Конструктивно- технологические решения элементов монолитных и сборно-монолитных зданий.

Конструктивно-технологический тип здания определяется методом возведения                   (см. табл.1).

Первая строительная система.

1. Монолитные (сборно-монолитные), возводимые в скользящей опалубке.

2. Монолитные (сборно-монолитные), возводимые в объемно-переставной опалубках, извлекаемые на фасад.

3. Монолитные (сборно-монолитные), возводимые в переставных опалубках, извлекаемые вверх.

Вторая строительная система.

4. Сборно-монолитные с устройством перекрытий в опалубках, устанавливаемые на проектной отметке.

5. Сборно-монолитные с устройством перекрытий методом подъема.

6. Сборно-монолитные с устройством перекрытий методом опускания опалубок.

Количество видов бетона и марок бетона каждого вида, одновременно применяемых на объекте, должно быть минимальным, как правило, не более двух. При этом бетонная смесь из полости внутри стены не должна попадать при бетонировании в наружную стену и наоборот – предполагается различная последовательность бетонирования поперечных и продольных стен.

Вертикальные стыки сопрягаемых стен возможны трех типов:

1. торцевой

2. фронтальный

3. фронтально-торцевой

.

Рис.1 Вертикальные соединения монолитных стен

Рис.2 Вертикальные стыковые соединения монолитных стен.

1 – Монолитные стены, бетонируемые в первую очередь;

2 – Монолитные стены, бетонируемые во вторую очередь;

3 – Отсекатель из мелкоячеистой металлической сетки, укрепляемый на каркасе

4 – Горизонтальные арматурные связи;

а) Бесшпоночное стыковое соединение – между щитами опалубки устанавливают отсекатель в виде торцевого щита (Торцевое соединение).                                                                                                                б) Соединение на шпонках, равномерно распределенных по высоте стен - в местах примыкания стен ортогональных направлений на плоскости крупно-щитовой опалубки устанавливают шпонкообразователи (Фронтальное соединение).

в) Соединение с дискретно расположенным шпонками создается на плоскости продольной стены и применяется в тех случаях, когда в первую очередь возводят продольные стены, а затем поперечные стены (Фронтально-торцевое соединение).                                                                                                                 

1. Монолитные стены, бетонируемые в первую очередь.

2. Монолитные стены, бетонируемые во вторую очередь.

3. Отсекатель из мелкоячеестой металлической сетки, укрепляемых на каркасе.

4. Горизонтальные арматурные связи.

   При торцевом стыке (Рис.1,а,б,в; Рис.2,а) между щитами опалубки устанавливают вертикальный отсекатель - торцевой щит, с помощью которого можно получить торец стены любой формы (гладкий, волнистый, со шпоном). Через специальные вырезы (отверстия) за грань внутренних стен пропускают горизонтальную арматуру.

При фронтальном стыке (Рис.1,г,д,е; Рис.2,б) в местах примыкания стен в ортогональном направлении на плоскости крупно-щитовой опалубки устанавливают шпонкообразователи.

При фронтально-торцевом стыке (Рис.1,ж), применяемом при использовании в сопрягаемых стенах бетонов разных видов или марок, между щитами опалубки внутренних стен в месте их примыкания к опалубке наружных стен устанавливают разделяющую тканую металлическую сетку с ячейками 10х10мм (в пространственный арматурный каркас устанавливается сетка).

 Минимальная толщина внутренней несущей стены по условиям звукоизоляции:   

–  из тяжелого бетона – 16см

–  из легкого бетона – 20….22см

Наружные стены, возводимые в скользящей и переставных опалубках, бывают (Рис.3):

1. Однослойные

2. Двухслойные

3. Трехслойные

Толщину наружных стен назначают по максимальной из величин, полученных в результате расчета на прочность и теплотехнического расчета.

• Однослойные стены выполняют в соответствии с основными технологическими и эксплуатационными требованиями из различных легких бетонов: бесфасадного защитно-отделочного слоя и с фасадным защитно-отделочным слоем.

