Монолитное домостроение. Конструкции фундаментов, стен, перекрытия и др.

 

Сегодня монолитное строительство - одна из наиболее перспективных технологий возведения жилых зданий.

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. Технология монолитного строительства пришла к нам с Запада, где просчитывается экономическая обоснованность того или иного проекта; учитывается не только стоимость материалов, но и стоимость работы и связанные с этим затраты. Если говорить конкретно о домостроении, то сборные конструкции здесь дороги, поэтому западные строительные фирмы их применяют редко, отдавая предпочтение возведению зданий из монолита. При такой технологии становится дешевле рабочая сила, трудозатраты осуществляются один раз.

Долгое время монолитное домостроение у нас в стране почти не развивалось. Строить по тем технологиям, которыми располагали наши строители, было значительно медленнее, дороже и более трудоемко, нежели собирать дома из панелей. К тому же долгое время задача стояла просто: строить как можно быстрее и как можно больше. Но со временем, когда приоритеты в строительстве поменялись, стало ясно, что даже современные панельные дома имеют много неразрешимых проблем: это некоторая ущербность в архитектуре, ограниченный набор квартир, необходимость иметь стройплощадку значительных размеров и т.д. Тут-то и вспомнили о монолитных домах, для которых эти проблемы просто не существуют.

Монолитное строительство — это возведение конструктивных элементов из бетоносодержащей смеси с использованием специальных форм (опалубки) непосредственно на строительной площадке.

Шаг конструкций при монолитном строительстве не имеет значения. В сборном все конструкции имеют размеры, кратные определенному модулю; технология конструкций, выполняемых на заводе, не позволяет быстро изменить форму оснастки. Поэтому архитекторы и проектировщики были привязаны к определенным типоразмерам и, как следствие - ограничены в принятии проектных решений.

Монолитные здания легче кирпичных на 15-20%. Существенно уменьшается толщина стен и перекрытий. За счет облегчения веса конструкций уменьшается материалоемкость фундаментов, соответственно удешевляется устройство фундаментов.

Комплекс работ по возведению монолитных железобетонных конструкций состоит из специализированных процессов, к которым относятся:

- устройство и монтаж опалубки;

- заготовка и установка арматуры;

- приготовление бетонной смеси;

- транспортировка бетонной смеси;

- укладка и уплотнение бетонной смеси;

- уход за бетоном;

- демонтаж опалубки;

- геодезический контроль за бетонируемыми конструкциями;

- устранение дефектов конструкций после демонтажа опалубки.

Производственный цикл переносится на строительную площадку. При сборном домостроении изделия изготавливаются на заводе, привозятся на площадку, монтируются. При изготовлении сборных конструкций закладываются допуски на всех технологических этапах, которые приводят к дополнительным трудозатратам при отделке стыков. Если монолитное строительство ведется по четко отработанной схеме, то возведение зданий осуществляется в более короткие сроки. Кроме этого, качественно выполненная работа исключает необходимость мокрых процессов. Стены и потолки практически готовы к отделке. Монолитное строительство обеспечивает практически "бесшовную" конструкцию. Благодаря этому повышаются показатели тепло- и звуконепроницаемости. В то же время, конструкции более долговечны.

Монолитная конструкция дает равномерную осадку дома при естественной осадке почвы, перераспределяя нагрузку и предотвращая образование трещин. В монолитах нет стыков - нет и опасного влияния влаги на конструкцию. Срок эксплуатации монолитного дома - не менее 200 лет, в то время как проектировочный срок эксплуатации, например, панельного - 50 лет.

Еще одним немаловажным преимуществом монолитного дома является его хорошая звукоизоляция. Конструкция не содержит пустот и швов, т.е. того, что позволяет звуку свободно распространяться.

