9.5. Uprzemysłowione konstrukcje betonowe monolityczne

9.5.1. Uwagi ogólne

W ostatnim dziesięcioleciu, szczególnie w krajach zachodnich, daje się zauważyć renesans budownictwa betonowego monolitycznego. Ten rodzaj budownictwa znajduje zastosowanie w budynkach mieszkalnych średniej wysokości, wysokich i realizowany jest przeważnie w ustrojach ścianowych (rys. 9-150), rzadziej w ustrojach szkieletowych lub miesza-

Rys. 9-150. Wznoszenie budynku ze ścianami monolitycznymi w układzie po­przecznym

nych (rys. 9-151). Budynki użyteczności publicznej wykonuje się na­tomiast przeważnie w ustrojach szkieletowych, przy czym mogą to być ustroje bezbelkowe lub z belkami (rys. 9-152).

Realizacja budownictwa monolitycznego odbywa się aktualnie przy stosowaniu na budowie uprzemysłowionego procesu produkcyjnego.

Sprzęt formujący konstrukcję, używany w postaci deskowań wyko­nywanych fabrycznie, do których zakłada się sukcesywnie uzbrojenie z prętów, siatek lub drabinek stalowych i które wypełnia się następnie masą betonową, pozwala na stosunkowo dużą elastyczność w projekto­waniu obiektów. Po stwardnieniu masy betonowej tworzy się przestrzen­ny monolityczny ustrój konstrukcyjny.

Możliwość zróżnicowania na poszczególnych kondygnacjach zbro­jenia, jak i klas betonu w elementach ściennych budynków wysokich. proporcjonalnie do narastających obciążeń, oraz uzyskiwane monolityczne połączenie poszczególnych elementów budynku, zapewniające ich prze­strzenną współpracę w przenoszeniu obciążeń, pozwala 'na oszczędniejsze projektowanie niż w przypadku konstrukcji prefabrykowanych. Wpływa to z kolei na zmniejszenie masy konstrukcji.

Rys. 9-151. Konstrukcja monolityczna hotelu w Kołobrzegu

Eliminacja złączy konstrukcyjnych w węzłach oraz dodatkowego zbrojenia elementów wielkowymiarowych, ze względu na ich pracę w wa­runkach produkcji, transportu i montażu, pozwala na

Eliminacja złączy konstrukcyjnych w węzłach oraz dodatkowego zbrojenia elementów wielkowymiarowych, ze względu na ich pracę w wa­runkach produkcji, transportu i montażu, pozwala na uzyskiwanie na ogół niższych niż w budynkach z prefabrykatów wskaźników zużycia stali zbrojeniowej na jednostkę kubatury budynku. Sztywność przestrzen­na budynków monolitycznych stwarza również korzystne warunki do przenoszenia przez nie obciążeń poziomych od parcia wiatru, co odgrywa szczególnie dużą rolę w budynkach wysokich.

Kys. 9-152. Schematy konstrukcji szkieletowych: a) szkielet bezbelkowy, b) szkielet

z belkami

l — słup, 2 — belka

Konstrukcje monolityczne pozwalają na większą swobodę w pro­jektowaniu ze względu na:

— możliwość zestawienia dowolnych funkcji w jednym budynku,

— możliwość zmiany funkcji w obiekcie (o konstrukcji szkieleto­wej), zachodzących w czasie jego eksploatacji,

— możliwość wykorzystania różnych technik i systemów, które nadają określony charakter architektoniczny budynkom użyteczności pu­blicznej.

W konstrukcji monolitycznej mogą być realizowane również bu­dynki jednorodzinne, szczególnie osiedlowe, w miejscowościach gdzie znajdują się kruszywa do betonów lekkich, jak agloporyty itp.

Systemy wykonawstwa monolitycznego uprzemysłowionego mają poza tym jeszcze szereg specyficznych cech, które wpływają na założenia i koncepcję projektu architektoniczno-konstrukcyjnego. Systemy te wy­magają przede wszystkim ścisłego przestrzegania organizacji pracy na budowie w sposób ciągły i równomierny przy zachowaniu ekonomicznie uzasadnionych cykli produkcyjnych.

