Сборно-монолитные перекрытия в России - история создания и развития

Валерий Мартынюк — автор технологии МАРКОдиректор по развитию строительной компании МАРКО

Перекрытие — несущая строительная конструкция, разделяющая смежные по высоте этажи в здании или сооружении или отделяющая этаж от подвала, подпола, чердака или крыши.

Перекрытие воспринимает нагрузки (постоянные и временные) и воздействия (технологические, климатические, температурные и прочие) и передает их на другие строительные конструкции (стены, колонны, ригели, балки и т. п.), с которыми перекрытие связано.

Сборно-монолитными называют ребристые железобетонные перекрытия, несъёмная опалубка которых собирается из отдельных элементов (балок , блоков, плит, ящиков и пр.) непосредственно на объекте. Сборные элементы опалубки и другие составляющие перекрытия (арматурные сетки, опалубка проемов, закладные детали и пр.) скрепляются между собой монолитным бетоном. 

Из трех главных конструктивных элементов зданий и сооружений (пол, стены, потолок) два (пол и потолок), в большинстве случаев, представляют собой перекрытия. Поэтому не удивительно, что перекрытия имеют многовековую историю. 

Шок-картинка по устройству перекрытий большая

В настоящее время перекрытия из  железобетона являются самыми распространенными.   Это обусловлено прежде всего тем, что бетонные перекрытия обладают полным набором положительных характеристик, которые и рядовые застройщики и ученые предъявляют к таким конструкциям. Это прочность (несущая способность), огнестойкость, звукоизоляция, теплоизоляция и сейсмостойкость. К недостаткам железобетонных перекрытий в первую очередь относится высокий собственный вес конструкции. 

Железобетонные перекрытия в свою очередь подразделяются на три основных типа — сборные (плиты), монолитные и сборно-монолитные Первые два типа перекрытий получили в России повсеместное распространение. Сборно-монолитные перекрытия широко используются в мировой практике строительства.  но в России пока применяются незаслуженно редко. 

Специалисты компании КОЛУМБ в 2008 году поставили  задачу ликвидировать имеющееся отставание. За  десять лет они сумели догнать, и опередить мировых лидеров по многим аспектам технологического и  конструктивного характера. Об этом свидетельствуют шесть полученных патентовРоссия усилиями наших специалистов  стала мировым технологическим лидером в области сборно-монолитных перекрытий.   Достаточно сказать, что российская тонкостенная профильная балка АТЛАНТ для сборно-монолитных перекрытий, при прочих равных характеристиках, в пять раз легче балок французской компании RECTOR  и в три раза легче балок польских перекрытий TERIVA.  

В 2018 году сайт компании МАРКО стал официальным сайтом технологии МАРКО.  На сайте собран полный набор материалов,  позволяющий всем заинтересованным специалистам и частным застройщикам получить необходимы сведения для проектирования и использования перекрытий.  

Проектный, технологический, производственный комплексы компании МАРКО подготовлены к значительному расширению применения прогрессивной российской технологии. Достаточно отметить, что производственный комплекс компании рассчитан на выпуск  2000 метров  балок АТЛАНТ в сутки. 

Но, как отметил еще в 19-м веке Карл Маркс, идея становится материально силой только тогда, когда  она овладевает массами.  Идея  сборно-монолитных перекрытий МАРКО успешно овладевает умами российских застройщиков. Конструкторы, архитекторы, простые застройщики повернулись в сторону прогрессивной технологии, но предпочитают действовать с оглядкой на привычные и многократно опробованные пустотные плиты или монолит. Нечто подобное происходило в свое время с газобетоном, пластиковыми окнами, гипсокартоном, без которых  сегодня мы не мыслим строительных и отделочных работ.

Срабатывает инертность мышления.  Приходится буквально каждого потенциального заказчика обращать в веру под названием СТАЛЕБЕТОННЫЕ  РЕБРИСТЫЕ ПЕРЕКРЫТИЯ МАРКО.  На  фотографии слева автор технологии Валерий Мартынюк демонстрирует перекрытия МАРКО губернатору Московской области Борису Громову.  

