Construcția monolitică este o metodă de construcție a clădirii, în care principalul material structural este betonul armat monolit . Principala caracteristică a construcției monolitice este că locul de producere a materialului pentru clădirile monolitice este șantierul . Utilizarea betonului armat monolit face posibilă realizarea unei varietăți de forme arhitecturale, precum și reducerea consumului de oțel cu 7-20% și de beton cu până la 12%. Dar, în același timp, costurile cu energia cresc, mai ales iarna, iar costurile cu forța de muncă la șantier cresc.
Inițial, în Rusia au fost folosite beton ușor și cofraje din lemn simple . Piatra zdrobită de cărămidă și zgura de cărbune (cenușă de combustibil) au fost folosite ca agregat grosier . Din astfel de beton în anii 1890, în Sankt Petersburg au fost ridicate pereții, bolțile și tavanele multor clădiri rezidențiale, publice și industriale.
Betonul monolit greu a fost folosit pentru prima dată în 1886 în timpul construcției pereților unei cabine de cale ferată pe brațul Kostroma a căii ferate Moscova-Iaroslavl. Pereții săi aveau două rânduri de goluri verticale ventilate. Betonarea s-a realizat în scânduri de inventar din lemn, deja folosite la construcția structurilor feroviare. Practica construirii pereților exteriori din beton greu cu un spațiu de aer a continuat în anii următori. Astfel, descrierea metodei de ridicare a pereților unei clădiri rezidențiale din beton batut monolit a fost cuprinsă în așa-numitul privilegiu primit în 1894 de inventatorul din Sankt Petersburg A. L. Schiller. : propunerea sa a inclus doua tipuri de cofraje din lemn - exterioare pliabile, nervuri verticale inalte din care sunt construite in timpul procesului de betonare si interioare permanente, lasate in golul de aer.
Până la începutul secolului al XX-lea, s-a acumulat o experiență mondială semnificativă în construcția de clădiri rezidențiale din beton monolit. Celebrul inventator american T. A. Edison a dezvoltat o metodă de ridicare a caselor din beton monolit în cofraje înfășurate în mod repetat (brevet din 1908). A folosit beton turnat preparat cu ciment măcinat fin de producție proprie cu introducerea de aditivi plastifianți. Metoda Edison nu a primit o distribuție suplimentară, totuși, betonul turnat și-a găsit aplicație în diverse țări, inclusiv în a noastră în construcția de clădiri rezidențiale monolitice.
În URSS , în a doua jumătate a anilor 1920, a început o nouă etapă în introducerea betonului monolit în inginerie civilă. Așadar, în 1926-1929, la Harkov a fost construită celebra Casa Industriei de Stat cu 14 etaje , cu un cadru monolit din beton armat, iar apoi alte clădiri cu mai multe etaje. Soluțiile tehnice implementate în acești ani au corespuns nivelului internațional de dezvoltare tehnologică, care a fost facilitat, în special, de documente de reglementare, de exemplu, „Mai puține standarde pentru lucrările din beton armat”.
Înființată în 1925, compania de construcții pe acțiuni ruso-germană Rusgerstroy (transformată ulterior în trustul Teplobeton) a început să folosească beton de zgură ponce pentru pereții monolitici (o parte de ciment Portland și trei părți de nisip cu pietriș, zgură granulată , piatră ponce ). si zgura cazanului ). Pentru prepararea betonului s-au folosit mici betoniere din sistemul Kaiser, mai întâi importate, apoi produse de uzina Light Miner. În același timp, pentru ridicarea betonului au început să fie folosite palanele de mine și cofraje marite, înfășurate de mai multe ori; a fost asamblat din panouri verticale de 1 m lățime și o înălțime de podea, din scânduri de 25 mm grosime, fixate cu șipci orizontale exterioare, bretele provizorii interne și legături de sârmă. La Moscova, un astfel de cofraj a fost introdus în 1927, la Leningrad - în 1929.
Aveți încredere în „Teplobeton” construit la Moscova, Leningrad, Rostov-pe-Don, Tula, Bryansk, Voronezh și alte orașe multe clădiri rezidențiale cu pereți umpluți din beton de zgură ponce. Printre clădirile sale din Moscova se numără o clădire rezidențială cu 6 etaje în Piața Tishinskaya, o casă pe Shabolovka, un cămin studențesc pe Usachyovka. Unul dintre dezavantajele semnificative ale unei astfel de construcții a fost compoziția multicomponentă a betonului, în plus, piatra ponce care făcea parte din beton trebuia adusă de departe - din Caucaz. Acest neajuns a fost depășit prin crearea în anii 1920 și începutul anilor 1930 a științei betonului, dezvoltarea metodelor științifice de selectare a compoziției și tehnologiei de preparare a betonului, metode de control al calității acestuia (lucrările lui N. M. Belyaev, B. G. Skramtaev, Yu . A Shtaerman, K. S. Zavriev) pentru studii speciale asupra betonului ușor (lucrări ale lui N. A. Popov, R. M. Mikhailov și alții).
