Монолитные конструкции

Монолитные конструкции — строительные конструкции, изготавливаемые непосредственно на строительной площадке путём укладки бетонной смеси в предварительно собранную опалубку с установленным арматурным каркасом, в результате чего формируется единый неразъёмный массив железобетона. В отличие от сборных конструкций, монолитные не имеют монтажных стыков между элементами, что обеспечивает их высокую пространственную жёсткость, водонепроницаемость и сейсмостойкость.

Применение монолитных конструкций позволяет возводить как типовые здания прямоугольной конфигурации, так и уникальные сооружения сложной геометрии — оболочки, купола, гиперболические башни и структуры, не поддающиеся членению на отдельные сборные элементы (например, массивные фундаменты под оборудование с высокими динамическими нагрузками).

Технология возведения

Процесс возведения монолитных конструкций включает несколько последовательных технологических этапов, каждый из которых строго регламентируется нормативными документами .

Устройство опалубки

Опалубка формирует геометрическую форму будущей конструкции и воспринимает давление свежеуложенной бетонной смеси. По характеру использования различают:

• Съёмная (инвентарная) опалубка — многократно оборачиваемые щиты (стальные, алюминиевые, фанерные), демонтируемые после достижения бетоном распалубочной прочности. Применяется для стен, колонн, перекрытий.
• Скользящая опалубка — непрерывно перемещается вверх по мере твердения бетона. Используется при возведении высотных стволовых сооружений (силосы, трубы, ядра жёсткости).
• Подъёмно-переставная (лазающая) опалубка — переставляется краном или гидравликой на ярус бетонирования. Применяется для высотных зданий и мостовых опор.
• Несъёмная опалубка — остаётся в конструкции, выполняя дополнительно функции теплоизоляции, гидроизоляции или архитектурной отделки (из фибролита, пенополистирола, профилированного настила).

Армирование

Перед бетонированием в опалубке монтируется арматурный каркас, воспринимающий растягивающие усилия. Арматурные стержни связываются или свариваются в сетки и каркасы непосредственно на площадке. Для предварительно напряжённых конструкций натяжение арматуры осуществляется до или после бетонирования с последующим закреплением анкерами или сцеплением с бетоном.

Бетонирование

Укладка бетонной смеси производится непрерывно, послойно, с обязательным уплотнением глубинными или поверхностными вибраторами. Для подачи смеси используются автобетононасосы, бетоноукладчики, бадьи и конвейеры. При возведении массивных конструкций (фундаменты, плотины) применяются специальные технологии охлаждения бетона (ледяная вода, жидкий азот) для предотвращения термического растрескивания.

Уход за бетоном

После укладки бетон нуждается в защите от преждевременного высыхания, переохлаждения или перегрева. Применяются следующие методы:

• Укрытие плёнкой и поливка водой (при положительных температурах).
• Электропрогрев бетона — пропускание тока через арматуру или специальные электроды для ускорения твердения в зимних условиях.
• Термоактивная обработка с использованием паропрогревочных матов или кабелей.
• Применение термоса (использование собственного тепловыделения цемента для твердения массивных конструкций при отрицательных температурах).

Классификация монолитных конструкций

По конструктивной схеме

• Монолитные каркасные конструкции — состоят из колонн, ригелей и плит перекрытий, формирующих несущий каркас здания. Позволяют создавать свободные планировки.
• Монолитные бескаркасные (стеновые) конструкции — несущую функцию выполняют сплошные стены, работающие совместно с перекрытиями (крупнопанельное и монолитное домостроение).
• Монолитные конструкции с несъёмной опалубкой — стены формируются из блоков или панелей несъёмной опалубки, заполняемых бетоном.

По назначению

• Фундаментные конструкции — монолитные плитные, ленточные и свайно-ростверковые фундаменты. Обеспечивают равномерную передачу нагрузок на основание.
• Стеновые конструкции и ядра жёсткости — наружные стены, лифтовые шахты и лестничные клетки, обеспечивающие пространственную устойчивость зданий.
• Перекрытия — безбалочные (плитные), балочные (ребристые), кессонные. Позволяют перекрывать большие пролёты без промежуточных опор.
• Специальные сооружения — оболочки, купола, силосы, градирни, бункеры, резервуары, тоннели, доки, стартовые комплексы.