На фотографии справа с перекрытиями МАРКО знакомится губернатор Калужской области Анатолий Артамонов.

В 2018 году лед недоверия стал интенсивно таять. Объекты с перекрытиями МАРКО появились во многих регионах России.  Здесь перекрытия МАРКО-ГАЗОБЕТОН комплектуются газобетонными блоками местного производства: в Московской области это BONOLIT, в Нижегородской PORITEP, в Саратовской ГРАС, в Ростовской ВК БЛОК. Возможность продать застройщику не только блоки для стен, но и блоки для перекрытий стала весомым аргументом для производителей и продавцов газобетона. Многие участники строительного рынка оценили перспективы освоения технологии. 

К ним в первую очередь они относят:

  1. Резкое снижение веса монтажных элементов. Достаточно отметить, что балки несъемной опалубки перекрытий МАРКО легче аналогичных по длине балок деревянных перекрытий. Перекрытия МАРКО в большинстве случае монтируются вручную, без использования грузоподъемной техники. Перекрытия МАРКО с балками АТЛАНТ стали самыми легкими среди железобетонных перекрытий. 

   2. Возможность стыковки балок под углом. Стыковка позволяет простыми средствами формировать в перекрытиях проемы любой формы, балконы, консоли и другие конструктивные элементы. 

    3. Увеличение до 10-12 м пролетов, перекрываемых монолитным железобетоном.  Стала доступной свободная планировка, о которой так долго мечтали архитекторы и конструкторы.  

   4. Возможность использования для устройства перекрытий серийных стеновых и перегородочных блоков из самых различных материалов: газобетона, керамзитобетона, керамики, арболита, пенопласта, гипса и др. 

   5. Снижение стоимости готового перекрытия. В некоторых случаях (замена деревянных и ослабленных перекрытий, реконструкция, реставрация) стоимость готового перекрытия снижается на 70-90%. Перекрытия с балками АТЛАНТ стали самыми доступными по цене железобетонными перекрытиями России. Им нет равных по соотношению цена/качество. 

 6. Резкое повышение доступности и географии распространения технологии монолитных железобетонных перекрытий. Частный застройщик получил возможность своими силами и средствами смонтировать огнестойкое, высокопрочное, надежное во всех отношениям монолитное перекрытие. 

     7. Включение прочного стального профиля  АТЛАНТ в силовую конструкцию перекрытия и здания в целом. Профиль АТЛАНТ стал плоской внешней арматурой в составе перекрытия. 

      Статья, которую Вы начинаете читать, позволит: 

  1. Ознакомиться с историей создания  сборно-монолитных перекрытий в России.
  2. Получить представление о том, какое место эта технология сегодня  занимает в российском строительстве.   

Сборно-монолитные перекрытия в СССР - прерванный полет

Первое упоминание о сборно-монолитных перекрытиях  я нашел в книге профессора Венского политехнического института Рудольфа Залигера, изданной в Советском Союзе в 1931 году. В книге представлено вполне современное по размерам и совершенно экзотическое по исполнению перекрытие, пустоты которого образованы деревянными ящиками, обтянутыми тростниковыми циновками. Расстояние между бетонными ребрами перекрытия — 750 мм, толщина готового перекрытия — 300 мм. Нижний пояс каждого ребра армирован двумя прутками арматуры диаметром 18 и 20 мм. 
 

В учебнике академика Константина Викторовича Сахновского «Железобетонные конструкции», изданном в СССР в 1939 году, деревянные ящики в перекрытиях еще сохранились, но уже появились бетонные пустотелые блоки (камни) которые используются во многих современных перекрытиях. Форма и размеры блоков позволяли получить перекрытия толщиной от 210 до 240 мм.

В этой главе       учебника есть характерный абзац «За границей этого рода перекрытия нашли широкое применение, особенно для жилых домов, школ, больниц, конторских и общественных зданий, т.е. там, где не имеется больших сосредоточенных или подвижных грузов. У нас эти перекрытия только начинают распространяться».

