Конструкции монолитных зданий

1. Общие сведения о  монолитных и сборно-монолитных  зданиях. Преимущества и недостатки  по сравнению с другими конструктивными  системами. Монолитыми/ сборно монолитными зд называются такие здания, у которых часть основных конструкций выполнена в монолитном варианте, а часть - в сборном. Монолитыми/ сборно монолитными зд возводимые  в индустр типах опалубок – это бескаркасная система, в которой основными несущими вертикал конструкциями явл стены. Внутренние стены выполняются однослойными толщиной от 140 до 400 мм и более, в зависимости от этажности и сейсмических нагрузок. Здание, в котором все несущий конструкции выполнены в монолитном ж/б называется монолитными (фундаменты, лифт. шахты, лестницы и т.д.) Мон/сборно мон здания применяются в РМ с 60-х годов. За этот период построено более сотни многоэтажных зданий протяжённого (секционного) и точечного (башенного) типа. При строительстве здания рассматриваются различные типы опалубок: -скользящая; -объёмно-блочная; -щитовая; Указанные выше здания являются наиболее эффективными с экономической и конструктивной точек зрения, по сравнению с др. системами (каркасными и т.п.) Особую эффективность этих сооружений получили при строительстве жилых зданий. С помощью указанных зданий, высотность застройки города повысилась с 9 до 20 этажей. В настоящее время подъём высотности почти неограничен. Основные  «+» мон./ сборно мон. зданий: -небольшие материальные влажения; -нет необходимости в использовании материальной базы; -пониженный расход  арматурной стали и цемента; -возможность возводить здания повышенной этажности в районах с повышенной сейсмичностью; «-» мон/сборно мон. зданий: -сдерживание строительства при отрицательных температурах;

2. Перспектива развития  монолитных и сборно-монолитных  зданий повышенной этажности. В наше время монолитное строительство – наиболее перспективная и удобная техника возведения зданий (в частности жилых высотных зданий). В советское время монолитное строительство не развивалось ввиду относительно большой дороговизны и сложности. Строители и проектанты отдавали предпочтению быстрому, пусть и не столь удобному - строительству с помощью панелей. На данном этапе отдаётся преимуществу ряду новых возможностей: качество, надёжность, эстетика. Преимущества монолитных зданий. Несравнимое преимущество монолитного здания – его строительство начинается и заканчивается на одной площадке. Не нужны массивные краны, тяжёлая техника. Это явная экономия.  Меньше идут затраты и на расход строительных материалов (арматурная сталь, цемент). Экономия последует и после возведения здания, а именно: мон. и сборном он здания обладают теплосберегающим своиством, что в последствии ведёт к уменьшению затрат на отопление. Стоит в расчёт брать и хорошие звукоизоляционные свойства (из-за отсутствия пустот в стенах). Возьмем такой технико-строительный показатель, как шаг конструкции.  Монолитная технология позволяла не только варьировать шаг конструкций, но и увеличить его размеры со стандартных 12 метров до 15-16, и даже 20 метров. Это позволило появиться на свет совершенно новым планировочным решениям. Одной из важнейших эксплуатационных характеристик любого дома является его жесткость и прочность. В этом отношении монолитным домам нет равных. Они дают равномерную осадку конструкции здания, перераспределяя нагрузку и предотвращая появление трещин. Строительство монолитных зданий даёт возможность возведение домов с повышенной этажностью в районах повышенной сейсмичности. Все вышесказанное доказывает, что благодаря своим технологическим особенностям монолитные дома гораздо более устойчивы к воздействию внешних факторов и, следовательно, более долговечны и экономичны.

3. Классификация монолитных и сборно-монолитных  зданий по схемам расположения несущих стен в плане.

 В зависимости от расположения  несущих стен в здании выбираем  следующие конструктивные схемы. * с продольными несущими стенами, *с поперечными несущими стенами

*смешанные                                                                   Дом башенного типа

 

 

Требования к расположению несущих  стен: Несущие стены здания подразделяются на основные и второстепенны. Такое разделение дает возможность правильно распределить жесткостные параметры по всему зданию или иными словами, совместить центр жесткостных параметров с центром масс в здании. Все вышесказанное является весьма важным при проектировании высотных зданий в сейсмических районах

 

4. Методы возведения монолитных и сборно-монолитных зданий с помощью индустриальных типов опалубки. 

