Где применяется монолитный железобетон: достоинства и недостатки

Расчет монолитного железобетона

Наиболее важной характеристикой монолитной конструкции является величина расчетной нагрузки, то есть, максимум веса, который может выдержать плита без учета ее собственной массы. Определяется величина 3 факторами:

• толщиной стены или перекрытия;
• классом бетона – классификация по прочности на сжатие;
• содержанием арматуры.

Для примера пустотная монолитная плита рассчитана на нагрузку в 800 кг/кв. м. Сплошная плита из напряженного бетона способна выдержать до 1250 кг/кв. м.

Расчеты при возведении многоэтажного здания чрезвычайно сложны, так как включают не только вычисление необходимой расчетной нагрузки, но учитывают и общую нагрузку на фундамент, характер стены – передающей фундамент нагрузку только своего веса или всего этажа, оценку сопротивления разрушению, степень деформации оснований и так далее.

В частном строительстве чаще всего сталкиваются с сооружением фундамента – ленточного или платного, расчеты которого более просты. Для определения площади фундамента, который должен быть чуть больше площади здания, используется формула:

S > γn F/γc Ro, где

• γn – коэффициент надежности и равен 1,2;
• F – нагрузка. Включает в себя вес всего здания и полезную нагрузку – мебель, бытовая техника, внутренние сооружения, отделка, люди. В стандартных случаях, если речь идет о жилом доме, полезная нагрузка составляет 150 кг/кв. м. Очевидно, что при облицовке камнем лестницы и полов нагрузка будет намного выше.
• γc — коэффициент условий, определяется типом грунта. Для крупных песков, например, составляет 1,2, для пластичной глины – 1,0.
• Ro – условное сопротивление грунта. В данном случае речь идет о мелкозаглубленном фундаменте. Величину берут из таблицы сопротивлений, где учитывается характер грунта и самого здания.

Получив величину, подбирают значения длины и ширины исходя из конфигурации дома.

Глубину основания вычисляют по справочнику СНиП для чего требуется установить три параметра.

• Глубина фактического промерзания определяется как произведение нормативной глубины для региона и коэффициента отопления. Если зданием будут пользоваться зимой, то есть дом отапливается, то коэффициент будет меньше единицы. В противном случае его принимают равным 1,1.
• Уровень грунтовых вод определяют самостоятельно, выкопав шурф. Принципиальным является положение воды выше или ниже на 2 м от точки промерзания.
• По таблице 2 СНиПа 2.02.01-83 с учетом типа грунта и двух полученных величин определяют глубину фундамента.

Объем основания дает возможность вычислить необходимое количество бетона и арматуры.

В завершение мы поговорим про демонтаж монолитного железобетона.

Области применения

Технологии возведения сооружений из сборных ЖБИ конструкций и монолитное строительство различаются и областями применения.

Строительство из сборного железобетона	Монолитное строительство
Сжатые сроки строительства. Большое количество однотипных унифицированных элементов в конструкции здания. Относительно небольшая масса строительных деталей (максимум, 10,0 т).	Возведение массивных конструкций (фундаменты и фундаментные плиты, колонны и др.). Сложная форма конструкции (переменное сечение, криволинейная и т.п.). Сооружение под высокие динамические нагрузки (фундаменты под оборудование, аэродромное покрытие).

Выбор оптимальной технологической схемы возведения сооружения из ЖБИ конструкций основывается на анализе конкретного объекта:

• вида конструкции, ее параметров – размеров, массы , формы, назначения;
• удаленности строительного объекта от производителей ЖБИ;
•  технических возможностей исполнителя (необходимой техники, кадров);
• климатических условий (оценка возможности использовать прогрев монолитных конструкций);

ограничений по срокам, стоимости возведения объекта.

Бетонная крепость

Монолитный дом состоит из двух главных компонентов: арматуры и бетона. Название конструктива говорит само за себя – технология позволяет возвести здание без швов и стыков, которые неминуемо образуются при кирпичном или панельном строительстве. Несмотря на то, здание возводится поэтапно, в итоге оно представляет собой единую монолитную конструкцию. В этом одно из преимуществ – дома обладают повышенным запасом прочности, поэтому часто технологию монолитного строительства применяют для сооружения военных объектов.

