Главная |Строительство |Строительство монолитного каркаса частного дома
Дата: 26 июня 2017
Коментариев: 0
Строительство частных домов на базе монолитного каркаса постепенно приобретает популярность. Прогрессивная строительная технология позволяет за ограниченное время возводить здания различной архитектурной сложности и этажности. Длительный ресурс эксплуатации строений обеспечивается благодаря несущим колоннам, изготовленным из армированного бетона, обеспечивающим равномерное распределение действующих нагрузок.
Строительство каркаса
Что касается общественных зданий, то здесь при высоте до 4 — 6 этажей стены могут выполняться из камня. При большей высоте экономичнее применение железобетонного каркаса до 12 — 15 этажей, после-чего может оказаться более уместным металлический каркас.
Обычные цехи промышленных предприятий состоят из нескольких рядов колонн, несущих подкрановые балки и покрытие. Железобетонные колонны одноэтажных цехов связаны в продольном направлении подкрановыми балками и в поперечном — конструкцией кровельного покрытия. Железобетонные подкрановые балки делаются таврового или прямоугольного сечения.
Железобетонные подкрановые балки
Тавровое сечение может быть как с односторонней полкой, так и симметричное (рис. 4). Наличие полки увеличивает боковую жесткость и улучшает условия монтажа и эксплоатации подкранового пути. Нормальный пролет подкрановой балки 5 — 6 м. Высота балки d определяется по расчету и составляет 1/10—1/6 пролета в зависимости от нагрузки.
Ширина ребра b принимается равной от 1/4 до 1/2 высоты. Толщина плиты (полки тавра) 10—15 см. Расчет подкрановой балки производят обычно, как неразрезной балки, несущей равномерно распределенную нагрузку от собственного веса и систему подвижных сосредоточенных грузов — давления бегунков крана (рис. 5).
Кроме того на балку действуют горизонтальные усилия от торможения крана, передающиеся бегунками. В соответствии с этим выполняется армирование подкрановых балок (рис. 6). При расположении арматуры следует руководствоваться характером огибающих эпюр изгибающих моментов и поперечных сил.
Колонны
Колонны цехов, несущие подкрановые балки, могут быть сплошными — либо спаренными (рис. 6). Последние требуют часто меньшего расхода материала и представляют удобство в части расположения труб (между ветвями) и пр.
Покрытие
Покрытия цехов могут быть выполнены из различных материалов (дерево, металл, железобетон). Во всех случаях при расчете рекомендуется учитывать связь колонн с покрытием. Фундаменты под колонны цехов устраиваются по типу описанных выше. Торцевые стены представляют собой фахверк, состоящий из ряда вертикальных элементов (колонн) и горизонтальных (прогонов).
При расчете торцевого фахверка учитывают совместную работу этих элементов как под влиянием вертикальной нагрузки (собственный вес и заполнение), так и горизонтальной (ветер). В случаях небольших пролетов возможно применение покрытия виде железобетонной ребристой плиты или сплошного сборного настила. Тогда ригели совместно со стойками рассматривают как жесткую раму и соответственно армируют (рис. 7).
Расчетом должно быть учтено влияние перекрытия как жесткой диафрагмы на смещения отдельных плоских рам. Большое значение имеют всякого рода вертикальные диафрагмы в виде стенок или подкосов, воспринимающих горизонтальную нагрузку и тем самым дающих возможность считать остальные рамы практически несмещаемыми в горизонтальном направлении.
В одноэтажных цехах особое распространение получил сборный железобетон, что объясняется сравнительно малым расходом материала на квадратную единицу площади здания и возможностью широкой типизации конструктивных элементов. Сборные конструкции должны производиться в заводских и полузаводских условиях, обеспечивающих тщательность их изготовления.
При проектировании сборных конструкций возможно устройство более сложной формы, чем при монолитном железобетоне, благодаря чему достигается наиболее полное использование материала по всем сечениям элемента. На рис. 8 показана конструкция сборной колонны и на рис. 9 — сборной подкрановой балки.
