Monolitisk konstruktion er en metode til bygningskonstruktion, hvor det vigtigste strukturelle materiale er monolitisk armeret beton . Hovedtræk ved monolitisk konstruktion er, at stedet for produktion af materiale til monolitiske bygninger er byggepladsen . Brugen af monolitisk armeret beton gør det muligt at realisere en række arkitektoniske former samt at reducere forbruget af stål med 7-20% og beton med op til 12%. Men samtidig stiger energiomkostningerne, især om vinteren, og lønomkostningerne på byggepladsen stiger.
Oprindeligt blev letbeton og enkel træforskalling brugt i Rusland . Mursten knust sten og kulslagge (brændstofslagge) blev brugt som et groft tilslag . Fra sådan beton i 1890'erne blev vægge, hvælvinger og lofter i mange bolig-, offentlige og industribygninger opført i St. Petersborg.
Tung monolitisk beton blev først brugt i 1886 under opførelsen af væggene i en jernbanebod på Kostroma-grenen af Moskva-Yaroslavl-jernbanen. Dens vægge havde to rækker af ventilerede lodrette hulrum. Betoning blev udført i træinventarplader, der allerede blev brugt til konstruktion af jernbanekonstruktioner. Praksis med at bygge ydervægge af tung beton med en luftspalte fortsatte i de efterfølgende år. Således var beskrivelsen af metoden til at opføre væggene i en boligbygning fra monolitisk rammebeton indeholdt i det såkaldte privilegium modtaget i 1894 af St. Petersborg-opfinderen A. L. Schiller : hans forslag omfattede to typer træforskallingsformer - sammenfoldelige udvendige, høje lodrette ribber, som er bygget op under udstøbningsprocessen, og permanente indvendige, efterladt i luftspalten.
I begyndelsen af det 20. århundrede var der oparbejdet betydelig verdenserfaring i opførelsen af beboelsesbygninger fra monolitisk beton. Den berømte amerikanske opfinder T. A. Edison udviklede en metode til at rejse huse af monolitisk beton i gentagne gange omviklet forskalling (1908 patent). Han brugte støbt beton forberedt med finmalet cement af egen produktion med introduktion af blødgørende tilsætningsstoffer. Edison-metoden modtog ikke yderligere distribution, men støbt beton har fundet anvendelse i forskellige lande, herunder vores i opførelsen af monolitiske boligbyggerier.
I USSR , i anden halvdel af 1920'erne, begyndte en ny fase i indførelsen af monolitisk beton i civilingeniør. Så i 1926-1929 blev det berømte 14-etagers House of State Industry med en monolitisk armeret betonramme bygget i Kharkov og derefter andre etagebygninger. De tekniske løsninger, der blev implementeret i disse år, svarede til det internationale niveau for teknologisk udvikling, som især blev lettet af regulatoriske dokumenter, for eksempel "Mindre standarder for armerede betonværker".
Etableret i 1925 begyndte det russisk-tyske aktiebyggefirma Rusgerstroy (senere omdannet til Teplobeton-trusten) at bruge pimpsten-slaggebeton til monolitiske vægge (en del af Portland-cement og tre dele sand med grus, granuleret slagge , pimpsten og kedelslagge ). Til fremstilling af beton blev der brugt små betonblandere af Kaiser-systemet, først importeret og derefter produceret af Light Miner-fabrikken. På samme tid begyndte minehejser og forstørrede, flere gange indpakket forskalling at blive brugt til at løfte beton; den blev samlet af lodrette paneler, 1 m brede og en etage høje, af brædder 25 mm tykke, fastgjort med udvendige vandrette lægter, indvendige midlertidige afstivninger og trådbindere. I Moskva blev en sådan forskalling introduceret i 1927, i Leningrad - i 1929.
Stol på "Teplobeton" bygget i Moskva, Leningrad, Rostov-on-Don, Tula, Bryansk, Voronezh og andre byer mange boligbyggerier med fyldte vægge lavet af pimpsten-slaggebeton. Blandt hans bygninger i Moskva er en 6-etagers beboelsesbygning på Tishinskaya-pladsen, et hus på Shabolovka, et vandrerhjem på Usachyovka. En af de væsentlige ulemper ved en sådan konstruktion var flerkomponentsammensætningen af beton, desuden skulle pimpstenen, der var en del af betonen, bringes langvejs fra - fra Kaukasus. Denne mangel blev overvundet af skabelsen i 1920'erne og begyndelsen af 1930'erne af videnskaben om beton, udviklingen af videnskabelige metoder til valg af sammensætning og teknologi til fremstilling af beton, metoder til at kontrollere dens kvalitet (værkerne af N. M. Belyaev, B. G. Skramtaev, Yu A Shtaerman, K. S. Zavriev) for specielle undersøgelser af letbeton (værker af N. A. Popov, R. M. Mikhailov og andre).