Wyliczone powyżej zalety konstrukcji monolitycznych są podstawą szerokiego rozpowszechnienia tej metody w szeregu systemów wyko­nawczych.

Projekt deskowań w opracowaniach systemowych jest integralnie związany z założeniami konstrukcyjno-wykonawczymi budynków. Dzięki kierowaniu się zasadami typizacji i koordynacji wymiarowej oraz zasto­sowaniu, zamiast desek, doskonalszych materiałów konstrukcyjnych, jak sklejka wodoodporna, blacha stalowa itp., uzyskuje się, przy zastosowaniu fabrycznej produkcji deskowań, wydajny sprzęt wykonawczy, charakte­ryzujący się wysokim stopniem uniwersalności.

Główną cechą deskowań powinna być możliwość wielokrotnego ich użycia (powtarzalność — rotacja) oraz uzyskiwania — po rozdeskowaniu konstrukcji — gładkich powierzchni ścian i stropów nie wymagających tynkowania, lecz tylko ich wyrównania (np. obrotowymi zacieraczkami mechanicznymi) i zaszpachlowania miejsc po stykach deskowań, wgłębień i otworów po ściągach i innych drobnych nierówności. Tak przygoto­wane powierzchnie powinny nadawać się do tapetowania lub malowania.

Montaż i demontaż deskowań oraz ich składowanie powinno być przeprowadzane bardzo starannie. Czynności te wpływają na wielokrot­ność ich użycia, która zależna jest poza tym od zastosowanych materiałów, jak np. sklejka wodoodporna, blacha i inne. Nieprzestrzeganie ww. wy­magań przyczynia się do ograniczenia rotacji deskowań, a tym samym obniżenia konkurencyjności w stosunku do budownictwa z prefabryka­tów. Budownictwo monolityczne odznacza się stosunkowo niską kapitało-chłonnością, gdyż nie wymaga budowy zakładów prefabrykacji, a sprzęt i maszyny budowlane stosowane na budowie mogą być lżejsze niż przy realizacji budynków z elementów prefabrykowanych wielkowymiaro­wych.

174

Budownictwo monolityczne w porównaniu z budownictwem wielko­płytowym wymaga natomiast wykonania na budowie większego zakresu robót wykończeniowych oraz przeważnie nieco dłuższego czasu realizacji obiektu, co wiąże się z wpływem warunków atmosferycznych, panują­cych w czasie jego wznoszenia.

Skrócenie czasu wykonywania budowy o konstrukcji monolitycznej uzyskać można przez kompleksową mechanizację robót betonowych, tj. procesów dozowania i mieszania składników betonu, transportu, przygoto­wania zbrojenia, zagęszczania masy betonowej przez wibrowanie, od­powietrzanie, obróbkę cieplną (w celu przyspieszenia wzrostu wytrzy­małości) itp.

Budynki wysokie, w szczególności o konstrukcji mieszanej trzond-wo-szkieletowej, w których trzon wykonywany jest w deskowaniach ślizgowych pracujących w sposób ciągły i pozwalający na duży stopień mechanizacji robót, dają się realizować nawet w czasie krótszym niż bu­dynki z elementów wielkowymiarowych (rys. 9-179).

W wykonawstwie obiektów monolitycznych istotne znaczenie ma układ elementów nośnych konstrukcji—ścian, podciągów i słupów—w stosunku do podłużnej osi budynku. Podobnie jak w budownictwie wielko­płytowym, mogą to być układy podłużne, poprzeczne i krzyżowe (rys. 9-3). Współczesne kierunki w architekturze lansujące duże powierzchnie okien­ne oraz dążenie, aby ściany zewnętrzne były możliwie lekkie, stwarzają warunki, że w budownictwie wielorodzinnym budynki o konstrukcji monolitycznej z podłużnym układem konstrukcyjnym są rzadko stoso­wane, a dominują zastosowania układów poprzecznych (rys. 9-3b). W celu zapewnienia sztywności podłużnej budynku o poprzecznym układzie ścian wymagane jest wprowadzenie konstrukcyjnych elementów usztywniają­cych podłużnych co najmniej w sekcjach skrajnych (rys. 9-4).

