Монолитные перекрытия, выполненные по балочной схеме

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. Технология монолитного строительства пришла к нам с Запада, где просчитывается экономическая обоснованность того или иного проекта; учитывается также не стоимость материалов, а 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.

Во многом прогрессивным стало внедрение монолитных перекрытий, выполненных по балочной схеме.

1 Описание технологии изготовления монолитных перекрытий, выполненных по балочной схеме

Описываемая технология позволяет выполнять несгораемые железобетонные перекрытия. Устройство монолитных или сборно-монолитных перекрытий обычно дешевле перекрытий из сборных плит и позволяет обойтись без монтажных кранов.

Для устройства сборно-монолитных перекрытий заранее изготавливают элементы перекрытия (например, для жилого дома средней площади размерами 49х24х15 см с двумя пустотами 16х16 см). Эти элементы укладывают в проектное положение на установленную на нужной отметке опалубку с зазорами между торцами (например, 11 см).

В эти зазоры устанавливают необходимую по расчету арматуру в виде сварных каркасов и производят бетонирование, получая монолитные железобетонные балки с шагом 60 см. При этом сборные элементы перекрытий выполняют роль боковой опалубки балок и настила между балками.

2 Опыт применения монолитных перекрытий, выполненных по балочной схеме

2.1 Усиление фундаментов реконструируемых объектов

Вообще, при реконструкции зданий и сооружений, для усиления их основания и фундаментов (стабилизации деформаций оснований и кренов), устройства фундаментов под встроенные сооружения и технологическое оборудование в стесненных условиях внутриэксплуатируемых или возведенных зданиях и сооружениях или при необходимости устройства новых фундаментов вблизи существующих, когда отрывка котлованов или забивка свай может привести к недопустимым деформациям существующих конструкций, специалисты применяют в своих решениях следующие технологические схемы:

· Устройство буроинъекционных сваи;

· Бетонные сваи в металлических трубах, погружаемые пневмопробойниками;

· Метод статического задавливания свай;

· Укрепление и увеличение опорной площади фундаментов;

· Устройство под зданием фундаментной плиты;

· Закрепление грунтов основания.

Выбор той или иной технологической схемы зависит от типа существующего фундамента, его состояния, инженерно-геологических условий, конструкцией здания, действующих на фундамент нагрузок и т.д.

Рассмотрим примеры применения балочной схемы усиления фундамента, разработанными специалистами Московского государственного строительного университета (МГСУ):

Объект № 2 - Глинищевский пер., д. 5/7 (Дом Актеров). Необходимость усиления фундаментов этого здания вызвана строительством нового объекта в непосредственной близости от существующего строения.

Вследствие активизации процесса суффозии грунтов основания. спровоцированного новым строительством, произошли деформации секции здания Дома Актера. Было принято решение усилить существующие фундаментные деформации здания. Обследование фундаментов, проектирование усиления и научное сопровождение проекта осуществлялось комплексной лабораторией ИИОС кафедры МГрОиФ МГСУ. Из-за аварийного состояния секций, невозможности производить работы снаружи здания, развивающейся суффозии, высокого уровня грунтовых вод и наличия насыпных грунтов другие методы усиления оказались нецелесообразными.

Была применена балочная схема усиления. Внутри секции здания без отселения жильцов была выполнена система железобетонных балок, которые вводились внутрь, стен. По периметру секций был выполнен железобетонный ростверк с отверстиями пол трубобетонные сваи. Затем были выполнены работы по вдавливанию свай d 152 мм общей длиной 10 м с расчетной нагрузкой 300 кН.

Последующая эксплуатация объектов показала надежность и эффективность данной технологии.

Объект №3 - Волконский пер., д. 3. Деформации стен и других элементов дома произошли в результате суффозии грунтов основания, вызванной водами техногенного характера. При этом существующие бутобетонные фундаменты дома находились на различных отметках заглубления. Принятая балочная схема усиления с устройством монолитных железобетонных ростверков, заведенных в стены здания и последующим статическим задавливанием свай 0 133 мм и длиной 8.0 м с расчетной нагрузкой 250 кН позволило приостановить деформации. Работы, также как и на объекте -№ 2 производились из подвальной части дома без отселения жильцов. При этом были полностью исключены дискомфорт и обычно сопровождающие строительные работы шумы от оборудования.

