CC BY
50УДК 691
Терентьев А.В.
студент (магистратуры) кафедры строительных технологий,
геотехники и экономики строительства Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова
(Россия, г. Чебоксары)
Терехова О.П.
кандидат педагогических наук, доцент кафедры
строительных технологий, геотехники и экономики строительства Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова
(Россия, г. Чебоксары)
ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИЙ СБОРНО-МОНОЛИТНОГО КАРКАСНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА ОБЪЕКТОВ
Аннотация: рассмотрены организационные и технологические особенности сборно-монолитного каркасного строительства. Выявлены преимущества и недостатки сборного и монолитного строительства. Определены требования, которые предъявляются к строительству объектов недвижимости: надежность, функциональность, архитектурная выразительность, сокращение сроков строительства и экономичность. Рассмотрены особенности сборно-монолитной технологии строительства на примере коммерческого объекта недвижимости. Установлено значение расхода бетона и стоимость строительства объектов недвижимости с использованием разных строительных систем.
Ключевые слова: строительные материалы, сборно-монолитный каркас, сборный каркас, монолитный каркас, коммерческая недвижимость, организационно-технологические особенности, гражданское строительство.
Новая конструктивно - планировочная система (сборно-монолитный каркас) открывает широкие возможности для решения всех задач.
Появилась возможность при достаточно свободно расположенной сетке колонн от 1,5 до 12 метров при одной и той же конструктивной системе создавать несколько планировочных вариантов квартир, различных по набору помещений и планировке. Более того, к моменту завершения монтажа здания, ведутся работы с заказчиком - т.е. с жильцами этого здания по удовлетворению их желаний по планировке квартир.
Наружные стены могут быть различной конструкции от трехслойных панелей до мелкоштучного заполнения. Возможна передача веса стен на каркас (при навесных стенах). Стены могут быть и самонесущими, передающими нагрузку на фундаменты, минуя каркас. Свобода в выборе конструкции стен позволяет применять сборно-монолитную технологию в различных климатических условиях.
Меняется основное - качество и скорость. Изготовление несъемной опалубки перекрытий, колонн и ригелей в заводских условиях позволяет вести контроль за качеством продукции, не терять время в условиях стройки на исправление дефектов, а планомерное поступление строительных изделий на стройку делает возможным за 1 месяц на здании монтировать до 3000 м2 площади.
Домостроительная система сборно-монолитного каркаса позволяет:
• оптимизировать конструкцию здания;
• упростить монтаж каркаса;
выполнять условия блокировки с другими системами домостроения:
• монолитными, каркасными, кирпичными, панельными;
• достичь быстрого увеличения объемов строительства;
• сократить сроки строительства;
• снизить стоимость строительства.
Сборно-монолитный каркас имеет смешанную конструктивную схему с продольными и поперечными ригелями. Он предназначен для применения в строительстве многоэтажных жилых, общественных и вспомогательных зданий
промышленных предприятий с высотой этажа от 2,8 до 4,5 м, пролетом между колоннами до 18 м. Данная система позволяет возводить здания высотой до 34 этажей, оптимизировать расход материалов и уменьшить стоимость квадратного метра здания.
Сборно-монолитный каркас конструктивно состоит из трех основных железобетонных элементов: колонн, ригелей и плит пустотного настила.
Колонны выполняются секционными. Длина секции колонны ограничивается технологическими возможностями транспортировки и монтажа. Секции колонн стыкуются между собой специальным разъемом "штепсельного" типа без применения сварки. В каркасе малоэтажных (высотой до 12 м) зданий устанавливаются бесстыковые колонны.
Сопряжение колонн с ригелями и сборно-монолитными перекрытиями производится с помощью соединительных элементов без применения сварочных работ.
Для этого в местах примыкания плиты перекрытия и ригеля тело колонны лишено бетона, что позволяет в процессе сборки каркаса пропускать арматуру ригелей сквозь колонну.
Ригели изготавливаются из железобетона с предварительно напряженной арматурой. Сечения ригелей выбираются в диапазоне от 20 до 60 см, в зависимости от места их установки. При этом ширина ригеля принимается равной ширине колонны примыкания, его высота рассчитывается в зависимости от воздействующих на ригель нагрузок.
