Анализ конструкций различных опалубочных систем перекрытия и их параметров



В настоящей статье представлен обзор различных опалубочных систем для возведения монолитного перекрытия. Проанализированы технические параметры отдельных компонентов опалубки и выделен ряд недостатков данных элементов, который представляет определенную проблему при производстве опалубочных работ.

Ключевые слова: опалубка, монолитное перекрытие, щит основания, стойка, балка.

Сегодня строительство жилых домов с монолитным каркасом широко распространено в городах России. Монолитные здания занимают второе место по введенной общей площади, уступая лишь жилым домам из кирпича. Также велика доля зданий с этажностью 17 и выше. Тенденция роста строительства многоэтажных жилых домов из монолитного железобетона в РФ, способствуют развитию различных опалубочных систем.

Опалубка представляет собой вспомогательную конструкцию для придания определенной формы, размеров, положения в пространстве и структуры поверхности конструкциям из бетона, железобетона, металла или других строительных растворов.

Опалубочные системы впервые стали применять много столетий назад, еще во времена Римской Империи, когда люди научились использовать бетон в качестве строительного материла. В исторических документах опалубка упоминается при возведении довольно крупных объектах, таких как Панетеон, арены для боев гладиаторов и великолепные дворцы патрициев. Строительство при помощи опалубки требовало больших трудозатрат и являлось очень дорогостоящим. Постепенно после Рима системы опалубки стали появляется и в других странах, претерпевая различные изменения, которые позволяли в значительной мере сокращать технико-экономические показатели и использование опалубки перестало быть элементом элитного строительства. Бетон заливали в формы, которые возводили из крупного бруса и досок, индивидуально для каждой конструкции и использовали один раз.

Спустя время габариты деревянных элементов опалубки уменьшались, а для их обработки использовали различные смолы и влагозащитные материалы, что позволило в значительной мере увеличить оборачиваемость, сократить экономические и трудовые затраты. Так стали появляться системы, наиболее приближенные к современным видам опалубки.

На сегодняшний день существуют различные виды опалубочных систем от различных производителей. Классифицируя системы опалубки по виду возводимых конструкций, выделяют различные формы опалубки: горизонтальные, вертикальные, а также в виде арок, сводов и куполов. В настоящей работе система опалубки рассматривается для возведения горизонтальных железобетонных конструкций, а именно плит перекрытий в многоэтажных монолитных сооружениях.

Любая система опалубки перекрытия состоит из следующих простых составляющих элементов (рис. 1):

– щитов основания, выполненного из листовых материалов;

– деревянных или металлических балок, расположенных взаимно перпендикулярно;

– опорных узлов, которыми могут служить стойки из дерева или металла.

– принадлежности и элементы крепления.

Элементы опалубочных систем имеют значительные отличия по материалам формообразующих элементов, конструктивным особенностям, классу обеспечения точности геометрических параметров, применяемости при различной температуре наружного воздуха и др. [1].

Рис. 1. Система опалубки перекрытия

Можно отметить, что на сегодняшний день в РФ наибольшие объемы применения имеют балочные опалубки перекрытия на телескопических стойках (рис. 2) и на объемных стойках (рис. 3). При этом не всегда используют двутавровую деревянную балку, зачастую применяют и брус (рис.2) или комбинация двутавровой балки и бруса (рис. 3).

Двутавровые балки классифицируют по прочностным и жесткостным характеристикам, количеству оборотов, материалу полок и стенки балок и номенклатуре типоразмеров.

Рис. 2. Использование бруса на телескопических стойках в качестве балок опалубки перекрытия на объекте ЖД Беринг г. Хабаровск

Рис. 3. Использование комбинации бруса и двутавровых балок опалубки перекрытия на объемных стойках на объекте ЖД Поколения г. Хабаровск

В качестве щитов основания большинство производителей используют фанеру двумя классами: ламинированную и влагостойкую (ФСФ). По толщине встречается фанера 18 и 21 мм [2]. Размеры листа — 122х244 см получили наибольшее распространение в РФ. На объектах широкое распространение получила ламинированная фанера 18 мм от китайских производителей, которая имеет наименьшее количество оборотов. Реже встречается ламинированная фанера 18 мм от российских производителей. Ламинированная фанера 21 мм имеет наибольшую цену за один лист и обладает наибольшей оборачиваемостью.

