миксер. При помощи рукавов, бетононасос закачивает раствор на достаточную высоту, которая по оценкам экспертов может достигать 40 метров. Полость внутри опалубки заполняют бетонным раствором — сверху вниз. При этом необходимо следить, чтобы в растворе не было комков. Поверхность опалубки предварительно обрабатывают специальной смазкой, что бы ее легко было снимать после того, как бетон застынет. Эксперты предупреждают, что бетонный раствор «не любит» когда в него попадает снег — это влияет на качество бетона. А вот морозная погода не мешает создавать надежные монолитные конструкции. Для этой цели, например, в опалубку закладывают не только арматуру, но и нагревательный кабель. Когда бетон залит в опалубку, кабель на некоторое время включают. Благодаря оптимальной температуре, вода в бетонном растворе не замерзает, и процесс затвердевания проходит в оптимальном режиме. Кабель потом отключают. Он застывает внутри бетона, и становится частью монолитной конструкции.

Состав бетонного раствора замешивают в соответствии с проектом. Иногда предусматривают добавки, например, керамзит, которые уменьшают прочность монолита, но улучшают теплоизоляционные свойства. Эксперты подчеркивают, что необходим инженерный расчет монолитных стен, даже когда строится одноэтажный дом. Несущая способность и теплоизоляционные свойства стен должны быть сбалансированы и четко просчитаны. Иногда основную ненесущую нагрузку возлагают на колонны и перекрытия, а стены «разбавляют» теплоизоляционными наполнителями.

По оценкам специалистов, монолитные стены и перекрытия, которым отведена роль несущих конструкций, как правило, укрепляют арматурой. Внутри здания стены часто делают из более легких материалов, в частности, панельные или блочные. Да и наружные стены в «монолитном» доме также бывают панельными. Нередко монолитными делают колонны и перекрытия зданий, то есть несущий основной каркас, а к нему «подцепляют» панели в качестве наружных и внутренних стен. Также на несущую монолитную конструкцию может быть навешан металлический каркас и «надеты» термоструктурные сэндвич панели. Затем на здании монтируют (например) подвесной фасад, и получается монолитно-панельный дом.
В тоже время широко распространены и пользуется хорошим спросом здания, про которые в объявлениях коротко пишут «монолит-кирпич». Подразумевается, что такое здание отлито из бетона с помощью опалубки, который, застывая, стал монолитом. Затем монолитное здание облицовывают кирпичом, который не только добавляет внешний шарм, но также защищает зимой от холода, а летом от жары. Возможно и другое наружное ограждение монолитного здания. Например, с использованием навесной фасадной системы и «начинки» из теплоизоляционного материала.

Недостатки монолитного домостроения
По оценкам экспертов, главная проблема строительства монолитных зданий в том, что весь технологический цикл происходит на улице под открытым небом. А поскольку большая часть года в наших краях — это зимний и осенне-весенний период, соответственно, качество возводимых конструкций может пострадать из-за мороза и атмосферных осадков. Согласно технологическим предписаниям, бетон следует укладывать при температуре не более пяти градусов. При более низких отметках раствор воды, цемента и наполнителей застывает «неправильно», как следствие, ухудшается качество бетона и надежность конструкции. Если же бетон будет застывать в лютый мороз, то вода замерзнет, стена увеличится в размерах, монолит не только потеряет прочностные свойства, но может повредить опалубку.

Эту проблему стараются решить различными способами. Как сказано выше, вовнутрь закладывают нагревательный кабель. По мнению специалистов, кабельный прогрев не только влечет удорожание проекта, но также приводит к некоторому усыханию воды в растворе. В результате возможны отклонения от технологического регламента. Иногда в раствор, еще на стадии приготовления бетона, замешивают специальные добавки, которые препятствуют замерзанию воды и сохраняют прочностные свойства монолита, которому «довелось закаменеть» в морозную погоду. Возможны и другие приемы разогрева. Например, в бетонный раствор замешивают изначально прогретый щебень или другой наполнитель. Иногда прямо на стройплощадке бетонируемый участок огораживают «стенками» из целлофана или другой недорогой пленки, а затем включают тепловые пушки.

Разные виды опалубки
Опалубку, предназначенную для строительства монолитных зданий, выпускают различной формы, из металла или пластика. Любая опалубочная конструкция состоит из особо жесткого каркаса и палубы. Форма палубы обуславливает форму монолитной конструкции. По мнению специалистов, пластиковая опалубка имеет ряд преимуществ. Одним из главных достоинств пластика является его легкий вес. Для установки пластиковой опалубки не требуются подъемные механизмы (во всяком случае, без них можно обойтись). Более того, для установки пластиковой опалубки, в среднем, нужно вдвое меньше людей, чем для работы с металлическим аналогом. (Если брать для сравнения одинаковый объем бетона, предназначенного для заливки в опалубку). Впрочем, количество рабочих рук, необходимых для установки опалубки, обуславливает не только материал, из которого изготовлены конструкции, но и функциональность отдельных элементов системы. Рынок предлагает больший выбор различных типов опалубки. Разумеется, удобство в использовании конструкций зависит от многих факторов. В их числе способ крепления опалубки, типоразмеры, многофункциональность отдельных элементов конструкции и возможность использования одной и той же опалубочной системы для строительства стен, перекрытий, фундамента и других частей здания.

