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.

Строительство монолитного каркаса частного дома

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.

Что такое монолитный каркас частного дома

Железобетонный каркас частного дома представляет собой монолитную пространственную конструкцию.

Использование в строительстве бетонного каркаса весьма популярно

• сокращенные сроки возведения здания;
• увеличенная прочность и надежность возводимой конструкции;
• возможность изменения внутренней планировки помещения;
• долговечность строения;
• повышенная устойчивость к сейсмическим факторам;
• отсутствие необходимости использования грузоподъемной техники;
• равномерная усадка постройки, исключающая вероятность образования трещин;
• пожарная безопасность бетонной конструкции;
• пониженная сметная стоимость строительства;
• возможность возведения на любом типе фундамента;
• реализация оригинальных архитектурных решений;
• минимальная потребность в рабочей силе;
• отсутствие швов, что позволяет снизить потери тепла;
• возможность использования различных материалов для отделки стен;
• надежная защита от проникновения посторонних шумов.

Несмотря на множество плюсов, здания с монолитным каркасом не лишены недостатков.

Благодаря бетонным несущим колонам, нагрузка на конструкцию распределяется равномерно, потому такие здания долговечны

Минусы монолитных строений:

• обязательно выполнение надежной гидроизоляции в зоне стыка фундамента и несущих колонн. Влага из почвы не должна разрушать железобетонный каркас;
• необходимость выполнения расчетов, а также разработки грамотного проекта. Выполнение работ профессионалами гарантирует безопасность и устойчивость коттеджа;
• зависимость качества заливаемой бетонной смеси от температурных условий. Применение специальных добавок позволяет снизить в зимнее время температуру схватывания бетона;
• необходимость использования бетононасоса для подачи раствора. Бетонирование значительных объемов с ручной подачей бетона к зоне работ проблематично.

Важно! Особенностью монолитной каркасной конструкции является то, что стены коттеджа не воспринимают нагрузок, а усилия распределяются по несущим колоннам и поперечным балкам.

Этот конструктивный нюанс позволяет использовать при строительстве стен различные материалы, обеспечивающие экологическую безопасность, комфортный тепловой режим и звукоизоляцию постройки. Формирование несущих колонн силового контура здания осуществляется одним из следующих методов:

• собирают опалубку, устанавливают арматурный каркас колонн, производят бетонирование. Возведение стен осуществляется внутри готового каркаса после достижения прочности и демонтажа опалубочной конструкции;
• строят стены здания согласно требованиям проекта. Затем в простенках производят армирование, устанавливают двухстороннюю опалубку, заливают бетонный раствор. Использование стен в качестве стационарной опалубки облегчает рабочий процесс.

Внешние стены между этими колонами закладываются из специальных теплосберегающих материалов

При изготовлении монолитного каркаса применяются следующие виды опалубки:

• стационарная. Является частью конструкции здания, не демонтируется после твердения бетона. Обеспечивает дополнительную теплоизоляцию строения, затрудняет проникновение посторонних шумов;
• демонтируемая. Разбирается после приобретения бетоном эксплуатационной прочности. Изготавливается из древесины, влагостойкой фанеры, металла или пластика и может использоваться повторно.

Внимание! Прочностные характеристики монолитного каркаса частного дома обеспечивают колонны квадратного сечения со стороной, равной 200–400 мм. Расчет сечения конструктивных элементов целесообразно поручить специалистам.

Как построить монолитный каркас частного дома своими руками

Самостоятельное строительство железобетонного каркаса для возведения частного строения производите, руководствуясь следующим алгоритмом:

• Подготовьте территорию строительной площадки. Удалите растительность, мусор, произведите разметку.
• Извлеките грунт для возведения фундамента на необходимую глубину, руководствуясь требованиями проекта.

Дом по монолитно-каркасной технологии можно строить практически на любом из типов фундамента

• Спланируйте почву, заполните приямок подушкой на основе песка и гравия.
• Тщательно утрамбуйте подсыпку, установите щитовую опалубку фундамента.
• Залейте бетонное основание постройки в виде монолитной плиты или ленточного фундамента, усиленного стальной арматурой.
• Обеспечьте полное твердение бетона на протяжении месяца.
• Смонтируйте пространственный каркас, соответствующий форме возводимой постройки, используя стальную арматуру.
• Соберите щитовую опалубку с внутренним размером, который соответствует габаритам колонн монолитного каркаса.
• Заливайте непрерывно бетонный раствор в опалубочную конструкцию, производите его вибрационное уплотнение.
• Обеспечьте неподвижность железобетонного каркаса на протяжении четырех недель и демонтируйте опалубку.
• Произведите кладку стен, используя блоки из ячеистого бетона, кирпич и другие материалы.
• Установите на внешние части монолитных элементов теплоизоляционную защиту, используя экструдированный пенополистирол или минеральную вату.
• Осуществите мероприятия по установке кровли и произведите внешнюю отделку строения.

Важно! Обеспечение повышенных прочностных характеристик достигается путем непрерывной заливки бетона марки М300 с показателем подвижности П3 и выше.

В представленном материале изложена общая информация об особенностях и нюансах возведения монолитного каркаса частного дома. Учитывая ответственность каркасной конструкции, целесообразно доверить разработку проекта монолитного дома и выполнение работ профессиональным строителям, опыт которых позволит избежать ошибок.