Объект № 4 - усиление фундаментов здания производственных мастерских ГАБ'1 России по Петровскому пер., д.6. Первоначальное техническое решение предусматривало выполнение усиления фундаментов здания методом устройства буроинъекционных свай, с перекрытия 1-го этажа, применение статического задавливания свай и подведение под стены монолитных железобетонных балок ростверков позволило осуществить выполнение строительных работ по усилению из подвального помещения здания без остановки производства.

Здесь также, как и на предыдущих объектах для усиления существующих фундаментов здания, необходимых при увеличении нагрузки, в результате реконструкции и наличия слабых обводненных грунтов основания была принята схема устройства монолитных железобетонных ростверков на свайном основании с использованием трубобетонных свай длиной 8,0м диаметром 133 мм, погружаемых методом статического надавливания.

Увеличение опорной площади, усиление фундаментов. Этот метод специалисты МГСУ применяют при недостаточной несущей способности грунтов основания, а также, когда в результате неравномерных осадок появляются трещины в здании и фундаменте. При этом дополнительные части фундамента (банкеты) могут устраиваться односторонними (при внецентренном расположении нагрузки) и двусторонними (при центральной нагрузке), например, Дом Чехова на Малой Дмитровке, коттеджи и Московской области и др.

Фундаменты под столбы и колонны чаще всего усиливают по всему периметру его подошвы.

Банкеты и существующие фундаменты требуют жесткого соединения. Для этого их примыкание производится с помощью штраб, либо специальных стальных или железобетонных разгружающих балок, принимаемых по расчету.

Основные приемы работ по расширению фундаментов сводятся к следующему. В зависимости от гидрогеологических условий и материала усиливаемого фундамента последний разбивают на отдельные участки длиной 1.5-2.0 м. На участках усиления фундаментов разрабатывают траншею шириной 1,5-2,0 м на глубину его подошвы. Металлические и железобетонные разгружающие балки закрепляются в отверстиях и штрабах старого фундамента, обеспечивая таким образом совместную работу старых фундаментов и банкет. Этим способом достигается развитие опорной площади, т.е. снижение давления на основание, а следовательно уменьшение осадок здания. Сцепление бетона с бутовой (старой кладкой) фундаментов обуславливается нервной боковой поверхностью кладки, очищенной от грунта, промытой и продутой сжатым воздухом.

Обжатие разрыхленных грунтов основания и включение его в pa6oту выполнялось цементацией под давлением или обжатием с помощью гидравлических домкратов.

Существенным недостатком данного метода при его относительной простоте является трудоемкость исполнения, продолжительность производства работ значительный объем земляных работ, а также определенные сложности включения усиливаемых частей фундаментов в работу, для чего требуется специальные мероприятия и монтажные приспособления.

Если материал фундамента находится в неудовлетворительном состоянии (механические повреждения, наличие осадочных трещин, расслоение и растрескивание тела фундамента в результате промораживания и т. п.) его целесообразно укрепить путем инъекции цементного раствора, синтетических смол и т. п. УСМР МГСУ выполнено укрепление материала фундаментов здания Московского архитектурного института по ул. Рождественка, здания банка "Империал" -2-ой Казачий переулок. д. 3. здания "ТОЛЬЯТТИАВТОБАНК" - ул. Житная, д. 8. Для цементации в теле фундамента бурят перфораторами шпуры или пробивают отверстия Ф=27-28 мм для установки инъекторов d=25мм . Между ними расстояние вдоль ленточного фундамента в зависимости от степени повреждения материала составляет 50-100см. При реконструкции здания по 2-му Казачьему пер., д. 3 стр. 1, инъекционное укрепление проводилось без откапывания сохраняемых фундаментов. Выбуривались шпуры d =30-50 мм по оси трещин в дефектных зонах и по всей площади конструкций, шпуры продувались сжатым воздухом, в отверстия шпуров устанавливались металлические трубки ( штуцеры) длиной 10-15 см, которые укреплялись цементным раствором. Через установленные трубки под давлением 0,2-0,3 МПа нагнетались "до отказа" инъекционные композиции. Предельное давление выдерживалось в течение 5-10 мин. В шпуры забивались деревянные пробки и после частичного отвердения инъекционной композиции трубки из конструкций извлекались, а шпуры заделывались.