Железобетонные каркасы многоэтажных зданий представляют собой пространственную раму, состоящую из сетки колонн и связывающих их в двух направлениях балок — ригелей. В плоскости каждого этажа проходят железобетонные перекрытия, составляющие одно целое с каркасом (рис. 0).
Заполнение каркаса, образующее стены, осуществляется из легкого малотеплопроводного материала (камни из «теплого» бетона, пустотелый кирпич, обычный кирпич, естественные камни: туф, ракушечник и пр.) и укладывается по бортовым балкам, очертание которых следует выбирать таким образом, чтобы обеспечить отепление железобетона и по возможности совместить прогон с перемычкой.
Для ускорения производства работ от возможно также применение жесткой арматуры для всех основных несущих элементов каркаса с тем, что вначале производится монтаж металлического каркаса (жесткой арматуры), который затем используется в качестве лесов при бетонировании.
Конструирование элементов железобетонного каркаса выполняется по обычным правилам. Ocобoe внимание должно быть уделено конструированию рам, на которые условно разделяется каркас. Узлы рам должны быть армированы таким образом, чтобы обеспечить жесткое соединение элементов (рис. 1) с учетом характера производства работ. Опирание стоек (колонн) рамы на фундамент чаще всего осуществляется жестким путем — введением арматуры стоек в массив фундамента.
Плюсы монолитно-каркасного дома
Универсальность конструкции дома
Практически все монолитные элементы дома (опорные колоны, перекрытия и стены) являются несущими и характеризуются высокой прочностью. Такая способность позволяет:
- создавать «висячие» выступы за периметром несущих стен здания, тем самым увеличивать полезную площадь дома,
- встраивать во внешние стены большие панорамные окна, с сохранением высокой несущей способности
- строить дома практически любых, самых смелых форм, от полукруглых до многоуровневых и на самых сложных участках местности
- возможность комбинировать свойства разных строительных материалов. Стены в бетонном каркасе можно выкладывать из любого строительного камня. Так в одном доме можно использовать газоблок, кирпич, гипс, природный камень и даже пиломатериалы.
монолитная технология позволяет возводить дома практически любой формы и в трудно доступных местах
Свободная планировка внутри дома
Свобода разделения внутреннего пространства и возможность его дальнейшего изменения благодаря тому, что внутри дома нет несущих стен, демонтаж которых может привести к обрушению здания. Если того требует инженерное решение, внутри помещения может заливаться незначительное количество опорных колон, однако на планировочные решения они не влияют. Только в монолитно-каркасных и монолитных домах, возможно спроектировать большие пространства без множества опорных балок и колон.
свободная планировка монолитного дома
Высокая прочность и надежность
Из всех современных строительных материалов железобетон является наиболее прочным и надежным. Он выдерживает самые большие весовые нагрузки, адаптивен к сезонным изменениям грунта, позволяет возвести сейсмоустойчивое здание, стену из бетона, не возможно, повредить механическим путем, без использования специальной тяжелой техники. Тяжелые предметы мебели крепко держаться на бетонной стене.
Долговечность
Средний срок службы монолитно-каркасного дома составляет 150 лет, это значительно больше в сравнении с кирпичными домами. При этом, монолитный каркас не теряет своей геометрии, его не нужно «стягивать» по периметру и все временные изменения верхнего слоя, которые могут проявиться через десятки лет, устраняются поверхностным бетонированием поврежденных временем участков. Это хороший выбор строительства дома для нескольких поколений семьи.
монолитный дом
Пожаростойкость
Бетон не горит и не поддерживает открытый огонь. Температура стен при прямом воздействии пламени не повышается термически опасных уровней. Которые могут вызвать возгорание.
Звукоизоляция
Комбинация в одном доме стен бетонного монолита и таких материалов как газоблок или кирпич, позволяет получить усредненную шумоизоляцию от внешних шумов. Бетон хорошо удерживает волновой (звуковой) шум, однако, так же хорошо проводит и ударный шум. Использование в одной конструкции, например газоблока, который нивелирует ударный шум и достаточно хорошо, благодаря своей пористости, поглощает волновые шумы, позволяет получить тихий дом. Особенно актуальна бетонно-газоблочная комбинации при частном строительстве, поскольку через бетонные коммуникации не будут распространяться ударные звуки соседского ремонта.
