Перспективные технологии

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ

Содержание

Введение.

1.   Фахверковые дома

2.  Монолитная технология  строительства как перспективное   направление

3. Блочное строительство. Газобетон

Заключение.

Список используемых источников литературы.

Введение

   Как самостоятельный  стиль строительства домов фахверк  возник в Германии в XV веке. Однако сегодня фахверковые дома  возвращаются в современную жизнь  из-за большой площади остекления. Обновленные конструкции позволяют  зрительно стереть все границы  и приблизить человека к природе,  поэтому фахверковые дома придутся  по вкусу даже самому искушённому  покупателю.

 Целью работы является изучение домов технологии фахверк.

 Основные задачи:

 - Рассказать об истории фахверковых домов.

 - Показать и рассказать об основных этапах строительства фахверков в настоящее время.

 - Дать оценку преимуществам и недостаткам данных домов.

 Данную тему можно  считать  актуальной, так как  фахверковые  дома стали популярны  не только в  странах Европы  таких как Франция, Германия, Бельгия  и Россия, но также и Беларуси, несмотря на такие размахи  как в других странах.

1. История возникновения фахверковых домов

Фахверк – каркасная система, состоящая из связанных между  собой стоек, балок и раскосов. Фахверк играет не только конструктивную, но и декоративную роль, визуально  расчленяя фасад.

 Само понятие "фахверк" (нем. Fachwerk , Fach – панель, секция, Werk –  сооружение) уходит корнями в  средневековье, расцвет данного  стиля пришелся на XVI век. В  дословном переводе Fachwerk - сооружение  из неких ячеек, скрепленных  между собой и, естественно,  чем-то заполненных. В средневековой  Западной Европе фахверковые  постройки были широко распространены  в качестве городских зданий, а в Японии возводились для  крепостной защиты.

 В XIII – XIV века в  Европе особое развитие получило  каркасное строительство. Постепенное  накопление опыта строительства,  повышение мастерства плотников  (чему немало способствовало развитие  кораблестроения), а также стремление  к экономии древесины и другие  факторы привели  к появлению  в Германии в XV веке фахверкового  метода строительства.

 Дома из фахверка  имели  жесткий несущий каркас  из стоек(вертикальных элементов), балок(горизонтальных элементов)  и раскосов(диагональных элементов), на который опиралась кровля. Деревянные стойки, балки и раскосы  обычно делали из прочного  дуба или лиственницы. С самого  начала строительства из фахверка  элементы каркаса были не только  несущими конструкциями, но и  выполняли декоративную функцию:  они расчленяли стену и придавали  зданию выразительность, которая  стала главной архитектурной  особенностью фахверка .

 В стародавние времена   промежутки между деталями каркаса   заполняли саманным способом, то  есть заполнителем служила особая  масса  из соломы, навоза, извести.  Позже стали использовать заполнение  из глины, кирпича или камня.  Конечно, обойтись совсем без  камня было невозможно. Дома ставили на каменные цоколи, которые служили для защиты деревянных конструкций от гниения при непосредственном соприкосновении с грунтом.

 Преимуществами таких   сооружений служило то, что: 

 через 40 – 50 лет  без особых затрат можно было  поменять заполнитель  ячеек,  оставив каркас в целости   и сохранности. И если такой  дом  обходил стороной пожар,  при своевременной  замене  заполнителя он мог простоять   несколько столетий; подобная конструкция  обладает очень высокой сейсмоустойчивостью:  если фахверковый дом был построен  правильно, то он без разрушений  переносил землетрясения средней  силы. 

 Обычно фахверковые  конструкции  строились не  выше трёх этажей. Если этажей  возводилось больше, то, как  правило,  верхние были высотой ниже  человеческого роста и использовались  под склады товаров в домах   купцов и ремесленников. 

