Железобетонный каркас зданий: сборный, металлический и деревянный (основные элементы)

Железобетонный каркас применяют в процессе возведения многоэтажных зданий и частных домов. Соблюдение техники строительства и использование надежных материалов придаст прочности сооружению.

Преимущества и недостатки

Железобетонные каркасы незаменимы при сооружении высотных зданий, т.к. обладают отличной прочностью. При частном строительстве допустимо выбирать материалы с менее хорошими характеристиками. В связи с этим использование стального каркаса железобетонного при частном строительстве является экономически необоснованным.

Основные преимущества применения материала:

• высокая несущая способность;
• огнестойкость;
• длительная эксплуатация;
• малые эксплуатационные расходы;
• надежность конструкции;
• затраты на производство таких изделий намного ниже, чем на конструкции из камня или металла;
• длина пролетов позволяет создавать большие помещения без дополнительных опор (перегородок, колонн).

Недостатки материала:

• большая плотность;
• необходимость выдержки до приобретения прочности;
• высокая звуко- и теплопроводность;
• трудоемкость ремонтных работ, усиления конструкции;
• материал может покрыться трещинами из-за усадки и силовых воздействий.

Виды, где используется в строительстве

Технология строительства железобетонных каркасных конструкций

От типа металлической конструкции и количества этажей зависит способ возведения здания. Различают сборные, монолитные и комбинированные конструкции.

Первый вариант имеет ряд преимуществ:

1. Отсутствие необходимости подогрева рабочего места зимой, что существенно экономит затраты на энергоресурсы.
2. Возможность оставлять железобетонные материалы на стройке, что обеспечивает непрерывность процесса сборки конструкции.
3. Уменьшение необходимости непрофессиональной рабочей силы.
4. Наличие дополнительного пространства, которое отсутствует при монолитном строительстве.
5. Элементы каркаса изготовляются на заводе, что позволяет обойтись без сварочных работ.
6. Быстрота сооружения здания.
7. Достижение прочности сразу после установки.

Сборные конструкции

Конструкция таких каркасов предполагает наличие железобетонного фундамента. На нем монтируют колонны с промежутками 6-12 м. Для фундаментных балок применяют бетон марок 200-400. Эти элементы будут служить опорой несущим стенам. Балки размещают так, чтобы уровень пола был на 3 см выше их верхней стороны. Пустое пространство заливается бетоном. Для этого подходит марка 100.

Для того чтобы пол был защищен от промерзания, а также, чтобы на нем не сказывалось влияние почвы на балки, производят гидроизоляцию. Большие конструкции возводятся при помощи колонн 1.020, приспособленных к нагрузке до 500 т, что равняется 10 этажам. Наружные стены возводят из ячеисто-бетонных блоков, уложенных в 1 ряд. Благодаря нулевой жесткости сохраняется пластичность фасада. Блоки укладывают на балки или плиту перекрытия.

При строительстве несущей конструкции из блоков маленького размера кладку можно производить в 1 или несколько слоев. На этапе конструирования подобного строения нужно убедиться, что кладка не служит опорой каркаса. Толщина стен подбирается с учетом теплоизоляционных требований. В жилых домах этот параметр должен быть равен 50 см.

Ячеисто-бетонные блоки подходят и для внутренних перегородок (между комнатами, квартирами). Эти стены являются для каждого этажа самостоящими. Во время планирования толщины перегородок и перекрытий в первую очередь учитываются требования звукоизоляции (больше 50 дБ).

Существуют нормативные документы для расчета параметра. Он зависит от используемых блоков, раствора, бетона и пр. Избавиться от посторонних звуков поможет минплита, которой заполняются пустоты. Плотность материала должна находиться в пределах 80-100 кг/м³.

Рекомендуемая толщина межкомнатных стен — 12 см, звукоизоляционный параметр — минимум 43 дБ.

Сборный каркас чаще всего применяется при возведении 2-5-этажных промышленных построек. Если строится более высокое здание, требующее больших крановых нагрузок, то целесообразно использовать стальное основание. Его составляющие (колонны, ригели и связующие элементы) бывают сплошные или решетчатые. Их изготавливают из швеллеров, уголков и прочих профилей, скрепленных при помощи сварочного аппарата.

Сборно-монолитные каркасы

При применении таких каркасов можно снизить трудоемкость работ и уменьшить их срок, сохранив основные достоинства монолитных конструкций.

В этом варианте колонны и балки бетонируются в опалубке с тонкими стенками и квадратным сечением. Стыки арматуры и опалубки замоноличиваются, когда колонны и балки заливаются бетоном.