Учебник переиздавался девять раз. Фраза, похожая на эту появлялась в каждом новом издании. Последний раз К.В.Сахновский упоминает о сборно-монолитных перекрытиях в восьмом издании учебника, которое вышло в 1959 году. Он пишет: «Сборно-монолитные часторебристые перекрытия подобного типа (только с фермочками из круглой арматурной стали) до недавнего времени находили применение и у нас (в Ленинграде и на Юге); на смену им пришли сборные перекрытия».

Найти весомые свидетельства упомянутого применения мне не удалось. Однозначно можно утверждать только следующее – строители России после 1959 года  забыли о существовании прогрессивной технологии ровно на 50 лет. Двадцать лет (1939-1959 гг) сборно-монолитные перекрытия в России распространялись….., но так и не распространились. Пустотелые  плиты  в середине 50 годов прошлого столетия без труда  вытеснили сборно-монолитные конструкции, и стали законодателями строительной моды, классикой российского строительства. Архитекторы многие годы вынуждены были под плиты адаптировать, а часто и подгонять свои проекты. 

В учебнике К.В.Сахновского  встречается термин – «часто-ребристые перекрытия». Его часто используют для замены термина сборно-монолитные перекрытия. Это ошибка. Важно понимать, что часто-ребристые — это конструктивная, а сборно-монолитные — технологическая характеристика перекрытий.

До настоящего времени точно не определено в какой момент ребристые перекрытия становятся часторебристыми. К часторебристым перекрытиям в названии главы учебника (картинка справа) в скобках добавлено еще одно слово – пустотелые. Такое добавление не совсем точно: в сборно-монолитных перекрытиях сегодня можно использовать не только пустотелые, но и полнотелые блоки. Ниже мы с вами это увидим

Что же потеряли российские строители, отказавшись от сборно-монолитных конструкций?

Приведу только два неприятных для нашей страны факта:

   1. Расход цемента на один квадратный метр построенных зданий и сооружений в России на 30-50% выше чем в развитых странах.
   2. Расход арматуры также выше на 20-30%.

Не стали отказываться от сборно-монолитных перекрытий строители социалистической Польши. Поляки в начале 80-х годов прошлого века запатентовали собственный  треугольный арматурный каркас оригинальной конструкции, раскрутили бренд «TERIVA», который в Польше «подмял» под себя все сборно-монолитные перекрытия. Как результат — более половины польского рынка перекрытий занимают сборно-монолитные перекрытия  TERIVA.  Балки перекрытий TERIVA бетонные. Вес погонного метра балки (13-17 кг) зависит от диаметра используемой арматуры .

В начале 21-го века  в направлении сборно-монолитных перекрытий двинулись строители республики Беларусь. В Новополоцке появился полный аналог польской ТЕРИВЫ под белорусским брендом ДАХ, Выпускает эти перекрытия  фирма АИСТ. В республике утверждены два государственных стандарта на балки и блоки для сборно-монолитных перекрытий.  Белорусские перекрытия использованы при реконструкции нескольких объектов  в Москве. Один из них  — дом на Старом Арбате 6. 

В Европе много внимания уделяют  сборно-монолитным перекрытиям производители теплой керамики. Для изготовления балок европейские кирпичные заводы выпускают керамические лотки, для заполнения пространства между балками керамические специальные Т- образные блоки нескольких типоразмеров. Вес таких блоков от 8 до 18 кг

Австрийская компания ВИНЕРБЕРГЕР имеет в составе своей строительной системы ПОРОТЕРМ сборно-монолитные перекрытия, которые собираются из Т-образных керамических блоков и балок с керамическим основанием. Во многих странах компания использует блоки толщиной 8, 15, 19 и 23 см.

Для российского рынка фирма выпустила рекламный буклет, который  предлагает покупателям домокомплект – комплексный керамический дом. С сожалением отмечу — дальше буклета и рекламного видео продвижение керамических перекрытий POROTERM не продвинулось ни на шаг. Ни один из двух заводов фирмы в России не выпускает ни блоки, ни лотки для балок.