Рис.3 Однослойные стены.

• Двухслойные стены (Рис.3,в) имеют:

  - несущий слой из монолитного бетона и изоляционный слой из бетонов на пористых заполнителях или ячеистого бетона:                                                                                                                                          - пенопласт ПСБ-С;

- жесткие плиты из стеклянной или минеральной ваты;

- плиты и блоки из пеностекла;

- плиты и блоки из ячеистого бетона.

Толщина несущего слоя при бетонировании:

- в переставных опалубках 120мм

- в скользящих опалубках 160мм

Рис.4 Двухслойные стены.

Рис. 5   

• Конструкция трехслойной стены (Рис.3,е) содержит:

1. Внутренний несущий слой из тяжелого или легкого бетона. 

2. Теплоизоляционный слой   

3. Наружный слой из бетона 80мм

4. Защитно-отделочный слой

5. Гибкие или жесткие связи из антикоррозийной арматуры для соединения наружного или внутреннего слоя (в каждом шве между плитами утеплителя 4 связи на 1 м² стены).

Возведение трехслойных стен сложный процесс, у нас применяются редко.

В местах обрамления оконных и дверных проемов применяют жесткие связи из цементного раствора. Для образования оконных и дверных проемов применяются извлекаемые и неизвлекаемые проемообразователи.

Армирование монолитных бетонных и железобетонных стен выполняется расчетной и конструктивной арматурой. При высоте здания до 16 этажей расчетная арматура не устанавливается при возведении в скользящих, объемно-переставных и разборно-переставных опалубках.  Конструктивное армирование стен выполняется:

· вертикальной арматурой – в местах пересечения стен, у свободных торцевых граней и у граней проемов.                                                                    

· горизонтальной арматурой – в уровне перекрытия из сборных плит.

 Монолитные стены и узлы их сопряжения армируют преимущественно Г-образными сварными каркасами.

В монолитных стенах, возводимых в скользящей опалубке с последующим устройством перекрытий, устраивают горизонтальные штрабы или гнезда на уровне отметки перекрытий для возможности соединения стен и перекрытий.

В зданиях из монолитного бетона применяются перекрытия:

· монолитные

· сборно-монолитные

· сборные

Выбор перекрытий зависит от конструктивно-технологической системы здания и возможностей производственной базы.

Монолитные перекрытия(Рис.6) подразделяются на:

а). Плоские, закрепляемые по всему контуру или части стен.

б). Плоские (безбалочные), опираемые на колонны.

в). Балочные

г). Кессонные.

Перекрытия в стенах, возведенных в скользящих, блочных и крупнощитовых опалубках устраивают двумя способами:

1. Применяют мелкощитовую опалубку, которую потом разбирают вручную и через дверные проемы переносят на следующую захватку.
2. Применяют складывающуюся крупнощитовую опалубку, извлекаемую через щель шириной 40см, оставляемую по всей длине перекрытия, затем щель бетонируют.

Основные способы опирания монолитных перекрытий в стенах, выполненных в скользящих опалубках:

• в отверстия, оставленные в стенах при бетонировании. Для опирания плит отверстия имеют размеры 200…250мм, расстояния между отверстиями 600….1000мм.
• в горизонтальные штрабы с минимальной глубиной 30мм, которые были оставлены в стенах при бетонировании (в опалубку стен вводят деревянные рейки, которые убирают после подъема опалубки).
• за счет приварки закладных деталей перекрытия к металлическим пластинам, закрепленных в бетоне.
• за счет арматурных выпусков, заложенных в стены. Выпуски очищают от бетона стен, выпрямляются и закрепляются в перекрытии.

 Сборно-монолитные перекрытия имеют два варианта конструктивно-технологического решения:

1. со сборными скорлупами (Рис.7), выполняющими роль оставляемой опалубки.

2. со сборными, предварительно-напряженными оголовками (Рис.8).

 Сборно-монолитные перекрытия со скорлупами в виде оставляемой опалубке.