распространены следующие индустриальные методы возведения зданий из монолитного железобетона путем бетонирования: мелкощитовую, крупнощитовую, блок-формы, блочную и скользящую. Для бетонирования перекрытий используют мелкощитовую опалубку с поддерживающими элементами и крупнощитовую, в которой опалубочные поверхности составляют единый опалубочный блок,  целиком переставляемый краном. Для одновременного бетонирования стен и перекрытий или части здания используют объемно-переставную опалубку. Разборно-переставная мелкощитовая опалубка состоит из набора элементов небольшого размера площадью до 3 м² и массой до 50 кг , что позволяет устанавливать и разбирать их вручную. Из элементов опалубки можно собирать крупные панели и блоки, монтируемые и демонтируемые краном без разборки на составляющие элементы. Опалубка унифицирована, применима для самых разнообразных монолитных конструкций с постоянными, переменными и повторяющимися размерами. Крупнощитовая опалубка состоит из крупноразмерных щитов и элементов соединения. Щиты опалубки воспринимают все технологические нагрузки без установки дополнительных несущих и поддерживающих элементов. Опалубку применяют для бетонирования протяженных стен, перекрытий и туннелей. Размер щитов равен размеру бетонируемой конструкции: для стен — ширина и высота помещения, для перекрытия — ширина и длина этого перекрытия. Крупнощитовая опалубка рекомендуется для зданий с монолитными стенами и перегородками, сборными перекрытиями. Разборно-переставная крупнощитовая опалубка применяется также для бетонирования конструкций переменного поперечного сечения (силосы, дымовые трубы,  градирни). Блочная опалубка — это объемно-переставная опалубка, предназначенная для возведения одновременно трех или четырех стен по контуру ячейки здания без устройства перекрытия. Опалубку монтируют из отдельных блоков с зазорами, равными  толщине возводимых стен. Для зданий с монолитными наружными и внутренними несущими стенами и сборными перекрытиями рекомендуется комбинированный вариант: для наружных поверхностей стен — крупнощитовая опалубка, а для внутренних поверхностей и стен — блочная, вертикально перемещаемая и извлекаемая  опалубка. Блок-формы представляют собой пространственные замкнутые блоки: неразъемные и жесткие, выполненные на конус, разъемные или раздвижные (переналаживаемые). Блок-формы применяют для бетонирования замкнутых конструкций относительно небольшого объема не только для вертикальных, но и для горизонтальных поверхностей. Кроме этого они используются для объемных элементов стен, лифтовых шахт, отдельно стоящих фундаментов,  колонн и т. д. Объемно-переставная опалубка состоит из секций П-образной формы и представляет собой горизонтально извлекаемый крупноразмерный блок, предназначенный для одновременного бетонирования стен и перекрытий. При распалубке секции сдвигают (сжимают) внутрь и выкатывают к проему для последующего извлечения краном. Эту опалубку используют для бетонирования поперечных несущих стен и монолитных перекрытий жилых и гражданских зданий. Данный тип продольно перемещаемой опалубки нашел применение в зданиях с монолитными продольными несущими стенами и перекрытиями из монолитного  железобетона. Для зданий с простой конфигурацией в плане, большой площадью этажа, плоскими поверхностями фасадов рекомендуются объемно-переставные опалубки — туннельная, вертикально  и  горизонтально перемещаемые опалубки. Туннельная опалубка — объемно-переставная опалубка, предназначенная для одновременного возведения двух поперечных и одной продольной стены здания и перекрытия над этими стенами. Туннель может быть образован из двух противостоящих полутуннелей путем соединения их горизонтальных и вертикальных щитов с помощью быстроразъемных замков. Опалубка туннельного типа наиболее часто применяется для зданий с монолитными внутренними стенами, монолитными перекрытиями и  навесными фасадными панелями. Горизонтально перемещаемая опалубка предназначена для бетонирования горизонтально протяженных конструкций и сооружений, а также конструкций замкнутого сечения с большим  периметром. Скользящая опалубка применяется для бетонирования стен высоких зданий и сооружений. Она представляет собой пространственную опалубочную форму, установленную по периметру стен и поднимаемую гидродомкратами по мере бетонирования. Для зданий точечного (башенного) типа большой этажности и с простой внутренней планировкой рекомендуется вертикально извлекаемая опалубка блочного типа или скользящая опалубка. Пневматическая опалубка — гибкая, воздухонепроницаемая оболочка, раскроенная по габаритам сооружения. Устанавливают опалубку в рабочее положение, создают внутри избыточное давление воздуха или другого газа и бетонируют. Применима такая опалубка для бетонирования сооружений относительно небольшого объема и криволинейных очертаний. Несъемная опалубка используется для возведения конструкций без распалубливания, создания облицовки, а также тепло-и гидроизоляции.

