Железобетонный каркас: разновидности, повышение эффективности монолитного каркасного жилья

Монолитные железобетонные конструкции

Монолитная железобетоннаяконструкция — это технология, при которой элементы здания или сооружения изготавливаются непосредственно на стройплощадке с использованием опалубки, установкой арматурных каркасов и послойной укладкой бетона. После того как бетон наберет достаточную прочность, опалубку удаляют.

Примеры монолитных железобетонных конструкций:

• монолитные фундаменты — сооружение устраивается на опасных грунтах и позволяет избежать  изменения геометрии фундамента из-за просадки или вспучивания грунтов;
• плотины — гидротехнические сооружения из монолитного железобетона, выдерживающие колоссальное давление воды и разрушающие гидрологические воздействия — удары — без потери прочности. Плотины из монолитного железобетона, как важная составляющая часть гидроэлектростанций, служат многие годы, обеспечивая электроэнергией целые города;
• несущие стены — монолитный железобетонный каркас, который дополнительно выполняет функции теплоизолирующей и ограждающей конструкции. По прочностным и теплоизоляционных качествам железобетонная стена толщиной в 12 см приравнивается к кирпичной кладке в 25 см, газобетону в 40 см и пенобетону в 63 см;
• монолитные аэродромные и дорожные покрытия — эффективно гасят значительные динамические нагрузки, отлично сопротивляются истирающим воздействиям колес автомобилей и шасси самолетов, обладают превосходными сцепными характеристиками.

И это далеко не полный перечень сооружений, построенных из монолитных железобетонных конструкций. Из монолитного железобетона выполнено большое количество уникальных строительных объектов: промышленные трубы, путепроводы и тоннели метро, телевизионные башни, атомные реакторы АЭС и множество других сооружений.

Достоинства конструкций из монолитного железобетона

• возведение монолитных ж б конструкций отличается гораздо более низкой стоимостью, нежели строительство из ЖБИ;
• монолитная конструкция не имеет швов и стыков;
• бетонная монолитная конструкция может быть любой формы, массы и размера;
• монолитные железобетонные сооружения отличаются высокой устойчивостью к динамическим нагрузкам.

 Недостатки железобетонного монолита

• высокие временные и трудовые затраты на стройплощадке;
• требуется время для набора прочности бетона, поэтому монолитную жб конструкцию вводят в эксплуатацию через определенные сроки;
• в процессе монолитного жб строительства имеются большие объемы «мокрых» работ.

Строительство монолитных конструкций рационально в случае, если будущие здания и сооружения, а также их элементы отличаются большими размерами, массивностью, большим весом  (колонны, большие фундаменты, плиты), а также если конструкции имеют сложные формы.

Монолитные железобетонные здания, сооружения, конструкции возводятся при условиях воздействия на них больших динамических нагрузок и т.д.

Как своими силами возвести бетонный каркас дома

Сооружайте бетонный каркас дома, придерживаясь указанной последовательности операций:

Подготовьте строительную площадку для возведения каркасного строения. Произведите удаление растительности, вывезите мусор и разметьте территорию.

Разровняйте грунт и засыпьте в подготовленный приямок демпфирующую подушку на базе щебеночно-песчаной смеси. Произведите тщательное уплотнение подсыпки и смонтируйте опалубочную конструкцию.

Нарежьте стальную арматуру на заготовки требуемых размеров и свяжите с помощью отожженной проволоки элементы арматурной решетки. Соберите и зафиксируйте каркас внутри щитовой опалубки.

Произведите заливку предварительно подготовленной бетонной смеси в установленную опалубку. Утрамбуйте раствор и обеспечьте твердение монолита в течение четырех недель.

Соберите из стальной арматуры пространственную решетку, соответствующую конструкции возводимого здания. Произведите сборку опалубки для заливки колон.

Произведите непрерывную заливку бетонной смеси в опалубку. Утрамбуйте бетон вибраторами и не подвергайте его нагрузкам в течение месяца.

Разберите опалубку и выполните возведение стен, используя различные виды строительных материалов. Утеплите, при необходимости, стены с помощью теплоизоляторов.

Преимущества каркасных домов

Небольшая масса стен и перекрытий

Лёгким конструкциям не нужно мощное бетонное основание. При бюджетном строительстве можно обойтись свайно-буровым или свайно-винтовым фундаментом, хотя лучше всё-таки залить утеплённую плиту. Там, где для каменного дома потребовалась бы плита толщиной от 300 мм, для каркасного достаточно 100 мм с оребрением высотой (глубиной) ещё 100 мм.