La Institutul de Stat de Structuri, înființat în 1927, au fost dezvoltate betonuri cu trei componente (ciment-nisip-zgură), care au fost utilizate pentru prima dată pentru a umple pereții cu grosimea de 50 cm în clădiri rezidențiale cu două etaje ale fabricii Kosogorsky din regiunea Moscovei și apoi în clădirile cu 2 etaje Z ale Metallotrest din districtul central al Moscovei. La acea vreme, la Leningrad erau construite case cu 4-5 etaje, cu pereți monostrat din beton cidru de gradul 35 și gradul 50. În Transcaucazia (Baku, Tbilisi), la construirea pereților monolitici se folosea beton de piatră ponce, iar uneori podele. De exemplu, la Tbilisi (pe Plekhanovsky Prospekt) în 1935 a fost construită o casă cu 6 etaje, cu pereți exteriori de 35 cm grosime din beton ponce. Lucrarea a fost efectuată prin aceleași metode care au fost folosite de trustul Teplobeton. Tavanele din această casă erau din beton armat grad 50 și aveau nervuri în două direcții la fiecare 5-5,5 m.
Un alt dezavantaj al construcției monolitice de locuințe din acea vreme a fost imperfecțiunea cofrajului panoului din lemn . Depășirea acesteia a fost facilitată de introducerea cofrajului culisant. Un astfel de cofraj a fost folosit pentru prima dată în SUA , în Philadelphia , în 1903. Companiile concurente au dezvoltat mai multe sisteme de cofrare diferite, dintre care cel mai faimos a fost sistemul McDonald. Acest sistem a fost folosit în primul rând în construcția de structuri înalte cu plan rotund, iar după anii 1920 - cu diferite configurații de plan.
Metoda cofrajului culisant este următoarea: un inel de cofraj de 120 cm înălțime este instalat de-a lungul întregului perimetru al pereților (după așezarea fundațiilor) Folosind cricuri hidraulice, mecanice sau pneumatice, inelul se mișcă treptat (alunecă) - în sus cu o viteză de 15-30 cm/h Clădirea crește în același ritm. Armarea și betonul sunt așezate continuu în cofraj, iar pe măsură ce cofrajul se ridică, de sub acesta iese beton întărit cu o rezistență de 3-5 kg / cm². Acest lucru este suficient pentru a rezista greutății structurilor, schelelor, echipamentelor și oamenilor de pe cofraj. Cricurile sunt montate pe cadre conectate la panourile de cofraj, astfel încât cricul se târăște de-a lungul unei tije de oțel înglobată în beton proaspăt așezat și trage împreună cu ea întreaga structură de cofraj. Betonul care iese de sub cofraj este frecat de pe schelă.
Prima experiență în URSS în construcția unei clădiri rezidențiale într-un cofraj glisant datează din 1930: organizația din Moscova Zavodstroy a efectuat betonarea pereților de beton cu un singur strat de piatră ponce - zgură a unei clădiri cu 7 etaje în Piața Bolshaya Kolkhoznaya cu acest metodă. Cu toate acestea, nu a existat încă precizia necesară a mișcării cofrajului și a calității muncii. Societatea pe acțiuni din industria construcțiilor înființată la sfârșitul anului 1925 (majoritatea trusturilor sale erau în Ucraina) a început să folosească cofrajele glisante în construcția de ascensoare în 1928, iar la începutul anilor 1930 a fost folosit pentru prima dată în construcția de locuințe în condiții de iarnă. În Baku, pereții exteriori și interiori cu un singur strat au fost ridicați din beton chingil nearmat , al cărui umplutură era piatră zdrobită din calcar local. Tavanele au fost realizate intr-un cofraj din lemn de scut din beton armat chingil. În 1935, costul unor astfel de case a scăzut cu 12% față de casele similare din cărămidă.
Cu toate acestea, cricurile folosite la acea vreme erau imperfecte, ceea ce a crescut costurile forței de muncă chiar și în comparație cu construcția din cărămidă. Economia betonului de construcție, precum și mecanismele de ridicare, a fost și ea complexă, aglomerată. Prin urmare, s-au încercat îmbunătățirea cofrajului panoului - creșterea dimensiunii acestuia, utilizarea metalului în loc de lemn, pentru a lega în mod optim soluțiile de proiectare ale casei cu metodele de implementare a acestora. În 1931, la Leningrad a avut loc un concurs pentru structuri monolitice de clădiri rezidențiale cu pereți subțiri, pentru metodele mecanizate de construcție a acestora din beton turnat și în scurt timp. Cu toate acestea, primele 13 case cu o înălțime de 4-6 etaje cu pereți exteriori din beton de cidru, construite în anii 1931-1935, au avut dezavantaje: înghețarea pereților, fisuri de contracție, izolarea fonică insuficientă a incintei.
În 1935-1936, în Leningrad, pe strada Kirochnaya nr. 20, a fost ridicată o casă mai avansată, cu 6 etaje, folosind cofraje metalice înalte de un etaj. Peretii interiori portanti erau din beton armat greu de 10 cm grosime, in partea superioara prezentau largiri pentru sustinerea grinzilor pardoselilor din lemn. Pereții exteriori, pe lângă un strat de beton greu de 10 cm grosime, aveau un strat izolator din beton ponce-zgură (26 cm) și plăci de parament (4 cm). La construcția acestei case, costurile cu forța de muncă au fost reduse cu 19%, iar costul - cu 12% față de casele similare din cărămidă. Vara, podeaua a fost ridicată în șase zile, cu betonul adus la 70% pregătire completă.