В начале 80-х годов прошлого века в  Советском союзе появились первые заводы по производству газобетона. В 1984 году  была предпринята  попытка создания сборно-монолитных  перекрытий на основе газобетонных блоков.  В «газобетонных» советских  перекрытиях использованы стандартные стеновые блоки. Результаты статических (нагружение до разрушения) испытаний готовых перекрытий превзошли все мыслимые ожидания:, 

   — при контрольной нагрузке 1050 кгс/м2 перекрытие не потеряло несущей способности;
   — разрушающая нагрузка составила 1300 кг/м2
   — никаких видимых признаков разрушения в газобетонные блоках не обнаружено.
   — под действием нагрузки в 5 тонн не удалось выдавить один блок из плиты перекрытия.

Обратите внимание – эти результаты получены для конструкции, в которой бетоном заполнено только пространство между блоками. Если у такого перекрытия появится верхняя бетонная диафрагма, результаты станут  еще лучше. К сожалению, полученные результаты не нашли практического применения. 

В европейской строительной практике широко используются сборно-монолитные перекрытия, балки которых изготовлены по преднапряженной технологии.  Преднапряженные  бетонные балки для таких перекрытий выпускаются различного по высоте сечения и позволяют перекрывать пролеты до 8 метров.  Вес погонного метра преднапряженных балок во многом зависит от их высоты  и меняется от 20 до 35 кг. 

Для заполнения межбалочного пространства в преднапряженных перекрытиях используются самые разные блоки из керамики, бетона и других материалов. Часто для этой цели применяются вкладыши из пластика и картона, полученные из собранных ПЭТ бутылок и макулатуры. Очевидно, что картон в перекрытии значительно снижает его стоимость.

Рядом с испанскими картонными вкладышами на картинке слева я сознательно разместил упаковку для русских яиц. 

Считаю полезным еще раз подчеркнуть: основная особенность рассматриваемых  перекрытий — возможность формирования в условиях строительной площадки легкой монолитной ребристой плиты с высокой несущей способностью. В состав каждого ребра входит балка несъемной опалубки перекрытия, изготовленная на заводе и бетонное ребро, формируемое на строительной площадке при бетонировании. 

Справедливости ради необходимо отметить одну неприятную особенность перекрытий с бетонными балками, а именно — наличие «холодного шва» между «старым бетоном балки и «новым» бетоном перекрытия. 

Сборно-монолитные перекрытия в современной России - повторный старт

В 2009 году, ровно через 50 лет после последнего упоминания сборно-монолитных перекрытий в учебнике К.В.Сахновского, наша компания создала свое первое сборно-монолитное перекрытие МАРКО-СТАНДАРТ с бетонной балкой. В составе перекрытия четыре основах элемента – балки и блоки, изготовленные на заводе, арматурная сетка и скрепляющий слой монолитного бетона.

Балки перекрытия СТАНДАРТ мало отличались от балок польской ТЕРИВЫ. Вес погонного метра бетонной балки (13- 7 кг) зависит от плотности армирования.

Для производства балок впервые в России были  спроектированы и изготовлены обогреваемые вибростенды, позволяющие производить балки длиной до 12 м. 

Блоки перекрытия СТАНДАРТ кардинально отличались от всех известных блоков. Они производились из полистиролбетона. Это позволило значительно снизить их вес, поднять теплозащитные и звукоизолирующие характеристики перекрытия. Для обеспечения необходимой толщины  плиты перекрытия вместе с блоками использовались доборные плиты из полистиролбетона или пенопласта. 

В апреле 2009 года, коллегия Министерства строительства Московской области рекомендовала проектным и строительным организациям использовать систему сборно-монолитных перекрытий МАРКО в новом строительстве и реконструкции. Положительные заключения от ведущих научно-исследовательских и проектных организаций, а также проведенная в полном объема сертификация открыли дорогу новым перекрытиям на строительный рынок России. 

Перекрытия с бетонными балками использовались более шести лет на различный объектах в Подмосковье и многих регионах России. В некоторых случаях только использование перекрытий позволило решить поставленные архитекторами  и конструкторами задачи.  К таким задачам прежде всего следует отнести возможность  «ручного» монтажа несъемной опалубки без использования грузоподъемной техники, а также простое формирование сложного криволинейного контура перекрытия.  На картинке  справа перекрытие, в котором выполнены несколько балконов и второй свет при наличии сложного криволинейного периметра. 