Основа дома – его фундамент. У монолитных строений он представляет собой армированную бетонную плиту. Сначала устанавливается каркас из соединенных между собой прутьев арматуры, а затем все это заливается бетоном. Так как монолитный дом получается существенно легче кирпичного, толщина фундамента обычно составляет 1 м, а здание можно строить даже на сложных грунтах с близко расположенными подземными водами или над туннелями метрополитена. В отдельных случаях под фундамент забивают сваи.

После того, как основа будущего дома готова, рабочие начинают устанавливать каркас из арматуры, который протянется от первого до последнего этажа. Обычно прутья связывают между собой специальной проволокой, иногда для этого используют сварку. Также готовые арматурные связки можно заказать на заводе, но это выходит дороже, поэтому строительные компании предпочитают «вязать» арматуру на месте.

Один из самых кропотливых и интересных процессов в строительстве монолитного дома – возведение стен. Как заставить полужидкий бетон расти ввысь, не растекаясь, и придавать стенам нужную форму? Для этого используют опалубки, которые выглядят как огромные щиты. Опалубки изготавливают из прочных материалов, специально, чтобы их можно было использовать несколько раз. Рабочие устанавливают и фиксируют опалубки вокруг конструкций из арматуры, а затем в пространство между щитами заливают бетон.

Опалубки могут быть разной конфигурации, благодаря чему стенам здания можно придавать любую форму. В этом, кстати, еще одно преимущество монолитного строительства – бетон способен воплотить в жизнь любую задумку архитектора.

У строителей есть свои секреты, как построить прочное здание. Во-первых, в процессе заливки в бетонную массу попадает воздух, из-за чего в стенах могут образоваться полости, что впоследствии приведет к разрушению. Чтобы этого избежать, в бетон погружают специальный прибор, который создает вибрацию. Процедура будет повторяться до тех пор, пока на поверхности не перестанут появляться пузырьки воздуха.

Во-вторых, бетон хоть крепкий материал, но чувствителен к капризам погоды. Если температура воздуха опускается ниже +5оС, бетонную смесь придется подогревать и добавлять специальные присадки. Также бетон боится засухи, поэтому в жару свежую конструкцию увлажняют во избежание растрескивания.

В-третьих, снимать опалубки можно только при определенной твердости бетона. Оптимальной температурой застывания считается +20 оС. При таких условиях бетон будет схватываться в течение 28 дней. Опалубки стен можно демонтировать при затвердевании на 40%, то есть примерно через 10 суток, а вот перекрытия должны схватиться не менее чем на 70%. Межкомнатные стены начинают возводить только после того, как перекрытия, опоры и внешние стены окончательно затвердеют, и дом даст усадку.

Когда монолитный дом будет полностью построен, начинается утепление внешнего контура минераловатными плитами, а также отделка фасада. Ограничений по работе с фасадом у монолитного здания нет, применяются любые технологии, которые подойдут для воплощения задумки архитектора: штукатурка, декоративный кирпич или навесной вентилируемый фасад.

Какие преимущества у методики?

При выборе материалов, для постройки, рекомендуется изучить все их особенности или обратиться за консультацией к профессиональным строителям. К главным достоинствам монолитного железобетона относятся:

• высокая огневая выносливость;
• отсутствие необходимости в дополнительной технике;
• простота использования;
• технологическая идентичность для разных уровней строительства;
• минимальная затрата рабочей силы;
• устойчивость к коррозии и окислению;
• прочность конструкции;
• минимальные денежные расходы;
• разнообразие строительных элементов.

Самоуплотняемость

Особенностью материала является самоуплотнение, поэтому влага не вызывает в нем разрушений.

Химический состав железобетона, разработанный специалистами, позволяет повышать свою прочность. Воздействующая на строительный материал влажность не вызывает в нем разрушений, а, наоборот, способствует еще большему уплотнению. За счет этой особенности конструкции, выполненные из монолитного железобетона, выделяются своей надежностью, которая повышается при эксплуатации.