Телескопические стойки (рис. 4) являются опорными инструментами для поддержания палубы при проведении бетонных работ, используются в качестве временных опор при фиксации горизонтальных элементов при монтаже и демонтаже элементов. В конструкции стоек предусмотрены регулировочные элементы, которые производят регулировку в два этапа: грубая регулировка производится путем выдвижения внутренней трубы с отверстиями и фиксацией ее специальной серьгой через отверстия, точная регулировка по высоте осуществляется с помощью гайки на резьбовой части наружной трубы. Стойки классифицируются по: максимальной нагрузке (кгс); диапазону регулирования; типу используемой резьбы — открытая/закрытая и материалу — крашенные/оцинкованные. Крашеные стойки имеют меньшую долговечность по сравнению с оцинкованными. Поставщики оборудования в РФ поставляют в основном телескопические стойки с диаметром внутренней трубы 48 мм, внешней — 60 мм. Перекрытие на телескопических стойках может иметь любой шаг главных балок и стоек. Наибольшая экономичность и удобство работ обеспечивается при соотношении шага стоек и шага главных балок 1:2–1:3. Для обеспечения устойчивости стоек во время монтажа устанавливают треноги.

Рис. 4. Телескопическая стойка

При использовании систем строительных стоек возникает следующие технологические сложности: большая трудоемкость монтажа, демонтажа, сложность перемещения с захватки на захватку оборудования из-за большого количество элементов в расчете на один квадратный метр; ограничение применения элементов по высоте. Ограничение по высоте использования не позволяет применять строительные стойки при возведении входных групп жилых комплексов, конструкций торговых центров и других объектов промышленно-гражданского строительства с высокими отметками перекрытий.

Кроме того, в связи с особенностями технологической раскладки опалубочных элементов возникают сложности для перемещения персонала из-за частой установки телескопических стоек и треног. Имеет место также сложность в ремонте при деформировании стоек, которое, как правило, возникает при превышении установленной нагрузки, ударах, прочего динамического воздействия.

Помимо строительных стоек в монолитном домостроении сегодня применяются объемные стойки (рамные леса). Данные системы представляют собой пространственную конструкцию, которая образует жесткую раму, состоящую из горизонтальных и вертикальных элементов и диагональных связей (рис. 5) [3].

Рис. 5. Объемные стойки (рамные леса)

Конструктивные особенности рамных лесов: способность воспринимать различный диапазон нагрузок в зависимости от бетонируемой конструкции (до 10 кн на ось); неограниченные возможности использования по высоте бетонируемой конструкции; высокая гибкость за счет различных длин, высот элементов; использование надежных узлов соединения конструктивных элементов; простота сборки, возможность транспортировки отдельных элементов вручную; конструкции данных опалубок позволяют одновременно бетонировать как палубу, так и сопрягаемые элементы ригели, подколонники, ростверки.

Значительный запас прочности в конструкции элементов, обеспечивающий жесткость конструкции и снижающий риск ее обрушения при неправильной эксплуатации.

В таблицу 1 сведены характеристики элементов опалубочных систем перекрытий и их применяемость на строительных площадка в РФ.

Таблица 1

Характеристики систем опалубки перекрытий

Системный элемент		Преимущества	Недостатки	Применяемость
Фанера ламинированная	18 мм китайского производителя	Низкая цена	Фанера плохого качества, низкая оборачиваемость, большие деформации по сравнению с 21 мм фанерой	Применяется часто
	18 мм российского производителя	Высокая оборачиваемость	Большие деформации по сравнению с 21 мм фанерой	Применяется редко
	21 мм	Меньшие деформации, вследствие чего увеличивается шаг главных балок, высокая оборачиваемость	Высокая цена	Применяется очень редко
Балки деревянные	Балки высотой 20 см с металлическим наконечником на торцах (типа PERI VT20)	Высокая долговечность, высокая жесткость и прочность, уменьшается количество стоек	Высокая цена	Применяется
	Балки высотой 20 см без наконечника на торцах (типа PERI VT20 Альфа)	Высокая жесткость и прочность, уменьшается количество стоек	Более низкая оборачиваемость	Применяется
	Брус сечением 100х100 мм	Низкая цена	Низкая жесткость и прочность, как следствие перерасход стоек, недолговечность	Применяется часто