По мнению экспертов, пластиковая опалубка хороша тем, что позволяет придать материальное воплощение высокому полету архитектурной мысли. То есть отливать замысловатые бетонные изгибы, сводчатые потолки и прочие сложные формы проще, используя пластиковую опалубку. В частности интересна кессонная пластиковая опалубка, позволяющая создавать неординарные линии потолочных сводов. Любопытно, что многие изгибы опалубки, придающие оригинальность купольным конструкциям, одновременно являются ребрами жесткости, то есть элементами, усиливающими конструкцию. Не менее распространена металлическая опалубка. В частности опалубочные щиты изготавливают из алюминиевого профиля и стальных комплектующих. Металлические щиты нередко обшивают многослойной влагостойкой фанерой, а места соединения с каркасом обрабатывают герметиком. По оценкам экспертов, наладить производство металлической опалубки проще, чем пластиковой, поэтому она широко представлена на отечественном рынке. Несмотря на высокие прочностные свойства металлической опалубки и другие преимущества, в среднем, она стоит дешевле пластиковой.

Опалубочные конструкции характеризует не только качество материала, но и технологические особенности применения систем. Опалубки могут быть крупнощитовыми и мелкощитовыми, также они разнятся по способу извлечения из застывшего монолита. В частности, опалубки бывают вертикально и горизонтально извлекаемые, тоннельные, скользящие и другие. Также опалубки характеризует «механизм транспортировки»: они могут быть самоподъемными, подъемно-переставными, подъемными. По мнению экспертов, основной критерий оценки опалубочной системы — ее технологичность при монтаже и демонтаже, а также универсальность и многофункциональность отдельных элементов конструкции. Кроме того, бывают одноразовые опалубки, сделанные из древесно-стружечных, теплоизоляционных или других материалов, которые застывают вместе с бетоном, и остаются в монолитных стенах.

Один из главных подходов при выборе технологии монолитного строительства и типа опалубки — это архитектурные формы будущего здания, его предназначение. Например, по оценкам специалистов, для строительства больницы, общежития или гостиницы, (то есть зданий, в которых предусмотрена коридорная система) целесообразно применение тоннельной опалубки. Основной строительный элемент — «полусекция», состоящая из одной вертикальной и одной горизонтальной панели. Три параллельных тоннеля, с проемами для дверей и окон, разбивают внутренними перегородками, и получают здание с коридорной системой.

Несъемная опалубка
Разновидность монолитных зданий — это дома, нередко малоэтажные, построенные «на основе» несъемной опалубки, которую сооружают из теплоизоляционных материалов. Принцип возведения подобных строений в целом такой же, как и при строительстве «обычных» монолитных домов, но есть свои особенности. К плюсом можно отнести скорость строительства объекта: ведь опалубку не надо снимать, также не требуются временные и материальные затраты на теплоизоляцию здания. Кроме того, снижаются затраты на фундамент, поскольку теплоизоляционный каркас имеет небольшой вес. Однако у «теплоизоляционно-монолитных» зданий имеются недостатки. «Легкое» здание с относительно слабым фундаментом не способно выдерживать больших нагрузок, а значит, речь не идет строительстве серийных многоквартирных домов. Чаще «легкие монолиты» занимают нишу в малоэтажном индивидуальном строительстве. Кроме того, требуется внутренняя и наружная жесткая отделка здания, так как в противном случае на «теплоизоляционных» стенах будут появляться вмятины. Расположение теплоизоляционных материалов с внутренней стороны стен нежелательно для жилых помещений (обычно теплоизоляцию укладывают с наружной стороны), а значит, внутреннюю отделку нужно «усилить», чтобы оградить людей от «вредоносного фактора».

Есть еще один пикантный недостаток подобных строений — они отчасти «съедобны». Некоторые виды жестких теплоизоляционных материалов употребляют в пищу грызуны, а потому дом может быть частично съеден. Да и сами посягательства на стены здания, предполагающие нашествия грызунов, тоже понравятся далеко не всем хозяевам. По оценкам экспертов, наиболее широкое применение находит несъемная опалубка из пенополистирольных блоков. В тоже время имеют «место под солнцем» в качестве несъемной опалубки древесно-стружечные и цементно-стружечные панели. Также в строительстве используют другие виды несъемной опалубки, например, пустотелые бетонные блоки. По мнению специалистов, такая опалубка вполне пригодна для строительства многоэтажных зданий. Для придания надежности конструкции в пустотные бетонные блоки закладывают арматуру. Обычно армируют отдельные участки здания, на которые возложена несущая функция. Впрочем, арматура используется и в малоэтажном строительстве при возведении монолитных зданий, когда в качестве несъемной опалубки применяют теплоизоляционные плиты.

По мнению экспертов, есть свои преимущества в использовании несъемной опалубки из древесно-стружечных и цементно-стружечных плит. Главное достоинство — возможность обеспечить серийный выпуск «полуфабрикатов» в заводских условиях. В частности, пустотелые панели, «построенные» из плит ДСП, на заводе начиняют арматурой, либо электропроводкой — если для данной панели проектом предусмотрена функция короба. Таким образом, на стройплощадку доставляют «начиненную» опалубку, затем панели состыковывают между собой при помощи специальных замков, и заливают бетонным раствором. Такая организация труда ускоряет темпы строительства зданий. Правда, монолитные дома с древесно-стружечным или цементно-стружечным каркасом желательно утеплять, поскольку древесные плиты не являются теплоизоляционными материалами. А вот для внутренней части здания поверхность древесно-стружечной плиты (т.е. опалубки) хороша тем, что не нуждается в дополнительной обработке: поверхность панели полностью подготовлена для покраски или оклеивания обоями.