 У фахверковых строений  есть собственная терминология, используемая веками. В основном, она указывает  на особенности  расположения балок  в постройках. Так, форма перекрещивания, похожая  на латинскую букву «х», называется  «Андреевский крест» (по имени   апостола Андрея, распятого на  таком  кресте). На основе «Андреевского  креста»  появился более богатый орнаментальный мотив, похожий на русскую букву  «ж». Он стал символом огня и одновременно защиты от огня. Другая форма называется «Человек», или «Дикий человек». В  ней боковые косо расположенные  отрезки балок пересекаются на треть  или в середине высоты несущей  вертикальной балки. Конструкция, в  которой косые отрезки балок  не пересекаются, называется «Швабская  женщина». – а это вообще бы неплоxо в конструктивные особенности.

 На угловых балках  стен часто можно видеть орнаментальные  завитки, похожие на букву S. Они служили  оберегами от  молний. Устрашающие  маски по  углам домов тоже «охрана». Розетки  были символами солнца и, считалось,  приносили плодородие и изобилие.

 Немецкое название  таких  домов наводит на  мысль, что подобные сооружения  строились только в старой  Германии. Однако это вовсе не  так. Старые постройки из фахверка  можно  встретить в Голландии,  Австрии, Швейцарии, в Скандинавских  странах, даже во Франции где  такая техника называлась «коломбаж». В Англии тоже строили дома  с деревянным каркасом: их именовали  half-timbered или timber-framed (полудеревянные  или деревянная рама) и добавляли  в заполнитель овечью шерсть  – для тепла. Были и местные  особенности, связанные с конкретными  традициями. Английские и французские  фахверковые здания, например, вертикально-полосатые,  а в Германии есть несколько  местных вариантов с общей  тенденцией к созданию живописного  орнамента на фасаде. На облик  строений также оказывал влияние  лидирующий в каждую эпоху  большой архитектурный стиль  – готика, барокко и т. д. 

 Все эти технологии, включая фахверк, позднее получили  общее название Post & Beam – «стоечно-балочные».  Однако довольно часто термином  «фахверк» обозначают любые стоечно-балочные  конструкции и здания. Подобного  типа конструкции широко использовались  при строительстве жилых домов,  хозяйственных построек, башен, ратуш,  церквей, гостиниц, мельниц и даже  небольших дворцов. 

     Предшественниками  фахверковых домов можно назвать  постройки старых металлургических  заводов, конструкция которых  состояла из заглублённых в  землю вертикальных деревянных  опор, объединённых горизонтальными  и наклонными балками и связями  в жесткий несущий каркас, на  который опиралась кровля. Со  временем от заглубления столбов  отказались по причине загнивания  и вследствие этого недолговечности  каркаса, а также большой зависимости  таких опор от грунтовых условий.  Только в 15 веке становится  обычным ставить фахверковую  конструкцию на горизонтальные  шпалы и лаги, а позднее и  устраивать фундамент из камня,  а в последствии и из бетона. Заполнение межкаркасного пространства  ранних построек выполнялось  из дерева и часто, особенно  в жилых домах, украшалось резными  панелями. Наивысший пик применения  резных украшений – конец 16, начало 17 веков.

Фахверковые дома на современный лад

Фахверк в его нынешнем футуристическом виде появился в 1970-х  годах – начале эпохи постмодернизма в архитектуре, когда многим старым формам придавалось новое, не всегда удачное звучание. Но история фахверка – как раз очень удачный  пример подобного переосмысления старых технологий и дизайнерских решений  в свете принципов, сформулированных в начале ХХ века основоположниками  функционализма и конструктивизма, немецкими архитекторами Вальтором  Гропиусом и Людвигом Мисом ван  дер Роэ – основателями знаменитой архитектурной и дизайнерской школы  Баухаус. Эти архитекторы первыми  начали строить здания со стальным или железобетонным каркасом и сплошными  стеклянными фасадами. Появление  спустя полвека клееной древесины  позволило перенести принципы новой  архитектуры, использовавшиеся в строительстве  из стали и железобетона, в деревянное строительство. И в результате появился современный фахверк, который безупречностью своих линий и выверенностью  пропорций может поспорить с  лучшими произведениями функционалистов  начала XX века.