 

 

 1 скользящия опалубка

 

2 блочно-переставная опалубка

 

3 щитовая опалубка

 

5 . Монолитные здания, возводимые в скользящей опалубке. Технология изготовления конструкций.

Сначала бетонируют опорный  ярус высотой 70-80 см. Бетон укладывают по периметру здания слоями толщиной 30-40 см с обязательным виброуплотнением. После набора бетоном прочности, плавно поднимают опалубку со скоростью 20-30 см/ч и одновременно укладывают слой бетона толщиной 20-30 см. Скорость подъема опалубки назначается из условия набора прочности и твердения бетона. С учетом времени доставки и перегрузок бетонную смесь приготовляют на цементах с началом схватывания не менее 3 ч. Бетон подают к месту укладки непосредственно в скользящую опалубку мото- и ручными тележками, откуда его загружают в пространство между щитами опалубки. Наиболее эффективным средством транспортирования являются бетононасосы в комплекте с распределительными стрелами. Начальный период подъема опалубки наиболее ответственный. Требуется тщательно контролировать сохранение геометрических размеров опалубки, предотвращать оплыв бетона, деформацию и потерю устойчивости опалубки. Бетонную смесь равномерно укладывают по периметру опалубки. Каждый последующий слой укладывают до схватывания ранее уложенного. При уплотнении бетона вибраторы не должны касаться частей опалубки, так как передача ей колебаний может вызвать разрушение ранее уложенных слоев, имеющих еще недостаточно высокую прочность. Наилучшие условия взаимодействия скользящей опалубки с уложенным бетоном создаются при прочности выходящего из-под щитов бетона в пределах 0,2-0,3 МПа. При меньшей прочности возможны деформации, а при большей - ухудшаются условия подъема, так как скольжение опалубки происходит не по пластичной смеси, а по затвердевшему бетону. При назначении интенсивности бетонирования, а соответственно, и скорости подъема опалубки следует учитывать характер взаимодействия поверхности щитов опалубки с твердеющим на ранней стадии бетоном. При скольжении опалубки усилия подъема расходуются на преодоление сил трения и сцепления. Учитывая это обстоятельство, можно сделать вывод, что дефекты бетонирования в виде разрывов бетона в горизонтальной плоскости, изгибов домкратных стержней, а также образования микротрещин в структуре бетона всецело зависят от сцепления бетона с опалубкой. Организационно -технологическую сложность представляет процесс возведения перекрытий. Междуэтажные перекрытия устраивают несколькими способами: из сборных железобетонных плит размером в комнату после возведения стен; монолитные, бетонируемые «снизу вверх» также после возведения стен; поэтажным способом, когда совмещают бетонирование стен и перекрытий; бетонированием «сверху вниз»; бетонированием в процессе возведения стен с отставанием на два-три этажа. Каждый из перечисленных способов имеет свои преимущества и недостатки. При устройстве монолитного перекрытия «снизу вверх» используется щитовая инвентарная опалубка, которая опирается на инвентарные прогоны и стойки. Арматурные сетки перекрытий фиксируют с помощью сварки к армокаркасам через гнезда и штрабы, оставляемые в стенах. Бетонную смесь в перекрытия подают башенным краном и бадьей, а также закачивают бетононасосами с распределительными стрелами. К бетонированию последующего перекрытия приступают после полного завершения работ на предыдущем. Демонтаж опорных стоек и ригелей производят после приобретения бетоном распалубочной прочности с учетом нагрузок, действующих от вышележащего перекрытия. При поэтажном способе бетонирование перекрытий совмещают с бетонированием стен. Для удобства ведения работ внутренние щиты опалубки выполняют короче наружных на толщину перекрытия. После завершения бетонирования стен на высоту этажа скользящую опалубку устанавливают строго на уровне перекрытия. Затем устанавливают опалубку междуэтажного перекрытия. Ее щиты опирают на прогоны, которые крепятся с помощью анкеров к стенам. Армокаркасы и бетонную смесь подают краном через монтажные отверстия в рабочем настиле скользящей опалубки. После завершения бетонирования перекрытий продолжают возведение следующего этажа. Способ бетонирования перекрытий «сверху вниз» нашел распространение в Швеции, США и других странах как наиболее технологичный. Этот способ используется, когда стены возводят на всю высоту. Не демонтируя скользящую опалубку, на ее рабочем полу устанавливают специальные лебедки с гибкими тягами, на которых подвешивают инвентарную опалубку перекрытий, которая состоит из телескопических прогонов и щитов. После установки опалубки и армирования производят бетонирование с помощью бетононасосов. Когда бетон приобретает распалубочную прочность, производят демонтаж опалубки и перемещаютее вниз на отметку следующего перекрытия. С целью механизации процесса отрыва щитов опалубки от бетона используются пневматические приспособления, которые укладываются в специальные гнезда до укладки бетона. После набора бетоном необходимой прочности с помощью компрессора подается избыточное давление и опалубка отделяется от бетона. Применение литой бетонной смеси сокращает до минимума трудоемкость разравнивания, уплотнения и отделки горизонтальных поверхностей перекрытий. При отсутствии пластифицирующих добавок бетонная смесь подвижностью 4-8 см может подаваться с помощью пневмоустановок СО-126. Технологическая и технико-экономическая эффективность возведения зданий в скользящей опалубке определяется средствами комплексной механизац^ процессов укладки, уплотнения, подачи бетонной смеси, методами тепловой обработки и способами поточного ведения работ.