På State Institute of Structures, etableret i 1927, blev tre-komponent (cement-sand-slagge) beton udviklet, som først blev brugt til at fylde vægge 50 cm tykke i 2-etagers boligbyggeri i Kosogorsky-fabrikken i Moskva-regionen og derefter i 2-Z-etagers bygninger i Metallotrest i det centrale distrikt i Moskva. På det tidspunkt blev 4-5-etagers huse med enkeltlagsvægge lavet af cinderbeton klasse 35 og grade 50 bygget i Leningrad ved hjælp af paneltræforskalling. I Transkaukasien (Baku, Tbilisi) blev pimpstensbeton brugt til at bygge monolitiske vægge, og nogle gange gulve. For eksempel blev der i Tbilisi (på Plekhanovsky Prospekt) i 1935 bygget et 6-etagers hus med 35 cm tykke ydervægge lavet af pimpsten. Arbejdet blev udført med de samme metoder, som blev brugt af Teplobeton-trusten. Lofterne i dette hus var lavet af armeret beton klasse 50 og havde ribber i to retninger for hver 5-5,5 m.
En anden ulempe ved datidens monolitiske boligbyggeri var ufuldkommenheden af træpanelforskallingen . At overvinde det blev lettet ved indførelsen af glidende forskalling. En sådan forskalling blev første gang brugt i USA , i Philadelphia , i 1903. Konkurrerende virksomheder udviklede flere forskellige forskallingssystemer, hvoraf det mest berømte var McDonald-systemet. Dette system blev primært brugt til opførelse af høje strukturer med en rund plan, og efter 1920'erne - med forskellige plankonfigurationer.
Den glidende forskallingsmetode er som følger: en forskallingsring 120 cm høj installeres langs hele væggenes omkreds (efter at have lagt fundamenterne) Ved hjælp af hydrauliske, mekaniske eller pneumatiske donkrafte bevæger ringen sig gradvist (glider) - op med en hastighed på 15-30 cm/t Bygningen vokser i samme takt. Armering og beton placeres løbende i forskallingen, og efterhånden som forskallingen hæver sig, kommer hærdet beton med en styrke på 3-5 kg/cm² ud under den. Dette er ganske nok til at modstå vægten af strukturer, stilladser, udstyr og mennesker på forskallingen. Donkraftene monteres på rammer forbundet med forskallingspladerne, så donkraften kravler langs en stålstang indstøbt i nylagt beton, og trækker hele forskallingskonstruktionen med sig. Beton, der kommer ud under forskallingen, gnides fra stilladset.
Den første erfaring i USSR med opførelsen af en boligbygning i en glidende forskalling går tilbage til 1930: Moskva-organisationen Zavodstroy udførte udstøbningen af enkeltlags pimpstenslaggebetonvægge i en 7-etagers bygning på Bolshaya Kolkhoznaya-pladsen med denne metode. Der var dog endnu ikke den nødvendige nøjagtighed af forskallingsbevægelser og kvaliteten af arbejdet. Byggebranchens aktieselskab, der blev oprettet i slutningen af 1925 (de fleste af dets fonde var i Ukraine) begyndte at bruge glidende forskalling i konstruktionen af elevatorer i 1928, og i begyndelsen af 1930'erne blev det første gang brugt i boligbyggeri under vinterforhold. I Baku blev enkeltlags ydre og indre vægge opført af uarmeret chingilbeton , hvis fyldstof var knust sten fra lokal kalksten. Lofterne blev lavet i en skjold træforskalling lavet af armeret chingilbeton. I 1935 faldt prisen på sådanne huse med 12% sammenlignet med lignende murstenshuse.
Men de donkrafte , der blev brugt på det tidspunkt, var ufuldkomne, hvilket øgede lønomkostningerne selv i sammenligning med murstenskonstruktion. Byggebetonøkonomien, såvel som løftemekanismer, var også kompleks, travl. Derfor blev der gjort forsøg på at forbedre panelforskallingen - at øge dens størrelse, bruge metal i stedet for træ, for optimalt at forbinde husets designløsninger med metoderne til deres implementering. I 1931 blev der afholdt en konkurrence i Leningrad for monolitiske strukturer af tyndvæggede boligbygninger, for mekaniserede metoder til deres konstruktion fra støbt beton og på kort tid. Imidlertid havde de første 13 huse med en højde på 4-6 etager med ydervægge lavet af askebeton, bygget i 1931-1935, ulemper: frysning af væggene, svindrevner, utilstrækkelig lydisolering af lokalerne.