Технология строительства позволяет возводить дома в достаточно короткие сроки, что является несомненным достоинством. Основа технологии монолитного литья - арматура и опалубка. Применяя их, гораздо сложнее ошибиться и допустить брак. Сейсмически устойчивая конструкция прочно держит форму дома, стены получаются ровнее, потолок и пол, отлитые из бетона, лишены швов и пустот и обеспечивают хорошую звукоизоляцию. Самое дорогое из монолитных собратьев - здание, полностью отлитое из бетона. Чтобы улучшить экологические характеристики по сути бетонной коробки, проектировщики в таких зданиях предусматривают кирпичные перегородки. Часто внутренние стены также выполняются из кирпича. Прослужить такое капитальное строение может не одному поколению жильцов. Более дешевая технология, когда из бетона отливаются внутренние стены, а внешние выкладываются из кирпича. Самые дешевые, а значит, и самые доступные монолитные здания, где внешние стены формируются из бетонных панелей. Иногда, для формирования внутренних стен используется гипсокартон, но в таких зданиях очень маленькая звукоизоляция поэтому жильцы вынуждены самостоятельно возводить кирпичные стены. Если использование кирпича позволяет повысить потребительские свойства объекта, то преимущества панелей весьма сомнительны - те же швы и прочие проблемы крупнощелевых панельных строений.

Наиболее распространен на настоящее время в монолитном домостроении вариант жесткого монолитного каркаса с эффективными ограждающими конструкциями. Монолит позволяет строить здания и сооружения разного назначения, разной этажности, а также в качестве ограждающих конструкций применять различные материалы. Сам монолитный каркас может быть выполнен в трех вариантах: с несущими продольными стенами, с несущими поперечными стенами, с перекрытиями на несущих колоннах.

В качестве стенового материала может использоваться газобетон, облицованный кирпичом, — это наиболее простой материал. Также применяются блоки из пенобетона, керамзитобетона, газосиликатобетона. Часто используется вариант устройства трехслойной кирпичной стены с утеплителем или однослойной стены, к которой крепится теплоизоляционная плита. Стеной монолитного дома может служить и трехслойная панель с утеплителем внутри. Возможно и устройство вентилируемого фасада, и отделка различными облицовочными материалами из натурального и искусственного камня.

Процесс монолитного строительства состоит из нескольких этапов: приготовления и доставки бетона (марок 200-400), подготовки опалубки и собственно укладки бетона. Процесс этот особенно упрощается, если есть возможность создания своего бетонного узла непосредственно на стройплощадке.

Применение современных опалубочных систем при монолитном строительстве значительно повышает его технологичность. Сроки, качество возведения конструкций во многом определяет применяемая опалубка. Современные опалубочные системы можно классифицировать по различным критериям. По области применения и конкретных задач: для стен; для перекрытий; колонн; кольцевых стен с изменяемым радиусом; туннельная; односторонняя.

• По конструктивным особенностям: рамные; балочные.

• По способу установки: стационарная; самоподъемная; подъемно-переставная; подъемная.

• По размерам: крупнопанельная; мелкоштучная.

• По применяемым материалам. Для изготовления элементов опалубок применяют различные материалы: сталь, алюминий, древесину, пластик.

Существуют опалубки из стали, древесины и фанеры, в последние годы стала применяться опалубка из пластмассы. Одним из характерных показателей для материала опалубки является величина сцепления бетона с опалубкой: большое сцепление затрудняет работы по распалубке, ухудшает качество бетонных поверхностей и приводит к преждевременному износу опалубочных щитов. Для обеспечения хорошего качества поверхности бетона, простого демонтажа опалубки и чистоты ее поверхности формующие поверхности опалубки выполняют из гладких, плохо смачиваемых материалов, или применяют высококачественные смазки.

Арматурные работы являются наиболее трудоемкими и составляют 40...50% общих трудозатрат. Около 70% работ выполняется вручную непосредственно на стройплощадках. Опалубочные работы занимают второе место по трудоемкости - до 35...40%, а их стоимость доходит до 25%.

