История создания и развития сборно-монолитных перекрытий (СМП)

Сборно-монолитные перекрытия появились в начале XX столетия. Они стали ответом специалистов на запрос архитекторов и конструкторов по снижению собственного веса монолитных перекрытий. К этому времени монолитные бетонные перекрытия успешно использовались в строительстве уже более 50 лет. С их помощью перекрывались пролеты до 5 м при толщине перекрытия 160-180 мм. Попытки использования монолитных перекрытий для пролетов более 6 м потребовали увеличения толщины до 200 мм. В результате собственный вес квадратного метра «толстого» перекрытия увеличивался до 500 кг. Полезная (сверх собственного веса) нагрузка при этом не увеличивалась. 

Одним из вариантов решения проблемы стали сборно-монолитные перекрытия, использование которых позволило:

  1. Снизить собственный вес перекрытия на 30-40%
  2. Увеличить перекрываемые пролеты до 9-10м.  
  3. Ввести в состав перекрытия элементы, плотность которых значительно меньше плотности бетона. 
О сборно-монолитны перекрытиях и не только вы сможете узнать из этой статьи. 

Конструктивная схема СМП за 100 лет практически не изменилась и включает четыре элемента:

  1. Балки.
  2.  Элементы заполнения межбалочного пространства.
  3. Арматурная сетка.
  4. Слой скрепляющего бетона. 

В первых перекрытиях межбалочное пространство заполнялось деревянными ящиками.

Залигер Железобетон - его расчет и проектирование Слева рисунок из книги австрийского профессора Рудольфа Залигера, изданной в СССР в 1931 году. Обращает на себя внимание то, что за 90 лет основные размеры перекрытий дошли до нас в неизменном виде, изменилась конструкция, но не размеры. Очень скоро деревянные ящики в первых СМП были заменены на бетонные пустотные блоки. Балки несъемной опалубки в первых перекрытиях в современном их понимании отсутствовали, между блоками закладывалась только арматура будущей балки.

Это уже рисунки из учебника «Железобетонные конструкции» будущего академика Константина Викторовича Сахновского, изданного в СССР в 1939 году. Отметим для себя оригинальную, а если быть более точным «специальную» форму блоков, у которых скошены боковые грани, или выполнены в нижней части специальные полки для формирования балки в построечных условиях. Форма и размеры блоков позволяют получить перекрытия толщиной от 210 до 240 мм.

На представленных картинках четко выделились два направления технологии формирования балок в перекрытиях. Первое — опалубочное, в котором для формирования бетонного ребра используется съемная опалубка, на эту опалубку монтируются блоки в процессе монтажа перекрытий. 

Второе — безопалубочное, в котором бетонные ребра формируются непосредственно в пространстве между элементами межбалочного заполнения.  Мне часто задают вопрос – почему в современных перекрытиях МАРКО толщина бетонной мембраны (толщина бетона над блоками) 50 мм. Ответ на этих картинках, отражающих практику векового строительства.

Некоторые посетители сайта вместо термина «мембрана» используют термин «стяжка». Делают это, скорее всего, по аналогии с выравнивающей стяжкой для перекрытий из пустотных плит, для которых бетонная или цементно-песчаная стяжка в конструкцию перекрытия не входит и используется при необходимости для получения качественного основания пола. Мембрана в СМП обязательный, неотъемлемый элемент перекрытия, который присутствует за малым исключением во всех СМП.

Одна из глав учебника Сахновского названа «Часторебристые перекрытия (пустотелые)».  В этой главе есть характерный абзац

Учебник переиздавался девять раз, фраза, похожая на эту появлялась в каждом новом издании. Последний раз Сахновский упоминает о сборно-монолитных перекрытиях в восьмом издании учебника, которое вышло в 1959 году. Он пишет

Найти свидетельства упомянутого применения нам не удалось. Однозначно можно утверждать только следующее – строители России с этого момента забыли о существовании прогрессивной технологии ровно на 50 лет.  Двадцать лет распространялись сборно-монолитные перекрытия….. Но так и не распространились. Индустриальное промышленное производство пустотных плит вытеснило сборно-монолитные перекрытия.  Плиты стали законодателями моды, классикой российского строительства. Архитекторы вынуждены были под плиты адаптировать, а часто и подгонять свои проекты.