 Современные дома в  стиле  Фахверк относятся к  элитному классу. Они престижны  и популярны  в Германии, Швеции, Англии, Швейцарии  и многих  других городах Европы. Дом в  стиле Фахверк станет идеальным  для свободных от предрассудков   людей, достигших духовного совершенства  и согласия с собой и окружающим  миром, которые не боятся будничной   жизни и готовы наслаждаться  композицией  пространства и  света, чувствуя себя в безопасности. 

 Первоначально опоры  конструкции  несли не связанные  между собой  балки, позже  усовершенствование методов   строительного производства почти   повсеместно привело к переходу  от цельнодеревянного домостроения  к рамно-каркасному. Это позволило  решить сразу несколько инженерно-строительных  задач и обеспечить: жесткость и стабильную устойчивость конструкции, надежность и долговечность конструкции, экономию древесины, кратчайшие сроки строительства.

 Фахверковая конструкция   применяется и сейчас, но в  более  современной форме. 

 В основном используются  конструкции, позволяющие создать  большую  площадь остекления, что зрительно  создает эффект "растворения" границы интерьера,  сближая человека с природой. 

 Подобные дома эффектно  смотрятся  за счет внутреннего  освещения, что  придает им  особый характер. А живое  взаимодействие  света и тени действует   как исключительный элемент оформления. Присутствующая в интерьере система  балок придает дому "дух эпохи", что делает его оригинальным. В основном несущие элементы  конструкции фахверка покрывают  черным, белым, серым или прозрачным  тоном защитного состава, состоящего  из натуральных масел, и позволяющей  сохранять древесину сухой, трудновоспламеняемой  и стойкой к энтомологическому  поражению. Защитный состав способствует  созданию высокой устойчивости  к погодным условиям и ультрафиолетовым  лучам. 

  С развитием производства  новых пожаробезопасных строительных  материалов и их применением  в фахверковом строительстве,  а также с всё большей тягой  к историческим постройкам и  сохранению уникального колорита  и своеобразия в 20 веке фахверк  переживает настоящую «эпоху  возрождения». В современной Германии  насчитывается около 2 000 000 построек  в стиле ФАХВЕРК, в том числе  и очень древних, изучая конструкцию  которых, можно проследить всю  историю развития этого направления  в архитектуре.

Конструктивные  особенности фахверковых домов

Объективные преимущества, которые являются основой растущей популярности домов в стиле фахверк  – высокая прочность, малый вес, экологичность, ряд других – обусловлены  особенностями конструкции этих построек. Основа этой конструкции  – жесткий каркас – изготавливается  из клееного бруса или аналога  этого строительного материала  из массива дерева. Отметим, что предпочтение в наши дни отдается клееному брусу, поскольку он превосходит древесный  массив по ряду существенных параметров. Брус, в частности, позволяет сооружать  большепролетные секции – а значит, возводить дома фахверк, имеющие  значительную площадь. Нельзя не отметить и то, что клееный брус почти  не дает усадки, тогда как строительные конструкции из массива, увы, не лишены этого недостатка.

 Элементы, составляющие  основу фахверковой конструкции,  подвергаются специальной обработке,  благодаря  которой обретают  стойкость к  самым разным  внешним факторам: 

- атмосферным осадкам;

- повышенной относительной   влажности воздуха;

- ультрафиолетовому (солнечному) излучению;

- плесневым грибам;

- наконец, что особенно  важно, пламени. 

 Для соединения элементов   каркаса применяются способы,  надежность которых была проверена  не десятилетиями  – веками. Речь, в частности, идет о таких  способах, как «потайной  шип»  и «ласточкин хвост». Нельзя не  отметить то, что в наши дни  упомянутые типы соединений изготавливаются  с  применением сложной микропроцессорной   техники и высокоточных инструментов, что значительно повышает их  прочность  и долговечность. 

