Монолитный железобетон.
Еще в 1993 году в России считалось, что технология монолита применима только в сооружениях повышенной ответственности, либо в сложных геологических и сейсмических условиях. В советские времена строительная индустрия по возведению жилья была ориентирована на выпуск готовых железобетонных изделий, а монолит в частном домостроении практически не применялся. Тогда это было нормально, т.к. технология сборного железобетона с применением унифицированных элементов вела к снижению стоимости строительства. Сейчас изменилось отношение к частному строительству, т.к. у людей появились другие финансовые возможности, повысились требования к пластике фасадов, размерам и форме помещений.
К основным преимуществам монолитного домостроения следует отнести то, что все работы выполняются один раз, на стройке. При сборном варианте работы выполняются почти 2 раза (стройка + завод со своей структурой). Также заметно снижается материалоемкость. Предоставляется возможность использовать наружные стены из эффективных утеплителей на высоту этажа, которые возводятся на монолитной плите перекрытия, опирающейся на несущие колонны, вместо несущих внутренних и наружных стен из более тяжелого материала. При этом вес здания (сооружения), включая фундаменты, снижается до 30%. Появляется свобода в выборе планировки. Возможность выполнения монолитных конструктивов с высоким качеством работ снижает количество отделочных работ. При использовании индустриальных методов устройства перегородок, полов, сантехнических и электрических работ, трудоемкость в целом при строительстве дома снижается на 50%. Также имеется широкая возможность без каких-либо затрат разнообразить архитектуру здания в целом.
В последние годы ежегодное производство бетона для монолитного строительства в мире превышало полтора миллиарда кубометров в год. По объему производства и применения монолитный бетон намного опережает другие виды строительных материалов. В наиболее развитых странах показатель применения количества монолитного бетона на душу населения составляет: в США - 0,75 м3, в Японии - 1,2 м3, в Германии - 0,8 м3, в Италии - 1,1 м3. На приготовление бетона для монолитного строительства расходуется больше половины мирового производства цемента.
Последние 20 лет монолитный способ производства бетонных работ активно применяется при сооружении высотных зданий, в том числе зданий-рекордсменов. В городе Тайпее (Тайвань) в 2003 году построено самое высокое здание в мире: 101 этаж высотой 455 метров плюс шпиль, с которым высота здания составляет 508 метров. Зона сейсмическая, подверженная еще и воздействию тайфунов. Площадь помещений в здании - 200 тысяч м2. Особенность конструкции - несущие сталежелезобетонные колонны. В ходе строительства установлен рекорд по высоте перекачки бетона в колонны - 455 метров.
Тайваньский рекорд может не устоять в 2008 году, когда будет возведен небоскреб в Дубае (ОАЭ), высота которого существенно выше тайваньского. Это здание запроектировано американской фирмой СОМ, которая известна многочисленными реализованными проектами небоскребов со стальным каркасом, в том числе небоскреба Сиэрс в Чикаго, более двадцати лет обладавшего мировым рекордом по высоте - 442 м. Несущие конструкции в Дубае запроектированы из высокопрочного бетона. Устойчивость обеспечит поперечная форма здания в виде трилистника, а также центральный и периферические стволы жесткости.
Новое здание торгового центра в Нью-Йорке, которое намечено построить взамен двух башен со стальным каркасом, разрушенных 11 сентября 2001 г., будет иметь уже железобетонное несущее ядро. Планируемая высота вместе с антенной - 541 м.
В мире идет активное соперничество за право обладания мировым рекордом высоты здания. Если американский небоскреб Эмпайр Стейт держал мировой рекорд высоты более сорока лет, то другой американский рекордсмен Сиэрс - чуть более двадцати. Рекорд Петронас продержался 7 лет, рекорд башни в Тайпее 2003 года будет побит не позже 2007 года.
С применением железобетона строятся и многочисленные здания средней этажности в 40-50 этажей.
В каркасах высотных зданий у монолитного железобетона ряд преимуществ перед металлом. Одно из основных - более эффективная диссипация (рассеивание) энергии колебания зданий при ветровых нагрузках. Далее: поперечные сечения ядер жесткости (стволов жесткости) могут иметь большие площади, что обеспечивает существенное повышение моментов сопротивления и соответственно незначительную деформативность таких зданий. Горизонтальные отклонения верха здания относительно высоты обычно не превышают 1/100. Кроме того, теплопроводность бетона в 40 раз ниже, чем у стали, что предопределяет существенно более высокую пожаростойкость железобетонных конструкций по сравнению со стальными.
Железобетон применяется не только в несущих конструкциях высотных зданий, но и в перекрытиях. За последние годы только в США было построено более 100 млн. м2 монолитных перекрытий с натяжением арматуры на бетон.
Предварительно напряженная арматура в монолитных перекрытиях железобетонных конструкций в последнее время применяется без сцепления с окружающим бетоном. Для защиты от коррозии арматурные элементы (канаты) помещаются в специальные оболочки, заполненные антикоррозионным составом. Траектории напрягаемой арматуры в монолитных перекрытиях могут иметь весьма сложные очертания, исходя из эпюр действующих усилий.
Имеются перспективные разработки и в России. НИИЖБ разработал конструкцию здания с безригельным каркасом. Несущий каркас такого здания представляет собой стержневую систему, выполняемую в традиционном монолите или отдельных с использованием сборных элементов с натяжением арматуры непосредственно в процессе строительства. В перекрытиях используется легкий бетон плотностью 900-1000 кг/м3. При этом одновременно решаются задачи междуэтажной звукоизоляции.
Для внутренних стен применяют поробетон с объемной массой 450-550 кг/м3. Поробетон с объемной массой до 200 кг/м3 используется в качестве монолитного утеплителя наружных стен. При максимальном насыщении конструкции легкими материалами собственный вес здания может быть снижен в 2-2,5 раза.
На базе этой технологии может быть сделан существенный шаг вперед в области высотного строительства, когда этажность здания может быть увеличена почти вдвое без повышения нагрузки на нижние этажи и основание.
Для армирования обычных конструкций необходимо повсеместно перейти на применение свариваемой арматурной стали класса А500С, которая, благодаря низкому содержанию углерода и специальной технологии производства, обладает высокой пластичностью в сочетании с высокой, более 500 МПа, прочностью. В сжатых элементах специалисты рекомендуют применять высокопрочную сталь класса А800, что позволит в 1,5 раза повысить их несущую способность.
Монолитный железобетон как конструкционный материал в наибольшей степени соответствует требованиям современной архитектуры и строительной практики, позволяя создать весьма сложные конструктивные схемы: нерегулярные, высотные, большепролетные и т.п. В этих условиях особую важность приобретает учет пространственного характера распределения нагрузок, в том числе ветровых и сейсмических.