Предварительно напряженные многопустотные плиты перекрытий имеют высоту сечения 120, 220, 300 мм, ширину — 1200 мм. Максимальная длина плиты —13 200 мм.
Узел соединения "колонна-ригель-плита" является монолитным и выполняется из бетона класса В25—В30 (М350—М400). Многопустотные плиты перекрытия до бетонирования монолитных участков подпираются системой инвентарных опор. Весь каркас собирается без применения сварки.
Известны две системы сборно-каркасного домостроения: давно известная система на основе каркаса 1-020 и достаточно новая система КУБ-2.5. Первая система дает возможность в ходе проектирования и строительства жилых домов совместно с проектировщиками внести усовершенствования в конструкции каркаса, позволившие снизить его металлоемкость и повысить удобство монтажа.
Новая система КУБ-2.5 — одна из прогрессивных технологий в каркасном домостроении. Сегодня она нашла развитие практически во всех регионах страны. Это прежде всего полная свобода планировочных решений. С ее помощью можно строить дома до 25 этажей (с любой высотой этажа). Ненесущие стены позволяют применять местные неконструкционные материалы.
Архитектурно-конструктивная система домостроения АРКОС-1 с использованием сборно-монолитного каркаса серии Б1.020.1-7 является открытой и позволяет из одних и тех же конструкций вести проектирование и строительство зданий любой этажности, конфигурации и протяженности.
Основой конструктивной системы многоэтажных зданий АРКОС-1 является сборно-монолитный каркас (рис. 1), включающий в себя сборные железобетонные колонны с проемами в уровне перекрытий, несущие монолитные железобетонные ригели, связевые монолитные железобетонные ригели, предварительно-напряжен- ные плиты пустотного настила, диафрагмы жесткости, сборные шахты лифтов.
Также каркасно-монолитное строительство комплектуется сборными лестничными маршами с полуплощадками, вентиляционными блоками и мелкоштучными изделиями для устройства внутренних стен, перегородок и ограждающих конструкций здания. Предварительно-напряженные плиты, используемые для устройства перекрытий, изготавливаются по испанской технологии на оборудовании "Тенсиланд".
Узлы сопряжения поэтапно опертых наружных стен с дисками перекрытий показаны на рис. 2.
Оунослик км и и -1 Трехслойная стэня
Рис. 1. Несущий каркас: 1 — сборные или монолитные железобетонные колонны; 2 — многопустотные плиты (типовые или безопалочного формования); 3 — несущие монолитные ригели; 4 — связные монолитные ригели; 5, 6 — консоли для устройства эркеров и балконов; 7 — монолитные участки перекрытий; 8 — вертикальные диафрагмы жесткости
Рис. 2. Узлы: 1 — сборные многопустотные плиты перекрытия; 2 — крайний монолитный ригель; 3 — кладка из ячеистобетонных камней;
4 — облицовочный слой кладки; 5 — утеплитель; 6 — компенсационная прокладка (пенополистирол); 7 — раствор
Сборно-монолитные диски перекрытий с применением многопустотных плит выполняют плоскими, без выступающих в объем здания частей перекрытий, обеспечивая возможность размещения ограждающих конструкций в любом требуемом месте без ограничений. При приведенной к сплошному перекрытию толщине, равной 12—14 см, обеспечено перекрытие пролетов длиной до 7,20 м и более. В диске перекрытий полностью реализован учет возникающих под нагрузкой реактивных усилий, что позволило на 30—40 % снизить величину внутренних усилий во всех расчетных сечениях элементов перекрытий и в этих же пределах (на 30—40 %) сократить расход стали на армирование перекрытий в целом.
Конструкции дома: сборные или монолитные железобетонные колонны; многопустотные плиты; стены из полистиролбетонных блоков; несущие монолитные ригели; связевые монолитные ригели; консоли для устройства эркеров и балконов; монолитные участки перекрытий; вертикальные диафрагмы жесткости.
Преимущества данной серии: скорость и всесезонность (в двухсменном режиме работы темпы строительства можно довести до четырех этажей в месяц); минимальная материалоемкость и себестоимость строительства; позволяет возводить здания высотой до 30 этажей; гибкая архитектурно-планировочная структура здания в целом (свободные планировки с шагом колонн до 8,4*8,4 без выступающего ригеля); высота потолков 3 м; расход металла 75—85 кг/м3, что на 40 % меньше ''монолита''; расход сборного железобетона 0,12—0,14 м3/м2.