Опалубку из пенополистирольных плит изготавливают в виде панелей и в виде блоков. Последний вариант, по мнению экспертов, наиболее распространен. Блок представляет собой две плиты, соединенные специальными стяжками. При использовании опалубочных блоков из пенополистирола полости «начиняют» арматурой прямо на стройплощадке. Как правило, вертикальные штыри устанавливают «внахлест» и надежно соединяют проволокой. С целью усиления несущей способности конструкции подбирают более «крепкие» марки бетона (который заливают в опалубку) и надежную арматуру. Вентиляционные коробы и электропроводку прокладывают в полостях несъемной опалубки до того, как ее зальют бетонным раствором. Обычно блочную систему опалубки производят с таким расчетом, чтобы она включала в себя несколько типоразмеров, а так же угловые блоки, торцевые заглушки и прочие конструктивные элементы. Блоки — это относительно небольшие «части» опалубки, а вот панели обычно выпускают высотой в этаж и длиной два – три метра. Панели отчасти оставляют полыми для прокладки коммуникаций. Их устанавливают в качестве опалубки, а затем прямо на стройплощадке «начиняют» арматурой, и заливают бетоном.

Галина Свинина

На сегодняшний день из существующих технологий возведения зданий и сооружений наиболее перспективным является монолитное строительство — это возведение конструктивных элементов из бетоносодержащей смеси с использованием специальных форм (опалубки) непосредственно на строительной площадке.

Создается абсолютно жесткий каркас с различными видами ограждающих конструкций. В нашей стране долгие годы предпочтение отдавалось сборному строительству. Хотя можно отметить, что в 30-е годы — время развития конструктивизма — имелся опыт монолитного строительства. Затем было время «кирпича», очень активно пропагандировалось панельное домостроение, и лишь последние 10 лет можно говорить о том, что монолитное строительство заняло свое достойное место.

Монолитное строительство в Киеве и Одессе — всегда осложнялось природными особенностями нашей страны, как и другие работы «на открытом воздухе». Однако, монолитное бетонное строительство завоевывает всю большую и большую популярность у соотечественников. Причем, это касается, как возведения многоквартирных комплексов, так и монолитного строительства частных домов . Как же застройщикам удается бороться с непростыми погодными условиями и, вопреки капризам природы, выводить монолитное строительство в Киеве и Одессе на все более высокий качественный уровень?

Монолитное строительство зимой требует дополнительного прогрева площадок не только для создания комфортных условий рабочим, но и для качественного застывания бетонной массы . Зимнее монолитное строительство удобно еще и тем, что с наступлением теплого времени года заказчик может собственноручно принять активное участие в отделочных работах и декорировании уже готового дома.

Для того чтобы не снизить прочность железобетонных конструкций, следует избегать кристаллизации бетонной смеси после заливки. С этой задачей успешно справляются тепловые пушки различной мощности, что позволяет даже в крепкий мороз получать железобетонные конструкции высокого класса. Монолитное индивидуальное строительство — так же неизбежно сталкивается с препятствиями, создаваемыми отечественным климатом. Но, здесь — масштаб работ совершенно другой, а значит — легче справиться с подобными неприятностями. Более того, монолитное строительство частных домов в загородных поселках преимущественно ведется после закрытия «дачного сезона». Так меньше шансов поссориться с соседями из-за строительного шума или разбитой тяжелой техникой дороги.

В последние годы в Киеве и Одессе наряду со сборным домостроением, где изготовление основных несущих конструкций зданий осуществляется на ДСК и заводах ЖБИ начал активно внедряться метод монолитного домостроения, который позволяет изготавливать конструкции (стены, перекрытия, колонны, лестничные марши и др.) непосредственно на стройплощадке при возведении здания. Для этого применяются различные типы опалубок .

За рубежом (США, Англия, Франция, Турция и др.) объем зданий из монолитного бетона составляет 60-80 % от общего объема строительства. В Украине по разным оценкам монолитное домостроение пока составляет 10-15 %.

Технико-экономический анализ показывает, что в ряде случаев монолитный железобетон более эффективен по расходу металла, суммарной трудоемкости и приведенным затратам.

Строительство монолитных зданий по сравнению со сборным домостроением позволяет снизить единовременные затраты на создание производственной базы на 30-40 % (заводы ЖБИ, ЖБК и ДСК), уменьшить расход стали на 10-20 % (технологическая и монтажная арматура в сборных конструкциях), энергетические затраты — на 30 % (формовка, пропарка сборных изделий).

Около 80% объема монолитного бетона используется в промышленном строительстве преимущественно для возведения конструкций подземных частей зданий и сооружений и в фундаментах под технологическое оборудование. Применяют его также при возведении тяжелых колонн, различных резервуаров, подпорных стенок, дымовых труб, градирен, энергетических объектов, сложных арочных и сводчатых покрытий.

В жилищно-гражданском строительстве из монолитного бетона возводят здания, характеризующиеся сложными, выразительными по форме планами и сочетаниями объемов повышенной этажности. Монолитный бетой и железобетон широко (применяются также в дорожном, аэродромном, подземном, надземном, шахтном, гидротехническом и водохозяйственном строительстве, три строительстве мостов, портовых сооружений и во многих других областях.

Преимущества монолитных конструкций по сравнению со сборными особенно очевидны для районов с малоразвитой базой для полносборного домостроения (меньшие капитальные удельные затраты та создание сазы строительства), районов с высокой сейсмичностью и сложными грунтово-геологическими условиями.

Основными направлениями совершенствования строительства монолитных зданий являются:

Минимизация и техническое оснащение ручных процессов;
Применение индустриальных технологичных опалубок;
Внедрение специализированных высокопроизводительных машин, механизмов и оборудования (бетоносмесительные и бетононасосные установки);
Широкая химизация технологии бетонирования и использование эффективных строительных материалов;
Интенсификация монолитных процессов и увеличение мощностей средств ведения бетонных работ;
Разработка эффективных способов зимнего бетонирования;
Подготовка высококвалифицированных кадров-монолитчиков.

Комплексный технологический процесс строительства монолитных зданий включает опалубочные , арматурные и бетонные работы . К основным процессам монолитных работ относятся: монтаж и демонтаж опалубки, установка, вязка или сварка арматуры и укладка бетонной смеси.