Теплый дом
В данном случае рассматривается пирог дома в целом. Сам бетон характеризуется не самыми лучшими теплоизоляционными свойствами, однако газобетонные блоки в бетонном каркасе, совмещенные со стандартным пирогом стены, состоящего из газоблока, межстеновой прокладки из утеплителя и облицовочного кирпича создают эффективную теплоизоляцию. Таким образом, дом быстро нагревается и долго остывает.
Устойчив к грибку, насекомым и грызунам
Строительный камень не интересен для обустройства жилища, а так же в качестве пищи ни насекомым, ни грызунам, ни птицам. Единственным местом обитания животного мира может стать пустотность в пироге стены, при не грамотном монтаже утеплителя, наличия пустотности и не герметичности кладки.
Бетон, кирпич, газоблок, ракушечник и другие строительные камни являются дышащими материалами, потому не склонны к излишнему удержанию влажности до образования грибка или плесени. Единственной причиной образования грибка в самом доме могут быть только внутренние ошибки устройства системы вентиляции или ее полного отсутствия, а так же искусственно созданная влажность внутри дома.
монолитно-каркасный дом
Быстрые сроки заселения в новый дом и незначительная усадка
Монолитная технология позволяет вести практически беспрерывное строительство и возвести коробку частного дома, буквально за один теплый сезон, за 3-4 месяца. За это время бетон успевает набрать достаточной прочности для начала последующих отделочных работ. Свойства прочности железобетона сохраняют целостность конструкции при незначительной усадке и даже при сезонных изменениях грунта, позволяют избежать появления трещин, при кладке стен равномерно распределить по фундаменту дополнительную нагрузку. А усадка отдельной стеновой кладки никак не отражается на геометрии монолитного каркаса, поскольку она происходит строго в рамках плит перекрытия и вертикальных колон. Перечисленные свойства конструкции дают возможность выполнять внутреннюю отделку сразу после набора прочности бетонного каркаса.
технология позволяет сократить сроки заселения в дом с момента начала строительства
Сейсмоустойчивость
Технология широко используется в районах с нестабильными грунтами, сейсмоопасных зонах. Армированный, единолитой и бесшовный бетон не боится землетрясений до 8 балов и даже незначительные трещины поверхностного слоя не будут нарушать несущую способность крепкого монолита. Для примера, железобетон используется для строительства капитальных плотин гидроэлектростанций, где десятилетиями подвергается давлению огромных объемов воды.
При бытовых взрывах внутри дома, вся конструкция не обрушится и сохранит прочность, а пострадает только помещение, в котором находится источник взрыва, в отличие от блочных, панельных и кирпичных домов, которые при взрывах бытового газа по инерции складываются, повреждая соседское жилье.
монолитный дом после взрыва газа, пострадал только в пределах одной секции, без обрушения
для сравнения последствия взрыва газа в панельном доме
Температурные и осадочные швы
В отдельных случаях (при слабых грунтах) возможно опирание стоек на фундамент делать шарнирным (рис. 2). При большой длине железобетонных зданий их разделяют температурными швами на отдельные «отсеки». Температурный шов, разделяя все здание по высоте, может не иметь места в фундаменте, где значительные колебания температуры исключены. Осадочные швы устраиваются при неравномерных свойствах грунта под зданием, при сильно различающихся нагрузках отдельных частей здания и в других случаях, когда можно ожидать неравномерной осадки здания.
Осадочный шов проходит через все здание по высоте, в том числе и через фундаменты. Обычно осадочные швы сочетают с температурными. Швы выполняют в виде парных колонн (рис. 3), опирающихся на общий фундамент (температурный шов), а также разрезкой плит безбалочного перекрытия (рис. 4) или балок ребристого (рис. 5).
Последние две схемы шва могут быть температурными и осадочными.