Особый эффект дало использование перекрытий СТАНДАРТ при реконструкции изношенных деревянных перекрытий в домах «старой» застройки. Наши перекрытия начали активно вытеснять с этого рынка сталебетонные перекрытия, которые доминировали здесь более полувека.  Заказчиков, особенно частных,  можно понять — итоговая стоимость  готового перекрытия снижается в полтора раза. 

Бетонные балки СТАНДАРТ вошли в состав сборно-монолитного перекрытия известной немецкой фирмы ИТОНГ, завод которой построен в Можайске Московской области. Программой производства газобетона ИТОНГ был предусмотрен выпуск специальных Т-образных блоков. Комбинируя балки СТАНДАРТ и Т-образные блоки немецкая фирма впервые в России предложила  потребителям сборно-монолитные перекрытия ИТОНГ с газобетонными блоками. 

Профильные сборно-монолитные перекрытия - Россия выходит в мировые лидеры

В 2012 году специалисты компании разработали и освоили производство совершенно новой для России балки, получившей название МАРКО-ПРОФИЛЬ. Спустя непродолжительной время выяснилось, что балка такой конструкции является новой не только для России, но для мирового строительного сообщества. Это зафиксировал патент, который был получен в этом же году.

Балки ПРОФИЛЬ Балка МАРКО-ПРОФИЛЬвыполнены из тонкостенного С-образного стального профиля, поперечное сечение которого имеет размеры 120х40 мм и полностью соответствует сечению бетонной балки. Все расчетные схемы для нового перекрытия остались неизменными, но вес погонного метра балки уменьшился почти в три раза.  Это наглядно продемонстрировано на видео, в котором представлен сравнительный монтаж бетонных и профильных балок. 

Использование профильных балок позволяет полностью устранить проблему холодного шва в перекрытиях. Это первая, но далеко не единственная положительная отличительная черта нового перекрытия. К примеру, перекрытия с балками ПРОФИЛЬ продемонстрировали удивительную огнестойкость  при испытаниях

Профильные балки легко собрать из отдельных элементов непосредственно на строительной площадке. Часто это единственная возможность решения возникающих задач. Обратите внимание – с использование профильных балок длиной 12 метров выполнены перекрытия в квартире, под которой в момент проведения работ проживали жильцы

Еще одно замечательное свойство профильных конструкций – это возможность стыковки балок между собой. Причем стыковать балки можно под разными углами. Во многом стыковка балок напоминает соединение профилей для гипсокартона. В результате появилась возможность выполнения в перекрытиях проемов, устройства балконов и консолей. Следует отметить, что проемы могут иметь практически любую форму. 

Достаточно часто простота проведения работ с профильными балками позволяет применять перекрытия МАРКО для решения нестандартных задач. На данном объекте (картинка справа) перекрытие ПРОФИЛЬ использовалось для устройства наклонной кровли частного дома. 

 

Поперечное сечение профиля УНИВЕРСАЛВ 2013 году специалисты нашей компании разработали, запатентовали и освоили производство еще одного тонкостенного стального профиля для балок, который получил название УНИВЕРСАЛ.

Это название в полной мере соответствует расширенным возможностям балок с таким профилем. Специальная форма сечения профиля позволяет заполнять проемы между балками обычными строительными блоками из газобетона, керамзитобетона, пескобетона, теплой керамики. Отпала необходимость изготовления специальных Т-образных блоков, резко расширилась география использования перекрытий. 

Основные составляющие перекрытия с блоками из газобетона представлены на схеме справа. Их четыре. Это профильные балки УНИВЕРСАЛ, газобетонные стеновые или перегородочные блоки, арматурная сетка и бетон. Комбинируя блоки различной толщины застройщики получают перекрытия толщиной от 150 до 400 мм с пролетами до 10 метров

Балки УНИВЕРСАЛ дают возможность производителям и продавцам газобетона, полистиролбетона и других строительных блоков предлагать покупателям домокомлекты, включающие блоки для стен и блоки для перекрытий. Только за счет этого объемы продаж для частных застройщиков увеличиваются на 25-30%.. Очевидно, что такие перекрытия дешевле перекрытий со специальными Т-образными блоками.