Специфика возведения монолитных зданий

Принято различать по конструктивным типам: монолитные и сборно-монолитные здания .

Монолитными называются здания в которых основные несущие конструкции (внутренние стены, колонны и перекрытия) выполнены из монолитного бетона. Сборными могут быть ограждающие конструкции, лестничные марши, перегородки и т.п. Доля монолитности должна составлять 70 и более % от общего объема конструктивных элементов здания.

Сборно-монолитными называются здания , в которых часть конструкций выполнена в монолите, а другая в сборном варианте. Доля монолитности должна быть от 30 до 70 % от общего объема конструктивных элементов.

Организация технологического процесса возведения зданий из монолитного бетона создает большие возможности для творческих поисков и в силу гибкости формообразования позволяет достичь наибольшего соответствия архитектуры зданий их функциональному назначению.

Конструктивные решения монолитных зданий

Здания из монолитного бетона могут проектироваться перекрестно-стеновой конструктивной системы с несущими или ненесущими наружными стенами, поперечно-стеновой, когда несущими вертикальными элементами являются только поперечные стены, или продольно-стеновой с несущими продольными стенами (Рис. 1.1.).

Рис. 1.1. Бескаркасные стеновые конструктивные системы жилых зданий: а, б — поперечно-стеновая (с параллельными и радиальными несущими стенами); в — продольно-стеновая; г, д — перекрестно-стеновая.

Используя монолитный бетон можно практически реализовать любую архитектурную идею. Монолитный бетон является наиболее «удобным» материалом для создания уникальных сооружений, крупных общественных зданий со сложными функциями и соответственно сложной, многоплановой структурой. Гибкость монолитного бетона в жилищном строительстве в первую очередь проявляется в возможности свободного выбора планировочного решения зданий.

Без значительного усложнения технологии возведения могут сооружаться жилые дома различных типов: обычные квартирные, гостиничного типа, спальные корпуса пансионатов и др. Легко достигается в монолите изменение высоты этажа, что весьма важно для размещения в первых этажах нежилых помещений и офисов. В таких помещениях величина пролетов и высота может приниматься в соответствии с функциональными требованиями встраиваемых предприятий.

В зависимости от величины пролета плит перекрытий стеновые конструктивные системы подразделяют на малопролетные (до 4,8 м), среднепролетные (до 7,2 м) и большепролетные (более 7,2 м). В практике жилищного строительства применяют малопролетные и среднепролетные конструктивные системы.

В зданиях с поперечными несущими стенами горизонтальные нагрузки, действующие перпендикулярно несущими стенами, воспринимаются отдельными диафрагмами жесткости, расположенными в продольном направлении здания, плоской рамой за счет жесткого соединения поперечных стен и плит перекрытий, радиальными поперечными стенами при сложной форме здания в плане.

В зданиях с продольными несущими стенами горизонтальные нагрузки, действующие перпендикулярно этим стенам, воспринимаются отдельными поперечными стенами лестничных клеток, торцевыми и межсекционными стенами.

В зданиях с перекрестными несущими стенами горизонтальные нагрузки в зависимости от направления их действия воспринимаются продольными или поперечными стенами, в связи с чем эта конструктивная система позволяет возводить наиболее прочные, жесткие и устойчивые здания. По высоте и в плане здания конструктивная система может быть регулярной и нерегулярной. К регулярным системам относятся здания с одинаковым в плане поэтажным расположением стен и проемов, а к нерегулярным- здания с вертикальными и горизонтальными конструкциями разных размера и типа (например, на первых этажах- колонны, а на вышележащих этажах- стены; здание имеет расширение или сужение размеров стен по высоте, разные их высоты и т.п.).Выбор конструктивной системы здания по условиям обеспечения прочности и жесткости осуществляется на основании статических расчетов и зависит от этажности, геологических и грунтовых условий строительства.

Конструктивно-технологический тип здания связан с методом его возведения. Можно выделить два основных и наиболее распространенных конструктивно-технологических типа бескаркасных зданий, возводимых в съемных (переставных) опалубках.

Здания первого конструктивно-технологического типа

В зданиях этого типа на первом этапе поэтажно возводят внутренние и наружные несущие стены, на втором этапе устраивают перекрытия. Внутренние стены таких зданий всегда монолитные однослойные, наружные- монолитные и сборно монолитные. Для возведения стен в этом случае применяется крупнощитовая или блочная опалубка (Рис. 1.2.).

Рис. 1.2. Возведение здания первого конструктивно-технологического типа в блочной и крупнощитовой опалубках.

Возведение здания первого конструктивно-технологического типа
в блочной и крупнощитовой опалубках (Рис. 1.2.):

Крупнощитовая опалубка;
Блочная опалубка;
Монолитная стена;
Сборные плиты перекрытия;
Горизонтальный технологический шов.

Перекрытия, применяемые в зданиях первого конструктивно-технологического типа, как правило, сборные из сплошных или многопустотных плит. Возможно применение сборно-монолитных и монолитных перекрытий.

Здания второго конструктивно-технологического типа

В зданиях второго типа на первом этапе одновременно либо последовательно возводят несущие стены и перекрытия из монолитного бетона. Наружные стены возводят на втором этапе.

При одновременном возведении стен и перекрытий применяется объемно-переставная (туннельная) опалубка (Рис. 1.3.)

Рис. 1.3. Возведение здания второго конструктивно-технологического типа в обьемно-переставной (туннельной) опалубке.