9.5.2. Rodzaje i systemy deskowań i rusztowań

Rozróżnia się dwa rodzaje deskowań i rusztowań: niesystemowe i systemowe. W tym podrozdziale zostaną omówione tylko te ostatnie.

Poszczególne systemy wykonywania konstrukcji monolitycznych związane są z odrębnymi koncepcjami deskowań, urządzeń mechanicz­nych, rozwiązań materiałowych i układów funkcjonalnych.

Podstawowym sprzętem dla uprzemysłowionego budownictwa mo­nolitycznego budynków mieszkalnych i użyteczności publicznej są tarcze deskowań, rusztowania (stemplowania) i ewentualnie urządzenia mecha­niczne towarzyszące deskowaniom.

a) systemy deskowań przesławnych,

b) systemy deskowań przesuwnych,

c) systemy deskowań ślizgowych.

W budownictwie monolitycznym mieszkaniowym i użyteczności publicznej stosuje się w zasadzie tylko deskowania przestawne i — rza­dziej — ślizgowe.

Pod względem konstrukcyjnym deskowania systemowe dzielą się na:

— zwykłe lekkie rozbieralno-przestawne,

— uniwersalne przesławne inwentaryzowane, drobno- lub średnio­wymiarowe, pozwalające na formowanie deskowań wielkowymiarowych,

— przestrzenne przesławne, które mogą być konstruowane jako tu­nelowe, ślizgowe i inne,

— specjalne, tj. ogrzewane, siatkowe, tracone i inne. Rusztowania spełniają rolę podpór dla deskowań stropów i stosuje się je w wielu systemach.

Nowoczesne inwentaryzowane deskowania powinny zapewniać do­kładne i sprawne wykonanie elementów konstrukcji oraz stwarzać wa­runki bezpiecznej pracy. Poza tym powinny charakteryzować się:

— uniwersalnością zastosowania (możliwość stosowania zarówno w budownictwie mieszkaniowym, jak i w budownictwie użyteczności pu­blicznej),

— dużą liczebnością rotacji,

— zdolnością do przenoszenia największych obciążeń roboczych, występujących podczas ich eksploatacji oraz statecznością i przestrzenną sztywnością podczas montażu, demontażu i eksploatacji,

— wymiarami opartymi na module projektowym,

— dokładnością wymiarów i kształtu,

— łatwością w konserwacji i dogodnością w transporcie i składo­waniu,

— łatwością montażu i demontażu,

— być lekkie przy obsłudze ręcznej,

— możliwością uzyskiwania gładkich powierzchni betonowych,. ścian, stropów, słupów itd. po rozdeskowaniu,

— łatwością zestawiania w elementy wielkowymiarowe przy zasto­sowaniu odpowiednich łączników,

— rozwiązaniami konstrukcyjnymi, zapewniającymi sprawny mon­taż zbrojenia, betonowania, zagęszczania masy betonowej itp.

Za granicą rozpowszechniło się ostatnio dużo systemów deskowań^ rozbieralno-przestawnych, jak np.: w RFN — Hunnebeck, NOE, Universal, Acrow-Wolf, Simens Bauunion, we Francji — Hussor, Sarapid, Quentin„ Tracoba, Sektra, w Anglii — CF Acrow, w USA — Seperion, Vertical Eorming System, Gates, w Szwecji — Allbetong (stosowany 'na budowie-hotelu Forum w Warszawie—rys. 9-153).