В зимнее время бетонные работы составляют более 40% от общего объема. Существующие системы опалубки невозможно применять в технологии зимнего бетонирования, так как не обеспечиваются нормальные условия для твердения бетона отдельных конструкций при отрицательных температурах наружного воздуха. Поэтому зимой для отдельных видов конструкций используются греющие щиты. Применяются также и другие методы термообработки бетона с дополнительным утеплением опалубки. Для получения качественных железобетонных конструкций необходимо применять бетонную смесь, обладающую свойствами, соответствующими технологии. Прежде всего - это удобоукладываемость, подвижность и водоудерживающая способность.

Бетонная масса не должна выделять воду и расслаиваться.

Транспортирование готового бетона от места приготовления до места укладки производится в автобетоновозах или как их еще называют - миксерах, которые имеют различный объем заполнения основные - 5 м³, 7м³, 10 м³. Нельзя чтобы бетонная смесь находилась долгое время в таре. Продолжительность транспортирования бетонной смеси от места приготовления до места укладки не должна превышать срок установленный лабораторией (как правило это не более 2-х часов).

Готовый бетон выгружают на рабочем месте из миксера в бадью, или ящик-контейнер и поднимают на высоту краном. Также, особенно в местах где по тем или иным причинам невозможно использовать кран, применяются бетононасосы, которые представляют собой емкость-приемник и рукав, по которому бетонная смесь подается в установленную опалубку.

Монолитные фундаменты

Монолитные фундаменты возводят по следующей схеме. Сначала приступают к разбивке. С помощью теодолита и 50ти метровой рулетки на поверхность земли наносится контур будущего здания. Затем экскаватор начинает копать котлован. На этом этапе очень важно не перекопать, но и недокопать нельзя, поскольку лишний грунт придется разрабатывать вручную. После того как котлован выкопан, делается песчаная подготовка и подбетонка по ней. Чтобы оградить подвал от возможного появления грунтовых вод (например весной), вокруг здания устраивается дренаж (система водопонижения), а на подбетонке по особой технологии устраивается оклеечная гидроизоляция в два слоя. После этого, исходя из проектных данных полученных по расчету, армируется и заливается фундаментная плита. На всех этих этапах крайне важно соблюсти технологию, ведь эта самая плита будет нести будущее здание. Плита залита. Петли арматуры, торчащие из фундаментной плиты, обеспечат в будущем неразрывную связь фундаментной плиты и стен, превращая цоколь в один огромный железобетонный таз. После того, как бетон схватился вяжется арматурный каркас и выставляется опалубка стен. Процесс бетонирования. С каждой партии бетона заливаются кубики, маркируются и заносятся в журнал производства работ. После окончания бетонирования бетону дают выстояться и набрать распалубочную прочность, после чего начинается процесс демонтажа опалубки. Стоит отметить, что стены подвала, за редким исключением, не превышают толщины в 200-300мм, что дает существенную экономию в материалах по сравнению со сборным железобетоном (экономия бетона 30-50%). Дело в том, что в сборных конструкциях сделать стены такой толщины невозможно даже теоретически. Наши заводы железобетонных конструкций не выпускают фундаментные блоки тоньше 400мм. А при строительстве коттеджей чаще всего применяются блоки толщиной от 500 до 600мм. После того как опалубка снята, стены подвала для улучшения сцепных свойств обрабатываются подготовительной основой для оклеечной гидроизоляции, после чего выполняется сама оклеечная гидроизоляция в 2 слоя. Таким образом, подвал оказывается в своеобразном "коконе" - горизонтальная и вертикальная гидроизоляция работают вместе, за счет того, что в месте их стыка тщательнейшим образом состыковываются 4 слоя гидроизоляции. После этого стены подвала утепляются и закрываются прижимной стенкой.