 Скорлупы имеют толщину 40-60мм, ширину 1,5-2м и длину до 7,2м. Большепролетные скорлупы армируются предварительно напряженной высокопрочной проволокой. Сборные скорлупы устанавливают на монолитные стены с помощью рамной или балансирной траверсы. Под скорлупу устанавливают телескопические инвентарные стойки для восприятия свежеуложенного бетона толщиной 80-140мм.

После набора бетоном необходимой прочности стойки снимают, и плита начинает работать как сборно-монолитное неразрезное перекрытие, имеющее рабочую арматуру в сборной скорлупе и опорную арматуру в монолитном бетоне.

Рис.7  Сборно-монолитные перекрытия со скорлупками в виде оставляемой опалубки.

Рис.8  Сборно-монолитная плита (а) со сборными предварительно-напряженными  оголовками (б).

1 – щитовая опалубка; 2 – стойки; 3 – колонна; 4 – сборный оголовок; 

5 – монолитная бетонная плита; 6 – кольцевая преднапряженная арматура по контуру;

7 – радиальные выпуски арматуры.

 Устройство заключается в следующем:

1. Между колоннами устраивается крупно-щитовая опалубка перекрытия.
2. На колонны монтируются сборные предварительно напряженные оголовки большого диаметра (плоские или канонические)- 200….250см.
3. Между оголовками укладываются арматура плиты, и производится бетонирование монолитной части плиты (Табл. 3).

            Таблица 3

Толщины сборно-монолитных перекрытий со сборными предварительно-напряженными оголовками.

  В самонапряженных железобетонных конструкциях предварительное напряжение создается в процессе твердения напрягающегося бетона и его расширения, в результате чего происходит натяжение находящейся в конструкции арматуры.

В качестве опалубки для изготовления сборных оголовков можно использовать разъемные бортовые опалубки. Применяется напрягающий бетон на напрягающем цементе НЦ-20 и НЦ-40.

В зоне опирания перекрытий на колонны в толще плиты при бетонировании устанавливаются стальные закладные элементы- воротники для обеспечения требуемой прочности плиты на продавливание, формирования необходимого зазора между плитой и колонной, а также для пропуска и закрепления грунтовых тяг подъемника с помощью вырезов, предусмотренных в них. Воротник обеспечивает жесткие и шарнирные соединения перекрытий с колонной.

В сборно-монолитных зданиях (с применением Сборных плит перекрытий) горизонтальные соединения стен и плит могут быть:

1. Контактными – нагрузка вышестоящей стены передается через горизонтальный технологический шов;

2. Платформенными – нагрузка передается через площадки перекрытий, на которые опираются стены ( платформы);

3. Комбинированными, сочетающими особенности контактного (считаются наиболее прочными стыками) и платформенного стыков.

До замоноличивания узла сборные плиты перекрытий временно опираются на телескопические стойки.

При устройстве перекрытий, в них вставляют картонные, пластмассовые или бетонные заглушки, чтобы бетон не растекался по пустотам. В процессе бетонирования следующего этажа пустоты заполняются бетоном.

В сборно-монолитных зданиях второй строительной системы (здания со стволами и (или) каркасом, возводимые в скользящей и (или) переставных опалубках) для обеспечения прочности и жесткости многоэтажного здания при действии на него горизонтальных и вертикальных нагрузок используют ядра или диафрагмы жесткости.

По форме поперечного сечения ядра жесткости могут быть:

1. Замкнутыми - квадратными, прямоугольными, круглыми, треугольными, многоугольными и др.

2. Открытыми – Х-образными, Т-образными, П-образными и т. д.

Ядра жесткости относят к конструктивным ствольным системам.

Вертикальную нагрузку ядра жесткости воспринимают в зависимости от принятой схемы конструктивной ствольной системы:

а - с передачей вертикальной нагрузки на колонны (Рис.9,а). Вертикальная нагрузка не передается ядру жесткости поэтому: между ядром и обстройкой вводятся связи специального типа; не препятствующие вертикальным взаимным смещениям ядра и обстройки, но обеспечивающие передачу горизонтальных нагрузок.                                                                    Эта схема целесообразна при существенно неравных вертикальных нагрузках на ядро и обстройку.