Устойчивость и прочность

Использование цельного материала в строительстве позволяет снизить количество стыковых участков. Благодаря этому здание способно вынести повышенные механические нагрузки, которые возникают в процессе эксплуатации. Стены и основание, которые залиты монолитным раствором из цемента, песка, воды и внутреннего армирования, отличаются повышенной прочностью.

Не окисляется

После возведения армирующего каркаса, его заливают монолитной железобетонной смесью. Благодаря бетонному слою, которым ее покрывают, срок службы постройки увеличивается в несколько раз. Ингредиенты, которые используются при замешивании раствора, вызывают значительную реакцию щелочи. Протекающий процесс оберегает стальные части от возможного окисления.

Не поддается коррозии

Дефекты в скрепляющей смеси железобетона приводят коррозии металлических конструкций.

Деформация и разрушение металлических сооружений происходит из-за влияния определенных химических процессов. Состояние монолитного железобетона ухудшается при разрушении застывшей скрепляющей смеси. Это приводит к ненадежности постройки, что может вызвать аварийную ситуацию. Избежать нежелательных осложнений можно с помощью специализированной разновидности цемента.

Сфера применения

Впервые монолитная конструкция дома была возведена в 1908 году Томасом Эдисоном, после этого стали повсеместно возводится такие дома.

Сегодня многоэтажные жилые и общественные здания конструкции по методу несъемной опалубки, которая впоследствии исполняет роль защитного слоя. Монолитные конструкции подходят для всех типов цокольного строительства.

Когда и где запрещается строить стены из бетона?

Монолитное строительство практически не знает ограничений, метод применим как к высотным зданиям, так и к небольшим индивидуальным застройкам. Единственный запрет существует для проектирования бескаркасных монолитных зданий свыше 25 этажей на обычных грунтах, в несейсмических районах, от 2 до 4 климатической зоны.

Холодный климат может быть препятствием для монолитного строительства, поскольку при достижении температуры 5 С, бетонный раствор требуется подогревать либо включать в него морозостойкие компоненты, что существенно удорожает строительство и не дает гарантии качественного образования монолитной структуры конструкций.

Кроме того, бетон нужно заливать постоянно и равномерно по всему участку опалубки, чтобы свести к минимуму количество швов и получить превосходные прочностные характеристики конструкций. Уплотнение бетона обязано выполняться качественно, что можно добиться только использованием спецтехники.

Этапы строительство монолитных сооружений

1. Создание проекта здания в соответствии стребованиями к монолитным сооружениям.
2. Подготовка строительной площадки. Часто бетон производится на месте, что избавляет от расходов, связанных с его транспортировкой.
3. Установка определяющего форму арматурного каркаса.
4. Монтаж опалубки.
5. Укладка и уплотнение бетона с помощью вибраторов. В зимнее время отдельного внимания требует прогрев бетонной смеси.
6. Съем опалубки после затвердевания бетона.
7. Проведение отделочных работ.

При четком следовании технологии строение возводится быстро, а конструкция получается красивой, прочной и долговечной.

Достоинства и недостатки железобетона

На протяжении долгого времени одним из наиболее востребованных материалов в строительной отрасли был и остается железобетон. Конструкции, изготовленные на основе этого материала, называются железобетонными изделиями (ЖБИ).

Железобетон применяют практически во всех областях строительства, начиная от глобальных промышленных объектов и заканчивая возведением частных построек.

В чем же секрет продолжительной популярности ЖБИ, и почему они пользуются большим спросом и в наши дни? Прежде всего, дело в значительных технических и экономических преимуществах в сравнении с другими аналогичными материалами. При относительно демократичной цене железобетонные конструкции отлично выдерживают долговременную эксплуатацию.

1. Положительные свойства ЖБИ
2. Про недостатки
3. Примеры железобетонных изделий
4. Основные виды железобетонных изделий
5. Типы бетона для изготовления ЖБИ

В железобетонных изделиях бетон и стальная арматура замоноличиваются, образуя единый композит. В результате оба материала работают совместно, совмещая в ЖБИ свойства стали и бетона, что позволяет получить новый высококачественный материал, в котором достоинств гораздо больше чем недостатков.