Возведение здания второго конструктивно-технологического типа в обьемно-переставной (туннельной) опалубке (Рис. 1.3.):

Г-образный элемент обьемно-переставной опалубки (полутуннель);
Траверса для подъема опалубки;
Цокольная опалубка, устанавливаемая на крестообразных вставках;
Крестообразная вставка;
Торцевая опалубка перекрытия;
Торцевая опалубка стены;
Проемообразователь;
Крепежные болты опалубки;
Крупнощитовая опалубка стен для устройства торца дома;
Рабочие площадки;
Рабочие площадки;
Телескопическая стойка;
Инфракрасный излучатель;
Ограждение;
Брезент для закрытия туннеля во время прогрева бетона;
Домкрат.

Внутренние стены проектируются однослойными монолитными преимущественно из тяжелого бетона. Класс бетона по прочности на сжатие назначается из условия обеспечения прочности стен не ниже В15. Толщина стен принимается по результатам расчета на силовые воздействия и должна отвечать требованиям звукоизоляции. Минимальная толщина межквартирных стен назначается 160мм.

Рис. 1.4. Схемы армирования монолитных стен в зданиях, возводимых.

Рис. 1.4. Схемы армирования монолитных стен в зданиях, возводимых:

а) В обычных инженерно-геологических условиях;
б) В сейсмических районах.

Пространственные каркасы, устанавливаемые в местах пересечения стен;
Каркасы, устанавливаемые у граней проемов;
Армоблок из плоских каркасов;
Пространственный каркас перемычек.

Рис. 1.5. Схемы вертикальных стыковых соединений монолитных стен.

Рис. 1.5. Схемы вертикальных стыковых соединений монолитных стен:

а) Бесшпоночное;
б) С равномерно распределенными по высоте шпонками;
в) С дискретно расположенными сквозными шпонками:

Монолитные стены, бетонируемые в первую очередь;
Стены, бетонируемые во вторую очередь;
Отсекатель из тканой сетки, укрепляемый на каркасе;
Горизонтальные арматурные связи.

Наружные стены могут выполняться однослойными монолитными из ячеистого бетона с плотностью до 900 кг/м 3 при обязательном устройстве наружного защитного слоя. Наибольшее применение нашли наружные стены трехслойной сборной конструкции, которые соответствуют требованиям СНиП 23-02-2003 (Тепловая защита зданий).

Примеры ограждающих конструкций

Рис. 1.6. Трехслойная ограждающая конструкция.

Перекрытия применяются монолитные, сборно-монолитные и сборные.

Рис. 1.7. Трехслойная ограждающая конструкция.

Состоящая из монолитного железобетона (толщиной −0,18 м), теплоизоляционного материала (полистиролбетонные блоки толщиной −0,3 м) и штукатурка (толщиной 0,02 м).

Полистирольные блоки;
Монолитный железобетон;
Торкрет-бетон (штукатурка).

Монолитные перекрытия рассчитываются и конструируются как плиты, опертые по контуру или по трем сторонам с четвертой свободной стороной на унифицированную нагрузку для жилых помещений.

Сборные плиты перекрытия применяются: сплошные размером на планировочную ячейку и многопустотный настил.

Шахты лифтов выполняются монолитными.

Лестницы выполняются из унифицированных сборных железобетонных маршей и площадок, а также в монолитном исполнении с применением специальной формы-опалубки.

Популярность монолитного строительства

Популярность монолитного строительства в Киеве и Одессе вполне объяснима. Монолит — один из наиболее долговечных материалов, позволяющих эксплуатировать здание более 200 лет. А это значит, что монолитный дом — надежное капиталовложение. Учитывая, что цены на недвижимость в Киеве и Одессе непрерывно растут, а инфляция все еще продолжает «съедать» значительную часть наших доходов, инвестирование средств в индивидуальное монолитное строительство — самый разумный выбор для человека, желающего сохранить и преумножить заработанные деньги.

Но, конечно же — не только экономическая выгода двигает людьми, решившимися постройку дома из монолитного бетона . Строительство на собственной земле должно приносить радость будущему «помещику». Современные технологии позволяют придавать монолитным стенам, окнам и перекрытиям, практически, любую форму . Соответственно — при таком способе постройки, вы можете не сдерживать свою фантазию и подарить себе дом мечты.

Упрощенно технология возведения стен из монолитного бетона состоит в следующем - непосредственно на стройплощадке монтируются специальные формы - опалубки, повторяющие контуры будущего конструктивного элемента, например, колонны, стены и т.д., в которые устанавливается по проекту арматура и заливается конструкционный бетон. После затвердевания бетона получается готовый конструктивный элемент здания. Опалубочные элементы либо демонтируются (при применении сборно-разборных опалубок) либо становятся частью стены (при использовании несъемной опалубки).

Монолитное домостроение не сразу завоевало широкое признание в нашей стране. Долгие годы предпочтение отдавалось полносборному строительству. Монолит при возведении зданий применялся редко, в основном выполнялись отдельные монолитные участки, для которых невозможно было использовать сборные элементы конструкций.

Первые примеры возведения многоэтажных гражданских и промышленных зданий с монолитными бетонными стенами и перекрытиями в России относятся к 1880-м годам. Затем на протяжении столетия интерес к этой системе периодически возрождался в 1910-х и в конце 1920-х - начале 1930-х годов, затем в 1950-х годах при строительстве знаменитых московских высоток. Качественно новый этап в монолитном домостроении начался с середины 1960-х годов и был связан с индустриализацией методов возведения: созданием новых опалубочных конструкций и способов транспортирования бетонной смеси.

В настоящее время перспективность данной технологии широко признана и в первую очередь для возведения комбинированных конструктивных систем (с монолитным каркасом и наружными стенами из штучных материалов).