Устройство под зданием фундаментной плиты. Подводка под здание фундаментной плиты снижает давление на грунт основания и является эффективным способом увеличения площади фундаментов. Такой способ усиления применяется в тех случаях, когда здание в период строительства и эксплуатации претерпевает большие неравномерные осадки, возникающие из-за неоднородности фундаментов, значительного различия в нагрузках на них, замачивания или промораживания. Устройство фундаментной плиты особенно целесообразно, если на глубине основания имеются насыпные грунты или, если осадка перегруженных фундаментов при строительстве или эксплуатации интенсивно возрастает.

Перед устройством фундаментной плиты под нее укладывают щебеночную подготовку толщиной 15-20 см с уплотнением ее в грунт. Толщина фундаментной плиты составляет не менее 2.5 м главных - 50 х 100. Глубина заделки плиты в существующие стены 30-40 см. Плита встраивается, как правило, выше подошвы фундаментов на 60-80 см. Армирование плит производилось в двух взаимных перпендикулярных направлениях.

Второстепенные и главные балки армируются в соответствии со схемой нагрузки балки шарнирно опертой на две опоры. Материал стены в местах заделки в плиту проверяют на местное смятие. Работы выполнялись захватками с чередованием, необходимым для схватывания бетона предыдущих захваток. При этом существенное внимание уделялось тщательности заполнения бетоном штраб и гнезд, выбранных в существующем фундаменте. Для включения конструкции в работе предусматривалась заплитная цементация. По этой схеме выполнялось усиление фундаментов коттеджей в п.Крекшино Московской области и ряд других объектов.

Недостатками данного метода является его значительная стоимость и трудоемкость выполнения paбот. Высокий процент немеханизированных работ.

Приведенные выше некоторые технологии и схемы усиления фундаментов наглядно показывают, что каждая из них имеет свою область применения, где тот или иной способ наиболее эффективен и экономичен. Однако, для определения целесообразности использования того или иного метода определяющую роль играет качество комплексных инженерных изысканий объекта.

Важно также отметить, что выполнение всего цикла работ по реконструкции объекта одной организацией-подрядчиком (изыскания, проектирование, производство СМР и др.) позволяет повысить слаженность действий всех участников процесса, исключает искажение и потерю информации дублирования работ, что, в конечном счете, существенно сокращает общие сроки и стоимость реконструкции и повышает ее качество.

2.2 Монолитное строительство

В этой связи стоит отдельно выделить преимущества монолитного строительства перед другими технологиями:

· 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.

· 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.

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.

Теперь об опалубках. 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.

Пока в нашей стране еще не создана универсальная опалубочная система, поэтому за Российский строительный рынок борются зарубежные производители опалубки. Широко предлагаются разборно-переставная, мелко- и крупнощитовая опалубка, т. е. опалубка, состоящая из модульных щитов-балок с системой доборных элементов. В основном по принципу модульных щитов созданы опалубочные системы «НОЕ», «ПЕРИ», «МЕВА» (Германия), «ДОКА» (Австрия), «ПАШАЛЬ» (Германия), «УТИНОРД» (Франция). В начале этого года концерном «МЕВА» разработаны наиболее современные опалубочные системы, где вместо повсеместно используемой многослойной фанеры применяются совершенно новые долговечные пластмассовые (РР) полипропиленовые плиты «Алкус».

Австрийско-немецкая фирма «Дока» является одним из самых крупных мировых производителей опалубки. В ассортименте выпускаемой компанией продукции — самые различные виды опалубки: стеновая, для перекрытий, подъемно-переставная и многие другие. Разработка и изготовление всех деталей опалубки одной компанией подтверждены международным сертификатом качества ISO 9002. Совсем недавно производство опалубки начал осуществлять петербургский «Маркетинг-центр «Арсенал», предлагающий комплект тоннельной опалубки для монолитного домостроения. Универсальность новой модели позволяет осуществить одновременно заливку стен и перекрытий строящегося здания, в результате чего ступенчато изменяется высота стен от 2,8 до 3,0 м, толщиной от 130 до 160 мм. Конструировать помещение можно шириной до 5,5 м, а также строить арочные своды и проемы.

