Monolitisk konstruktion är en metod för byggnadskonstruktion, där det huvudsakliga konstruktionsmaterialet är monolitisk armerad betong . Huvuddragen för monolitisk konstruktion är att platsen för produktion av material för monolitiska byggnader är byggplatsen . Användningen av monolitisk armerad betong gör det möjligt att realisera en mängd olika arkitektoniska former, samt att minska förbrukningen av stål med 7-20% och betong med upp till 12%. Men samtidigt ökar energikostnaderna, särskilt vintertid, och arbetskostnaderna på byggarbetsplatsen ökar.
Till en början användes lättbetong och enkel träformning i Ryssland . Tegelkrossad sten och kolslagg (bränslecinder) användes som ett grovt ballast . Av sådan betong uppfördes på 1890-talet väggar, valv och tak i många bostads-, offentliga och industribyggnader i St. Petersburg.
Tung monolitisk betong användes först 1886 under byggandet av väggarna i en järnvägsbod på Kostroma-grenen av Moskva-Yaroslavl-järnvägen. Dess väggar hade två rader av ventilerade vertikala hålrum. Betongning utfördes i inventeringsskivor av trä, som redan användes vid konstruktion av järnvägskonstruktioner. Bruket att bygga ytterväggar av tung betong med luftspalt fortsatte under de följande åren. Således fanns beskrivningen av metoden för att uppföra väggarna i ett bostadshus från monolitisk rambetong i det så kallade privilegiet som fick 1894 av St. Petersburgs uppfinnare A. L. Schiller : hans förslag inkluderade två typer av träformningar - hopfällbara yttre, höga vertikala ribbor av vilka byggs upp under betongprocessen, och permanenta invändiga, kvar i luftspalten.
I början av 1900-talet hade betydande världserfarenhet ackumulerats i byggandet av bostadshus från monolitisk betong. Den berömda amerikanske uppfinnaren T. A. Edison utvecklade en metod för att bygga hus av monolitisk betong i upprepade lindade formar (patent från 1908). Han använde gjuten betong förberedd med finmald cement av egen tillverkning med införande av mjukgörande tillsatser. Edisonmetoden fick ingen vidare spridning, dock har gjuten betong funnit tillämpning i olika länder, inklusive vår vid konstruktion av monolitiska bostadshus.
I Sovjetunionen , under andra hälften av 1920-talet, började ett nytt skede i introduktionen av monolitisk betong inom anläggningsteknik. Så 1926-1929 byggdes det berömda 14-våningshus för statlig industri med en monolitisk armerad betongram i Kharkov, och sedan andra flervåningsbyggnader. De tekniska lösningarna som implementerades under dessa år motsvarade den internationella teknikutvecklingsnivån, vilket i synnerhet underlättades av regulatoriska dokument, till exempel "Less Standards for Armed Concrete Works".
Etablerat 1925, började det rysk-tyska aktiebyggnadsföretaget Rusgerstroy (senare omvandlat till Teplobeton-trusten) att använda pimpstenslaggbetong för monolitiska väggar (en del av Portlandcement och tre delar sand med grus, granulerad slagg , pimpsten och pannslagg ). För beredning av betong användes små betongblandare av Kaiser-systemet, först importerade och sedan tillverkade av Light Miner-fabriken. Samtidigt började gruvhissar och förstorade, flera gånger inlindade formsättningar användas för att lyfta betong; den monterades av vertikala paneler, 1 m breda och ett golv högt, av brädor 25 mm tjocka, fästa med utvändiga horisontella läktar, invändiga provisoriska stag och vajerband. I Moskva introducerades sådan formsättning 1927, i Leningrad - 1929.
Lita på "Teplobeton" byggd i Moskva, Leningrad, Rostov-on-Don, Tula, Bryansk, Voronezh och andra städer många bostadshus med fyllda väggar gjorda av pimpsten-slagg betong. Bland hans byggnader i Moskva finns ett 6-vånings bostadshus på Tishinskaya-torget, ett hus på Shabolovka, ett studenthem på Usachyovka. En av de betydande nackdelarna med en sådan konstruktion var betongens flerkomponentsammansättning, dessutom måste pimpstenen som var en del av betongen hämtas på långt håll - från Kaukasus. Denna brist övervanns genom skapandet på 1920-talet och början av 1930-talet av vetenskapen om betong, utvecklingen av vetenskapliga metoder för att välja sammansättning och teknik för att förbereda betong, metoder för att kontrollera dess kvalitet (verk av N. M. Belyaev, B. G. Skramtaev, Yu A Shtaerman, K. S. Zavriev) för specialstudier om lättbetong (verk av N. A. Popov, R. M. Mikhailov och andra).