Монолитный каркас

Монолитный каркас можно соорудить при помощи как съемной, так и несъемной опалубки. Второй тип чаще применяется для возведения невысоких частных домов. После того как опалубку заливают бетоном, она соединяется с другими элементами и выполняет роль несущей конструкции. В современном строительстве ее изготавливают из разных материалов, в т.ч. из пенопласта.

В зависимости от конструкции опалубки бывают 2 видов:

1. Щитовой. Опалубку такого типа создают из отдельных деталей, которые соединяются специальными крепежными элементами. Таким образом формируют емкость для заливки бетона, который станет основанием будущей постройки.
2. Туннельный. Опалубку приобретают в собранном виде, из-за чего такой тип конструкции подойдет не для всех монтажных работ. Купленные изделия не подлежат изменениям. Их заполняют раствором сразу после установки.

После завершения работ по укладке бетона необходимо перейти к его уплотнению: это убережет конструкцию от образования пустот. Для выполнения задачи подойдут специальные инструменты (глубинный, а также поверхностный вибратор и пр.).

При помощи уплотнения монолитный каркас станет максимально прочным. После завершения процесса переходят к армированию конструкции. Особенности технологии позволяют реализовывать различные дизайнерские идеи.

Повышение эффективности монолитного каркасного жилья

Несмотря на то что монолитный каркас приобрел доверие строителей, его свойства постоянно улучшают: повышают прочность, снижают расход материалов. Для достижения этих целей применяют бетоны более высоких марок. Благодаря этому удается снизить расход арматуры и стоимость постройки. Каркас здания считается эффективным, если армирование превышает 3%.

Монолитную конструкцию оптимизируют следующими способами:

• по марке бетона;
• по сечению железобетонных компонентов;
• по проценту армирования в бетоне.

При возведении монолитного здания руководствуются способом, который предполагает заглубление коробки сооружения на 2 этажа. При помощи этого метода удается сделать конструкцию максимально надежной, т.к. нагрузки передаются высокопрочным пластовым почвам.

Несмотря на эффективность, эта технология редко применяется при возведении домов высотой до 3 этажей включительно. Причина заключается в высокой стоимости такого строения (сооружение деревянной опалубки, применение дорогостоящей техники и пр.). При обустройстве невысоких зданий чаще применяют сборные каркасы, которые обладают достаточной прочностью, при этом стоят намного дешевле.

Монолитный жб каркас: частного дома, стен здания с использованием бетона

Монолитный каркас представляет собой технологию строительства зданий, при которой строение возводят из бетона с армированием стальными прутьями. Такое сооружение обеспечивает повышенный уровень прочности и долговечности, обходится сравнительно недорого. Раньше технология монолитно-каркасного строительства из бетона использовалась в основном в промышленной и коммерческой сферах, сегодня же все чаще таким образом возводят частные дома и коттеджи.

Основное преимущество монолитного каркаса – равномерное распределение нагрузок между бетонными колоннами, которые усилены стальной арматурой. После заливки бетоном каркас становится прочной монолитной конструкцией, в которой вся несущая нагрузка приходится на колонны, балки и перекрытия. Железобетонные здания считаются наиболее надежными, крепкими и стойкими.

При условии верного выбора и проектирования фундамента ЖБ коробка способна простоять максимальный срок, демонстрируя прекрасные эксплуатационные свойства и наилучшие технические характеристики.

Основанием для дома из бетона может служить плитный, ленточный или свайно-винтовой фундамент, который выбирают в соответствии с такими факторами: структура и характеристики грунта, особенности рельефа территории, несущая способность почвы, расчетные нагрузки и масса здания, уровень залегания грунтовых вод, конструктивные и технические особенности архитектурного проекта.

Благодаря особенностям технологии проекты домов из железобетона могут быть самыми разными – тут есть возможность реализовать любую задумку, использовать самые разные материалы (стекло, кирпич, дерево и т.д.), экспериментировать с различными элементами. Большинство современных коттеджей необычных форм и конфигураций создают с использованием монолитно-каркасной технологии.

Что такое монолитно-каркасное строительство

Устройство монолитно-каркасных зданий осуществляется по единой технологии. Монолит представляет собой цельнолитую бетонную конструкцию, которая создается прямо на строительной площадке путем заливки бетоном смонтированного каркаса из стальных прутьев и элементов. Бетон заливается и обязательно вибрируется, подбирается определенная марка, что обеспечивает высокую прочность.

Арматурный каркас может быть соединен вязальной проволокой либо сварен. Марка бетона, класс арматуры, специальные добавки в раствор подбирают, исходя из количества этажей, сейсмичности региона. Стальной каркас заливается бетоном в съемную или несъемную опалубку, которая формирует стены и другие элементы конструкции.