• высокая прочность — устойчивость к механическим и атмосферным вредоносным воздействиям. Причем со временем прочность ЖБИ увеличивается;
• высокая огнестойкость;
• сейсмостойкость;
• большой эксплуатационный срок;
• еще одним достоинством ЖБИ является их практичность.

Детали можно создавать любой формы непосредственно на месте строительства, а расходы на уход за ними низкие.

Основной недостаток изделий из железобетона – это большой вес, что заметно затрудняет их монтаж и транспортировку. Поэтому производители стараются выпускать ЖБИ стандартного веса и размера. Также из-за внутренних напряжений, возникающих в железобетоне появляется риск образования трещин еще до эксплуатации.

Все эти недостатки не мешают ЖБИ оставаться востребованными и популярными. Именно железобетон является основным компонентом при изготовлении большого количества различных предметов. Практически каждый человек ежедневно сталкивается с разнообразными изделиями, сделанными на основе этого материала, потому что сегодня трудно найти отрасль, где бы ни использовали ЖБИ.

В процессе жизнедеятельности мы каждый день ходим по железобетонным лестницам. Возведение новых жилых и производственных зданий, строительство автомобильных и железнодорожных дорог, эстакад и мостов, прокладка инженерных коммуникаций это далеко не полный список, где применяются железобетонные изделия. Например: различные плиты и блоки, кольца, трубы, бордюры, тротуарная плитка.

Железобетонные изделия в зависимости от технологии их производства бывают следующих видов.

• Монолитный железобетон – основной особенностью данной разновидности ЖБИ является тот факт, что изделие нужной формы заливается бетоном непосредственно на месте строительства объекта.
• Сборные конструкции – данные изделия производятся промышленным способом и доставляются на место монтажа уже в готовом виде.
• Сборно-монолитные ЖБИ — в них совмещены первый и второй продукции.

Необходимость применения любого из вышеперечисленных видов изделия принимают в зависимости от целей и условий строительства того или иного объекта.

Для изготовления самого железобетона применяют разные типы бетона, которые отличаются наличием вяжущих и специальных компонентов входящих в его состав.

1. Тяжелые и легкие — цементные и силикатные бетоны.
2. Ячеистый бетон – цемент, известь, смешанный состав.
3. Специальные виды бетонов – химически стойкий, огнестойкий, декоративный и т. д.

Такой широкий выбор видов бетона дает производителям ЖБИ хорошую возможность придать изделиям разнообразные, порой уникальные свойства.

Дополнительно по теме:

1. Как правильно установить ЖБИ кольца;
2. Как выбрать кольца ЖБИ;
3. Основные виды колец для колодцев;

Минусы монолитных домов

Среди основных недостатков цельно-каркасных домов выделяют:

• Высокую стоимость на строительные материалы и работу. При индивидуальной застройке затраты возрастают на 10%.
• Зависимость от погодных условий. Если бетон заливается прямо на строительной площадке, необходимо следить за температурой окружающей среды или выполнять прогрев бетонного монолита, что значит дополнительные затраты.
• Необходимость точного соблюдения технологического процесса строительства (непрерывность заливки бетонного раствора).

Кроме этого, железобетонный монолит нуждается в дополнительном уплотнении, утеплении, звуко- и гидроизоляции.

Такое соотношение плюсов и минусов заставляют задуматься, а не проще ли использовать готовые панели?

Минусы монолитов

Одним из недостатков, с которым приходится мириться многим инвесторам, является достаточно долгий период монолитного строительства относительно возведения панельных зданий.

• Если температура снижается до пяти градусов и меньше, бетонную смесь надо либо дополнительно подогревать, либо добавлять в нее специализированные морозостойкие элементы, что увеличивает затраты во время работ в холодный период.
• Дымоходные каналы и элементы инженерных систем должны в монолитных домах предусматриваться на начальных этапах, поскольку в дальнейшем выполнить перепланирование будет уже невозможно.
• К минусам также относят тот факт, что при хорошей «местной» звукоизоляции ударные шумы активно передаются по всему зданию. Поэтому период повсеместного ремонта тем, кому удалось вселиться раньше, придется просто пережить.