Vid State Institute of Structures, som grundades 1927, utvecklades trekomponents (cement-sandslagg) betong, som först användes för att fylla väggar 50 cm tjocka i tvåvåningsbostadshus i Kosogorsky-fabriken i Moskva-regionen och sedan i 2-Z-våningsbyggnader i Metallotrest i det centrala distriktet i Moskva. På den tiden byggdes hus i 4–5 våningar med enskiktsväggar gjorda av cinderbetong klass 35 och grad 50 i Leningrad med hjälp av panelträformningar. I Transkaukasien (Baku, Tbilisi) användes pimpsten för att bygga monolitiska väggar, och ibland golv. Till exempel, i Tbilisi (på Plekhanovsky Prospekt) byggdes 1935 ett 6-våningshus med ytterväggar 35 cm tjocka gjorda av pimpstensbetong. Arbetet utfördes med samma metoder som användes av Teplobeton-stiftelsen. Taket i detta hus var av armerad betong grad 50 och hade ribbor åt två håll var 5-5,5 m.
En annan nackdel med den monolitiska bostadskonstruktionen på den tiden var ofullkomligheten i träpanelformningen . Att övervinna det underlättades genom införandet av glidform. Sådan formsättning användes först i USA , i Philadelphia , 1903. Konkurrerande företag utvecklade flera olika formsystem, varav det mest kända var McDonald-systemet. Detta system användes främst vid konstruktion av höga strukturer med en rund plan, och efter 1920-talet - med olika plankonfigurationer.
Glidformningsmetoden är som följer: en formsättningsring 120 cm hög installeras längs hela omkretsen av väggarna (efter att fundamenten har lagts) Med hjälp av hydrauliska, mekaniska eller pneumatiska domkrafter rör sig ringen gradvis (glider) - upp med en hastighet på 15-30 cm/h Byggnaden växer i samma takt. Armering och betong placeras kontinuerligt i formen, och när formen stiger kommer härdad betong med en hållfasthet på 3-5 kg/cm² ut under den. Detta är tillräckligt för att motstå vikten av strukturer, ställningar, utrustning och människor på formen. Domkrafterna är monterade på ramar kopplade till formskivorna, så att domkraften kryper längs en stålstång inbäddad i nylagd betong, och drar med sig hela formkonstruktionen. Betong som kommer ut under formen gnids från ställningen.
Den första erfarenheten i Sovjetunionen av byggandet av ett bostadshus i en glidande form går tillbaka till 1930: Moskva-organisationen Zavodstroy utförde betongningen av enskiktiga pimpstens -slagg betongväggar i en 7-våningsbyggnad på Bolshaya Kolkhoznaya-torget med detta metod. Men det fanns ännu inte den nödvändiga noggrannheten i formrörelsen och kvaliteten på arbetet. Byggbranschens aktiebolag som grundades i slutet av 1925 (de flesta av dess stiftelser fanns i Ukraina) började använda glidformar vid byggandet av hissar 1928, och i början av 1930-talet användes det först i bostadsbyggande under vinterförhållanden. I Baku byggdes enskiktiga ytter- och innerväggar av oförstärkt chingilbetong , vars fyllnadsmedel var krossad sten från lokal kalksten. Taket gjordes i en sköldträform av armerad chingilbetong. År 1935 minskade kostnaden för sådana hus med 12 % jämfört med liknande tegelhus.
Domkrafterna som användes vid den tiden var dock ofullkomliga, vilket ökade arbetskostnaderna även i jämförelse med tegelkonstruktion. Byggbetongekonomin, såväl som lyftmekanismer, var också komplex, upptagen. Därför gjordes försök att förbättra panelformningen - för att öka dess storlek, att använda metall istället för trä, för att optimalt länka husets designlösningar med metoderna för deras genomförande. 1931 hölls en tävling i Leningrad för monolitiska strukturer av tunnväggiga bostadshus, för mekaniserade metoder för deras konstruktion från gjuten betong och på kort tid. De första 13 husen med en höjd av 4-6 våningar med ytterväggar av cinderbetong, byggda 1931-1935, hade dock nackdelar: frysning av väggarna, krympsprickor, otillräcklig ljudisolering av lokalerna.
1935-1936 i Leningrad, på Kirochnaya-gatan 20, uppfördes ett mer avancerat 6-våningshus med en våning hög metallform. De bärande innerväggarna var gjorda av armerad tung betong 10 cm tjock, i den övre delen hade de breddningar för att bära upp bjälkarna av trägolv. Ytterväggarna hade, förutom ett 10 cm tjockt lager av tung betong, ett isolerande lager av pimpstenslaggbetong (26 cm) och fasadplattor (4 cm). Vid byggandet av detta hus minskade arbetskostnaderna med 19% och kostnaden - med 12% jämfört med liknande tegelhus. På sommaren restes golvet på sex dagar med betong som bragts till 70 % fullständig beredskap.