Хорошая теплоизоляция

Главный элемент каркасного ограждения — утеплитель, ведь именно от него зависят сопротивление теплопередаче и звукоизоляция. Чаще всего используют каменную и стеклянную вату, спрессованную в прямоугольные плиты. Благодаря специальным добавкам такие изделия не дают усадки. 

Для утепления дома на платформенном каркасе идеально подходят плиты из минеральной ваты нового поколения. Они плотно становятся между элементами каркаса, что позволяет избежать щелей и сквозняков. При этом такие материалы не дают усадки на протяжении всего расчётного срока эксплуатации. Для монтажа таких плит не требуется высокая квалификация, и всё же мастер должен быть аккуратен при подрезке плит — эту работу стоит проконтролировать хотя бы на начальном этапе. Выбирать толщину утеплителя необходимо по климатическим условиям эксплуатации. На сайтах ведущих производителей теплоизоляционных материалов сейчас есть специальные калькуляторы, которые позволяют не только правильно выбрать толщину утеплителя, но и сразу узнать нужное количество упаковок и их цену.

Стена с утеплением минеральной ватой толщиной 200 мм по сопротивлению теплопередаче почти вдвое превосходит деревянную той же толщины. На практике только применение эффективных утеплителей позволяет выполнить современные нормы по теплосбережению. Другое дело, что хорошей теплоизоляции недостаточно для того, чтобы сделать микроклимат в доме комфортным.

Высокая скорость строительства

Чтобы возвести любой другой дом (с учётом изготовления домокомплекта), потребуется не менее полугода. Каркасник площадью 150 м2 будет готов через 3 месяца, причём вам не потребуется ни мощная подъёмная или иная техника, ни большая бригада — достаточно трёх-четырёх человек. В принципе, его можно строить самостоятельно, силами одной семьи, главное — тщательно подготовиться и собрать максимум информации.

Каркасные стены нетрудно собирать при любой температуре воздуха — нужно лишь избегать увлажнения утеплителя и деталей каркаса. Свайно-винтовой фундамент также допускается монтировать зимой. Такая всезезонность позволяет экономить, так как зимой цены на строительные услуги немного снижаются из-за падения спроса.

Исходя из вышесказанного, казалось бы, ответ на вопрос, стоит ли строить каркасный дом, очевиден. Но у этой технологии есть минусы.

Главный плюс каркасного дома — низкие энергозатраты на отопление. При правильном проектировании, установке качественных окон и дверей и наличии входного тамбура расход энергии на обогрев 10 квадратных метров площади в холодное время года составит 200–300 Вт (для неутеплённых деревянных и каменных домов нормой считается 1 кВт на 10 квадратных метров). Поэтому можно использовать безопасное автоматическое оборудование и поддерживать в доме комфортную температуру круглый год. Даже если будет установлен электрокотёл, расходы окажутся вполне умеренными. Что касается недостатков, то это прежде всего более сложная организация воздухообмена.

Технология строительства железобетонных каркасных конструкций

Есть разные типы сооружения помещений в зависимости от вида каркаса и этажности.

Сборные конструкции

При расчете каркаса многоэтажного сооружения используется расчетная схема с жесткими связями сдвига. Типы каркасов для высоких сооружений: рамные, связевые, комбинированные. Для перемещения составляющих каркаса при изготовлении в них закладывают монтажные петли или оставляют небольшие отверстия. Железобетонные каркасы сооружают, сваривая стальные детали.

Для сборных каркасов делают железобетонные фундаменты, в которые устанавливают колонны, расстояние между которыми 6 и 12 м. Балки для фундамента делают из бетонов марок 200-400. На укладываемые балки (длинна равняется шагу колонн) опираются несущие стены. Балки укладывают на ступенчатый фундамент таким образом, чтоб верхний уровень на 3 см был ниже уровня пола. Проемы между балками и колонами заливают бетоном. Заполнение проводят бетоном марки 100.

Колонны серии 1.020-1/87.

После фундамента делают гидроизоляцию (защита пола от промерзания и влияния грунтов на балки фундамента). При сооружении больших конструкций необходимо использовать колонны 1.020. Они способны выдержать нагрузку до 500 т (примерно 10 этажей при усилении в стыке). Чтоб изготовить жесткий диск перекрытия, необходимо установить приваренные ригели в одну, которые направлены в одну сторону, и связанные плиты по колонных рядах.

Ячеисто-бетонные блоки лучше всего подходят для наружного стенового ограждения железобетонных каркасных сооружений. Их выкладывают одним рядом, с нулевой жесткостью, что помогает сохранить пластичность фасадов. Наружные стены устанавливают на плиту перекрытия или ригели. Таким образом, нет ограничения по количеству этажей здания.