б - с передачей вертикальной нагрузки на колонну и ядро (Рис.9,б). Ядро жесткости несет часть вертикальной нагрузки от обстройки.

в - с передачей вертикальной нагрузки на консольные этажи (Рис.9,в). Вся вертикальная нагрузка воспринимается только ядром с передачей ее непрерывно по высоте.

г - с передачей вертикальной нагрузки с верхним оголовником и подвесками (Рис.9,г). Вся вертикальная нагрузка воспринимается только с передачей ее непрерывно сосредоточенно вверху.

д - с передачей вертикальной нагрузки с нижней опорой (Рис.9,д). Вся вертикальная нагрузка воспринимается только ядром с передачей её сосредоточена в низу.

е - с передачей вертикальной нагрузки с промежуточными опорами (Рис.9,е). Вся вертикальная нагрузка воспринимается только ядром с передачей ее в нескольких уровнях по высоте здания.

Рис.9  Ствольные конструктивные системы.

1. Ядро жесткости. 2. колонны. 3. Консольные этажи. 4. Подвески. 5. Опоры. 6. Перекрытия

Железобетонные ядра жесткости выполняются в основном из железобетона с гибкой или жесткой арматурой, в скользящей или переставной опалубке, одновременно или раньше с монтажом каркаса.

Рекомендуется:

- для стен ядер жесткости применять бетон М 400, 300, 200;

- для монолитных перекрытий - бетон М 200;

- стены «ствола» в скользящей опалубке – постоянной толщины по высоте с изменением марки бетона и армирования в соответствии с расчетом. При бетонировании «ствола» в переставной опалубке принимают переменную толщину стен (но не менее 200мм), задаваясь оптимальными параметрами по бетону и арматуре.

Для зданий различных строительных систем рекомендуются следующие виды монолитных фундаментов:

Ленточные фундаменты (Рис.10) рекомендуются:

- при благоприятных грунтовых условиях;

- для зданий высотой 16этажей;

- С нагрузкой на колонну не более 450-550т или при нагрузке на несущие стены до 90т на погонный метр;

- Прямоугольного или ступенчатого сечения;

- Возводить в мелкощитовых опалубках или методом «стена в грунте».

Столбчатые фундаменты рекомендуются:

- для зданий с каркасом;

- в виде отдельных опор под колонны;

- ступенчатого сечения;

- возводится в мелкощитовых опалубках.

Плитные фундаменты рекомендуются:

- в зданиях повышенной этажности (выше16 этажей) или когда грунты обладают относительно невысокой несущей способностью.

   Разновидности плитных фундаментов.

• в виде ребристой плиты;
• в виде плоской (безбалочной) плиты;
• в виде полой плиты (коробчатого сечения).

 Исследования показали, что целесообразнее применять плоские безбалочные фундаменты по расходу бетона, стали и трудоемкости.

Рекомендуется:

- толщину этих плит принимать 1/6….1/8 пролёта;

- армировать сварными сетками в сочетании с вертикальными арматурными каркасами;

- плиты устраивать под всем зданием стеновой конструктивной системы, а в зданиях ствольно-стеновых, каркасно-ствольных, ствольных конструктивных систем – только под стволами.

Армирование фундаментных плит осуществляется в двух направлениях стержневой или высокопрочной арматурой, размещенной в нескольких уровнях по толщине плиты. Получает применение предварительное напряжение фундаментных плит.

Свайные фундаменты (Рис.11) рекомендуются:

- при неблагоприятных погодных условиях;

- в случае необходимости глубокого заложения фундамента при благоприятных грунтовых условиях;

Виды свайных фундаментов.

· Ростверковые

· Безростверковые

Для ростверков и набивных свай рекомендуется применять монолитный бетон.

При возведении зданий повышенной этажности на относительно слабых грунтах применяют фундаменты свайного типа в виде буровых опор или набивных свай, которые опирают на плотные несжимающие породы.