Системный элемент		Преимущества	Недостатки	Применяемость
Опорные стойки	Стоки телескопические крашенные	Низкая цена	Недолговечность, вследствие этого более низкая несущая способность, требуется установка треног	Применяется часто
	Стойки телескопические оцинкованные	Может быть применен любой шаг главных балок и стоек	Более высокая цена, требуется установка треног	Применяется
	Объемные стойки	Не требуется установка треног	Более высокая цена, шаг стоек и главных балок фиксирован длиной ригелей	Применяется
Принадлежности для стоек	Крестовые головки (унивилки)	Возможна установка двух балок, безопасное соединение стойки и балки	Более высокая цена	Применяется
	Головки-захваты	Предотвращает выпадение промежуточных стоек от вибрации и других причин	Достаточно высокая цена, применение на объемных стойках нецелесообразно	Не применяется
	Без принадлежностей	Не требуется покупка принадлежностей	Возможно выпадение стоек, возможно опирание только одной балки	Применяется

Опалубка для горизонтальных конструкций имеет следующие проблемы:

1. Опалубка перекрытий представлена только балочно-стоечной системой, которая является наиболее трудоемкой опалубкой для горизонтальных конструкций, но в то же время цена оборудования — наименьшая. Применение более технологичных модульных столов можно применить на объектах РФ, однако необходимо обоснование.
2. Производители работ не используют простую и дешевую оснастку в виде пластиковых бортовых кронштейнов. Они могут упростить установку опалубки ригелей в колонных КС с ригельным перекрытием, которые распространены в РФ.
3. При производстве работ по армированию перекрытия не устанавливают ограждения, что подвергает людей опасности на монтажном горизонте и снижает их производительность труда.
4. В качестве фанеры для опалубки перекрытия в основном применяют ламинированную фанеру от китайских производителей, которая имеет наименьшую оборачиваемость.
5. В качестве балок для устройства опалубки перекрытия используют брус, который имеет меньшую прочность и долговечность по сравнению с инвентарными балками типа PERI VT20.
6. Для устройства опалубки консолей, где затруднен монтаж стоек, широко применяется самодельные консоли из бруса, которые устанавливаются на анкер в бетонной стене. Однако существуют инвентарные консоли с регулировкой вылета консоли, которые более надежны и долговечны.
7. Производство работ при устройстве опалубки перекрытия имеет наименьшую механизацию, что сказывается на трудоемкости таких работ.

При анализе новостроек в России, их конструктивных решений, опалубочных систем, используемых при их возведении, был выявлен ряд недостатков.

Решение озвученных проблем с помощью специальных элементов позволит снизить трудоемкость и материалоемкость опалубочных работ.

Основная проблема в приобретении оборудования для монолитных работ заключается в недальновидности его дальнейшего использования, в неполном сравнении приобретения тех или иных приспособлений для монтажа. При таком выборе не учитывается оборачиваемость, сокращение времени монтажа и демонтажа, расходы на использование дополнительного бруса, безопасность работ.

Использование различных современных опалубочных систем дает возможность повысить технологичность строительного процесса. При этом сроки строительства и его качество напрямую зависят от качества используемой опалубки.

Литература:

1. ГОСТ Р 52086–2003. Опалубка. Термины и определения; введ. 2003‑05–22. — Официальное издание. М.: Госстрой России, ГУП ЦПП, 2003 год.
2. ГОСТ 3916.1–2018. Фанера общего назначения с наружными слоями из шпона лиственных пород. Технические условия (с Поправкой); введ. 2019–04–01. — Официальное издание. М.: Стандартинформ, 2018 год — Режим доступа: http://docs.cntd.ru/ — Текст: электронный
3. Развитие монолитного строительства и современные опалубочные системы / С. Г. Абрамян, А. М. Ахмедов, В. С. Халилов, Д. А. Уманцев. // Вестник ВолгГАСУ. Серия «Архитектура и строительство», № 36 (55), — 2014, с. 231–240. — Текст: непосредственный.