Большая технология монолитного строительства - глава 1

Технология монолитного строительства - огромный толчок для быстрого развития инфраструктуры

Беспроигрышный сценарий!

Представьте себе мир, в котором сложные здания строятся быстро, эффективно и экономически выгодно, но и мир, где эстетика и интеграция конструкций плавно сливаются, обеспечивая высочайшую производительность в сфере строительства.

Монолитное строительство является одной из таких технологий. В которой все компоненты, такие как стены, плиты, лестницы, навесы, залиты за один раз с использованием одного однородного материала, (бетона). Поэтому основным существенным вкладом для монолитного бетонного строительства является

- Высокопрочная бетонная смесь

- Предварительно спроектированная система опалубки

- Армирование

Технология монолитного строительства — это средство, обеспечивающее беспрецедентное качество и производительность для получения необходимых результатов.
Тем не менее, для реализации таких сценариев, создания сложных функциональных и эстетических форм необходимо создать интегрированную и технологически продвинутую строительную отрасль, дополняемую рабочей силой «по мере необходимости». И для всех заинтересованных сторон, то есть для консультантов, строителей и владельцев, необходимо, чтобы они были настойчивей в принятии лучших практик и инновационных идей для повышения производительности строительства.
В этом повествовании рассматривается эволюция этой технологии с точки зрения концепции и потребности, за которой следуют капризы спроса, сопровождаемые созданием спроса в результате урбанизации и, в конечном итоге, заканчивающиеся сегодняшним днем, как неотъемлемой частью концепции «Здоровье, безопасность и окружающая среда».

Часть 1 - Безопасность

Поскольку частицы пыли продолжают вносить вклад в повышение уровня загрязнения окружающей среды, специальный комитет по городскому развитию решил рассмотреть вопрос о внедрении бес пыльных технологий в строительном секторе. Решение, принятое для изучения вопроса о загрязнении пылью, вызванном строительными работами, было принято на основе недавнего отчета ИИТ-Москва, в котором грузовики и дорожная пыль были определены как крупнейшие источники загрязнения воздуха. Как и исследование, рекомендовавшее переход на топливные нормы Euro VI, стало предметом серьезной обеспокоенности для всех. К тому же сторонникам проектов было предложено внести штраф «экологическая компенсация», и принять меры по исправлению положения. На фоне растущих опасений по поводу загрязнения пылью государственное строительное главное центральное управление общественных работ перейдет на новую бес пыльную технологию строительства для всех своих крупных проектов. « Технология монолитного строительства применяется в таких странах, как США, Великобритания, Германия, Китай, Сингапур и Малайзия. Мы и впредь будем принимать современные технологии монолитного строительства для всех крупных проектов, отказавшись от традиционных методов строительства, которые отмечены рядом недостатков », - говорится в заявлении Министерства градостроительства.
В заявлении говорится, что ТМС (Технология монолитного строительства) при использовании на крупных объектах это в первую очередь «быстро, качественно и без пыли».
Министерство городского развития под руководством М. Гаврилова одобрило технологический сдвиг в контексте растущей озабоченности по поводу загрязнения пылью и рекомендаций Постоянного комитета по городскому развитию.
Министр также принял к сведению замечания «Зеленых» и Верховного суда в отношении тревожных уровней загрязнения воздуха и шума в крупных городах страны.

Часть 2 детище Эдисона!

Поклонники современного бетонного дизайна были бы удивлены, услышав презентацию Мэтта Бургермастера на 64-м ежегодном собрании Общества историков архитектуры (в 2011 году). Burgermaster рассказал, как Томас Эдисон изобрел и запатентовал в 1917 году инновационную систему строительства для массового производства сборных и бесшовных бетонных домов. Как правило, этот стиль архитектурного дизайна и тип строительных технологий чаще всего попадают в европейские авангарды начала 20-го века.

Большинству неизвестно, что многие дома Эдисона все еще стоят в городах, окружающих Уэст-Ориндж, штат Нью-Джерси. Именно здесь была расположена фабрика Эдисона, которая сейчас является Национальным историческим парком, а прямо на территории парка находится прототип бетонного дома Эдисона.

«Единственная в своем роде система Edison была запатентована с целью строительства единой, повторяемой конструкции без каких-либо частей, с одним актом строительства, - сказал Бургермастер, - и, что примечательно, спустя 100 лет многие из этих домов остаются стоять.

В статье Бургермастера было проанализировано изобретение Эдисоном системы бетонирования с одной заливкой как нового применения динамического поведения этого материала и рассмотрено его роль в развитии типа интегрированной анатомии здания, которая, возможно, случайно, также изобрела идею бесшовной архитектуры!

Цель создания экономичного прототипа для дома рабочего класса была движущей силой этого раннего эксперимента по массовому производству, ставшего одной из первых попыток Современного человека построить здание из одного материала.