 Промежутки, образующиеся  между  элементами деревянного  фахверка, как  правило, заполняются  кирпичом, который  кладут обычным  или декоративным способом. В  большинстве случаев кирпичная  кладка дополняется утеплительными  материалами (например, минеральной  ватой из кварцевого или базальтового  волокна). Результатом становятся  превосходные теплоизоляционные  свойства построек: летом в них  прохладно, а зимой – тепло.- ненужный повтор 

 Внутренние стены и   перегородки зданий имеют такую   же структуру, как и внешние  –  они являются ячеистыми.  Такое технологическое  решение  не является случайным: оно   необходимо для того, чтобы весь  каркас здания сохранил требуемый  уровень  жесткости. Вместо  утеплительных материалов на  внутренние стены чаще всего  накладываются  звукоизолирующие  маты, обеспечивающие высокий уровень  комфорта обитателям дома. Поверх  матов выполняется чистовая отделка,  благодаря которой интерьер жилых  помещений обретает требуемую  привлекательность.

Этапы строительства

Специалисты выделяют такие  этапы сооружения дома по технологии фахверк:

• Проектирование

Этап включает в себя: «привязку» сооружения к земельному участку, последующую детальную  планировку дома, разработку дизайна. Как правило, на составление проекта  уходит не менее месяца. Этот этап может  быть пройден и скорее, если за основу берется готовая разработка. В  любом случае, при проектировании стоит уделить особое внимание прокладке  инженерных сетей.

• Обустройство фундамента

Глубина его закладки обычно зависит от специфики климатической  зоны и условий, в которых будет  расположен дом. При возведении построек с цокольным этажом чаще всего отдают предпочтение плитному фундаменту.

• Изготовление комплекта здания

На этом этапе в заводских  условиях производят полный комплект элементов будущего сооружения. В  дальнейшем из этих деталей собирают фахверковую конструкцию.

• Сборка сооружения

Благодаря высокой точности производства процесс сборки идет быстро и не доставляет особых неудобств. Балки  сочленяют между собой при  помощи врубки и фиксации шпильками. Как правило, монтаж здания занимает порядка 2-3 недель.

• Кровельные работы

Включают в себя установку  и утепление крыши. Обыкновенно  стропила изготавливают из клееного бруса, благодаря чему крышная конструкция  приобретает необходимую прочность.

• Остекление

Оно может занимать львиную  долю всех площадей стеновых поверхностей дома, выполненного по технологии фахверк. Зачастую в подобных случаях используют теплосберегающие оконные конструкции.

• Монтаж наружных стен

На данном этапе сооружают  наружные стены. Материал обычно подбирают, исходя из пожеланий собственника.

• Обустройство инженерных коммуникаций

Все вопросы, связанные с  инженерными сетями, принято решать еще на этапе проектирования здания. С одной стороны, связано это  с оптимизацией прокладки трубопроводов  и кабелей, с другой - в дальнейшем (в случае возникновения такой  необходимости) переделка коммуникаций будет сопряжена со значительными  трудностями.

• Внутренняя отделка

Заключительный этап строительства  фахверкового дома. В подобных сооружениях  допустимо использовать минимальное  количество внутренних перегородок  и опор, делая помещения просторными, наполненными воздухом и светом.

Достоинства и  недостатки фахверковых домов

Достоинства фахверковых  домов

Каркас, всё тот же каркас позволяет заполучить уже упомянутые стеклянные окна. Но можно сделать  стены из панелей, куда так удобно прятать инженерные коммуникации. Отсутствие несущих стен внутри дома даёт уникальные возможности в планировке и перепланировке. Кроме того, фахверковый дом прост  в ремонте и удивительно устойчив. Лёгкость самой конструкции позволяет  сэкономить на фундаменте, что тоже нельзя не упомянуть, перечисляя плюсы  таких домов.