Буронабивные сваи имеют диаметр от 0,9 до 3м с уширенной пятой до 6…8м. Оголовки опор объединяются монолитными плитными или балочными ростверками толщиной 2…3м.

При возведении зданий повышенной этажности применяют комбинации фундаментов различного типа в пределах одного здания:

1. Фундаментная плита под стволом и буровые опоры под колоннами наружных стен.
2. Набивные сваи небольшого диаметра под всей площадью и буровые опоры большого диаметра под углами ствола и др.

Рис.10  Ленточные, столбчатые и плитные фундаменты.

Рис.11 Свайные фундаменты:

1 – балочный ростверк; 2 – плитный ростверк;

3 – свая забивная или набивная; 4 – свая набивная.

Опалубочные работы.

3.1 Общие требования, классификация и область применения опалубок.

Опалубка необходима для придания свежеуложенной бетонной смеси определенной формы, и возможности выдержки бетона в течение длительного времени до достижения им достаточной прочности.

Требования к опалубке:

1. должна быть прочной

2. устойчивой

3. недеформативной

4. должна воспринимать технологические нагрузки и давление бетонной смеси при ее укладке и уплотнении.

5. опалубка должна обеспечивать:

· точность размеров монолитных конструкций;

· быстрый монтаж;

· возможность укрупнительной сборки;

· быстросъемность соединительных элементов;

· технологическая гибкость – модульность;

· поверхность после снятия опалубки должна отвечать требованиям ГОСТ 22753-77.

6. Класс точности смонтированной опалубки должен быть на 1-2 класса выше класса точности бетонируемых конструкций.

1. По конструктивным признакам (в монолитном домостроении):                                                                -   скользящая;

- разборно-переставная крупно - и мелкощитовая;

- блочная (неразъемная, разъемная, переналаживаемая);

- объемно-переставная;

- несъемная;

- подъемно-переставная;

- горизонтально перемещаемая (катучие, туннельные);

- пневматическая;

- греющая;

1. По материалу:

             - Фанера – износоустойчива, стойка к динамическим нагрузкам.

Для покрытия фанеры применяют полиэтиленовую пленку; стеклопластик; слоистый пластик; винипласты; стеклоткань, пропитанную фенолформальдегидными клеями (ФСФ).

При использовании пленочного покрытия увеличивается поверхностная твердость фанеры, ее износостойкость, уменьшается сцепление опалубки с бетоном; Оборачиваемость многослойной фанеры увеличивается в 50 раз.

                   -    Древесностружечные плиты ДСП (стружки + синтетические смолы):

Это водопоглащающие опалубки, оборачиваемость опалубки 10 циклов;

Плиты, покрытые пленками, имеют более высокую оборачиваемость;

Из-за низких показателей механической прочности и оборачиваемости - невысокая стоимость.

                   - Металлическая опалубка не подвержена воздействию влаги; износостойкая; в  2-3 раза стоимость стальной опалубки выше деревянных опалубок, поэтому применение ее экономично лишь при более 100 оборотах; теплоизоляционная способность стали в 400 раз меньше древесины.

Для придания лицевой поверхности бетонных конструкций архитектурной выразительности за счет создания необходимой фактуры и формы используют матрицы, которые устанавливают в опалубку перед бетонированием или приклеивают к опалубочным поверхностям.

          Матрицы выполняют из:

- полиуретана;

- полисульфита;

- натурального каучука;

- на основе армированного стеклопластика и полиуретана (жесткие матрицы);

Выбор опалубочной системы выполняют с учетом технологического соответствия опалубки возводимому объекту.

В таблице 4,5 приведены типы опалубок и выбор материала для различных сочетаний (монолитных, сборно-монолитных и сборных) наружных стен и перекрытий. Позволяет на предварительном этапе проектирования сопоставить предполагаемую конструкцию ячейки здания с возможностями строителей.

Таблица 4

Выбор типа опалубки в зависимости от конструкций здания.

                                                                                                                                       Таблица 5