Обратите внимание на термин из цитаты – фермочки из круглой арматурной стали. На картинке ниже это верхний рисунок а). Ниже размещен рисунок б), по поводу которого Сахновский пишет – Существуют и такие перекрытия, в которых вместо ферм используются штампованные балки из листовой стали.

Через 53 года в 2012 году наша компания получила первый патент на баки из листовой стали не штампованной, а гнутой, в которую был установлен треугольных арматурный каркас – решетчатая ферма.

Балочные преднапряженные перекрытияВ отличие от СССР в Европе развитие СМП не останавливалось ни на день, более того технология бурно развивалась. Разрабатывались новые конструкции балок перекрытий и блоков для них. Появились бетонные балки с предварительным напряжением арматуры и блоки специальной формы именно для таких балок.

За пол века в странах Евросоюза создана отдельная отрасль промышленности по производству блоков для СМП из самые разных материалов: керамика, бетон, пластик, картон, пенопласт и пр.

Блоки перекрытий ТЕРИВАНе отставали в своем развитии и традиционные  пустотелые блоки из бетона и керамики, которыми комплектовались перекрытия с бетонными же  балки. Появление в конструкции СМП керамических блоков является лишним свидетельством повышенного интереса производителей к технологии СМП.  

По результатам анализа развития СМП в Европе становятся очевидными два вопроса.

  1. Что «заставляет» европейских предпринимателей уделять повышенное внимание развитию СМП?

Ответ очевиден, если принять во внимание тот факт, что в настоящее время СМП в Европе занимают в зависимости от конкретной страны от 35 до 55 процентов рынка перекрытий. Причем эти цифры из года в год только увеличиваются. Уже давно в Европе не льют традиционных для России монолитных перекрытий.

Для сравнения две характерных для России и Европы фотографии. Обращает на себя внимание наличие пенопласта в европейском перекрытии (левая фотография). Я не оговорился – это именно пенопласт. Его присутствие в многоэтажном жилом доме вызывает  у российских экспертов очень много вопросов. Будем считать, что европейские эксперты научились на эти вопросы отвечать.

Очевидно, что собственный вес перекрытий для европейского дома значительно ниже аналогичного показателя для российских перекрытий. В результате общий вес здания и нагрузки на его фундамент также снижены. При этом появляется целый набор вторичных положительных факторов – звукоизоляция, сейсмостойкость и пр.  И как основное следствие – стоимость.

2. Почему в европейских СМП очень редко используется газобетон?

Бетонная балка плюс Т-образный блок из газобетонаОтвет здесь также достаточно очевиден – изготовление специальных блоков для СМП из газобетона сложная и дорогостоящая операция. Блоки приходится буквально вручную выпиливать из серийных прямоугольных блоков. Как результат специальные Т-образные блоки почти в два раза дороже обычных серийных блоков. 

Доступность газобетона, несомненные его достоинства применительно к СМП (низкий вес, высокие показатели по звукоизоляции, теплозащите, огнестойкости, простоте обработки и пр.)  инициировали в России несколько попыток по применению газобетона в перекрытиях.  

Первые попытки сознания и применения в строительстве  сборно-монолитных перекрытий в СССР датированы 1984 годом. В перекрытиях использованы стандартные стеновые газобетонные блоки плотностью 600 кг/м3. 

Экспериментальную плиту перекрытия испытали нагружением до разрушения (статические испытания). Результаты испытаний  превзошли все ожидания:

     — при контрольной нагрузке 1050 кгс/м2 перекрытие не потеряло несущей способности;

      — разрушающая нагрузка составила 1300 кг/м2

   — никаких видимых признаков разрушения в газобетонных блоках не обнаружено.

    — под действием нагрузки в 5 тонн не удалось выдавить один блок из плиты перекрытия.

На основании результатов испытаний сборно-монолитные перекрытия с газобетоном были использованы при строительстве 17-ти этажного жилого дома в Ленинграде. 

Перекрытия аналогичной конструкции нашли широкое применение  при строительстве  многоэтажных жилых домов в Израиле. Отметим для себя, что Израиль расположен в 9-ти бальном сейсмоопасном регионе. 