Монолитные стены

При строительстве монолитных стен, как правило опалубку выставляют на одну стену, а еще лучше, на весь периметр стен. Устанавливая щиты на стену их стягивают металлическими стяжками, которые представляют собой длинные болты на которые с обоих сторон накручиваются шайбы, во время снятия опалубки стяжки выбивают, их возможно использовать для дальнейшего строительства монолитных стен. Сверху щиты крепятся либо деревянными брусками, либо металлическими стяжками.

Монолитные стены и монолитные перегородки возводятся по-разному, в зависимости от их толщины и высоты, вида опалубки, которая используется для их возведения, степени армирования, методов подачи бетона и уплотнения бетонной смеси. Самое распространенное является послойное бетонирование, монолитные стены бетонируются слоями высотой 30 - 50 см, при этом бетон уплотняют глубинными вибраторами.

Толщина монолитной стены, бетонируемая послойно, должна быть не менее 100 мм. Для получения высокого качества поверхностей стен и перегородок, и получения однородной структуры бетона требуются тщательная проработка вибрированием и равномерная подача бетонной смеси.

Бетон укладывается горизонтальными слоями толщиной 0,3…0,4 м с обязательным использованием вибраторов для уплотнения и равномерного распределения бетонной смеси. Нельзя подавать бетон в одну точку, так как при этом образуются наклонные рыхлые слои, что довольно сильно снижает прочность и однородность монолитной стены. Во время заливки, следят за положением арматуры, дабы предотвратить ее смещение от проектного положения. В тонкие монолитные стены и густоармированные конструкции монолитных стен и перегородок укладывают более подвижные бетонные смеси.

Во время уплотнения бетонной смеси вибратором, он не должен касаться частей опалубки монолитной стены, так как передача от нее колебаний может вызвать разрушение ранее уложенных слоев.

Монолитные перекрытия

Различают несколько типов монолитных перекрытий:

- ребристые, в виде системы взаимосвязанных монолитных перекрещивающихся балок и плиты. Элементами перекрытия являются главные балки (прогоны). Перпендикулярно им располагаются второстепенные балки (ребра);

- кессонные, состоящие из пересекающихся балок одинакового сечения, монолитно связанных с плитой. Углубления между балками называются кессонами;

- безбалочные, представляющие собой сплошную монолитную плиту, опертую на колонны, имеющие в верхней части утолщение (капители);

- безбалочные, возводимые вместе с перегородками в опалубке из Г-образных стальных щитов;

Толщина монолитного перекрытия рассчитывается в зависимости от величины пролёта приблизительно в соотношении 1: 30,то есть при пролете в 6000 мм - толщина монолитного перекрытия равняется 200 мм. Уменьшение толщины бетона может привести к увеличению расхода арматуры или потери прочности, а увеличение - к повышенному расходу бетона и, соответственно, к увеличению массы самого монолитного перекрытия. Как правило, арматура укладывается в два слоя: одна арматурная сетка в нижней части, вторая в верхней. Арматуру связывают в сетку вязальной проволокой, размер ячеек примерно 15х15 или 20х20 сантиметров. Диаметр арматуры 8-14 мм.

Опалубку для монолитного перекрытия, возможно, устанавливать как на всю площадь, так и частями. Защитный слой арматуры должен быть не меньше 20мм, поэтому на опалубку под арматуру подкладываются специальные подставочки.

При устройстве монолитного перекрытия требуется использование вибратора, который уплотняет бетон и удаляет завоздушины. Работы должны вестись без простоев. После монтажа опалубки и арматуры следует приступить к бетонированию.

 

Время, необходимое для набора бетоном распалубочной прочности, входит в общий технологический цикл.

Состав простых процессов, их трудоемкость и очередность выполнения зависят от вида и специфики возводимых монолитных конструкций, применяемых механизмов и типов опалубки, технологических и местных особенностей производства работ.