 
Схема устройства перекрытий одновременно с бетонированием стен в скользящей опалубке 1 - внутренний   щит   опалубки;   2 — поддомкратная   рама;   3 — домкрат;   4 — домкратный стержень; 5 — стойка осветительного фонаря; 6 — ограждение; 7 — наружный щнт опалубки; 8 —подвесные подмости

 

 

 

6. Основные принципы проектирования ( конструирования) конструкций монолитных и сборно-монолитных зданий ( стен перекрытий, фундаментов.)

Требования к расположению несущих  стен: Несущие стены здания подразделяются на основные и второстепенные. Такое разделение дает возможность правильно распределить жесткостные параметры по всему зданию или иными словами, совместить центр жесткостных параметров с центром масс в здании. Все вышесказанное является весьма важным при проектировании высотных зданий в сейсмических районах.

Схема, условия расположения поперечных стен.

Шаг: 4,8; 5,4; 6,0; 7,2

9 баллов    8 баллов

   7 баллов

Согласно требованию СН и П 2-7-81 «строительство в сейсмических районах»

Конструктивная система здания ( расположение стен в плане) должна быть максимально симметрична. Все основные и второстепенные стены должны быть связаны между собой в единую пространственную структуру, а вместе с перекрытием образовывать единый пространственный блок. Монолитными считаются здания, основные конструктивные элементы которых (наружные и внутренние стены, перекрытия) выполнены из монолитного бетона или железобетона. В монолитных зданиях могут быть применены сборные конструкции лестниц, балконов, лоджий, перегородок и других элементов, а также сборные элементы отделки наружных стен. К сборно-монолитным относятся здания, основные конструктивные элементы которых выполнены частично из сборных элементов (например, внутренние стены — монолитные, перекрытия и наружные стены — сборные). Во всех зданиях, возводимых с применением монолитного железобетона, внутренние стены — однослойные монолитные. П о способу возведения наружные стены могут быть монолитными, сборно-монолитными, сборными из штучных материалов, по конструктивному решению— однослойными, двухслойными с утеплителем снаружи, двухслойными с утеплителем с внутренней стороны помещения и трехслойными. Перекрытия подразделяются на монолитные, сборно-монолитные и сборные. Сборно-монолитные перекрытия могут иметь сборные элементы в плане конструктивной ячейки, а также по толщине поперечного сечения перекрытия. В последнем случае применяют сборные скорлупы, при возведении перекрытия выполняющие роль оставляемой опалубки. При проектировании монолитных стен следует стремиться к максимальному использованию несущей способности элементов, толщина которых определена по результатам расчетов ограждающих конструкций на эксплуатационные воздействия (звукоизоляционные и теплозащитные качества, водо- и воздухопроницаемость и т.п.). Несущая способность стен при заданной расчетной толщине должна обеспечиваться преимущественно классом бетона и необходимой толщиной стены. Повышение несущей способности стен за счет армирования допускается только в случае экономической нецелесообразности повышения класса бетона и увеличения толщины стены. При проектировании стен из тяжелого бетона рекомендуется использовать класс бетона по прочности не выше В20. При расчете конструкции монолитных стен следует предусматривать конструктивное армирование для ограничения трещинообразования от усадки и температурно-влажностных воздействий в процессе эксплуатации зданий. В зависимости от конкретных условий наружные стены могут быть:  однослойными из легких бетонов на пористых заполнителях; трехслойными с несущим и наружным защитными слоями из тяжелого бетона или бетона на пористых заполнителях и с внутренним слоем бетонов на пористых заполнителях или из эффективных материалов. Глубина заложения фундамента зависит от высотности здания. Н заложения = 1/10Нздания. Также фундаменты зависят от грунтов. В зависимости от вида и величины нагрузок объемно планировочного решения здания а также физико- механических групп основания производится выбор типов фундамента под здание. Перекрестно- ленточные фундаменты, плитные  ( плита может быть сплошного сечения, ребристой вверх и вниз.) Свайные (в  тех случаях, когда несущие группы основания обладают недостаточной несущей способностью используют свайный фундаменты  с ленточным или плитным ротверком.) Выбор типов фундаментов производится на основании технико- экономических  расчетов наиболее экономичных и эффективных типов фундаментов

