Дома с несущим каркасом из монолитного железобетона приобретают у застройщиков всё большую популярность. Вполне, впрочем, понятную: такие дома обладают несомненными преимуществами, с краткого обзора которых мы и начнем наш разговор.

Архитектурная выразительность. Нет конструктивных ограничений по конфигурации здания, расположению колонн. Здания могут приобретать любые криволинейные формы, иметь любую этажность и загруженность. Допустимо и естественно вписывается в планировку любое сложное сечение (тавровое, уголковое) основного несущего элемента каркаса — колонн.

Используются легкие теплоэффективные ограждающие стены, обладающие высокими теплозащитными показателями. Например, современным требованиям энергосбережения отвечают ячеистобетонные блоки в однослойном варианте.

Возможность строительства в стесненных условиях реконструкции. Не требуется монтаж сборных элементов, а значит не нужен и дорогостоящий кран.

Возможность обеспечения совместной работы всех конструктивных элементов каркаса, что уменьшает материалоемкость здания. Жесткие узлы между несущими элементами каркаса позволяют перераспределить усилия в колоннах, включая в работу балки и перекрытия.

Технологические достижения последних лет обеспечили повышенную прочность монолитного бетона. Сегодня в Уфе изготавливают монолитный бетон марки М500, на ближайшее время намечен выпуск М700, а в перспективе и М1000.

Повышение марки бетона приводит к значительному сокращению расхода дорогостоящей арматуры и общему снижению стоимости строительства. Это особенно эффективно при трех и более процентах армирования железобетона, а значит необходима оптимизация монолитных каркасов по сечению железобетонных элементов, проценту армирования и марке бетона.

Сочетание жесткого каркаса с жестким фундаментом - например, плитным (на сваях или грунтовом основании) — позволяет возводить монолитные дома на территориях с неблагоприятными грунтовыми условиями (просадочных, с неоднородным напластованием, слабых глинистых обводненных, карстовых, с повышенной жесткостью грунта в периферийных зонах плиты и т.д.).

Опыт проектирования монолитных каркасов многоэтажных зданий в грунтах с карстовыми проявлениями показал незначительную деформацию каркаса в месте провала под несущей колонной даже со значительными нагрузками (не более 1−1,5 см) за счет совместной работы каркаса с фундаментной плитой. Это позволяет значительно сократить расход металла при строительстве здания.

Одним из способов повышения эффективности монолитных каркасов может служить заглубление коробки здания в грунт на один-два этажа с выполнением подземной и цокольной частей в монолитном варианте, включая наружные стены. Это еще более повысит жесткость здания и позволит передавать нагрузки от здания на более плотное напластование грунтов.

Одна из важнейших задач проектировщиков, работающих в области монолитного домостроения, — формирование компьютерной модели, адекватно отражающей фактическую работу монолитного каркаса в процессе строительства и эксплуатации, а также учитывающей изменяющиеся климатические воздействия. Для этих целей специалисты института БашНИИстрой используют современные программные комплексы расчета и проектирования монолитных каркасов — такие как SCAD Office.

Далее мы приведем примеры расчетов при проектировани монолитных каркасных зданий — эти работы выполнены институтом за последние 3−4 года.

Жилой пяти- и шестиэтажный дом (из трех блок-секций) в уфимском микрорайоне Т-Северный

Небольшие пролеты (максимальные — до 5,5 м) и нагрузки (qнорм = 150 кг/м2), плоские колонны сечением 60,0×25,0, 70,0×25,0 см совмещены по толщине с внутренними и наружными кирпичными стенами. Фундаментная плита с ребрами под наружные стены подвала. Наружные стены выше 0,000 — трехслойные из кирпича и утеплителя между ними. На момент строительства ячеистые блоки объемным весом γ = 400−600 кг/м2 серийно в Башкортостане не выпускались. В армировании монолитных перекрытий применены так называемые «скрытые» ригели (усиленное армирование в плоскости плиты перекрытия).

Рис. 1.1. Жилой пятиэтажный дом в микрорайоне Т-Северный (Уфа)
Рис. 1.1. Жилой пятиэтажный дом в микрорайоне Т-Северный (Уфа)
Рис. 1.2. Расчетная модель
Рис. 1.2. Расчетная модель

Трех-четырехэтажный магазин (микрорайон Сипайлово, пересечение улиц маршала Жукова и Гагарина)

Ячейка каркаса 6,0×6,0 м, нагрузки под торговые помещения (q = 500 кг/м2), колонны сечением 40×40 см, перекрытие — безреберное, без «скрытых» каркасов. Фундамент — монолитная плита на естественном основании с полными цокольными стенами. Наружные стены — из газобетонных блоков с объемным весом γ = 500 кг/м2, толщиной 500 мм с наружной штукатуркой.

Рис. 2.1. Магазин в микрорайоне Сипайлово (Уфа)
Рис. 2.1. Магазин в микрорайоне Сипайлово (Уфа)
Рис. 2.2. Расчетная модель
Рис. 2.2. Расчетная модель

25-этажный, 21-этажный и 17-этажный жилые дома в уфимском микрорайоне «Дружба»

Вместо колонны в центре здания — несущие перекрестные монолитные стены, формирующие диск жесткости в виде лифтового узла. По краям — колонны уголкового сечения. Перекрытия безреберные, частично со «скрытым» ригелем. Фундамент плитный, на свайном основании. Наружные стены — из газобетонных блоков с облицовкой кирпичом. Степень карстовой опасности — IV категория с провалом диаметром 6,0±0,5 м.

Рис. 3.1. Жилые дома в микрорайоне «Дружба»
Рис. 3.1. Жилые дома в микрорайоне «Дружба»
Рис. 3.2. Расчетная модель
Рис. 3.2. Расчетная модель

6−8 этажный производственный корпус № 201 завода «ПОЛИЭФ»

Сетка колонн 7×7 м, значительные нагрузки на перекрытие, доходящие до 5 т/м2. Плиты перекрытия ребристые, с системой главных и вспомогательных балок. Фундамент плитный с большим заглублением в грунт, цокольные стены — монолитные. Наружные стены — кирпичные с наружным утеплением.

Рис. 4.1. Строящийся производственный корпус №201 завода «ПОЛИЭФ» (Благовещенск)
Рис. 4.1. Строящийся производственный корпус № 201 завода «ПОЛИЭФ» (Благовещенск)
Рис. 4.2. Расчетная модель
Рис. 4.2. Расчетная модель

Вставка между двумя павильонами Центрального рынка

Вставка между двумя павильонами Центрального рынка в виде монолитного каркаса с шагом колонн 12,0×12,0 м, торговые нагрузки (q = 500 кг/м2), сечение колонн 40×40 см ÷ 80×80 см. Перекрытие ребристое с системой главных и вспомогательных балок. Фундаменты — кустовые свайные, без подвала и цокольных стен. Наружное ограждение — трехслойные стены: внутренний и наружный слои из кирпича и слой утеплителя между ними.

Рис. 5.1. Вставка между двумя павильонами Центрального рынка Уфы
Рис. 5.1. Вставка между двумя павильонами Центрального рынка Уфы
Рис. 5.2. Расчетная модель
Рис. 5.2. Расчетная модель
Рис. 6.1а. Строящийся Дом дружбы народов
Рис. 6.1а. Строящийся Дом дружбы народов
Рис. 6.1б. Строящийся Дом дружбы народов
Рис. 6.1б. Строящийся Дом дружбы народов
Рис. 6.2. Расчетная модель
Рис. 6.2. Расчетная модель