I 1935-1936 i Leningrad, på Kirochnaya Street 20, blev der opført et mere avanceret 6-etagers hus med metalforskalling i en etage høj. De bærende indvendige vægge var lavet af armeret tung beton 10 cm tyk, i den øverste del havde de udvidelser til at understøtte bjælkerne af trægulve. Ydervæggene havde, udover et lag af kraftig beton 10 cm tykt, et isolerende lag af pimpstenslaggebeton (26 cm) og modstående plader (4 cm). Ved opførelsen af dette hus blev arbejdsomkostningerne reduceret med 19%, og omkostningerne - med 12% sammenlignet med lignende murstenshuse. Om sommeren blev gulvet rejst på seks dage med beton bragt til 70% fuldstændig klarhed.
Baseret på denne erfaring kvalificerede All-Union-konferencen om storblokke og monolitisk konstruktion afholdt i 1936 byggeriet af huse af støbt beton som en fuldgyldig industriel byggemetode. Krigsudbruddet stoppede dens udvikling. I efterkrigstidens genopbygning af landet var der et presserende behov for at bygge meget, hurtigt og billigt. Disse behov var i stand til at tilfredsstille teknologierne til storpanel- og volumenblokkonstruktion. Takket være dem blev det mest akutte boligproblem fjernet, og de skiftede fra fællesbolig til familielejligheder, men det førte til sløvhed og monotoni i nye byer og regioner. I slutningen af det 20. århundrede begyndte et forsøg på at genindføre monolitisk konstruktion for at øge den arkitektoniske udtryksevne af massestandardbygninger. Metoden til monolitisk konstruktion blev primært brugt i opførelsen af bygninger i flere etager, der tjener som kompositoriske accenter i udviklingen.
Den akkumulerede erfaring med monolitisk boligbyggeri har afsløret de ubestridelige tekniske og økonomiske fordele ved denne metode, som et resultat af, at monolitisk byggeri i løbet af det første årti af det 21. århundrede praktisk talt har fjernet mursten, store blokke og endda store panelkonstruktioner fra markedet. Til dato har industrien for monolitisk boligbyggeri en udviklet teknisk base og en række forskellige forskallingssystemer.
Processen med monolitisk konstruktion består af relaterede teknologisk sekventielle processer:
Rækkefølgen af nogle processer kan variere afhængigt af typen af struktur.
Beton opfatter som bekendt trækbelastninger 15-20 gange værre end trykbelastninger. For at kompensere for det svage arbejde af beton i spænding er stålstænger - forstærkning inkluderet i dens struktur .
Fra forstærkningsstænger med forskellige diametre, ved hjælp af svejsning eller speciel udglødet ståltråd, "strikkes" forstærkningsbure af det fremtidige design.
For at give og vedligeholde formen på strukturer, indtil de får den nødvendige styrke, bruges forskalling. Forskalling til vægge og søjler er lavet af stål- eller aluminiumsprofiler beklædt med lamineret krydsfiner. Pladeforskallingen er som regel repræsenteret af lodrette teleskopstativer ( Jacks ), hvorpå der lægges specielle træbjælker, og på bjælkerne lægges igen lamineret krydsfiner.
Forskallingens overflade, som er i direkte kontakt med beton, behandles inden udstøbning med teknisk olie (emulsol), som er baseret på mineralske olier og overfladeaktive stoffer. Dette er nødvendigt for at forbedre overfladekvaliteten af strukturer og øge antallet af forskallingsomsætningscyklusser.
Forskallingsmontering kan udføres både manuelt og mekanisk.
Betonblandingen placeres i en præinstalleret forskalling. For at udelukke muligheden for hulrum inde i den fremtidige struktur under lægningsprocessen, komprimeres betonblandingen med dybe vibratorer. Vibratorens mace nedsænkes i betonblandingen, indtil der ikke længere kommer bobler på overfladen af blandingen.
Betonpleje omfatter et sæt foranstaltninger, der skal forhindre for tidlig udtørring af betonblandingen om sommeren og frysning af den nylagte betonblanding om vinteren, samt at beskytte den nylagte beton mod for meget nedbør.
Den største fordel ved monolitiske bygninger i forhold til alle de andre er fraværet af sømme mellem forskellige bygningsstrukturer. Groft sagt er en monolitisk bygning en solid armeret beton "blok", som giver høj stivhed af rammen og evnen til at skabe højhuse. Derudover har den monolitiske struktur en høj seismisk modstand , da den høje stivhed af rammen minimerer tendensen til revnedannelse. I monolitiske bygninger er der mulighed for ombygning af lokaler under drift uden risiko for skader på bærende strukturer samt høj kvalitet af væg- og loftflader, hvilket reducerer mængden af efterbehandling. Et væsentligt plus er også den mindre masse i forhold til murstensbygninger (med 15-20%).
Blandt manglerne er denne byggemetode meget dyr og tidskrævende, den kræver dyrt udstyr, et stort antal højt kvalificerede arbejdere og ingeniører . En monolitisk væg har en høj varmeledningsevne og kræver derfor isolering. Væggene er også kendetegnet ved mangel på dampgennemtrængelighed, det vil sige, at væggene "ånder ikke", og dette skal kompenseres for ved tvungen ventilation.