Большее распространение получили дома со сборно-монолитным каркасом, в которых ограждающие конструкции выполнены как из монолита, так и из штучных материалов — кирпича, блоков. Дома возводят точечно даже в
условиях стесненной городской застройки, так как для этого не требуется ни подъездных путей, ни тяжелой крановой техники. Однако назвать монолитно -каркасные дома жильем нового поколения позволяют совсем другие аспекты.
Свободная планировка, большой шаг несущих конструкций (15—16 м по сравнению с 12 м в панельных домах), что позволяет получить квартиры гораздо большей площади.
Возможность для проектирования кухонь площадью 12—15 м2, двух санузлов (гостевого и хозяйского) в одной квартире, просторных холлов, больших лоджий.
Расход тепла на отопление монолитно-каркасного дома по сравнению с панельным ниже на 20—30 % (за счет бесщелевой конструкции стен, большей глубины помещений, их удаления от окон).
Монолитно-каркасные здания более долговечны. Проектный срок их эксплуатации — не менее 200 лет (сравните с 50-летней расчетной долговечностью панельных домов!).
Конструкция монолитно-каркасных домов дает возможность устройства жилья в двух и более уровнях.
Квартиры в таких домах не устареют морально в течение ближайших десятилетий: ничего лучшего для многоэтажной застройки пока еще не придумано.
Применение открытой конструктивной схемы имеет свои преимущества.
Гибкость планировочных решений. Монолитное домостроение на основе ОКС дает возможность реализовать широкий спектр планировочных решений. Свободное пространство зданий при каркасном строительстве имеет множество планировочных решений. Каркасно-монолитное домостроение дает возможность также скомпоновать секции домов таким образом, чтобы они полностью отвечали демографическим, социальным и градостроительным требованиям.
Каркасное домостроение — это и невысокий уровень материало- и энергоемкости сооружений. Открытая конструктивная схема дает возможность использовать в монолитном строительстве самые современные энергоемкие стройматериалы.
Возможность снизить вес конструкции в два и более раза. Следовательно, уменьшается и общая масса здания. Это происходит потому, что в каркасном строительстве применяются облегченные ограждающие конструкции.
Возможность существенно сократить сроки возведения зданий. Они не зависят от сезона и погодных условий.
Отличается низкой себестоимостью.
При монолитном строительстве по торцам многопустотных плит, поперек них, в плоскости перекрытия устанавливается монолитный несущий ригель с шагом 7,2 м. Связевый монолитный ригель, который размещается вдоль плит, лимитированного шага не имеет. Здесь шаг определяется запроектированной планировкой здания, а также длиной многопустотных плит.
Наружная облицовка стен выполняется с использованием специальных цветных фактурных бетонных камней, в результате чего могут быть созданы любые цветовые и композиционные фасадные решения. Энергозатраты при строительстве зданий снижаются на 25—35 %, а при дальнейшей эксплуатации — на 45—50 %.
Безопорное пространство, образованное плоскими перекрытиями плит, позволяет получить любую планировку жилья, где перегородки могут передвигаться и не имеют жестких связей с несущими конструктивными элементами всего здания.
Для наружной облицовки стен применяются специальные фактурные цветные камни из бетона. Что позволяет создавать любые архитектурно-композиционные и цветовые решения фасадов. Кроме того, снижаются энергозатраты при строительстве и эксплуатации зданий на 25—35 и 45—50 % соответственно.
Технология сборно-монолитного каркасного домостроения признана наиболее эффективной в строительстве, причем как экономически, так и качественно. Основа ее — несущий каркас из основных железобетонных элементов: колонн, предварительно напряженных ригелей различного сечения и плит перекрытия. Дополнительно, по результатам расчета в каждом конкретном случае, в него включаются диафрагмы жесткости. Высокая степень заводской готовности изделий позволяет добиваться высокого качества несущих конструкций, вне зависимости от времени года.
Здание возводится как конструктор. Узел соединения "колонна — ригель — плита" является монолитным. При бетонировании стыка образуется жесткий узел, обеспечивающий устойчивость каркаса.