Для сведения к минимуму числа швов и достижения отличных прочностных характеристик стен и перекрытий, бетон необходимо заливать непрерывно и по всему пространству строящегося сооружения. Уплотнение бетона должно быть очень качественным, для чего используется спецтехника

Это крайне важно для достижения всех преимуществ, указанных выше.

Целый ряд недостатков монолитов напрямую связан с физико-механическими свойствами бетона:

• поверхности с изначально малой теплопроводностью часто требуют продумывания сбережения тепла;
• необходимы добавочные звукоизоляционные решения;
• крайне важен монтаж качественных систем обеспечения циркуляции воздуха, поскольку стены обладают недостаточной паропроницаемостью и без обеспечения правильной циркуляции воздуха могут покрыться плесенью;
• в бетонном слое, который, к тому же, скреплен арматурной составляющей, крайне сложно создать отверстия, а значит, все, что нужно для инженерных коммуникаций, необходимо просчитать, предусмотреть и подготовить заранее.

Впрочем, все эти недостатки при верном подходе уже на этапе проектирования старательно сводятся к минимуму и в итоге получаются комфортные и долговечные здания. Все чаще используются конструкции с несъемной опалубкой из современного материала – пенополистирола, что удешевляет строительство, а бетонирование при ее использовании получается не менее качественным. Кроме того, этот важный элемент, роль которого была изначально исключительно технологической, в итоге становится конструктивной частью, обеспечивающей эффективную тепло- и звукоизоляцию. Разумеется, такая опалубка требует качественной отделки – как внешней, так и внутренней. Что касается такой задачи, как обеспечение циркуляции воздуха, в современных монолитах она достаточно легко решается при помощи системы вентилируемого фасада.

Преимущества монолитного домостроения

Собственно, после ознакомления с технологическими особенностями первое преимущество монолитного домостроения выглядит очевидным. Дом может иметь индивидуальный дизайн, включать произвольное количество этажей и даже подземный паркинг. Все ограничивается только смелостью архитектурного замысла и базовыми строительными нормативами.

• Если ранее на зиму строительство замораживалось в связи с погодными условиями, то ныне используются технологии подогрева бетона, и строительство ведется круглогодично.

• Цельная конструкция дает равномерную минимальную усадку, а сама технология исключает образование трещин.

Минимум строительных швов предопределяет высокий уровень прочности. Срок эксплуатации большинства монолитных зданий превышает полтора столетия.

Неудивительно, что монолит выбирается в качестве основной технологии при строительстве метрополитенов, возведении космодромов, военных и всевозможных стратегических объектов.

Даже если квартира предлагается в черновой отделке, что продолжают практиковать многие застройщики, поверхность монолитных стен является достаточно ровной (ввиду применения промышленной опалубки), что позволяет не тратить время и деньги на их профессиональное выравнивание.

Планировка квартиры при этом может быть абсолютно свободной, поскольку функции несущий конструкций при такой технологии выполняют наружные стены, а внутри – колонны, поэтому остается обширное пространство для дизайнерско-интерьерного творчества.

Если во время эксплуатации жилья, например, труба даст течь, вода не попадет в другие квартиры, что тоже обусловлено цельностью конструкции.

Немаловажно и то, что монолитное жилье имеет высокий уровень теплоизоляции, да и бытовой шум от соседей в таких квартирах практически неслышен.

• Вся конструкция имеет сравнительно небольшой вес, а значит, такие дома можно возводить с использованием плитного фундамента на территориях с проблемными, пучинистыми грунтами. При этом монолит не дает неравномерных нагрузок на фундаментное основание, что позволяет делать его облегченным.

• Благодаря водонепроницаемости основного материала, такие дома отлично выдерживают любые паводки и наводнения.

• Монолиты также обладают повышенной сейсмоустойчивостью, что позволяет им выдерживать колебания земной коры с семи-восьмибалльной амплитудой.

• Если сравнивать с кирпичным или блочным домостроением, применение монолитной технологии является намного более экономичным, чем блочное строительство, но все же она является более затратной, чем возведение панельных домов.

Относительно эстетики фасадов – бетонные стены, конечно, изначально имеют безрадостный внешний вид. Ситуацию спасает панорамное остекление, отделка поверхностей всевозможными натуральными и искусственными материалами, что добавляет зданию респектабельности и привлекательности.