Оригинальной технологией возведения зданий и сооружений с помощью пенополистирольных блоков несъемной опалубки является так называемая строительная система ААБ. Данная система, изобретенная в 80-х годах в Канаде, представляет собой несъемную опалубку в виде блоков из пенополистирола с впрессованными в процессе изготовления перемычками. Простым укладыванием друг на друга восемь рядов блоков образуют один этаж будущего здания, в пазы перемычек закладывается арматура — этаж готов для заливки бетоном. Немаловажно и то, что при реализации каждого конкретного проекта строителям необходимо рассматривать варианты приобретения опалубки или ее аренды. В России предприятий, предоставляющих опалубочную систему в аренду с проектированием опалубки под конкретный объект, комплектацией и техническим сопровождением, однако, единицы.

Список использованных источников

1. Конаш В.М., Яковлев Е.Н., Королев М.В. «Технологии усиления фундаментов и устройства ограждения котлованов погружением свай статической нагрузкой». Журнал «Новые строительные материалы, технологии, оборудование XXI» №1, январь 1999г., с.20-21.

2. Королев М.В., Сажин Д.В. «Эффективные способы усиления фундаментов при реконструкции зданий и сооружений». Сборник материалов Международной научно-практической конференции «Реконструкция зданий и сооружений. Усиление оснований и фундаментов». Приволжский дом знаний, Пенза. 1999г., с. 35-38.

3. В. Гроздов, В. Прозоров. Дефекты изготовления и монтажа строительных конструкций и их последствия . М.: Общероссийский общественный фонд "Центр качества строительства", 2001

4. СНиП II-7-81. Строительство в сейсмических районах / Госстрой СССР. -М.: Стройиздат, 1982.-48 с.

5. Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелых и легких бетонов без предварительного напряжения арматуры ( к СНиП 2.03.01-84) /ЦНИИ промзданий Госстроя СССР , НИИЖБ Госстроя СССР. -М.: ЦИТП Госстроя СССР , 1989.-192 с.

6. Пособие по проектированию предварительно напряженных железобетонных конструкций из тяжелых и легких бетонов ( к СНиП 2.03.01-84). Ч. 1. / ЦНИИ промзданий Госстроя СССР , НИИЖБ Госстроя СССР. -М.: ЦИТП Госстроя СССР , 1988.-192 с.

7. особие по проектированию предварительно напряженных железобетонных конструкций из тяжелых и легких бетонов ( к СНиП 2.03.01-84). Ч. 2. / ЦНИИ промзданий Госстроя СССР , НИИЖБ Госстроя СССР. -М.: ЦИТП Госстроя СССР , 1988.-144 с.

8. Руководство по конструированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона ( без предварительного напряжения) / ЦНИИ промзданий , НИИЖБ. -М.: Стройиздат , 1978.-174 с.

9. Руководство по проектированию железобетонных пространственных конструкций покрытий и перекрытий /НИИЖБ Госстроя СССР. -М.: Стройиздат, 1979.-421 с.

10. Бондаренко В. М. , Судницин А. И. , Назаренко В. Г. Расчет железобетонных и каменных конструкций : Учеб. пособие для строит. вузов / Под ред. В. М. Бондаренко. -М.: Высшая школа, 1988.-304 с.

11. Расчет и конструирование частей жилых и общественных зданий : Справочник проектировщика / П. Ф. Вахненко , В. Г. Хилобок , Н. Т. Андрейко , М. Л. Яровой ; Под ред. П. Ф. Вахненко. -К.: Будiвельник, 1987.-424 с.

12. Проектирование железобетонных конструкций : Справочн. пособие / А. Б. Голышев , В. Я. Бачинский , В. П. Полищук и др. ; Под ред. А. Б. Голышева. -К.: Будiвельник, 1985.-496 с.