К преимуществам монолитного домостроения можно отнести бÓльшую возможность создания свободных планировок с большими пролетами и требуемой высотой потолка. Другим преимуществом данной технологии является возможность создания любых криволинейных форм, что также расширяет палитру архитекторов при создании уникальных образов зданий. Монолитные и сборно-монолитные здания по жесткости одинаковы, а иногда и превосходят панельные. Поэтому их применение особенно целесообразно в сложных грунтовых условиях и в условиях сейсмики. Нижняя граница этажности монолитных зданий определялась из технико-экономических требований. Применение монолитных конструкций, возводимых в объемно-переставной опалубке, экономически целесообразно для зданий выше 8 этажей в обычных условиях и выше 4 этажей - в сейсмических. Для метода скользящей опалубки нижние границы экономической целесообразности составляют соответственно 15 и 8 этажей.

Возможность возведения монолитных стен и перекрытий меньшей толщины уменьшает нагрузку на фундамент, и соответственно затраты на его возведение. Технология выполнения каркаса здания из монолита позволяет возводить здания разного назначения различной этажности, т.к. такой каркас способен выдерживать большие нагрузки. Стены, выполненные по монолитной технологии, практически не имеют швов, и соответственно не возникает проблем со стыками и с их герметизацией.

При всех достоинствах монолитного домостроения данная технология не лишена и некоторых проблем. Производственный цикл перенесен на строительную площадку под открытым небом, а это значит, что дождь, снег, ветер, жара и холод создают дополнительные трудности производству монолитных конструктивных элементов. Особые сложности возникают в холодное время года, поэтому возникает необходимость ускорения твердения бетона при отрицательных температурах. Это в свою очередь приводит к удорожанию кв. метров.

Содержащаяся в бетоне вода затворения на начальном этапе твердения в основном находится в свободном виде. При повышении температуры химическая активность воды увеличивается, что приводит к ускорению твердения. При понижении температуры химическая активность воды падает, а при температуре 0 0 С - происходит переход в твердую фазу - лед. Замерзающая вода увеличивается в объеме, что приводит к нарушению структуры бетона, снижению его физико-технических характеристик и, прежде всего, прочности. При этом морозостойкость и водонепроницаемость монолитного изделия может снизиться в несколько раз.

Также следует учитывать некоторую пролонгированность возведения монолитных и сборно-монолитных каркасов зданий вследствие необходимости выдерживания бетона в опалубке до достижения им 70% от проектной прочности.

Проведение строительных работ при отрицательных температурах требует применения одного из методов зимнего бетонирования:

Применение специальных вяжущих и противоморозных добавок. Это наиболее простой, эффективный и чаще всего применяемый метод твердения бетона при отрицательных температурах. Выбор модификатора противоморозного действия зависит от типа и условий эксплуатации объекта строительства.

Предварительный разогрев бетонной смеси перед укладкой в опалубку. Бетонная смесь разогревается, укладывается в опалубку, уплотняется, укрывается теплоизоляцией и выдерживается до достижения бетоном требуемой прочности.

Обогрев нагревательными проводами (метод электропрогрева). Обогрев бетона монолитных конструкций осуществляется посредством нагревательных проводов, закладываемых в бетон. В процессе электропрогрева происходит усушка влаги, что негативно влияет на качество бетона. Применение этого метода целесообразно для прогрева бетона в малоармированных конструкциях.

Применение "теплого" бетона. Суть этого метода сводится к тому, что инертные компоненты бетона прогревают до расчетной температуры в условиях завода. После твердения и достижения необходимой прочности бетонную смесь перевозят в миксерах автобетоновозов. Чтобы избежать загустения, в бетонную смесь вводятся пластифицирующие добавки, а также добавки, регулирующие сроки схватывания.

Греющие опалубки. Для прогрева бетона возможно применение современных опалубочных систем, оснащенных нагревателями в виде греющего провода, сеток, лент, и др., в виде греющих элементов, устанавливаемых в бетон, в виде специальных, наносимых на опалубку греющих покрытий.

Вышеописанные методы электропрогрева приводят к ощутимому удорожанию строительства, так как для поддержания необходимой температуры бетонной смеси требуются значительные затраты энергоресурсов.

Следует также отметить, что для возведения монолитных конструктивных элементов требуется высококвалифицированный персонал, а также необходим жесткий контроль за соблюдением всех технологических режимов. При этом необходимо понимать, что выполнение контроля на стройплощадке гораздо сложнее, чем в заводских условиях при производстве элементов полносборного домостроения.

Современные системы опалубки являются средством для реализации экстравагантных проектов.

а - фасады жилого массива в городе Плохинген; б - павильон Андалузии с наклонной на 15° цилиндрической стеной.

На архитектурно-планировочное и конструктивное решение монолитных и сборно-монолитных зданий оказывает существенное влияние применяемый метод бетонирования несущих конструкций. В отечественном монолитном домостроении наибольшее распространение получили:

При возведении бескаркасных зданий методы бетонирования в скользящей, объемно-переставной и крупноразмерной щитовой опалубке,

При возведении каркасных - методы подъема перекрытий (МПП) и подъема этажей (МПЭ).

Метод скользящей опалубки предусматривает непрерывное бетонирование несущих стен в системе синхронно перемещаемых по вертикали опалубочных щитов, установленных по контуру всех несущих стен здания или секции-захватки.

Метод объемно-переставной опалубки основан на цикличном (поэтажном) бетонировании стен и перекрытий с последующим перемещением элементов Г- или П-образной (объемной) опалубки, объединяющей вертикальные и горизонтальные щиты опалубки на отметку верхнего этажа.

Метод крупноразмерной щитовой (крупнощитовой) опалубки заключается в цикличном (поэтажном) бетонировании несущих стен в поэтажно устанавливаемых крупных (размером на конструктивно-планировочную ячейку) плоских опалубочных щитах.

Метод подъема перекрытий сводится к бетонированию плит междуэтажных перекрытий и покрытия размером на всю площадь здания на нулевой отметке в инвентарной бортовой опалубке с последующим перемещением этих плит по вертикальным несущим конструкциям (колоннам и объемно-пространственным бетонным шахтам – стволам жесткости) и креплением к этим конструкциям на проектных этажных отметках.