Что включает каркас монолитного здания:

1. Фундамент – может быть разного типа.
2. Колонны – расположенные вертикально и соединяющие основание и перекрытие.
3. Монолитные перемычки и перекрытия , которые создают пояс жесткости.

Ввиду того, что потом что-то переделать и или заменить невозможно, монолитно-каркасное строительство здания требует чрезвычайно тщательного проектирования с точными расчетами и применением специфических технологий, которые способны понизить риск появления деформаций в процессе усадки.

Достоинства технологии

Строительство частного дома по монолитно-каркасной технологии обладает определенными преимуществами, благодаря которым метод становится все более популярным и часто используется для возведения домов по индивидуальным проектам.

Основные преимущества монолитно-каркасной технологии:

• Быстрый процесс монтажа с минимальными трудозатратами. Основные этапы – создание опалубки, арматурного каркаса, заливка бетоном. Процесс осуществляется непрерывно по отдельным зонам, что исключает простой рабочей силы.
• Длительный срок эксплуатации без необходимости в ремонте или реконструкции.
• В случае аварийных ситуаций при разрушении одной секции остальные элементы конструкции остаются целыми и здание не рухнет. Монолитный каркас – единственный метод безопасного строительства в сейсмоопасных регионах.
• Возможность реализовать проект любой сложности с оригинальной планировкой, так как в данном случае нет обязательных несущих стен, перегородок. Площади можно реализовать даже как единое пространство с колоннами.

• Перепланировка в любом формате – благодаря отсутствию несущих стен, без согласования с надзорными органами.
• Повышение общей жесткости со временем благодаря набору прочности бетона.
• Возможность сделать в доме потолки высотой от 3 метров.
• Строительные работы можно проводить в любую пору года.
• Для возведения каркаса понадобится небольшой объем материалов.
• Габаритные конструкции не нужно доставлять на объект, сборка каркасных зданий из арматуры и бетонного раствора осуществляется непосредственно на территории строительства.

Недостатки жилья

Устройство монолитного каркаса предполагает и некоторые негативные моменты, о которых нужно знать до начала проведения расчетов и проектирования. Все эти факторы можно устранить за счет разумного применения различных технологий и методов строительства.

Главные минусы технологии монолитного каркаса:

• Наличие мостиков холода, которые распространяются по бетонным перекрытиям, внешним колоннам, что предполагает обязательную теплоизоляцию и выполнение облицовки фасадов.
• Большой объем работ по вязке и установке арматуры, монтажу опалубки, опорных стоек.
• Важность правильных и максимально точных расчетов, от которых зависят безопасность и комфорт эксплуатации, прочность и срок службы здания.

Технология

Монолитно-каркасная технология применяется в строительстве одно/многоэтажных зданий различного назначения любой площади и высоты.

Этапы реализации технологии монолитного каркаса:

• Подготовка высококачественного основания.
• Связывание или сваривание каркаса из арматуры.
• Монтаж опалубочной конструкции.
• Заливка бетонного раствора в опалубку.
• Демонтаж опалубки.

Методы возведения фундамента

Устройство основания является одним из наиболее важных этапов строительства, так как от него зависит то, насколько качественным и прочным будет каркас, не просядет ли дом на грунте и т.д.

Виды фундамента, применяемые при заливке монолитного каркаса:

• Сваи – тип свайного основания подбирают по типу грунта и особенностям ландшафта на территории.
• Ленточный – заливается на объекте в опалубку с арматурой. Подходит для домов с подвалом, мелкозаглубленный обустраивают исключительно на почве с низким уровнем грунтовых вод.
• Бетонная монолитная плита – надежная база, особенно подходит для зон с опасностью землетрясения. Фундамент заливается на строительной площадке с обязательным армированием.

Особенности строительства подвала

Для подвала роют котлован, а фундамент размещают на минусовой отметке – в основании подвала. В этом помещении заливают монолитные стены, перегородки, сверху на нулевой отметке монтируют плиту перекрытия заданной проектной толщины и с повышенной прочностью.

Методы возведения опалубки

Опалубка представляет собой форму, в которую будут заливать готовый бетонный раствор. Опалубка может быт какой угодно, формируя толщину и конфигурацию монолита.

Основные виды опалубки:

1. Съемная – после твердения бетона демонтируется и может применяться снова.
2. Несъемная – становится частью конструкции домов, выступая теплоизоляцией и защитой. Обычно такую опалубку делают из пенополистирола, но встречаются и конструкции из фанеры, древесины, металла. Пенополистирол дополнительно выступает в качестве утеплителя.

Типы опалубки по конструкции:

• Туннельная – изготавливается по спроектированным данным на заводе, обладает заданными размерами, доставляется на объект готовой, неразборной.
• Щитовая – сборная конструкция для создания монолита любых конфигураций. Предполагает оснащение крепежными элементами высокой прочности, эргономичная и надежная, ее можно использовать для заливки овальных конструкций.