В патенте Эдисона 1917 года была предложена форма размером с здание, которая использовала динамическую способность бетона формировать себя в различные формы и размеры, ограниченные только конструкцией его каркаса. Потенциальная эффективность изобретения заключалась в распределении этого материала в виде непрерывного потока через целое здание вместо того, чтобы ограничиваться сборкой его составных частей.

Физическая интеграция всех внутренних и внешних компонентов здания и связанных с ними функций структуры, ограждения и инфраструктуры в одном монолитном бетонном отливе позволила исключить все аспекты сборки. Это было целое без каких-либо частей - здание без стыков.

Это радикальное предложение - бесшовная архитектура - была построена Эдисоном еще до того, как оно было концептуализировано европейским авангардом (такими как Ле Корбюзье и Баухауз), с которым оно впоследствии стало ассоциироваться. В то время как они представляли бетон как материал без истории или автора - который хорошо подходит для индустриальных способов производства - и эстетизировали такую автономность и анонимность как материальную правду, система Эдисона, основанная на единой заливке, фактически предложила альтернативную причинно-следственную связь. Связь

Это технологическое изобретение не только предоставило инновационный метод конструирования, но и альтернативный способ мышления о самом материале.

После того, как Томас Эдисон построил первый монолитный бетонный дом в 1908 году, многие варианты первоначального плана были замечены в домах, квартирах и, наконец, церквях.

В 1912 году американская компания Sheet and Tin-plate завершила строительство 14 зданий из монолитного бетона, стоимостью более 130 000 долларов США, и домов для 74 семей рабочих на своих фабриках. Каждый дом стоит всего 2750 долларов. Структуры были обеспечены всеми удобствами периода, и это добавило привлекательности для жизни сотрудников компании в Гэри, Индиана. Отдельно стоящие дома высотой в 2 этажа содержали душевые, водопроводные трубы, стоки и желоба из бетона.

Рис 2. Церковное ожидание было брошено на землю и поднято на место с помощью специального двигателя

Еще одна попытка монолитного бетонного строительства была начата в 1911 году, когда была построена целая церковь путем литья бетонных стен на землю. Хотя каждая стена была 200 футов в длину и 3 этажа в высоту, вся подготовительная работа была выполнена за один день. Через 48 часов каждая стенка была поднята изнутри в ее постоянное вертикальное положение с помощью специального двигателя. Никакие формы не использовались в этом проекте, за исключением деревянной платформы домкрата, которая использовалась повторно (см. Рис. 2).

Часть 4 Бургермастер говорит:

«Подход Эдисона к изобретению остается сегодня таким же радикальным , как и сто лет назад.

Было очень интересно найти эту работу и сделать ее видимой. Я надеюсь, что эта «потерянная» глава в ранней истории бетонного строительства продемонстрирует, что Эдисон не только оставил след в области всей архитектуры, но и то что его уникальный подход к дизайнерскому мышлению предложил модель того, как сегодняшние архитекторы и дизайнеры могут повысить ценность процесса решения технологических проблем.

Эволюция и распространение

Помимо Эдисона параллельно велась активная деятельность в сфере развития технологий бетона строения, что затрудняло определить, кто был впереди.

В конце девятнадцатого века параллельное развитие железобетонных каркасных конструкций получили Г. А. Вайсс в Германии / Австрии, Эрнест Л. Рансом в США и Франсуа Хеннебик во Франции.

В 1870-х годах каменная компания Эрнеста Л. Рансоме производила бетонные блоки как искусственный камень в Сан-Франциско. Основной работой Рэнсома был Музей Лиланда Стэнфорда-младшего в Стэнфордском университете, первое здание, в котором использовался экспонированный заполнитель. Он построил несколько промышленных зданий в Нью-Джерси и Пенсильвании. Ему приписывают строительство механического цеха Келли и Джонса в Гринсбурге, штат Пенсильвания в 1903-1904 годах.

В 1904 году здание Ingalls Building, знаковое сооружение в Цинциннати, было построено с использованием варианта системы Ransome. Это был первый бетонный небоскреб, имеющий 16 этажей (210 футов) и подписанный фирмой Эльзнера и Хендерсона.

Между тем прямо через Атлантику Франсуа Хеннебик в Париже начал строить железобетонные дома в конце 1870-х годов. Он получил патенты во Франции и Бельгии на систему строительства Hennebique и основал несколько франшиз в крупных городах, продвигая материал посредством конференций и разрабатывая стандарты в сети своей компании. Большинство его зданий (как у Рэнсома) были промышленными.

Когда на своем пике квота Hennebique составляла 1500+ контрактов в год (Collins, 1959). Он был главным поставщиком железобетонных конструкций в Европе.