Недостатки фахверковых  домов

К сожалению, панельные дома далеко не всегда выглядят очень эстетично. Деревянные панели нельзя отнести к  действительно красивым отделочным материалам, а делать все стены  стеклянными вряд ли кто решится, да и потом, как тогда проводить  те же инженерные коммуникации? Разве  что делать открытую проводку, но это  не слишком безопасно, особенно если в доме есть дети. Однако данный недостаток решить легко - достаточно обтянуть дом  сверху панелей тем же фальшбрусом  или обложить облицовочным кирпичом. И недостаток становится достоинством - фахверковый дом может выглядеть  как угодно!

2.Монолитная технология строительства  как перспективное направление.

Эта технология получила распространение  при возведении жилых, общественных и промышленных зданий, популярна она и в индивидуальном домостроении.

Основа  монолитного строительства –  опалубка (опалубочная система) –  временная или постоянная строительная форма, определяющая конфигурацию монолитной конструкции.

Технология  возведения стен из монолитного бетона состоит в следующем. Непосредственно  на стройплощадке монтируются опалубочные  системы, в них устанавливается  каркас из арматуры и заливается бетон. После набора бетоном необходимой  твердости опалубку либо демонтируют, либо она становится частью стены  или перекрытия. Исходя из этого, в  рамках технологии монолитного строительства  выделяются два направления: применение сборно-разборных опалубочных систем и несъемной опалубки. 

СЪЕМНАЯ ОПАЛУБКА

Сборно-разборные  опалубки широко применяются при  возведении многоэтажных зданий жилого и административного назначения (многоквартирные дома, торговые и  офисные центры). Отличительной особенностью такой опалубочной системы является способность выдерживать высокое  давление и нагрузку бетонной смеси, что дает возможность использовать опалубку для быстрой заливки  больших по площади стен или межэтажных перекрытий. Кроме того, съемная  опалубка подразумевает многократное применение, что позволяет добиться существенной экономии средств (в крупномасштабном строительстве).

По  типу конструкции съемная опалубка подразделяется на щитовую (рамную) и  балочно-ригельную (или балочную).

Рамная  система включает в себя каркасные  щиты, подпорные элементы и детали крепежа. Щиты состоят из несущей  металлической рамы, ребер жесткости  и опалубочной плиты.

Балочная (балочно-ригельная) система включает в себя опалубочные плиты, балки, ригели, подпорные элементы, элементы крепления. Балки двутаврового сечения, выполненные из древесины, являются основой системы.

Качество  и надежность монолитных стен напрямую зависит от качества и правильного  монтажа опалубки. Для формирования съемной опалубки используются фанера, деревянный массив, стальные или алюминиевые  листы. По словам специалистов, высокой  степенью качества и надежности обладают съемные опалубки, выполненные из ламинированной березовой фанеры, которые  в процессе строительного цикла  могут использоваться многократно.  

Несъемная опалубка

Что касается несъемной опалубки, широкое  распространение получили системы  из пенополистирола. Такая опалубка представляет собой пустотный блок, состоящий из двух панелей, связанных  между собой прочными перемычками. Верхняя и нижняя плоскости элементов  несъемной опалубки снабжены специальными замками. На внутренних поверхностях все  блоки имеют пазы в форме «ласточкин хвост». Все это обеспечивает простоту сборки блоков.

Внешне  пенополистирол похож на пенопласт, но кардинально отличается по своим  физико-механическим свойствам.

Пенополистирол, из которого изготавливаются блоки  несъемной опалубки, - это экологически чистый и безопасный материал. При  изготовлении сырья для опалубочных  систем исключаются все вредные  примеси и добавляются наполнители, препятствующие горению (антипирен). В  итоге получается самозатухающий материал, отвечающий современным требованиям  пожарной и санитарной безопасности.

По  своей структуре пенополистирол напоминает кору пробкового дерева, поскольку  состоит из микрогранул, которые  удерживают внутри себя воздух, а значит, тепло. Именно поэтому пенополистирол обладает повышенными теплоизоляционными свойствами.

Специалисты отмечают также и повышенные прочностные  характеристики пенополистирольной несъемной  опалубки, которая гарантированно выдерживает  давление бетона при его заливке.

Пенополистирол  не радиоактивен, устойчив к влажности, не привлекает насекомых и грызунов.