Rys. 9-153. Podstawowe elementy deskowań przesławnych typu Allbetong stosowane przy budowie hotelu Forum w Warszawie: a) wielkowymiarowe tarcze ścienne, b) deskowanie stolikowe do stropów

l—ściąg śrubowy, 2—krawędziak drewniany, 3—deski, 4—sklejka, 5—śruba roz­porowa dla nadania deskowaniu strzałki wygięcia, 6 — dźwigarek stalowy, 7 — śruba regulacji, 8—klocek dystansowy drewniany, 9—rury stalowe, 10—śruby podporowe, 11—kółka jezdne, 12—belka rozsuwana stalowa, 13—pętla linowa

Do nowoczesnych deskowań systemowych krajowych należą:

SBM-75 (deskowania uiwersalne i tunelowe), „Śląsk" i „Śląsk DT". Dalej omówione zostaną tylko systemy krajowe

.

9.5.3. Materiały do deskowań

W deskowaniach występują cztery podstawowe elementy ich kon­strukcji:

— poszycie, które bezpośrednio styka się z betonem i kształtuje jego powierzchnię,

— konstrukcja nośna w postaci ramek lub innego rodzaju usztyw­nień, które stwarzają warunki dla nieodkształcamości poszycia, jego płaskości i służą do przekazania obciążeń na podpory,

— podpory, które służą do utrzymania deskowań w wymaganym położeniu i przenoszą obciążenia na boki lub na podłoże,

— stężenia, które przejmują poziome parcie masy betonowej na deskowania ścienne i mogą działać jako rozporki lub ściągi.

Poszycie wykonuje się z drewna, materiałów drewnopochodnych, metalu lub tworzyw sztucznych. Wybór rodzaju poszycia zależy od ro­dzaju konstrukcji betonowej, wymaganej powierzchni betonu (gładka, wzorzysta), częstotliwości rotacji. Obecnie coraz rzadziej używa się do deskowań drewna, przy czym na poszycie stosuje się deski grubości 22 lub 25 mm, a na dna deskowań belek i podciągów — grubości 32 mm. W celu uzyskania gładkiej powierzchni betonu deski powinny być ostrugane. Dawniej używano przeważnie desek nie ostruganych i z tego względu powierzchnie betonowe wymagały tynkowania. Rotacja deskowań z za­stosowaniem na nie desek jest 25—50-krotna. Deskowania z poszyciem z desek powinny:

— mieć stopień wilgoci w granicach 13—20%,

— być impregnowane preparatami zabezpieczającymi deskowanie przed nadmiernym wchłanianiem wilgoci, zagrzybieniem i owadami,

— nie być szczelnie ułożone w tarczy, lecz ze szczelinami pozwala­jącymi na zwiększenie ich objętości.

Poszycie z płyt pilśniowych specjalnie utwardzanych, typu ,,Beto--Board" (produkowane w Finlandii), nienasiąkliwych i nie mających przyczepności do betonu, stosuje się w państwach skandynawskich i na zachodzie Europy. Stosowanie zwykłych płyt pilśniowych twardych nie daje już po parokrotnej rotacji gwarancji otrzymania płaskich po­wierzchni.

Podstawowym materiałem na poszycie wielkowymiarowych desko­wań jest wodoodporna sklejka i ewentualnie płyty stolarskie. Jeżeli do deskowań zastosuje się sklejkę zwykłą, to po kilkakrotnej rotacji ko­nieczna jest jej wymiana. Sklejka wykazuje mniejsze odkształcenia niż drewno (pęcznienie i skurcz są mniejsze). Górną jej powierzchnię często się utwardza tworzywami sztucznymi (np. sklejką bakelizowaną). Gru­bość sklejki stosowanej na poszycie wynosi najczęściej 12—24 mm. Mniejszą grubość (6—8 mm) stosuje się przy odnawianiu poszycia lub w poszyciach warstwowych, składających się z desek i sklejki (rys. 9-153).