Различие между методами подъема перекрытий и подъема этажей сводится к месту монтажа вертикальных ограждающих конструкций. При МПП их устанавливают после закрепления перекрытий на проектных отметках. При МПЭ ограждающие конструкции каждого этажа (преимущественно полносборные) монтируют на нулевой отметке и перемещают на проектную отметку вместе с плитой междуэтажного перекрытия.

При возведении зданий из монолитного железобетона используют различные типы сборно-разборных опалубок: скользящие, объемно-переставные и крупнощитовые опалубки, рамные, балочные и туннельные опалубки, несъемные опалубки.

При объемно-переставной опалубке монолитными выполняют стены и перекрытия, а опалубку после твердения бетона передвигают в направлении продольных или поперечных стен.

Иной вид опалубки с движением вверх - скользящая щитовая. В этом случае наиболее эффективен технологический процесс, при котором первоначально выполняют вертикальные элементы здания - наружные и внутренние стены. При строительстве в стенах оставляют отверстия участков для плит перекрытий. При этом перекрытия, плиты балконов и лоджий могут выполняться: монолитными, тогда устанавливают щитовую опалубку с заведением арматуры в опорные пазы; сборными, тогда плиты выполняют специальной формы и заводят в опорные отверстия.

Применение современных опалубочных систем в монолитном домостроении значительно повышает технологичность строительства. Сроки, качество возведения конструкций во многом определяет применяемая опалубка.

Опалубочные системы должны отвечать предъявляемым к ним требованиям по конструктивной прочности, надежности и долговечности, иметь высокие механические свойства. В зависимости от назначения опалубки должны соответствовать требованиям по допустимым нагрузкам и прогибам. К опалубочным системам также предъявляются высокие требования по точности изготовления и надежности. Качественные опалубки возможно изготавливать только на современном оборудовании, используя передовые технологии.

Опалубки могут изготавливаться как полностью стальными, так и комбинированными (с элементами из других материалов) рис 100.

аб

рис100. Виды опалубок

а - стальная комбинированная опалубка RASTO (THYSSEN HUNNEBECK) с, б - алюминиевая опалубка AluStar (MEVA)

Применяемый материал существенно влияет как на технические характеристики опалубок, так и на их стоимость. Сталь, используемая для изготовления опалубок, применяется оцинкованная или гальванизированная, с порошковым покрытием. Покрытие не только защищает сталь от коррозии, но обеспечивает быструю очистку опалубки в процессе эксплуатации. Сталь, как известно, обладает высокой несущей способностью, хорошей сопротивляемостью деформациям.

Кроме стали для производства опалубочных систем применяется и алюминий, точнее сплав алюминия и кремния (для повышения прочностных характеристик). Алюминий - легкий, прочный и устойчивый к воздействию агрессивной среды металл. Но он подвержен коррозии, поэтому алюминиевые элементы должны подвергаться специальной антикоррозионной обработке. Алюминиевая опалубка легче стальной в три раза, что существенно уменьшает стоимость и трудоемкость транспортировки и монтажа опалубки (рис. 100б). Но в то же время алюминиевые элементы практически не подлежат восстановлению и легче подвержены деформации, чем стальные. Применение принципа экструзии для производства алюминиевых элементов опалубки позволяет добиться необходимой жесткости конструкции.

Использование древесины для изготовления элементов опалубки обусловлено ее относительно низкой ценой. Преимущественно для изготовления деревянных элементов применяют клееную древесину. Клееные элементы обладают малой деформативностью и высокой прочностью. Но древесина, как известно, обладает и существенным недостатком - гигроскопичностью. Деревянные элементы впитывают воду из бетона, изменяя при этом свои размеры, снижается их грузоподъемность и появляется прогиб. При механических повреждениях деревянные элементы опалубки не всегда поддаются восстановлению, и значит, требуется их частая замена.

Для быстроизнашивающихся, часто заменяемых (так называемых расходных) элементов используют фанеру (в т.ч. ламинированную), клееную древесину и пластмассу.

Современные опалубочные системы можно классифицировать по различным критериям. По области применения - опалубки для стен, опалубки для перекрытий, опалубки для колонн, опалубки для лифтовых шахт, и др. Необходимо понимать, что это достаточно условное деление, т.к. опалубочные системы для стен могут позволять изготавливать и колонны. Разработаны также и многофункциональные, универсальные опалубки.

По конструктивным особенностям опалубки могут быть рамными (рис. 4а), балочными (рис. 4б). Рамные и балочные опалубки применяют при строительстве различных конструкционных элементов: стен малоэтажных и высотных зданий различной конфигурации, перекрытий, колонн, шахт лифтов, и т.д.

а б рис. 3 Опалубки для стен

а - рамная (опалубочная система МОДОСТР); б - балочная (DOKA).

Разработаны также опалубочные системы для выполнения специальных задач: опалубка кольцевых стен с изменяемым радиусом; переставная опалубка; туннельная опалубка; односторонняя опалубка, и др. Рассмотрим более подробно некоторые типы опалубочных систем для возведения стен.

1.Специфика возведения монолитных зданий

Принято различать по конструктивным типам: монолитные и сборно-монолитные здания. Монолитными называются здания в которых основные несущие конструкции (внутренние стены, колонны и перекрытия) выполнены из монолитного бетона. Сборными могут быть ограждающие конструкции, лестничные марши, перегородки и т.п. Доля монолитности должна составлять 70 и более % от общего объема конструктивных элементов здания. Сборно-монолитными называются здания, в которых часть конструкций выполнена в монолите, а другая в сборном варианте. Доля монолитности должна быть от 30 до 70% от общего объема конструктивных элементов.