Pe baza acestei experiențe, Conferința Întregii Uniri privind construcțiile cu blocuri mari și monolitice desfășurată în 1936 a calificat construcția de case din beton turnat ca metodă de construcție industrială cu drepturi depline. Izbucnirea războiului i-a oprit dezvoltarea. În reconstrucția postbelică a țării a fost nevoie urgentă de a construi mult, rapid și ieftin. Aceste nevoi au putut satisface tehnologiile de construcție cu panouri mari și blocuri de volum. Datorită lor, cea mai acută problemă a locuințelor a fost înlăturată și au trecut de la locuințe comunale la apartamente familiale, dar acest lucru a dus la plictisirea și monotonia noilor orașe și regiuni. La sfârșitul secolului al XX-lea, a început o încercare de reintroducere a construcției monolitice pentru a crește expresivitatea arhitecturală a clădirilor standard de masă. Metoda construcției monolitice a fost folosită în primul rând în construcția de clădiri cu mai multe etaje care servesc ca accente compoziționale în dezvoltare.
Experiența acumulată în construcția de locuințe monolitice a scos la iveală avantajele tehnice și economice incontestabile ale acestei metode, drept urmare, în primul deceniu al secolului XXI, construcția monolitică a eliminat practic construcția de cărămidă, bloc mare și chiar panouri mari. din piata. Până în prezent, industria construcțiilor de locuințe monolitice are o bază tehnică dezvoltată și o varietate de sisteme de cofraj.
Procesul de construcție monolitică constă din procese secvențiale tehnologice conexe:
Secvența unor procese poate varia în funcție de tipul structurii.
După cum se știe, betonul percepe sarcinile de tracțiune de 15-20 de ori mai slabe decât sarcinile de compresiune. Pentru a compensa munca slabă a betonului în tensiune, în structura sa sunt incluse tije de oțel - armături .
Din bare de armare de diferite diametre, prin sudare sau sârmă de oțel recoaptă specială, sunt „tricotate” cuști de armare de viitor.
Pentru a da și menține forma structurilor, până când acestea capătă rezistența necesară, se utilizează cofraje. Cofrajele pentru pereti si stalpi sunt realizate din profile de otel sau aluminiu acoperite cu placaj laminat. Cofrajul plăcii este reprezentat, de regulă, de rafturi telescopice verticale ( Jacks ), pe care sunt așezate grinzi speciale din lemn, iar pe grinzi, la rândul lor, se așează placaj laminat.
Suprafața cofrajului, care este în contact direct cu betonul, este tratată cu ulei tehnic (emulsol) înainte de betonare, care are la bază uleiuri minerale și agenți tensioactivi. Acest lucru este necesar pentru a îmbunătăți calitatea suprafeței structurilor și pentru a crește numărul de cicluri de rotație a cofrajelor.
Montarea cofrajelor poate fi efectuată atât manual, cât și mecanic.
Amestecul de beton este plasat într-un cofraj preinstalat. Pentru a exclude posibilitatea unor goluri în interiorul structurii viitoare în timpul procesului de pozare, amestecul de beton este compactat cu vibratoare adânci. Mascusul vibratorului este scufundat în amestecul de beton până când bulele nu mai apar pe suprafața amestecului.
Îngrijirea betonului include un set de măsuri pentru a preveni uscarea prematură a amestecului de beton în timpul verii și înghețarea amestecului de beton proaspăt așezat iarna, precum și protejarea betonului proaspăt așezat împotriva precipitațiilor excesive.
Principalul avantaj al clădirilor monolitice față de toate celelalte este absența cusăturilor între diferitele structuri ale clădirii. În linii mari, o clădire monolitică este un „bloc” solid din beton armat, care oferă o rigiditate ridicată a cadrului și capacitatea de a crea clădiri înalte. În plus, structura monolitică are o rezistență seismică ridicată , deoarece rigiditatea ridicată a cadrului minimizează tendința de fisurare. În clădirile monolitice, există posibilitatea de reamenajare a spațiilor în timpul funcționării fără riscul de deteriorare a structurilor portante, precum și de înaltă calitate a suprafețelor pereților și tavanului, ceea ce reduce cantitatea de lucrări de finisare. De asemenea, un plus semnificativ este și masa mai mică în raport cu clădirile din cărămidă (cu 15-20%).
Printre deficiențe, această metodă de construcție este foarte costisitoare și consumatoare de timp, necesită echipamente scumpe, un număr mare de muncitori și ingineri cu înaltă calificare . Un perete monolitic are o conductivitate termică ridicată și, prin urmare, necesită izolație. De asemenea, pereții se caracterizează printr-o lipsă de permeabilitate la vapori, adică pereții „nu respiră” și acest lucru trebuie compensat prin ventilație forțată.