Каждый простой процесс выполняют специализированные звенья, которые объединены в комплексную бригаду. Сооружение разбивают по высоте на ярусы, в плане — на захватки, что необходимо для организации поточного производства работ.

 

 

Домашнее задание: §13, стор.122-125, конспект.

Тема 14: Деревянные здания.

1. Деревянные здания, их основные типы, область применения.

2. Бревенчатые и брусчатые деревянные дома.

3. Каркасные и щитовые деревянные дома, конструкция стен, перекрытия, фундаменты. Узлы сопряжения.

 

Существуют четыре конструктивных типа деревянных жилых домов заводского изготовления: бревенчатые, брусчатые, каркасные, щитовые и панельные.

 

Конструктивной основой бревенчатых домов являются стены, состоящие из горизонтально уложенных друг на друга бревен диаметром 180 - 260 мм, связанных в углах врубками и в совокупности образующих сруб. Каждый ряд бревен сруба называется венцом. Каждый венец имеет с нижней стороны паз, которым он укладывается на круглую поверхность ниже лежащего венца. Для устойчивости венцы скрепляют стальными шипами, которые ставят через 1,5 - 2 м по длине и в шахматном порядке по высоте сруба.

С внутренней стороны бревна отесывают. С наружной стороны иногда обшивают тесом. Не обшитый сруб более долговечен, так как основное условие для долговечности деревянных конструкций – обдуваемость их воздухом, которое обеспечивает оптимальную влажность древесины и исключает условия для загнивания.

Жесткость сруба обеспечивается врубками бревен в углах и при примыкании стен друг к другу. Врубки выполняются с остатком («в чашу» или «в обло») и без остатка («в лапу»).

Фундаменты под бревенчатые стены выполняют столбчатыми. Столбы ставят в углах здания и в местах пересечения стен, а так же с расстоянием не менее 3м. Опирание ниже лежащего венца на столбы осуществляют через просмоленные прокладки из досок и с прокладкой двух слоев толи.

Брусчатые стены собирают из заготовленных на заводе брусьев со всеми деталями с их сопряжений. Для наружных стен применяют брусья сечением 150 х 150 мм и 180 х 180 мм, а для внутренних 100 х 150 мм и 100 х 180 мм. Венцы соединяют деревянными нагелями диаметром 30 мм, которые вставляются в заранее просверленные гнезда. Перекрытие в брусчатых и бревенчатых домах делают по деревянным балкам с черепными брусками. Фундаменты под стены брусчатых домов выполняют бутовыми, бутобетонными, бетонными или деревянными.

Каркасные деревянные дома. Стены каркасных зданий состоят из стоек прямоугольного сечения, нижней и верхней обвязок того же сечения и горизонтальных ригелей, обрамляющих оконные и дверные проемы. Стойки ставятся с шагом 600 - 1200 мм. Нижняя обвязка укладывается на фундамент по слою толя. Под каркасные стены обычно устраивают ленточный фундамент.

Наружные каркасные стены утепляют рулонным или плитным утеплителем, который размещают между стойками каркаса. С внутренней стороны каркаса укладывают пароизоляцию в виде слоя рулонного материала для защиты от проникновения водяных паров из помещения в утеплитель. Затем устанавливают гипсокартонные листы или делают обшивку из досок. С наружной стороны каркаса устраивают ветрозащитный слой из картона или фанеры. По ветрозащитному слою делают обшивку из досок толщиной 16-12 мм типа «вагонки». Внутренние стены выполняют так же как и наружные, только без пароизоляционного и ветрозащитного слоев.

Щитовые деревянные дома. На площадку доставляются готовые стеновые щиты различных типов: глухие, с оконными и дверными проемами, для наружных и внутренних стен. Ширина стеновых щитов составляет 1200 мм, высоту делают на этаж. Конструкция щитов бывает каркасной (с обвязками по периметру) и бескаркасной (два слоя досок с расположенной между ними теплоизоляцией). Каркасные щиты обшивают досками с прокладкой плит утеплителя и воздушной прослойкой между ними. Стеновые щиты устанавливают на нижнюю обвязку, которая укреплена на ленточном фундаменте по рулонной гидроизоляции. Наружную и внутреннюю отделку стен выполняют так же как и в каркасных домах.