Главные преимущества технологии
Благодаря оригинальной конструкции и современной технологии возведения, монолитный каркас дома обладает комплексом преимуществ.
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.
Расчет каркаса железобетонного
Для расчета каркаса здание условно разделяют на отдельные плоские рамы, определение усилий в которых производится обычными способами строительной механики. Как указывалось, особому учету подлежат дополнительные связи, вводимые наличием жестких перекрытий — диафрагм.
Перекрытие, жестко связывая «плоские рамы», делает невозможным их независимое перемещение в горизонтальном направлении. Практически можно считать перекрытие неизменяющимся по форме. Тогда деформация отдельных рам в горизонтальном направлении должна происходить таким образом, чтобы перекрытие, их соединяющее, сохраняло перемещаясь свою форму.
Учитывая такое свойство горизонтальной диафрагмы — перекрытия, можно путем введения в отдельные рамы жестких вертикальных элементов передавать на них все горизонтальные усилия, действующие на каркас. Тогда остальные рамы рассчитывают только на вертикальную нагрузку без учета смещения узлов в горизонтальном направлении. Кроме того во всех случаях, даже при отсутствии вертикальных диафрагм, учет связи между рамами в виде перекрытия приводит к упрощению расчетов и, что особенно важно, дает наиболее правильное отражение действительных условий работы конструкции под нагрузкой.
Железобетонные каркасы с успехом применяются для зданий большой этажности в обычных условиях. В условиях же возможных землетрясений, т. е. для антисейсмичных сооружений, применение железобетонных каркасов рекомендуется уже при высоте в 3—4 этажа.
Фундаменты под каркасы антисейсмичесные сооружений должны быть сплошными либо отдельными, но с обязательной связью между ними в виде жестких железобетонных балок (рис. 6).
Для ускорения процесса возведения железобетонных каркасов многоэтажных зданий применяют различные методы, как то: устройство жесткой арматуры, применение подвижной опалубки и монтаж всего каркаса из отдельных, заранее изготовленных сборных элементов. Последний метод (рис. 7) находится еще в стадии опытов, но имевшие место случаи его применения дают возможность сделать вывод о целесообразности его дальнейшего развития.
Устройство лестниц
Сложная форма лестниц и необходимость в большинстве случаев их несгораемости обусловили применение железобетона для их возведения. Железобетонные лестницы выполняются в зависимости от их назначения и условий возведения. Применяются лестницы монолитные, сборные или смешанные.
В монолитной конструкции ступени поддерживаются плитой (рис. 
и составляют с ней одно целое. Такие лестницы обладают значительным собственным весом и находят применение сравнительно редко. Интересная конструкция монолитной лестницы представлена на рис. 9 она может явиться прекрасной иллюстрацией конструктивных возможностей железобетона как строительного материала.
Наибольшее распространение в промышленных, общественных и жилых помещениях находят лестницы смешанной конструкции: из сборных ступеней по монолитным косоурам. Заранее изготовленные ступени могут быть сплошными или пустотелыми.
Последние предпочтительны в зданиях промышленного назначения. Ступени изготовляются из бетона марки R28 = 110 кг/см2, причем верхняя поверхность (проступь) обрабатывается обычно под мозаику.
Косоуры выполняются в виде наклонных балок прямоугольного сечения, монолитно соединенных с площадочными балками В некоторых случаях косоуры делают изогнутыми, что дает возможность использовать их в качестве несущих балок лестничной площадки. Железобетонные лестницы с успехом применяются не только для простейшей формы (двухмаршевая лестница), но и в случае круглых многоугольных, овальных и других планов.
Сборные лестницы из железобетона весьма рациональны, так как избавляют от необходимости устройства сложных лесов и опалубки, необходимых при монолитной и смешанной конструкциях. Сборные лестницы монтируются из отдельных площадочных балок, косоуров и ступеней. Заслуживает внимания конструкция заготовленных заранее целых лестничных маршей, что упрощает монтаж и ведет к дальнейшей индустриализации строительства.