Используемые материалы для строительства

При строительстве монолитных зданий наибольшей популярностью у строительных компаний пользуются несъемные опалубки, изготовленные из пенополистирола. Эти опалубки имеют вид пустотного полистирольного блока, который состоит из двух панелей, связанных между собой специальными перемычками из этого же материала или пластика. Пенополистирол имеет малых вес и легко поддается монтажу, из-за чего и получил огромнейшее распространение.

Так как пенополистирол поддается горению, то нужно тщательно подходить к выбору материалов для наружных и внутренних отделочных работ. Как правило, для внутренней отделки чаще всего выбирают гипсокартонные листы, которые наклеиваются прямо на полистирол. Либо выбирают штукатурные материалы, которые наносятся на пенополистирол. Следом стоит оштукатурить фасад дома или облицевать его плиточными материалами или трудно горючими панелями.

Также в монолитном строительстве применяются сборно-разборные опалубки. Чаще всего они используются, при возведении многоэтажных и административных зданий. В таком случае конструкция дома может быть выполнена 2 способами:

• конструкция с монолитными наружными стенами и утепленным фасадом,
• конструкция с монолитными стенами и утеплением внутри стены.

Первый вид конструкции применяется лишь в очень объемных строительствах, второй — при всех остальных случаях.

Разновидности монолитных домов

Говоря о том, что такое монолитный дом, стоит сказать о нескольких разновидностях таких построек.

Монолитно-каркасные дома

К этой категории относятся облегченные сооружения, которые мало чем отличаются от стандартных монолитных построек. Единственное отличие заключается только в опорно-несущих элементах. При строительстве монолитных домов основную нагрузку на себя принимают колонны. В случае применения монолитно-каркасной технологии строительства, задействуются стены.

При этом все наружные стеновые панели изготавливают из легких материалов, благодаря чему становится возможным создать любую планировку помещений.

Кирпично-монолитные дома

В свою очередь кирпично-монолитные дома также строятся из цельного бетона. Непосредственно на строительной площадке происходит заливка железобетонных плит перекрытия (или монолита), которые устанавливаются на цельный фундамент. Снаружи постройка обкладывается кирпичом или кирпичными блоками. Между кирпичной кладкой и железобетонным каркасом укладывается утеплитель (обычно газобетон) и слой гидроизоляции. Это является обязательным условием, так как в противном случае внутрь стен будет попадать влага, что приведет к выпиранию кирпичей.

При таких способах заливки бетона обязательно используется опалубочная система, без которой невозможно создать бесшовную конструкцию.

Преимущества и недостатки

Монолитные бетонные перекрытия, по мнению специалистов, имеют следующие плюсы:

1. Высокая несущая способность и долговечность. Конструкции устойчивы к сейсмическим нагрузкам, способны выдержать любое механическое и вибрационное воздействие, в том числе, ударную волну.
2. Хорошая плотность и прочность, благодаря входящим компонентам, обладающим хорошей адгезией друг с другом.
3. Возможность проведения монтажа прямо на объекте, своими руками, в любом нужном размере пролета, формируемого по конструкционным стенам или колоннам.
4. Экологичность используемого состава, выполненного из природных компонентов, безопасных для здоровья человека.
5. Создание нужной толщины бетонного пролета, в соответствие с проектом, без потери прочностных характеристик и необходимой жесткости поверхности, а также профилактика оголения армированных частей.
6. Достаточный уровень пожаробезопасности и невозможность самовозгорания.
7. Отсутствие необходимости в обязательной замене всех несущих элементов, а также привлечения громоздкой строительной техники.

Минусов у бетонных перекрытий немного:

1. Требуются определенные температурные условия и строго отведенное количество времени, для выполнения работ с бетоном.
2. Трудоемкость процесса и дороговизна затрат, в сравнении с использованием ЖБ-плит перекрытий на 20 %.

Плюсов у бетонных монолитных перекрытий намного больше, чем минусов, что позволяет добиться крепких надежных конструкций и безопасности дальнейшей эксплуатации.