Тема 4.1. Здания из монолитного железобетона

Монолитными называют строительные конструкции, главным образом бетонные и железобетонные, основные части кото­рых выполнены в виле единого целого (монолита) непосредственно на месте возведения здания или сооружения. При сочетании моно­литных конструкций со сборными способ возведения и окончатель­ная конструкция называются сборно-монолитными. Способ возве­дения зданий из монолитного и сборно-монолитного железобетона позволяет получить разнообразные формы зданий, любые формы и размеры проемов, различную этажность и т.п. Однако требования унификации геометрических параметров, нагрузок, типов изделий должны соблюдаться так же, как и для полносборных зданий.

Цельномонолитные здания — жилые, общественные, производ­ственные — возводятся как с несущими стенами, так и с использова­нием каркаса в зависимости от технологических и функциональных требований. Отличительными особенностями таких решений явля­ются четкость и простота конструктивных форм: колонны — круглого или прямоугольного сечения; перекрытия — в основном безбалоч­ные, обеспечивающие свободу в расстановке перегородок, т.е. свобо­ду планировочных решений; вертикальные диафрагмы жесткости упрощают конструкцию узлов сопряжения перекрытий с колонна­ми, работающими в этом случае только на вертикальные нагрузки; в перекрытиях укладываются все разводки труб для электро- и слабо­точных устройств, что исключает необходимость в устройстве под­весных потолков или подсыпок под полы, в которых обычно разме­щают трубы.

Применение для многоэтажных каркасных зданий простран­ственных ядер жесткости, выполняемых из монолитного железобе­тона, позволяет возводить эти здания с усложненной конфигурацией в плане, с разнообразными объемно-планировочными решениями. В конструктивном же отношении образование сплошного, коробча­того в плане, сечения ядра жесткости вместо плоских стен жесткости во много раз увеличивает пространственную жесткость здания, а так­же позволяет значительно снизить расход бетона и стали.

Одним из эффективных направлений в строительстве много­этажных зданий является применение сборно-монолитных крупно­панельных элементов. Однако возведение зданий из стандартных панелей ограничивается высотой 20-25 этажей. При такой этаж­ности в панелях возникают значительные усилия от ветровых на­грузок, которые приводят к исчерпанию их несущей способности. Увеличение этажности может быть достигнуто сочетанием панель­ной системы с монолитным ядром жесткости, которое воспринимает все горизонтальные нагрузки, действующие на здание, освобождая панели для работы только на вертикальные нагрузки.

Монолитные и сборно-монолитные системы, применяемые в жилищном строительстве, ориентированы преимущественно на бес­каркасные конструктивные системы в перекрестно-стеновом или поперечно-стеновом варианте. При смешанных конструктивных системах первый этаж — каркасный, верхние — бескаркасные.

Монолитное домостроение подчиняется жестким требованиям унификации: шаг продольных и поперечных стен 2,7-7,2 м с гра­дацией 300 мм; высота жилых этажей 2,8 и 3 м; высота нежилых этажей 3,3; 3,6; 4,2 м; шаг несущих конструкций первых нежилых этажей: 6,0; 6.6; 7,2 м — может быть принят независимо от шага не­сущих конструкций вышсрасположенных этажей здания.

Унификация позволила предусмотреть ряд вариантов решения основных конструкций зданий в зависимости от производственных и материальных возможностей района строительства. Неизменны­ми во всех вариантах остаются монолитные внутренние стены тол­щиной не менее 160 мм при выполнении из тяжелого бетона и не менее 180 мм — из конструктивного легкого.

По технологическому признаку разнообразие монолитных и сборно-монолитных стен можно свести к трем модификациям — стены полностью монолитные; стены, содержащие только монолит­ный слой (либо пояс); стены, не содержащие монолитных бетонных включений.

Первая группа стеновых конструкций решается при возведе­нии зданий в крупнощитовой и блочной опалубке. Монолитные стены проектируют однослойными из легких бетонов плотностью 1000-1200 кг/м", класса не ниже В3.5. Следует отметить, что совре­менные энергоэкономические требования ограничили область при­менения таких конструкций южными районами страны.

Сборно-монолитные стены содержат и сборные элементы. Моно­литный слой толщиной не менее 120 мм из тяжелого или легкого плотного бетона. Сборный элемент стены — «скорлупа» — имеет утепляющие и защитно-отделочные функции, располагается снару­жи монолитного слоя, являясь его оставляемой опалубкой. Сборная '•скорлупа» может иметь несколько вариантов конструкции: одно­слойная легкобетонная панель; панель из конструкционного легкого бетона с утепляющими вкладышами; железобетонная ребристая панель с толщиной плиты 80 мм и эффективным утеплителем. «Скорлупы» крепят к монолитному слою гибкими связями.

Когда климатические условия позволяют применить утепление изнутри, толщину монолитного слоя принимают не менее 160 мм при выполнении его из тяжелого бетона и не менее 200 мм — из лег­кого бетона. Внутренний утепляющий слой выполняют из газобетон- пых блоков плотностью 300-350 кг/м³.

Рациональной областью применения монолитного железобето­на являются конструкции перекрытий под большие нагрузки, в ча­стности устройство безбалочных перекрытий. Возведение таких перекрытий методом подъема — один из прогрессивных методов. Основные особенности метода подъема перекрытий заключаются в изготовлении «пакета» перекрытий в виде плоских монолитных же­лезобетонных плит на уровне земли и постепенном подъеме их по направляющим опорам. Направляющими опорами служат сборные железобетонные или металлические колонны, а также монолитные железобетонные ядра жесткости, возводимые в переставной или скользящей опалубке. Перекрытия поднимают с помощью специ­альных домкратов, устанавливаемых на колоннах.

Преимуществами этого метода являются: возможность создавать разнообразные объемно-планировочные решения зданий как с по­мощью изменения конфигурации бортовой опалубки перекрытий, так и благодаря отсутствию выступающих из перекрытий балок и ригелей, произвольному расположению в плане колонн; комплекс­ная механизация процессов возведения зданий, удобство выполне­ния значительной части работ на уровне земли; возможность возво­дить объекты в условиях ограниченной строительной площадки (благодаря отсутствию наземных кранов и минимальных площадей для складирования материалов), что имеет особо важное значение в условиях строительства на сложном рельефе или на затесненных площадках среди существующей городской застройки.

■Сборно-монолитные перекрытия состоят из двух элементов: нижней сборной плиты толщиной 40-60 мм и монолитного верх­него бетонного слоя толщиной 100-120 мм.

Сборные перекрытия монтируют из типовых изделий, приме­няемых в массовом строительстве: плит сплошного сечения или многопустотных элементов.

Лестницы, перегородки, лифтовые шахты монолитных и сбор- но-монолитных зданий выполняют сборными.