Возрастающее значение монолитного строительства

За последние 50 лет был накоплен  огромный объем знаний в результате исследований, проектирования и строительства сборных / предварительно напряженных железобетонных конструкций. За эти годы эти конструкции показали себя очень хорошо и показали отличную долговечность даже при сильных землетрясениях.

С улучшением качества материалов, качеством изготовления и новыми технологиями сборный железобетон стал очень современной, высокотехнологичной отраслью.

Следовательно, за последние полвека, сборные / предварительно напряженные бетонные конструкции продавались на основе

- Экономии материалов и труда,
 - Улучшения качества продукции и качества изготовления.
 - Высокой скорости строительства.

Высокая степень успеха для этого метода монолитного строительства зависела от экономических критериев для подрядчиков, рассматривающих эквивалентное желаемое качество предлагаемой технологии сборного железобетона. Фактически это стало высококачественным недорогим решением!

Сегодняшние проблемы выходят за рамки экономики

Сегодня эта технология добавила еще одно перо в шапку строительства. Дополнительная и убедительная причина для использования сборного железобетона связана с тем, что некритично приковывает внимание к окружающей среде и логистике. В последние годы технология сборного железобетона, помимо экономических аспектов, становится все более важной перспективой из за ее влияния на социальные и экологические проблемы.

Благодаря повышенной осведомленности о заторах на дорогах, загрязнении окружающей среды, истощении природных ресурсов и сопутствующих социальных проблемах сборный железобетон стал рассматриваться не только как предпочтительный, но и как лучшая альтернатива, позволяющая избежать строительства на месте, особенно когда речь идет о площадках в больших перегруженных городских районах. ,

Ремонт, восстановление или перестройка могут быть технически осуществимыми с коммерческой и экологической точки зрения только с помощью таких технологий и методов, как «монолитное строительство»

Выбор заинтересованных сторон

Подрядчики уже давно признали, что обычное строительство "на месте" в крупных городах привело к чрезмерным затратам на оплату труда из-за потери времени на перевозку рабочих к месту проекта и обратно из-за перегруженного автомобильного движения. Эта потеря времени дополнительно усугубляется сопутствующей необходимостью транспортировки материалов, оборудования, инструментов и других предметов на строительную площадку, которые увеличивают движение автотранспорта в уже перегруженной дорожной ситуации.

Во-первых, высокая стоимость земли в городских центрах, строительные площадки в крупных городах имеют тенденцию быть относительно небольшими, что означает ограниченное рабочее пространство для размещения ресурсов проекта и его эксплуатации. Это означает чрезвычайно меньше места для хранения материалов и маневрирования оборудования, что требует большего количества поездок туда-сюда для поддержания поставок материала и оборудования. То же самое относится к уничтожению строительного мусора, что должно быть сделано в соответствии с нормативными документами.

В настоящее время в случае площадок, связанных со строительством на месте, неизменно наблюдается экстремальная активность, характерная для обычных работ на месте, вызывающая высокую степень пыли, шума, загрязнения воздуха, заторов на дорогах и множество других помех, мешающих нормальной деятельности граждан. все это создает постоянные неудобства для людей, живущих в близлежащих зданиях, а также для водителей, которые проезжают через район.

Более того, статистика показывает, что в настоящее время 50 процентов населения мира из шести миллиардов человек живет в крупных городах. Также к 2050 году, по оценкам, 67 процентов будут жить в больших городах. Это ориентировочные цифры, но тенденция определенно показывает тревожные цифры, вливающиеся в города. Логическим выводом из этой тенденции является спорадическая строительная деятельность в условиях совокупного эффекта высокого уровня загрязнения и заторов на дорогах.

И, имейте в виду, это строительство находится на земельном участке, обычно включающем снос существующей построенной конструкции, чтобы создать более высокую вместимость за счет вертикального расширения. Это гарантирует материал, оборудование и рабочую силу для маневрирования через ограниченное пространство для доступа, а также для работы на месте. Правительственные чиновники начинают осознавать беспокойство граждан в этом районе, что часто приводит к росту жалоб на пробки на дорогах и качество воздуха.

Бог послал Спасителя

Монолитное строительство в данном контексте - не что иное, как спаситель, посланный богом. В сборных железобетонных конструкциях сборка конструкционных и архитектурных бетонных изделий выполняется в более доступных местах вдали от таких перегруженных городских центров, где находится площадка для строительства нового здания.

Таким образом, стеновые панели, балки, колонны, плиты, лестницы, архитектурные фасады и другие компоненты изготавливаются в неконтролируемых условиях в зонах (мастерские и производственные площадки) с достаточным пространством для работы и хранения. Сборные компоненты изготавливаются из высокопрочной стали и высококачественного бетона в стальных или стеклопластиковых формах, которые обеспечивают повторное и экономичное повторное использование в соответствии с современными стандартами.

