Каркас из железобетона

Строительство – сложный и долгий процесс. Есть много методик, материалов и техник, которые используются в таком виде работ. Они отличаются в зависимости от того, будет ли сооружение жилым помещением, или строением для промышленных целей. Среди них – использование железобетонных каркасов. Это не новый и распространенный вид строительства, особенно часто применяемый для сооружения многоэтажных конструкций. Правильная техника строительства и качественные материалы обеспечат максимально возможную стойкость. Прочность и надежность таких строений доказана годами.

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.

Виды. Где используется в строительстве?

Каркасные железобетонные конструкции можно разделить на:

Каждый из этих видов лучше всего подходит для своего типа строительства и схема их установки полностью разные. Использование сборного железобетонного каркаса (серия 1.020) раньше ограничивалось только сооружениями для промышленных или административных целей, сейчас этот материал широко применяется для жилых помещений, так как удалось ввести в такую конструкцию гибкую внутреннюю планировку. Использование этого вида имеет свои плюсы:

• применение небольшого количества материалов (как, например, в монолитном);
• возможность работать при низких температурах.

Особенностью этого вида является то, что таким железобетонным каркасом обеспечивается невысокая несущая способность и в нем используются жесткие узлы. К минусам этого вида относиться:

• рама каркаса не сопротивляется горизонтальному движению, отчего неизменяемость пространства зависит только от вертикальных элементов;
• ограниченность в выборе формы конструкции из-за заводских стандартов.

Сборный железобетонный каркас составляют три элемента:

• колоны;
• ригели;
• основы лестничных проемов.

Схема сборного железобетонного каркаса.

Эти элементы изготавливаются на производстве, после чего привозятся на строительство и собираются в единую конструкцию. Монолитные каркасы делают на строительной площадке путем заполнения опалубки конструкции бетонной смесью нужной марки. Преимущества использования:

• нет ограничения по форме, местонахождению элементов в конструкции, сечению колонн;
• прочность – способны выдержать любую нагрузку и количество этажей;
• нагрузки между элементами в железобетонном каркасе рассредоточиваются, что дает возможность экономить используемые материалы (жесткие составляющие часть нагрузки с колон переносят на балки и перекрытия);
• при возведении стен и перегородок используются материалы с высокими теплоизоляционными свойствами.

Для сооружения монолитной конструкции используют съемную опалубку, которая заливается бетоном. Это ускоряет строительные работы.

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).

Перегородки между комнатами выполняют толщиной 12 см из ячеистых блоков (звукоизоляция не меньше 43 дБ).

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.

Повышение эффективности монолитного каркасного жилья

Не смотря на то, что монолитный каркас уже широко используется в строительстве, его функциональные свойства стараются постоянно повысить. Строители пытаются сделать его более прочным, уменьшить расход материалов. Одним из способов достижения такой цели является использование бетона более высокой марки. Это уменьшает расход арматуры в каркасах, отчего расход на материалы уменьшается. Эффективность каркаса достигается, если армирование составляет больше 3%. Оптимизация монолитного железобетонного каркаса происходит по:

• марке бетона;
• сечению ж/б составляющих;
• количеству арматуры в бетоне.

В сооружении монолитных каркасных зданий используют метод, при котором коробку конструкции заглубляют в землю на глубину до 2 этажей. При этом все здание замоноличено. Такая техника позволяет упрочнить конструкцию, так как нагрузки передаются пластовым грунтам (они высокопрочные).

Стоимость такого здания очень большая (опалубка, техника и т. д.), отчего при строительстве одноэтажных (2-3) сооружений используется редко. Для таких конструкций чаще используют сборные железобетонные каркасы, что дешевле и они достаточно прочны для такой высоты.

Заключение

Железобетонные каркасы – наиболее подходящий материал для возведения многоэтажных зданий. Такая конструкция является прочной и выдерживает большой вес и этажность. Каркасы бывают сборными, сборно-монолитными и монолитными, каждый из них подходит для конкретного вида строительства. Не так давно сборные каркасы использовались только для промышленных или административных целей.