Достоинства и недостатки

Достоинства

• Монолитность и неразъёмность: отсутствие стыков исключает «мостики холода», обеспечивает высокую водонепроницаемость и газонепроницаемость.
• Свобода архитектурных форм: возможность возведения зданий любой конфигурации, криволинейных фасадов, переменного сечения.
• Высокая сейсмостойкость и живучесть: потеря отдельных элементов не превращает конструкцию в мгновенно изменяемую систему; конструкция способна перераспределять усилия.
• Снижение массы конструкций: по сравнению со сборным железобетоном, монолитные конструкции могут быть тоньше и легче при равной несущей способности.
• Снижение затрат на стыки: отсутствие необходимости устройства сложных стыковых соединений, их герметизации и антикоррозионной защиты.

Недостатки

• Сезонность производства: бетонные работы при отрицательных температурах требуют дополнительных затрат на обогрев, применение противоморозных добавок и устройство тепляков.
• Высокая трудоёмкость: значительный объём ручного труда при монтаже опалубки и армировании.
• Зависимость качества от погодных условий и квалификации персонала: в отличие от заводского производства, качество монолитного бетона в большей степени зависит от соблюдения технологии на площадке.
• Длительный цикл возведения: необходимость ожидания набора прочности бетона перед продолжением работ (хотя применение раннепрочных цементов и ускорителей частично решает эту проблему).
• Затраты на опалубку: высокая стоимость инвентарной опалубки и её сборки, особенно для нестандартных форм.

Области применения

Монолитные конструкции находят применение практически во всех областях строительства:

• Гражданское и промышленное строительство: высотные жилые и общественные здания, торговые центры, производственные цеха, складские комплексы.
• Инфраструктурные сооружения: тоннели метрополитена, мостовые переходы, эстакады, путепроводы, подпорные стены.
• Гидротехнические сооружения: плотины, шлюзы, водосбросы, градирни, очистные сооружения.
• Специальные объекты: бункеры, укрытия, стартовые комплексы космодромов, фундаменты под уникальное оборудование (прокатные станы, молоты, турбогенераторы).
• Резервуары и ёмкости: монолитные железобетонные резервуары для хранения жидкостей, силосы для сыпучих материалов.

История развития

Первые опыты применения монолитного железобетона относятся к середине XIX века (работы Ж. Монье во Франции, 1860-е годы). Широкое распространение технология получила в начале XX века благодаря работам Ф. Эннебика и А. Меснаже, разработавших рациональные конструктивные схемы.

В СССР монолитное железобетонное строительство активно развивалось с 1920–1930-х годов. Первыми масштабными объектами, возведенными с массовым применением монолитного бетона, стали ДнепроГЭС, зерновые элеваторы, шлюзы каналов и корпуса заводов-гигантов первой пятилетки. В послевоенный период приоритет был отдан сборному индустриальному домостроению, однако с конца 1960-х — 1970-х годов монолитные методы вновь получили развитие для высотных и уникальных сооружений (Останкинская телебашня, высотные здания на Калининском проспекте — ныне Новом Арбате, а также первые экспериментальные монолитные жилые дома в районах Чертаново и Кузьминки).

В современной России монолитное строительство доминирует в сегменте высотного жилищного строительства, коммерческой недвижимости и инфраструктурных проектов, составляя более 70 % объёмов возводимого железобетона.

Нормативные документы

• СП 63.13330.2018 «Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения» (актуализированная редакция СНиП 52-01-2003).
• СП 70.13330.2012 «Несущие и ограждающие конструкции» (актуализированная редакция СНиП 3.03.01-87).
• ГОСТ 24211-2008 «Добавки для бетонов и строительных растворов. Общие технические условия».
• ГОСТ 34329-2017 Опалубка. Общие технические условия.

См. также

• Железобетон
• Опалубка
• Сборные железобетонные конструкции
• Бетонные работы
• Предварительно напряжённый железобетон
• Фибробетон
• Скользящая опалубка
• Несъёмная опалубка