1.1 Конструктивные решения монолитных зданий

Рис. I.1. Бескаркасные стеновые конструктивные системы жилых зданий:

а, б - поперечно-стеновая (с параллельными и радиальными несущими стенами); в - продольно-стеновая; г, д - перекрестно-стеновая

Используя монолитный бетон можно практически реализовать любую архитектурную идею. Монолитный бетон является наиболее «удобным» материалом для создания уникальных сооружений, крупных общественных зданий со сложными функциями и соответственно сложной, многоплановой структурой. Гибкость монолитного бетона в жилищном строительстве в первую очередь проявляется в возможности свободного выбора планировочного решения зданий.

В зависимости от величины пролета плит перекрытий стеновые конструктивные системы подразделяют на малопролетные (до4,8м), среднепролетные (до7,2м) и большепролетные (более 7,2м). В практике жилищного строительства применяют малопролетные и среднепролетные конструктивные системы.

Здания первого конструктивно-технологического типа. В зданиях этого типа на первом этапе поэтажно возводят внутренние и наружные несущие стены, на втором этапе устраивают перекрытия. Внутренние стены таких зданий всегда монолитные однослойные, наружные- монолитные и сборно монолитные. Для возведения стен в этом случае применяется крупнощитовая или блочная опалубка. (Рис.1.2.)

Рис. 1.2. Возведение здания первого конструктивно-технологического типа в блочной и крупнощитовой опалубках:-

1- крупнощитовая опалубка;

2- блочная опалубка;

3 -монолитная стена;

4 - сборные плиты перекрытия;

5 -горизонтальный технологическийшов

Здания второго конструктивно-технологического типа. В зданиях второго типа на первом этапе одновременно либо последовательно возводят несущие стены и перекрытия из монолитного бетона. Наружные стены возводят на втором этапе.
При одновременном возведении стен и перекрытий применяется объемно-переставная (туннельная) опалубка (Рис.1.3.)

Рис. 1.3. Возведение здания второго конструктив но-технологического типа в обьемно-переставной (туннельной) опалубке: 1 - Г-образный элемент обьемно-переставной опалубки (полутуннель); 2 - траверса для подъема опалубки; 3 - цокольная опалубка, устанавливаемая на крестообразных вставках; 4 - крестообразная вставка; 5 - торцевая опалубка перекрытия; 6 - торцевая опалубка стены; 7 - проемо образователь; 8 - крепежные болты опалубки; 9 - крупнощитовая опалубка стен для устройства тор ца дома; 10-11 - рабочие площадки; 12 - телеско пическая стойка; 13 - инфракрасный излучатель ;14- ограж дение; 15 - бре зент для закры тия туннеля во время прогрева бетона; 16 –дом крат

Рис.1. 4. Схемы армирования монолитных стен в зданиях, возводимых:

А)- в обычных инженерно-геологических условиях; б) - в сейсмических районах. I - пространственные каркасы, устанавливаемые в местах пересечения стен; 2 - каркасы, устанавливаемые у граней проемов; 3 - армоблок из плоских каркасов; 4 - пространственный каркас перемычек

Рис. 1.5. Схемы вертикальных стыковых соединений монолитных стен:

а - бесшпоночное; б - с равномерно распределенными по высоте шпонками; в - с дискретно расположенными сквозными шпонками: 1 - монолитные стены, бетонируемые в первую очередь; 2 - стены, бетонируемые во вторую очередь; 3 - отсекатель из тканой сетки, укрепляемый на каркасе; 4 - горизонтальные арматурные связи

Наружные стены могут выполняться однослойными монолитными из ячеистого бетона с плотностью до 900кг/м3 при обязательном устройстве наружного защитного слоя. Наибольшее применение нашли наружные стены трехслойной сборной конструкции, которые соответствуют требованиям СНиП 23-02-2003 (Тепловая защита зданий).

Примеры ограждающих конструкций :

Рис.1.6. Трехслойная ограждающая конструкция. 1).Состоящая из ячеистого бетона (толщиной -0,4м), теплоизоляционного материала (пенополистирола толщиной -0.1м) и облицовочной кирпичной кладки (толщиной -0,125м) 2). Трехслойная ограждающая конструкция. Состоящая из внутренней кирпичной кладки (толщиной -0,25м), теплоизоляционного материала (плита минераловатная толщиной -0,1м) и облицовочной кирпичной кладки (толщиной -0,125м).

Перекрытия применяются монолитные, сборно-монолитные и сборные.

Сборно-монолитные перекрытия представляют двухслойную конструкцию по толщине плиты: нижний слой-сборная плита (скорлупа) толщиной 40-60мм, используемая в качестве несъемной опалубки; верхний слой- монолитный бетон толщиной 120-140мм. Расчет сборно-монолитного перекрытия на унифицированную нагрузку для жилых помещений производится как для сплошной монолитной плиты. Сборную плиту изготавливают с применением стальных форм-опалубок в полигонных условиях из тяжелого бетона класса В15. монолитный слой выполняется из тяжелого или легкого бетона класса не нижеВ12,5.
Сборные плиты перекрытия применяются: сплошные размером на планировочную ячейку и многопустотный настил.
Шахты лифтов выполняются монолитными.
Лестницы выполняются из унифицированных сборных железобетонных маршей и площадок, а также в монолитном исполнении с применением специальной формы-опалубки.

Рис. 1.7.Трехслойная ограждающая конструкция. Состоящая из монолитного железобетона(толщиной-0,18м), теплоизоляционного материала (полистиролбетонные блоки толщиной-0.3м) и штукатурка (толщиной 0,02м)
1-полистирольные блоки,
2-монолитный железобетон,
3-торкрет-бетон (штукатурка).