Использование такого материала для небольших, например, одноэтажных, сооружений нецелесообразно из-за большой стоимости материалов и работ. Техника конструирования железобетонных каркасных зданий проектируется до каждой мелочи, что обеспечивает надежность и стойкость таким сооружениям. При возведении таких зданий необходимо учитывать нормативы, которые законом установлены для разных помещений.

Что такое монолитный каркас частного дома?

Для возведения зданий используются различные технологические приемы. Приобретает популярность монолитно-каркасная технология, обеспечивающая повышенную долговечность строительных объектов при уменьшенной стоимости монтажных мероприятий.

Монолитный каркас частного дома и промышленного здания обеспечивает повышенную прочность возводимых конструкций за счет равномерного распределения нагрузок бетонными колоннами, усиленными стальной арматурой.
Рассмотрим особенности технологии, оценим ее достоинства и проанализируем недостатки.

Что представляет собой монолитный каркас частного дома

Технология постройки зданий монолитно-каркасного типа первоначально применялась для возведения объектов коммерческого и производственного назначения. Однако благодаря повышенной нагрузочной способности строительных объектов и долговечности сооружаемых конструкций получила широкое распространение в области жилищного и дачного строительства.

Технология монолитного строительства широко известна во всем мире

Сооружаемый по прогрессивной технологии, бетонный каркас дома представляет собой прочную конструкцию, состоящую из:

• арматурного каркаса, изготовленного из стальных прутков. Установка каркаса производится до заливки бетона и позволяет сформировать цельный силовой контур, повышающий нагрузочную способность строительных инструкций;
• марочного бетонного раствора. В состав заливаемой бетонной смеси входит портландцемент с маркировкой не ниже М400. Раствором наполняют предварительно установленную опалубку, которую разбирают после застывания колонны.

Несущие нагрузку железобетонные колонны, благодаря которым каркасные дома приобретают повышенную прочность, сооружаются различными способами:

• первый метод предусматривает сборку опалубочной конструкции, монтаж арматурной решетки будущих колонн и заливку бетонной смеси;
• технология позволяет после твердения бетона и разборки опалубки легко делать наружную стену внутри бетонного каркаса, используя кирпич или различные виды строительных блоков;
• согласно второму способу возможно строительство стен здания в соответствии с проектными требованиями.

При этом простенки усиливают арматурной решеткой, размещенной внутри двусторонней опалубочной конструкции. Опалубку после сборки заполняют бетонной смесью. Функцию торцевых частей выполняют стены, что облегчает процесс работы.

Заполнение межплитного пространства стен может быть выполнено из любого прочного материала

Профессиональные строители рекомендуют монолитный каркас частного дома своими руками сооружать только после детального изучения требований технологии. Следует заранее подготовить стеновой комплект, состоящий из газобетонных блоков или других стройматериалов, стальной арматуры и рабочего раствора.

Важно также тщательно разобраться с особенностями возведения зданий монолитно-каркасного типа и продумать, как обеспечить жесткую связь между фундаментом и каркасом.

Особенности сооружения каркасно-монолитного здания

Бетонный каркас частного дома является главной особенностью монолитно-каркасного строения. Железобетонные колонны, обладающие высокой жесткостью, размещаются в максимально нагруженных участках. Колонны связывают элементы перекрытия, монолитное фундаментное основание и стены в общий силовой контур.

Монолитно-каркасное здание состоит из следующих элементов:

• фундаментной основы, выполненной в виде мощной железобетонной плиты или армированной бетонной ленты;
• бетонных колонн, соединяющих между собой фундаментную базу и плиты перекрытия;
• пространственного арматурного каркаса, изготовленного из прочной стальной арматуры.

Стены в зданиях монолитного типа значительно тоньше, чем в кирпичных и блочных строениях. Это позволяет увеличить площадь жилого пространства. При необходимости обеспечить дополнительную теплоизоляцию, допускается выполнять стены и элементы перекрытия многослойными. При этом внутренний слой несложно утеплить теплой керамикой или другими материалами.