Конструкция элементов сборно-монолитного каркаса, их размеры, структура армирования рассчитываются индивидуально для каждого конкретного проекта, исходя из этажности здания, планировки этажей, составу нагрузок и т. п., что позволяет в конечном итоге оптимизировать расход материалов и уменьшить стоимость квадратного метра здания.
На сегодняшний день сборно-монолитно-каркасное домостроение признано самым прогрессивным. По словам экспертов, такая технология уже сейчас серьезно конкурирует с известными методами строительства.
Особенности сборки каркасов не требуют наличия сварочных работ и на порядок уменьшают объем потребления бетона, что позволяет в разы снизить энергоемкость строительства.
Важное отличие технологии каркасного домостроения от традиционных способов строительства заключается в том, что все элементы каркаса изготавливают в заводских условиях. Отсутствие сварных соединений упрощает сборку каркаса, не требует высокой квалификации рабочих, все этапы максимально механизированы.
Сборно-монолитный каркас предоставляет возможность реализации любой геометрии фасадов, а также использования в ограждающих конструкциях материалов с высокими теплоизоляционными характеристиками.
Сборно-монолитный каркас открывает уникальную возможность свободной перепланировки помещений в любой период: проектирования, строительства и эксплуатации каркасного здания. Срок эксплуатации каркасного дома составляет более 100 лет.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Акимова Л.Д., Амосов Н.Г., Бадьин Г.М. и др. Технология стрительного производства в зимних условиях. — JI., 1984.
2. Александровский С.Б. Теория теплопроводности бетона. — Сб. Массивные и стержневые системы. — М., Стройиздат, 1962.
3. Алыков A.B. Теоретические основы строительной теплофизики. — Минск, издание АН БССР, 1961.
4. Арбеньев A.C. Технология бетонирования с электроразогревом смеси. — М., Стройиздат, 1975. 107 с.
5. Арбеньев A.C. Зимнее бетонирование конструкций. — Владимир, 1994. 37 с.
6. Арбеньев A.C. Форсированный разогрев бетонной смеси. — Владимир, 1989. 151 с.
7. Арбеньев A.C. Непрерывный электроразогрев бетонной смеси в строительстве. — JL, 1991. 118 с.
8. Арбеньев A.C., Рощупкин Н.П. Виброэлектробетонирование на стройплощадке. — Бетон и железобетон, 1991, N 2.
9. Арбеньев A.C. От электротермоса к синэргобетонированию. Владимир, 1996. 272 с.
10. Баженов, Ю. М. Технология бетона. — М.: Изд-во АСВ. — 2011. — С. 524.
11. Головнев С. Г. Современные строительные технологии — Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ. — 2010. — С. 268.
12. Новиков С. О. Основные направления повышения эффективности возведения зданий из монолитного железобетона // Актуальные вопросы современной техники и технологии. Сборник докладов XXI-й международной научной конференции. — 2015. — С. 63-66.
13. Шелудяков Н. В. Инфракрасный прогрев бетона // Инновационные процессы в науке и образовании. Международная научно-практическая конференция| МЦНС «Наука и просвещение» УДК 693.547.32.
Terentyev A.V.
Student of the Department of Construction Technologies, Geotechnics and Construction Economics I.N. Ulyanov Chuvash State University (Cheboksary, Russia)
Terekhova O.P.
Candidate of Pedagogical Sciences, Associate Professor of Department of Construction Technologies, Geotechnics and Construction Economics of the I.N. Ulyanov Chuvash State University (Cheboksary, Russia)
FEATURES OF TECHNOLOGIES OF PREFABRICATED MONOLITHIC FRAME CONSTRUCTION OF OBJECTS
Abstract: the organizational and technological features ofprefabricated monolithic frame construction are considered. The advantages and disadvantages of prefabricated and monolithic construction are revealed. The requirements for the construction of real estate objects are defined: reliability, functionality, architectural expressiveness, reduction of construction time and cost-effectiveness. The features of the prefabricated monolithic construction technology on the example of a commercial real estate object are considered. The value of concrete consumption and the cost of construction of real estate objects using different construction systems have been established.
Keywords: construction materials, precast cast-in-place frame, precast frame, monolithic frame, commercial real estate, organizational and technological features, civil engineering.