178 Poszycie z blachy stalowej wykonuje się z blachy grubości 2—4 mm, najczęściej 3 mm. Poszycie ze sklejki ma rotację 40—50 razy, stalowe zaś może dochodzić do 300 razy, a nawet więcej. Przy niedbałym mon­tażu, demontażu i składowaniu rotacja deskowań się zmniejsza, gdyż powstająca wichrowatość i uszkodzenia powierzchni poszycia powodują powstanie nierówności na powierzchni betonu i konieczność jej tynkowa­nia. Poszycie z blachy ma szereg wad. Wszelkiego rodzaju przeróbki ta­kiego poszycia są uciążliwe, a mocowanie przewodów instalacyjnych i osprzętu do powierzchni blach wymaga wiercenia otworów. Niektóre firmy stosują mocowanie instalacji do deskowań za pomocą uchwytów •magnetycznych. •

W wyniku dobrego przewodzenia ciepła przez metale poszycie z blachy szybciej się oziębia niż z drewna, co należy brać pod uwagę w robotach w okresie zimowym, natomiast poszycie metalowe ułatwia podgrzewanie deskowań za pomocą pary, ciepłej wody lub elektryczności.

W systemie francuskiej firmy Sarapid jako poszycie na szkielecie stosuje się siatki stalowe na ramkach stalowych. Ponieważ na betonie pozostaje rysunek siatki, ściany formowane tym systemem wymagają tynkowania.

Wszystkie deskowania powinny być zabezpieczane środkami anty-adhezyjnymi przed przyleganiem do betonu (łatwiejsze odspajanie).

9.5.4. Zasady projektowania deskowań

Przystępując do projektowania deskowań, należy przede wszystkim ustalić wielkość parcia betonu. Zasadniczy wpływ na tę wielkość mają następujące czynniki:

— szybkość układania masy betonowej w m/h,

— masa, skład i konsystencja betonu,

— temperatura masy betonowej (przy niskich temperaturach jest większa),

— gładkość i szczelność deskowań (gładkość i szczelność nieco zwiększają parcie betonu),

— sposób obróbki betonu (wibrowanie zwiększa parcie betonu o 10—20%, raptowne wrzucanie — do 50%),

— rodzaj cementu (opóźnione wiązanie zwiększa parcie betonu),

— grubość układanych warstw betonu (parcie betonu zależy od wy­sokości i układanej masy),

— całkowita wysokość warstwy świeżego betonu. Poza tymi czynnikami dochodzą jeszcze sztywność rusztowań sto­sowanych do deskowań i głębokość wibrowania. W tablicy 9-13 podano orientacyjnie wielkości parcia betonu na deskowanie w zależności od gru­bości uformowanego w deskowaniu świeżego betonu i jego konsystencji. Dane te nie uwzględniają wibrowania betonu, które znacznie zwiększa wielkość parcia [20], [13].

Tablica 9-13 PARCIE BETONU NA DESKOWANIE BEZ ZAGĘSZCZANIA PRZEZ WIBROWANIE,

MPa |20]

Rodzaj betonu	Wysokość h masy betonowej, m
		0,10	0,25	0,50	1,00	1,50	2,00	2,50	3,00	3,50	4,00
Beton plastyczny ubijany	0,8	2,1	4,15	8,3	12,45	16,6	20,75	24,90	29,05	33,2
Suchy beton ubijany	2,5	6,75	12,5	26,0	27,75	29,5	31,25	33,0	34,75	36,5
Ciekły beton lany	1,8	4,5	9,0	18,0	27,0	36,0	45,0	54,0	63,0	72,0

9.5.5. Zasady wykonawstwa deskowań

Deskowania drobnowymiarowe po ich zdemontowaniu pozostawiają na ścianach rysunek spoin, co powoduje konieczność wykańczania po­wierzchni ścian przez tynkowanie; stanowi to ich główny mankament.

Z uwagi na jeszcze inne wady deskowań drobnowymiarowych, a w szczególności duży nakład robocizny przy ich montażu, przenoszeniu i de­montażu, rozwinęły się systemy deskowań przesławnych wielkowymiaro­wych do ścian lub całych przestrzennych fragmentów ścian i stropów łącznie.