Baserat på denna erfarenhet kvalificerade All-Union-konferensen om stora block och monolitisk konstruktion som hölls 1936 byggandet av hus från gjuten betong som en fullfjädrad industriell byggmetod. Krigsutbrottet stoppade dess utveckling. I efterkrigstidens återuppbyggnad av landet fanns det ett akut behov av att bygga mycket, snabbt och billigt. Dessa behov kunde tillfredsställa teknikerna för konstruktion av stora paneler och volymblock. Tack vare dem togs det mest akuta bostadsproblemet bort och de bytte från gemensamt boende till familjelägenheter, men detta ledde till tråkighet och monotoni i nya städer och regioner. I slutet av 1900-talet började ett försök att återinföra monolitisk konstruktion för att öka den arkitektoniska uttrycksförmågan hos massstandardbyggnader. Metoden för monolitisk konstruktion användes främst vid konstruktionen av flervåningsbyggnader som fungerar som kompositionsaccenter i utvecklingen.
Den ackumulerade erfarenheten av monolitisk bostadskonstruktion har avslöjat de obestridliga tekniska och ekonomiska fördelarna med denna metod, som ett resultat av vilket monolitiskt byggande under det första decenniet av 2000-talet praktiskt taget har tagit bort tegel, stora block och till och med stora panelkonstruktioner från marknaden. Hittills har branschen för monolitisk bostadskonstruktion en utvecklad teknisk bas och en mängd olika formsystem.
Processen för monolitisk konstruktion består av relaterade tekniskt sekventiella processer:
Sekvensen för vissa processer kan variera beroende på typen av struktur.
Som bekant uppfattar betong dragbelastningar 15-20 gånger värre än tryckbelastningar. För att kompensera för det svaga arbetet med betong i spänning ingår stålstänger - armering i dess struktur .
Från armeringsstänger med olika diametrar, med hjälp av svetsning eller speciell glödgad ståltråd, "stickas" armeringsburar av den framtida designen.
För att ge och behålla formen på strukturer, tills de får den nödvändiga styrkan, används formsättning. Formsättning för väggar och pelare är gjorda av stål- eller aluminiumprofiler mantlade med laminerad plywood. Skivans formsättning representeras som regel av vertikala teleskopställningar ( Jacks ), på vilka speciella träbalkar läggs, och på balkarna läggs i sin tur laminerad plywood.
Formens yta, som är i direkt kontakt med betong, behandlas med teknisk olja (emulsol) före gjutning, som är baserad på mineraloljor och ytaktiva ämnen. Detta är nödvändigt för att förbättra ytkvaliteten på strukturer och öka antalet formomsättningscykler.
Formsättning kan utföras både manuellt och mekaniskt.
Betongblandningen placeras i en förinstallerad formsättning. För att utesluta möjligheten av tomrum inuti den framtida strukturen under läggningsprocessen, komprimeras betongblandningen med djupa vibratorer. Vibratorns mace sänks ner i betongblandningen tills bubblor slutar uppstå på ytan av blandningen.
Betongvård innefattar en uppsättning åtgärder för att förhindra för tidig torkning av betongblandningen på sommaren och frysning av den nylagda betongblandningen på vintern, samt skydda den nylagda betongen från alltför kraftig nederbörd.
Den största fördelen med monolitiska byggnader framför alla andra är frånvaron av sömmar mellan olika byggnadsstrukturer. Grovt sett är en monolitisk byggnad ett massivt armerad betong "block", vilket ger hög styvhet av ramen och förmågan att skapa höghus. Dessutom har den monolitiska strukturen ett högt seismiskt motstånd , eftersom ramens höga styvhet minimerar tendensen till sprickbildning. I monolitiska byggnader finns det möjlighet till ombyggnad av lokaler under drift utan risk för skador på bärande konstruktioner, samt hög kvalitet på vägg- och takytor, vilket minskar mängden efterarbete. Ett betydande plus är också den mindre massan i förhållande till tegelbyggnader (med 15-20%).
Bland bristerna är denna konstruktionsmetod mycket kostsam och tidskrävande, den kräver dyr utrustning, ett stort antal högkvalificerade arbetare och ingenjörer . En monolitisk vägg har hög värmeledningsförmåga och kräver därför isolering. Väggarna kännetecknas också av bristande ånggenomsläpplighet, det vill säga väggarna "andas inte" och detta måste kompenseras med forcerad ventilation.