Когда эти структурные и архитектурные компоненты использованны , они временно хранятся в ожидании дальнейшей транспортировки непосредственно на площадку проекта для монтажа.

В соответствии с планом последовательного монтажа необходимые рабочие, материалы, оборудование и другие предметы легко транспортируются на эти сборные участки и обратно. Таким образом, эти готовые компоненты совершают всего одну поездку на стройплощадку из-за загруженности городского транспорта.

Кроме того, сборные компоненты могут транспортироваться в нерабочие часы, например, среди ночи, когда движение автотранспорта находится на минимальном уровне.

Внешние фасадные блоки могут быть предварительно окрашены на заводе по предварительному литью, чтобы компенсировать потребность во внешней гондоле или строительных лесах и покраске на рабочей площадке.

Это само по себе является демонстрацией того, насколько эффективна монолитная конструкция по сравнению с обычным «in situ (На месте)» строительством. 

Несомненное преимущество контролируемых условий в цехах в случае технологии строительства из сборного железобетона обеспечивает как экономические возможности, так и физические преимущества, поскольку можно удобно предварительно натянуть бетонные элементы конструкции в процессе производства сборного железобетона. Благодаря этому методу значительно снижается материал, а также трудозатраты на эквивалентный параметр структурной прочности по сравнению с любым другим традиционным методом строительства. Есть много классических примеров того, как эта технология зарекомендовала себя. Здесь проиллюстрировано несколько примеров, демонстрирующих различные преимущества в материальном выражении в виде экономии материала, высокой прочности, превосходной сейсмостойкости помимо скорости строительства.

33-этажное здание Ala Moana в Гонолулу, Гавайи

Здание Ala Moana (33 этажа) в Гонолулу, Гавайи, которое было построено в 1966 году, когда индустрия сборного железобетона росла, выдержало испытание временем. Безукоризненное здание Ala Moana представляет собой сборное железобетонное здание, изготовленное из предварительно напряженного бетона (см. Рис. 3).

Рис 3. Здание Ала Моана

Каркас этого 33-этажного здания состоит из сборных предварительно напряженных бетонных плит перекрытия толщиной 31/2 дюйма (89 мм) с композитной поверхностью на месте толщиной 21/2 дюйма (63 мм) для общей толщины плиты. 6 дюймов (152 мм). Для требуемых нагрузок на пол и пролетов обычная плита пола должна иметь общую толщину 9 дюймов (229 мм).

Общая экономия на бетоне для одних только плит перекрытия в этом здании будет эквивалентна бетонному блоку толщиной 8,34 фута (2,54 м), охватывающему всю площадь типового этажа.

Это не только приведет к значительной экономии материалов и затрат, необходимых для колонны, балки, несущей стены и системы поддержки фундамента, но и с учетом ограничений по высоте в этой области, один дополнительный этаж продаваемых квартир может быть реализован в совокупной пустой области из-за уменьшение толщины плиты перекрытия.

Конструкция авиационного ангара

При рассмотрении различных случаев, подтверждающих сейсмическую устойчивость и экономию затрат, рассматривается случай авиационной подвески, где замена альтернативных конструкций из сборного железобетона на обычную конструкцию на месте позволила сэкономить до 55 процентов количества бетона и 40 процентов арматурной стали. требования. (см. рисунки с 4 по 6).

Рис 4. Типичное поперечное сечение вешалки самолета

Рис. 5. Секция крыши - Value Engineering

Авиационный ангар, предназначенный для сейсмической зоны 3 и скорости ветра 155 миль в час (250 км / ч), был выполнен по технологии сборного железобетона. Подрядчик не согласился с тем, что заявка на проект была направлена на разработку инженерного проекта, включающего строительство сборного железобетона. В процессе он может сэкономить расходы, а также увеличить скорость строительства (см. Рис. 4 - Типичное поперечное сечение вешалки самолета).

В процессе создания стоимости альтернативная конструкция, использующая сборную систему сегментного фальцованного листового каркаса, привела к значительной экономии материалов. Например, количество бетона сократилось на 55 процентов, а арматуры на 40 процентов. Затраты на опалубку были практически исключены благодаря предварительной сборке на уровне земли с помощью короткой фиксированной формы со согнутыми плитами, способной отливать различные дополнительные размеры (см. Рис. 5).

Этот самолетный ангар был построен в соответствии с графиком с существенной экономией средств. За эти годы эта структура успешно выдержала несколько сильных ураганов со скоростью ветра, превышающей 155 миль в час (250 км / ч), и сейсмическими явлениями величиной до 8,1 по шкале Рихтера без повреждений (см. Рис. 6а, bc).

Рис. 6 а. Секция Строительной Вешалки выдерживает

Ураганные Скорости Ветра и Сейсмические Силы

Рис 6 б. Типичный интерьер