Если внешние стены сооружаются из мелких блоков, то они могут выкладываться как в один слой, так и многослойно. При конструировании таких строений необходимо следить, чтоб кладка не была опорой для каркаса. Толщину стен выбирают, учитывая теплоизоляционные требования: для жилых домов толщина наружной стены должна быть 50 см (прочность В 2.5, морозостойкость F 25).

Для кладки внутренних стен и перегородок между квартирами и других внутренних элементов также используют ячеисто-бетонные блоки. Эти перегородки проектируются для каждого этажа самонесущими. При планировании толщины стен и перекрытий основным требованием является звукоизоляция (больше 50 дБ), которая определяется согласно нормативным документам. Этот параметр зависит от блоков, раствора, бетона и т. д. Для улучшения звукоизоляции могут использовать заполнение промежутков минплитой (плотность 80-100 кг /м3).

При кладке стен в комнатах, где предполагаемая влажность повышена (например, ванная комната), необходимо использовать защиту для ячеистых блоков от влаги и пара. Отделочные наружные работы необходимо проводить после полного естественного высыхания здания, иначе влажность с блоков будет выходить внутрь помещения.

Расчетной схемой одноэтажного железобетонного каркасного промышленного здания является рама, в которой ригели и колонны скрепляются при помощи шарнирного соединения. При строительстве монолитного каркасного здания в первую очередь делают опалубку, потом делают необходимый раствор и делают заполнения опалубки бетононасосом.

Сборно-монолитные каркасы

Колонны ставятся в отверстие в железобетонной плите. На плиту ставятся многопустотные панели, на них – пролетные панели. Арматурная сетка межколонных панелей сваривается с армопрутьями пролетных панелей, после чего происходит заполнение бетонной смесью.

Монолитные железобетонные конструкции

Монолитная железобетоннаяконструкция — это технология, при которой элементы здания или сооружения изготавливаются непосредственно на стройплощадке с использованием опалубки, установкой арматурных каркасов и послойной укладкой бетона. После того как бетон наберет достаточную прочность, опалубку удаляют.

Примеры монолитных железобетонных конструкций:

• монолитные фундаменты — сооружение устраивается на опасных грунтах и позволяет избежать изменения геометрии фундамента из-за просадки или вспучивания грунтов;
• плотины — гидротехнические сооружения из монолитного железобетона, выдерживающие колоссальное давление воды и разрушающие гидрологические воздействия — удары — без потери прочности. Плотины из монолитного железобетона, как важная составляющая часть гидроэлектростанций, служат многие годы, обеспечивая электроэнергией целые города;
• несущие стены — монолитный железобетонный каркас, который дополнительно выполняет функции теплоизолирующей и ограждающей конструкции. По прочностным и теплоизоляционных качествам железобетонная стена толщиной в 12 см приравнивается к кирпичной кладке в 25 см, газобетону в 40 см и пенобетону в 63 см;
• монолитные аэродромные и дорожные покрытия — эффективно гасят значительные динамические нагрузки, отлично сопротивляются истирающим воздействиям колес автомобилей и шасси самолетов, обладают превосходными сцепными характеристиками.

И это далеко не полный перечень сооружений, построенных из монолитных железобетонных конструкций. Из монолитного железобетона выполнено большое количество уникальных строительных объектов: промышленные трубы, путепроводы и тоннели метро, телевизионные башни, атомные реакторы АЭС и множество других сооружений.

Главные преимущества технологии

Главные достоинства монолитно-каркасного строения:

• значительное сокращение сроков строительства. Быстрые темпы возведения связаны с отсутствием усадки строения и позволяют ускоренными темпами выполнить отделочные работы;
• повышенный запас прочности и высокая надежность железобетонной конструкции. Отсутствие швов и ограниченное количество стыковых участков способствуют повышению прочностных характеристик;
• уменьшенная масса каркасного строения. Благодаря небольшому весу, каркасные дома из монолитного бетона допускается сооружать на проблемных грунтах, склонных к морозному пучению;
• отсутствие локальных нагрузок на фундаментную основу. Масса железобетонной конструкции равномерно передается через связующие колонны и арматурные каркасы на фундамент;
• уменьшенный уровень расходов на строительство монолитного строения.