Характерный пример демонстрации возможностей новой балки — перекрытия МАРКО-КЕРАМИКА, в котором для заполнения межбалочного пространства используются блоки теплой керамики. Предлагаемое техническое решение не требует запуска производства специальных Т-образных керамических блоков. Кирпичные заводы получили возможность предлагать своим клиентам домокомлекты, которые включают блоки для стен и блоки для перекрытий. 

Перекрытие МАРКО-СИЛИКАТ с доборными плитами из пенопластаПо аналогичному пути могут пойти производители керамзитобетона, полистиролбетона, арболита и других строительных материалов. Хорошо смотрится с балками УНИВЕРСАЛ пенопласт. Его использование позволяет снизить собственный вес перекрытия , что равносильно повышению его  несущей способности. Использование пенопласта позволило создать «теплые» перекрытия, которые на порядок снижают потери тепла через пол первого этажа. 

Профиль АТЛАНТ - Россия закрепляет мировое лидерство

Каждый из нас хоть раз в жизни держал в руках металлическую терку для овощей. Каждый прикасался к ее острым выступам. В 2015 году специалисты компании поставили перед собой задачу «сцепить» прочный тонкостенный стальной профиль УНИВЕРСАЛ с бетонным ядром перекрытия. Такое «сцепление» позволяло обеспечить совместную работу профиля с бетоном по аналогии с тем, как внутри железобетона «работает» стальная арматура,  сцепленная рифлениями с бетоном.  По замыслу  сцепление должно превратить  профиль-опалубку в профиль-арматуру. 

МАРКО-АТЛАНТ - тонкостенный профиль с перфорацией внутренних стенок и выступами на днищеИз всех рассмотренных конструктивных вариантов лучшим с точки зрения сцепления оказался вариант превращения внутренних стенок профиля УНИВЕРСАЛ в терку для овощей. После целой серии экспериментов в 2016 году эту задачу удалось решить. На внутренних стенках профиля появились выступы, для которых пришлось придумать новое название — «перфорация с отбортовкой». 

 

В дополнение к перфорации на днище профиля были выполнены выступы, которые также повышают «сцепление» профиля с бетоном.  Здесь нам не пришлось ничего придумывать. Выступы (выштамповки) для повышения сцепления профиля с бетоном используются в сталебетонных перекрытиях уже много лет и в России,и в других странах.  

Товарный знак компании BradburygroupРоссия усилиями специалистов нашей  копании «ушла в отрыв».Для понимания того, насколько мы сумели оторваться от мировых лидеров я на выставке МЕТАЛЛЭКСПО-2016 передал чертеж нового профиля крупнейшей американской компании БРЕДБЕРИ ГРУПП, которая в 17 странах мира производит оборудование  для изготовления профиля. После изучения чертежа специалисты компании ответили , что такой профиль изготовить невозможно. 

 

Работающий профиль взял на себя значительную часть нагрузок, действующих не перекрытие. В результате появилась возможность уменьшить диаметр нижней рабой арматуры каркаса с 12 до 10 мм. Уменьшилась также толщина готового перекрытия. Итогом применения профиля АТЛАНТ стало снижение стоимости перекрытий.  

Технология перекрытий МАРКО развивается. Уже в этом строительном сезоне потребители получили перекрытия с теплыми полами в составе несъемной опалубки перекрытия, Впереди освоение большепролетных перекрытий МАРКО-ПРОСТОР, которые позволят перекрывать пролеты до 20 метров. Для решения большепролетных задач разработано также  перекрытие МАРКО-КЕССОН. 

Развитию технологии во многом способствуете и Вы — наши заказчики, формулируя перед нами новые задачи. Мы благодарим Вас за творчество с перекрытиями МАРКО.