 

 

Рис. 14.1. Конструкции бревенчатых зданий

а – разрез по стене;

б – врубка бревен без остатка (в лапу);

в – врубка бревен с остатком (в чашку);

г – примыкание внутренней стены к наружной;

1 – отмостка;

2 – антисептированная пробка;

3 – сливная доска;

4 – конопатка мхом или паклей;

5 – оконная коробка;

6 – наличник;

7 – кобылка;

8 – стропильная нога;

9 – чердачное перекрытие;

10 – изоляция стены;

11 – цоколь;

12 – песчаная подушка.

 

 

Рис. 14.2. Конструкция брусчатого здания

а – разрез стены;

б – варианты соединение брусьев стен;

в – сопряжение в углах и на пересечении стен;

г – опирание балок на стену врубкой «ласточкин хвост»;

1 – отделка кирпичного цоколя;

2 – мох или пакля;

3 – наличник; коренной шип;

4 – перекрытие;

5 – оконная коробка;

6 – гидроизоляция стены;

7 – песчаная подушка;

8 – вставной шип или нагель;

9 – нашивная рейка.

 

Рис. 14.3. Конструкция деревянного каркасного здания

а – разрез стены;

б – расположение элементов каркаса;

в – вариант утепления стены;

г – варианты наружной обшивки стены;

1 – нижняя обвязка;

2 – наружная обшивка;

3 – верхняя обвязка;

4 – балка торцовая;

5 – стропильная нога;

6 – мауэрлат;

7 – балка перекрытия;

8 – стойка каркаса;

9 – внутренняя обшивка;

10 – ленточный фундамент;

11 – раскосы жесткости;

12 – горизонтальный оконный ригель;

13 – сливная доска;

14 – наличник;

15 – оконная коробка;

16 – обшивка из досок;

17 – ветрозащитный слой;

18 – ДВП;

19 – воздушная прослойка;

20 – пароизоляция;

21 – штукатурка;

22 – утеплитель;

23 – обшивка из профилированных досок;

24 – обшивка из досо внахлест.

Рис. 14.4. Конструкция щитового здания

а – разрез стены;

б, в – вертикальное и горизонтальное сечение каркасного щита;

1 – брусок каркаса;

2 – наружная вертикальная обшивка;

3 – противоветровая бумага;

4 – воздушная прослойка;

5 – внутренняя горизонтальная обшивка;

6 – пароизоляция;

7 – ДВП;

8 – оконная коробка;

9 – подоконная доска;

10 – нижняя обвязка;

11 – наружная обшивка;

12 – сандрик;

13 – стропильная нога;

14 – мауэрлат;

15 – балка перекрытия;

16 – верхняя обвязка;

17 – внутренняя отделка;

18 – утеплитель;

19 – керамзит;

20 – цоколь.

Панельные деревянные дома имеют клеефанерную конструкцию из влагостойкой фанеры. Крепят панели к деревянным стойкам каркаса, которые расположены с небольшим шагом. В качестве утеплителя применяют минераловатные плиты.

Панели наружных стен имеют контурную обвязку из брусков с наружной и внутренней обшивкой и утеплителем. На панелях внутренних стен в отличие от наружных с обеих сторон предусмотрена гипсокартонная обшивка, а внутреннее заполнение из ДВП.

Стыки панелей с нижней и верхней обвязкой и между собой в местах сопряжения имеют пазы, в которые вставляются рейки-шпонки. Крыш панельных деревянных домов – чердачная с несущей основой из дощатых полуферм.

 

Домашнее задание: §14, стор.125-132, конспект.