Армокаркас монолитного дома изготавливают из стальных прутьев различного диаметра

От места строительства каркасно-монолитного здания зависит выбор типа основания. Применяются следующие виды фундаментов:

• ленточный, выполненный из готовых железобетонных блоков или залитый из монолитного бетона. Ленточная основа обеспечивает устойчивость зданий на непучинистых почвах, а также грунтах с близким расположением водоносных слоев;
• плавающий, изготовленный в виде цельной плиты. Железобетонный каркас частного дома, смонтированный на усиленной бетонной плите, обеспечивает устойчивость различных видов зданий. Плитная основа положительно зарекомендовала себя на проблемных грунтах.

Технология не предусматривает использование стен в качестве силовых элементов. По железобетонным колоннам нагрузка от элементов строения равномерно распределяется и передается на фундаментную основу. Это позволяет обеспечить повышенный запас прочности железобетонных конструкций и увеличенный ресурс их эксплуатации.

Сооружение железобетонного каркаса выполняется с помощью следующих типов опалубки:

стационарной

Монолитная опалубка туннельного типа состоит из готовых элементов, не подлежащих демонтажу после твердения бетона. Стационарная опалубка применяется для частных строений малой этажности;

Для данного способа застройки используют как съемную, так и несъемную опалубку

щитовой

Конструкция щитового типа разбирается после набора бетоном рабочей прочности. Для изготовления щитов используется влагостойкая фанера, металлические листы, пластик или древесина.

Полученный после бетонирования каркас строения, состоящий из железобетонных колонн и бетонного перекрытия, не создает ощущение громоздкости. Здание воспринимается как легкая пространственная конструкция. Расстояние между несущими колоннами составляет до 10 м. Готовый железобетонный каркас подлежит теплоизоляции и декоративной облицовке.

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.

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

Слабые стороны монолитно-каркасного метода строительства

Несмотря на комплекс преимуществ, строения на основе цельного железобетонного каркаса имеют и слабые стороны.

Недостатки каркасных зданий:

• обязательное применение специальных добавок, обеспечивающих возможность использования бетонной смеси при пониженной температуре. Использование присадок позволяет снизить температуру застывания бетонной смеси в зимнее время;
• необходимость применения специального оборудования, предназначенного для подачи к участку работ бетонной смеси. Использование мощного бетононасоса позволяет обеспечить непрерывную заливку бетонного раствора и уменьшить потребность в рабочей силе;
• необходимость привлечения профессионалов для выполнения прочностных расчетов здания и разработки проектной документации. Выполнение проектных и расчетных работ обеспечивает безопасную эксплуатацию и устойчивость строения;
• недостаточно высокие звукоизоляционные характеристики монолитно-каркасных строений. Стены и перекрытия требуют дополнительной звукоизоляционной защиты;
• увеличенная потребность в использовании опалубки и необходимость тщательной трамбовки залитого бетона с помощью глубинных вибраторов. Применяются стандартные опалубочные конструкции, а также специальные виброуплотнители, улучшающие качество бетона.

Приняв решение сооружать монолитный каркас частного дома, тщательно проанализируйте его достоинства и недостатки.

В зависимости от объема монолитного строительства бетонную смесь могут изготавливать непосредственно на стройплощадке бетономешалкой либо на специализированных заводах ЖБИ

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.

Выполните земляные мероприятия, направленные на сооружение фундаментной основы. Извлеките почву для будущего фундамента до отметки, предусмотренной проектной документацией.

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.

После монтажа кровельной конструкции и завершения внешних отделочных мероприятий приступайте к внутренним работам.

Заключение

Цельный железобетонный каркас дома – ответственная строительная конструкция, обеспечивающая долговечность и устойчивость здания.

Несмотря на кажущуюся простоту его сооружения, целесообразно доверить выполнение работ профессиональным строителям, в совершенстве владеющим технологией возведения.