Dostarczane na budową elementy deskowań systemowych w postaci tarcz drobno- i średniowymiarowych zostają zestawiane w jednostki wielkowymiarowe w centralnych warsztatach urządzonych tuż przy wznoszonych obiektach. Do transportu takich elementów potrzebne są żurawie. Wielkowymiarowe deskowania mają powierzchnię do 30 m², a masa ich może się wahać od 40 do 80 kg/m² (łącznie z podporami usztywniającymi).

Podpory do usztywnienia ścian wykonuje się w wielu systemach w postaci blachownie z blachy zimnogiętej lub dżwigarków kratowych stalowych bądź z drewna klejonego.

Nowoczesne dźwigarki do ścian mają podpórki śrubowe lub podpórki konsolowe, które służą do podtrzymania i regulacji deskowania (elementy rektyfikacyjno-stabilizacyjne — patrz rys. 9-157).

W celu zmniejszenia liczby ściągów stosuje się na nie stal wysoko-wartościową. Pozwala to na zwiększenie nośności, jak również na zwięk­szenie ich rozstawu, gdyż takie ściągi przenoszą obciążenia z powierzchni 2,5—3,0 m (ściągi ze stali zwykłej tylko 0,2—0,3 m), co odpowiada noś­ności ściągów 100—150 kN. Do zamocowania ich na elementach usztyw­niających przy mniejszej nośności stosuje się kliny, przy większej — za­krętki motylkowe (rys. 9-157). Ściągi zaopatrzone są na końcach w płytki dociskowe, których wielkość zależna jest od wielkości dopuszczalnego docisku na elementy z drewna (docisk w poprzek włókien).

Deskowanie stropów bezżebrowych wykonuje się najczęściej z płyt ze sklejki wodoodpornej grubości 20—24 mm, rzadziej zaś z płyt z cieńszej

180 sklejki wzmocnionej ramkami stalowymi. Układa się je na dźwigarkach stalowych lub drewnianych klejonych, stałych bądź rozsuwanych. Oprócz tego typu deskowań stosuje się deskowania stolikowe (rys. 9-153) lub szufladkowe (np. w systemie NOE—rys. 9-154).

Deskowanie stropów podpierano dawniej stemplami drewnianymi o stałej długości. Obecnie najczęściej stosuje się podpory rozsuwane, tzw. teleskopowe, stalowe bądź — rzadziej — drewniane. Podpory zaopatrzone są górą w głowice różnego kształtu, a dołem w płytki podporowe. Dzięki teleskopowemu połączeniu i ruchomym głowicom mogą być one wy­korzystane również jako podpory do deskowań ściennych.

Rys. 9-154. Deskowanie szufladkowe systemu NOE: a) przekrój poprzeczny, b) szcze­gół podparcia belki deskowania

l — wspornik, 2 — dźwigarek stalowy, 3 — rolka, 4 — deskowanie, 5 — zawiesie, 6 — strop, 7—ściana poprzeczna

Deskowanie słupów wykonuje się najczęściej z zastosowaniem tarcz ze sklejki stężonych poziomymi stalowymi jarzmami i pionowymi prę­tami ze stali lub drewna. Grubość sklejki w tarczach, np. w systemie NOE, wynosi 21 mm.

9.5.6. System budownictwa monolitycznego SBM-75

9.5.6.1. Charakterystyka systemu. System SBM-75 jest systemem technologiczno-konstrukcyjnym, według którego wykonuje się konstruk­cje monolityczne ścianowe w deskowaniach przestrzennych lub ściany w deskowaniach uniwersalnych, a stropy w deskowaniach stolikowych. Konstrukcje szkieletowe w tym systemie wykonuje się w deskowaniach uniwersalnych. Założenia kierunkowe systemu sprowadzają się do nastę­pujących zasad:

---