Обратите внимание – эти результаты получены для конструкции, в которой бетоном заполнено только пространство между блоками. Если у такого перекрытия появится мембрана, результаты будут еще лучше.

В 2012 году ассоциации газобетонных заводов России (НААГ) разработала стандарт организации (СТО)  В этом документе была предпринята еще одна попытка продвинуть газобетон в СМП. Несколько заводов по производству газобетона приняли это СТО на вооружение. Здесь, прежде всего необходимо упомянуть питерский завод Н+Н, который включил такие перекрытия в альбом технических решений.

Третью, наиболее успешную, попытку предложить частным застройщикам недорогую технологию СМП с газобетоном предпринял генеральный директор ассоциации НААГ Глеб Грин. Под его руководством разработан стандарт организации, в котором достаточно подробно обосновано применение газобетонных перекрытий. В результате технология КОЛХОЗ (так ее назвал автор) получила достаточно широкое распространение для частного домостроения. 

Перекрытия МАРКО-ГАЗОБЕТОНКоренной перелом в части использования газобетона в СМП произошел в 2013 году. В этом году специалисты нашей компании разработали, запатентовали и освоили производство инновационного тонкостенного профиля для балок СМП, 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 серийными блоками из газобетона. Отпала необходимость изготовления специальных Т-образных блоков.

С этого момента, как выразился в одном из своих видео Глеб Иосифович, технология зашагала по стране. Появился и закрепился в лексиконе строителей новый термин – перекрытия МАРКО-ГАЗОБЕТОН. Комбинируя блоки различной толщины, застройщики получают перекрытия толщиной от 150 до 400 мм с пролетами до 10 метров.

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

В 2016 году впервые в мире наши специалисты запатентовали тонкостенный профиль АТЛАНТ, который наряду с функциями опалубки стал и силовым элементом перекрытия, а именно внешней плоской арматурой. В профиле АТЛАНТ появилась перфорация на боковых стенках и выштамповки на днище. За счет этих «неровностей»  профиль АТЛАНТ сцепляется с бетоном и помогает ему воспринимать растягивающие усилия в нижнем основании перекрытия.

Дружба с газобетоном несомненно пошла на пользу технологии МАРКО. И вот почему.

  1. Значительно расширилась география использования перекрытий. Газобетон в настоящее время присутствует во всех регионах России. Достаточно привезти в регион балки, для которых заказчик на месте закупит необходимые блоки и смонтирует свое перекрытие. Перекрытие с балками АТЛАНТ в настоящее время уже присутствую в Приморском крае, Калининграде, Архангельске и Крыму.
  2. Подтвержденная испытаниями во ВНИИПО огнестойкость перекрытий составила 120 минут. Это лучший показатель для всех типов перекрытий.
  3. Подтверждённая испытаниями во ВНИИЖБ несущая способность перекрытий в разы превзошла расчетные показатели.
  4. С использованием перекрытий МАРКО перекрыты пролеты длиной 16 метров

ПЕРСПЕКТИВЫ.
В настоящее время доля сборно-монолитных перекрытий в общем объеме используемых в России перекрытий не превышает ОДНОГО процента. Еще раз подчеркну, что в Европе аналогичный показатель уже достиг 35-50% . Перспективы и предпосылки для активного роста очевидны.

Особенно с учетом того, что газобетон можно и нужно использовать в так называемых кессонных перекрытиях, конструкция которых позволяет перераспределять усилия на все несущие стены здания. В перекрытиях МАРКО-ГАЗОБЕТОН нагрузки от перекрытия принимают на себя только стены, на которые опираются балки.

Несъемную опалубка для перекрытия МАРКО-КЕССОН можно без проблем смонтировать из профиля АТЛАНТ. 

Необходимо отметить очень широкое распространие в Европе кессонных перекрытий на основе пустотных блоков которые монтируются на обычную палубу для монолитных перекрытий.

Приведу в конце статьи общий вид потолка в помещении с перекрытиями МАРКО-КЕССОН. Уверен, что в 2023 году наша компания впервые в России реализует несколько проектов с такими перекрытиями. 

Валерий Мартынюк — автор технологии МАРКО, директор по развитию компании МАРКО. 

Отвечаем на вопросы