7. Конструкции стен монолитных  и сборно-монолитных зданий. Однослойные  и многослойные стены. Функции  слоёв. В монолитных и сборно-монолитных зданиях могут применяться однослойные и многослойные наружные стены. По способу изготовления стены бывают монолитные и сборно-монолитные. По конструктивному решению стены могут быть несущие, самонесущие и навесные. Несущей называется стена, которая помимо вертикальной нагрузки от собственного веса, воспринимает и передает фундаментам нагрузки от перекрытий, крыши, ненесущих наружных стен, перегородок в т.д. Самонесущей называется стена, которая воспринимает и передает фундаментам вертикальную нагрузку только от собственного веса (включая нагрузку от балконов, лоджий, эркеров, парапетов и других элементов стены). Навесная называется стена, которая поэтажно или через несколько этажей передает вертикальную нагрузку от собственного веса на смежные конструкции (перекрытия, несущие стены, каркас). Внутренняя ненесущая стена называется перегородкой. В жилых зданиях рекомендуется, как правило, применять несущие и ненесущие стены. Самонесущие стены допускается применять в качестве утепляющих стен ризалитов, торцов здания и других элементов наружных стен. Самонесущие стены могут применяться также внутри здания в виде вентиляционных блоков, лифтовых шахт и тому подобных элементов с инженерным оборудованием. a) Однослойные стены проектируются из лёгких бетонов плотной и пористой структуры. В случае, если в здании используются однослойные стены, то они должны выполнять несколько функций одновременно: конструктивную, в качестве несущего слоя, они должны обладать теплоизоляционными качествами, а также наружняя поверхность стены должна отвечать архитектурно-эстетическим требованиям.

 

Многослойные стены могут состоять из двух и трёх слоёв. б) Двухслойные стены состоят из несущего слоя и теплоизоляционного слоя, который, будучи наружным, также отвечает архитектурно-эстетическим качествам и выполняет ещё и функцию защитного наружного слоя.

в) Трёхслойные стены состоят из несущего слоя, теплоизоляционного слоя и наружного защитного слоя, выполняющих конструктивную, изоляционную и эстетическую функции соответственно.

 

 

 

8. Технология изготовления  монолитных и сборно-монолитных  перекрытий. Узлы сопряжений перекрытий  со стенами. В монолитных и сборно-монолитных зданиях могут применяться различные виды перекрытий: монолитные; сборные – в виде плиты сплошного сечения; сборные многопустотные; двухслойные; сборно-монолитные – типа «скорлупа». Указанные типы перекрытий в любом случае должны жёстко связываться с монолитными стенами. Сборные плиты независимо от их конструкции должны иметь такие узлы сопряжений, которые по прочностным и жесткостным параметрам соответствуют монолитным перекрытиям. Применение сборных и сборно-монолитных перекрытий в сборно-монолитных зданиях обусловлено прежде всего снижением трудоёмкости по изготовлению перекрытий и согласованием с тем или иным методом возведения наружных монолитных стен с помощью индустриальных типов опалубок. Безусловно, что наиболее надежным и соответствующим требованиям монолитного здания, явл монолитное перекрытие сплошного сечения. Такое перекрытие явл своеобразным эталоном по которому подбирается сборные и сборно монолитные перекрытия. Основным фактором явл узел сопряжения сборного или сборно монолитного перекрытия отвечающий всем прочностным и жесткостным параметрам эталонного перекрытия.  а) монолитное перекрытие, можно использовать во всех типах опалубок – в скользящей, в щитовой и в блочно-переставной, толщина плиты – 120-160 мм; максимальный пролёт – 7200 мм.