Сразу после заливки бетонной смеси в опалубку проводят ее уплотнение

Технология возведения каркасного дома менее затратная, в отличие от строений из кирпича и блоков:

• возможно сооружения здание с различным количеством этажей и нестандартной планировкой. В возведенном строении несложно выполнить перепланировку внутренних помещений;
• уменьшенная толщина наружных стен без потери прочностных свойств строения. За счет малой толщины стен жилая площадь увеличивается на 8-10 процентов;
• продолжительные ресурс эксплуатации здания. Повышенный запас прочности обеспечивает долговечность строений, эксплуатация которых без ремонта возможна на протяжении столетия;
• повышенная сейсмическая стойкость. Каркас монолитного здания, усиленный арматурной решеткой, способен воспринимать сейсмические толчки силой до 8 баллов;
• увеличенная устойчивость строения к воздействию повышенной влажности и грунтовых вод. Монолитные конструкции представляют надежную преграду для влаги, обеспечивая повышенный уровень гидроизоляции;
• возможность возведения зданий без применения грузоподъемного оборудования.

Указанная особенность технологии позволяет значительно снизить сметную стоимость строительства;
пожаробезопасность железобетонной конструкции. Прочностные характеристики и эксплуатационные свойства железобетонного каркаса сохраняются при воздействии открытого огня и повышенной температуры.

Кроме указанных достоинств следует отметить экологичность конструкции, возможность выполнения строительных работ в любое время года, минимальный объем тепловых потерь, а также расширенные архитектурные возможности.

Множество достоинств и положительных моментов имеют монолитные дома, отзывы о которых всегда были хорошими

Что такое железобетон

Железобетон это такие комплексные конструкции, образованные из бетона и стальных стержней, работающих совместно, называются железобетонными, а стальные стержни — их арматурой.

Бетон – искусственный камень отличается высокой стойкостью к сжатию, но низкой к растяжению, что объясняет относительную его хрупкость. Металл обладает прекрасной стойкостью к растяжению, но не отличается стойкостью к сжатию. Стальной каркас, залитый бетоном, обладает устойчивостью и к растяжению, и к сжатию.

Виды железобетоны по технологии изготовления

Различают несколько видов изделия, что связано не столько со свойствами, сколько с технологией изготовления.

• Монолитный – железобетон, получаемый непосредственно на строительной площадке – фундамент.
• Сборный железобетон изготавливается на заводской площадке.
• Сборно-монолитный железобетон означает, что часть конструкций производится монолитным способом, а часть – сборным.

В состав стальной арматуры балки, кроме продольных стержней, расположенных в растянутой зоне и воспринимающих нормальные растягивающие усилия, входят поперечные вертикальные стержни, работающие на главные растягивающие напряжения (ближе к опорам), и монтажные стержни. Все стержни в местах пересечений соединяются контактной точечной сваркой, образуя сварной арматурный каркас.

Необходимая площадь сечения продольных и поперечных стержней арматуры определяется расчетом, а способ их объединения в сварные каркасы и количество таких каркасов в сечении балки — удобствами сварки и установки каркасов, удобствами укладки бетонной смеси и другими условиями.

Принципиально важным условием совместной работы арматуры с бетоном в железобетонных конструкциях является их сцепление, которое обеспечивается:

• в арматуре периодического профиля — выступами на поверхности стержней,
• в сварной арматуре — за счет сварных пересечений, в каждом из которых стержень одного направления служит анкером для стержня другого направления, и, кроме того,
• во всех случаях за счет обжатия стержней арматуры бетоном при усадке.

Преимущества и недостатки

Железобетонные каркасы применяется в строительстве как многоэтажных, в том числе высотных, конструкций, так и в сооружении небольших частных домов. В первом случае это техническая необходимость в силу прочности такого вида материала, во втором – экономично не обосновано, так как можно использовать более дешевые составляющие. К плюсам использования железобетонного каркаса в строительстве можно отнести:

• хорошие несущие данные;
• большой эксплуатационный период;
• большую длину пролетов (6 м);
• качественное изготовление составляющих каркаса полностью проводится на производствах, что обосновывает их надежность.

Из-за того, что железобетонными каркасами можно создавать большие площадки, расширяется возможность в планировании внутреннего пространства. Среди недостатков можно назвать только большой вес конструкций.

Плюсы и минусы

Каркас из железобетона имеет позитивные и негативные свойства:

Преимущества и недостатки

Железобетонные каркасы применяется в строительстве как многоэтажных, в том числе высотных, конструкций, так и в сооружении небольших частных домов. В первом случае это техническая необходимость в силу прочности такого вида материала, во втором – экономично не обосновано, так как можно использовать более дешевые составляющие. К плюсам использования железобетонного каркаса в строительстве можно отнести:

• хорошие несущие данные;
• большой эксплуатационный период;
• большую длину пролетов (6 м);
• качественное изготовление составляющих каркаса полностью проводится на производствах, что обосновывает их надежность.

Из-за того, что железобетонными каркасами можно создавать большие площадки, расширяется возможность в планировании внутреннего пространства. Среди недостатков можно назвать только большой вес конструкций.