При всех привлекательных физико-механических и эксплуатационных характеристиках  пенополистирола он имеет невысокую  стоимость.

Строительный  пенополистирол был изобретен в  середине ХХ века. Технология монолитного  строительства с применением  пенополистирольной несъемной опалубки используется в Европе, Канаде и  США.

Несъемная опалубка из пенополистирола применяется  в основном в индивидуальном домостроении, а также при возведении малоэтажных  зданий, где важно  обеспечить одновременно высокую скорость строительства  и особые гидро- и теплоизоляционные  свойства ограждающих конструкций.  

НЕМНОГО ИСТОРИИ…

Считается, что монолитное строительство зародилось еще в древнейшие времена. Применение первых строительных растворов, обладающих связывающими свойствами, историки относят  к 3000-2500 гг. До н.э. Более заметное применение материала, аналогом которого является современный бетон, началось на территории древнеримского государства примерно с конца IV в. До н.э. В т.н. Римском  бетоне в качестве вяжущего использовалась известь, а заполнителем выступал песчаный грунт и камни фракцией до 50 см.

Значительное  улучшение качеств материала  за счет усовершенствования технологий производства происходит в период с  начала II в. До середины III в. Н.э. Одним  из ярких результатов работы римских  архитекторов того периода стал знаменитый Пантеон, диаметр бетонного купола которого составляет 43 м.

В начале XX века знаменитый французский инженер  Эжен Леон Фрейсине применяет железобетон  при строительстве первых большепролетных  мостов, достигая при этом увеличения несущей способности бетона путем  уплотнения ее механической вибрацией.

Монолитная  технология возведения зданий появилась  в Германии в 20-х годах прошлого века. Она отрабатывалась при сооружении арматурно-бетонных конструкций фортификационного  назначения. После внесения некоторых  изменений монолитный метод стало  возможным использовать для строительства  жилых домов, имеющих большую  этажность, чем оборонные сооружения. Особенность данной технологии заключалась  в том, что здания возводились  на основе опорно-несущих колонн.

В послевоенные годы монолитную технологию домостроения развивали французы. Они отказались от опорно-несущих колонн, а вместо этого начали возводить монолитно-каркасные  сооружения. Здания, построенные по данной технологии, отличались повышенной прочностью.

Впоследствии  монолитное домостроение развивалось  в Японии, Италии, США, пришло и в  нашу страну.  

СЧИТАЕМ ПЛЮСЫ

Какие же особенности технологии монолитного  домостроения делают ее востребованной в строительстве? 

Архитектурные возможности. Технология позволяет  реализовать любые архитектурные  решения – арки, своды, фигурные проемы, наклонные стены, объемные декоративные элементы и т.д. (а при многоэтажном строительстве дает возможность  создания свободных планировок с  большими пролетами и требуемой  высотой потолка). Строительная практика показала, что с помощью данной технологии возможно возведение очень  высоких зданий (и такие есть в  нашем городе).

Технология  монолитного строительства домов  допускает сочетание несъемной  опалубки с традиционными материалами (кирпич, блоки, дерево и др.) И строительными  конструкциями практически в  любой комбинации. 

«Бесшовная» конструкция. Стены, выполненные по монолитной технологии, практически  не имеют швов, следовательно, не возникает  проблем со стыками и их герметизацией, и повышается звуко- и теплоизоляция  монолитного дома. 

Готовность  к внутренней отделке. После завершения строительства стены и потолки  объекта готовы к отделке.

Пенополистирольная  несъемная опалубка является идеально ровной поверхностью, готовой под  отделку любыми материалами.

Качественная  съемная опалубка легко отделяется от застывшего бетона и не оставляет  на нем неровностей, что также  облегчает последующие отделочные работы.  

Снижение  нагрузки на фундамент. Технология монолитного  строительства домов с применением  пенополистирольной несъемной опалубки позволяет существенно снизить  нагрузку на фундамент дома, что  позволяет использовать малозаглубленный фундамент.