Съемную опалубку можно взять в аренду, любые виды конструкции можно купить.

Армирование

С целью обеспечения прочности и жесткости монолитно-каркасной конструкции применяют стальную арматуру и армирующую сетку. Для монолитного строительства подходит рифленая/гладкая арматура сечением 6-8 миллиметров, особо прочные конструкции создают из арматуры диаметром больше 10 миллиметров. Вязать проволокой или сваривать каркас допускается горизонтально и вертикально.

Как произвести расчеты и создание каркаса:

• Средние расчеты предполагают затраты около 25 килограммов арматуры на 1 кубический метр бетонных конструкций.
• Рабочие прутья подбираются в соответствии с расчетами, минимальные значения: 8 миллиметров для поперечной и 10 миллиметров для продольной арматуры.
• Каркас может вязаться проволокой либо быть сваренным, создается на месте установки или на площадке с последующим перемещением.
• Шаг арматуры в среднем составляет 15-25 сантиметров между отрезками. Прутья поперечные выступают элементами жесткости для прутьев продольных.
• Вся арматура должна быть перевязана или сварена между собой.
• В процессе заливки фундамента оставляют свободными вертикальные стержни, с которыми потом сопрягается арматура перекрытий и колонн (так продолжают до верхней точки здания).

Способы подачи бетона

Бетонный раствор может замешиваться непосредственно на строительном объекте или доставляться с завода специальной техникой. Чтобы смесь не застыла и не потеряла однородность, ее транспортируют в бункере с работающим миксером. Для подачи смеси на объект используют бетононасосы или краны.

Бетононасос представляет собой специальный автомобиль с длинным шлангом, который под давлением поставляет бетон в нужную точку. Очень удобно подавать бетон таким образом для заливки на высоте. Если используется кран, то бетон подают в бадьях – такой вариант актуален для сооружения небольших железобетонных конструкций.

Утрамбовка бетона

После того, как бетон залит в опалубку, его нужно уплотнить для удаления пузырей воздуха и более равномерного распределения смеси. Для этого используют вибраторы поверхностного и глубинного типа.

Главные функции вибротрамбования:

• Улучшение внешнего вида конструкции – однородная поверхность, устранение воздушных полостей.
• Повышение качества и прочности бетонной смеси.
• Понижение трудозатрат и расхода материалов при выполнении отделки помещений.

Готовые монолитно-каркасные стены облицовывают керамической плиткой, кирпичом, красивым камнем. Обеспечить хорошую циркуляцию воздуха поможет обустройство вентиляции фасадов, кровли.

Монтаж перекрытий

Перекрытия в монолитно-каркасных конструкциях должны быть выполнены по той же технологии. Они образуют пояс жесткости здания.

Этапы обустройства перекрытий:

• Создание каркаса, вязка стержней с выпусками из колонн, расположенных ниже. Стойки устанавливают на полу нижнего этажа, они должны поддерживать опалубку и исключат возможность обрушения конструкции до завершения цикла набора прочности бетона.
• Монтаж опалубки из досок или фанеры.
• Заливка смеси бетона без перерывов, но слоями.
• Выжидание набора первоначальной прочности, демонтаж опалубки и стоек.

Стоимость и материалы

В процессе создания монолитно-каркасного дома качество напрямую зависит от затрат: более высокая марка бетона стоит дороже, чем больше арматуры – тем крепче здание. Поэтому экономить и игнорировать расчеты не стоит – это может стать фатальной ошибкой.

Арматуру нужно выбирать без дефектов и ржавчины, нужного сечения. Бетон обязательно должен соответствовать указанной в проекте марке, установленным характеристикам.

Материалы для опалубки также должны быть качественными, чтобы все это не обрушилось. Тут цена материалов может быть разной и в определенных случаях высокие затраты также оправданы: несъемная опалубка позволит провести быстрее работы, в будущем поможет сэкономить на утеплении и отоплении. С другой же стороны, оправданной может быть и аренда хорошей съемной конструкции.

На все материалы нужно требовать сертификаты соответствия, паспорта качества, гигиенические заключения и т.д. Сметную стоимость дома составляют расходы на такие материалы, как: арматура и проволока, все для бетона (или заказ готовой смеси), готовая опалубка или материалы для ее монтажа, инструмент, емкости, работа людей, техника для подачи бетона, кровля, отделка и т.д. От проекта к проекту стоимость может очень сильно разниться.

Монолитный каркас – технология, позволяющая создавать прочные, надежные, долговечные дома по разумной стоимости и индивидуальному проекту. Самое главное – верно выполнить расчеты и соблюдать технологию реализации проекта.