Ротонда

Было время, титулованные особы любили попить чайку в садовой беседке, именуемой на итальянский манер ротондой. Всего-то ничего — несколько колонн, подпирающих купол, а приятно: и обзор, и прохлада, и защита от внезапного дождя.

Сегодня на возведение ротонды отважится не каждый садовод. Ну, мраморные колонны еще можно заменить асбестоцементными трубами, или, на худой конец, кирпичными столбами, но как быть с куполом? Согласитесь, что, например, навес из плоских железобетонных плит мало похож на ротонду, да и затраты ожидаются не малые: нужны плиты, нужен кран…

Однако есть выход, позволяющий обойтись без крана и соорудить собственными силами ротонду с полноценным куполом.

Обычно при возведении купола сооружают мощную криволинейную опалубку, стоимость которой соизмерима со стоимостью самого купола, но, в отличие от последнего, опалубка является «разовым» объектом, она служит всего несколько дней, после чего разбирается. Недостатком также является то, что бетонировать приходится криволинейную поверхность, что достаточно сложно.

Был предложен оригинальный способ, предусматривающий бетонирование плоской плиты с последующим приданием ей необходимой кривизны (авт. свид. 103259 и 152401). Способ особенно эффективен при изготовлении криволинейного элемента из так называемого армоцемента, т.е. мелкозернистого бетона, армированного пакетом сеток из проволоки, диаметром около 1 мм (в Италии из такого материала делают морские яхты). Толщина армоцементной плиты составляет 10–20 мм, что обеспечивает ей малый вес и пониженную материалоемкость.

Способ заключается в том, что плоскую армоцементную плиту бетонируют на гибком кондукторе, например, на брезенте и до начала схватывания бетона плиту вместе с кондуктором изгибают и выдерживают в таком виде до набора монтажной прочности.

Подобным образом может быть получено изделие или одинарной кривизны — свод, или двойной — купол. В первом случае две противоположные стороны прямоугольного кондуктора крепят к жестким монтажным балкам, поднимают последние на заданную высоту и выдерживают до отвердевания бетона. По архитектурным соображениям свод может быть или симметричным, или асимметричным; в последнем случае противоположные концы кондуктора поднимают на разную высоту.

При изготовлении купола методом подъема его периферийных зон кондуктор должен быть либо круглым, либо многоугольным, например, квадратным: соответствующую форму имеет и монтажная рамка, к которой по всему периметру крепится кондуктор.

Метод подъема периферийных зон кондуктора достаточно прост, он не требует наличия крана (можно обойтись автомобильным домкратом, последовательно поднимая монтажные балки или отдельные зоны монтажной рамки, опирая их на временные опоры).

Однако этот метод имеет два существенных недостатка:

- для придания изделию проектного положения, его необходимо кантовать на 180°;

- максимальные размеры изделия ограничены прочностью кондуктора.

Известен метод, лишенный указанных недостатков. Он основан либо на применении емкостного кондуктора, либо предусматривает нагнетание воздуха в зазор между плоским кондуктором и основанием (авт. свид. 136030 и 236743). Таким образом можно формовать изделия как одинарной, так и двойной кривизны без их кантования.

Давление воздуха в кондукторе незначительное, оно компенсируется, главным образом, весом сырой армоцементной плиты (порядка 0,005 кг/см2) независимо от размеров в плане формуемого изделия. Поэтому, для пневмокондуктора не нужен компрессор, достаточно обычного центробежного вентилятора (в экспериментах воздух нагнетали простейшим бытовым пылесосом).

При пневмоформовании купол получается достаточно пологим, отношение высоты купола к диаметру его основания около 0,1–0,2 (такие конструкции называются вспарушенными, и они наиболее характерны для ротонд).

При нагнетании воздуха, т.е. во время перехода кондуктора от начального (плоского) состояния к вспарушенному, он вытягивается (удлинняется), однако величина этого удлинения незначительна; в соответствии с известной формулой Гюйгенса она не превышает 5–7 % (это заведомо меньше разрывного удлинения влажного брезента).

Отсюда следует вывод весьма важный для садовода (потенциального строителя ротонды): реализация процесса пневмоформования не требует обязательного приобретения брезента, вполне можно обойтись любым листовым материалом, например, хлопчатобумажной тканью, которая, будучи увлажненной, да еще в сочетании с сырой армоцементной плитой вполне обеспечит и нужную воздухонепроницаемость, и требуемое удлинение. Годится и полиэтилен, вполне доступный каждому садоводу.

Характерной особенностью сводов, т.е. криволинейных конструкций одинарной кривизны, является необходимость затяжки — металлического стержня, соединяющего опорные части свода (обращает на себя внимание, как эти необходимые конструктивные элементы уродуют внешний вид сводов и арок собора Василия Блаженного).

В отличие от сводов, куполам не нужна затяжка, ее роль выполняет армированная опорная часть купола, выполняемая в виде замкнутого элемента. У классической ротонды купол круглый и, соответственно, опорная часть имеет форму тора (кольца). Однако времена меняются, и ничто не помешает свободомыслящему человеку создать собственную ротонду-фантазию, в основании купола которой будет лежать любой замкнутый элемент — восьмиугольник, шестиугольник или квадрат.

Процесс пневмоформования купола достаточно прост, он даже не требует применения монтажной рамки. Изготовляют плоский кондуктор, имеющий нужную форму и заданные размеры, расстилают его на подготовленное основание, обеспеченное каналом для подачи воздуха в зазор между кондуктором и основанием.

В непосредственной близости от кромки кондуктора выполняют углубление под опорную часть купола в виде замкнутого желоба квадратного сечения со стороной 15–20 см. В этот желоб помещают расчетную арматуру.

Внешний конец воздуховода, выведенный за пределы подготовленной площадки, соединяют с центробежным вентилятором или иным источником воздуха, проверяют надежность подачи воздуха, после чего поправляют кондуктор и приступают к процессу армирования будущей армоцеменной плиты.

Заготавливают рулоны металлической сетки с размером ячеек 10–20 мм и диаметром проволок 0,5–1 мм. Сетку раскатывают на кондукторе параллельными полосами с нахлесткой 10–20 см. Длина каждой полосы превышает размер кондуктора на 30–40 см, ее концы погружают в желоб с расчетной арматурой. Таким образом укладывают 2–3 слоя сеток в двух взаимно перпендикулярных направлениях и после этого приступают к бетонированию.

В широкой посудине вроде корыта лопатами перемешивают 2 части песка и 1 часть цемента до получения однородной по цвету смеси; затем, непрерывно перемешивая, начинают мелкими порциями приливать воду, пока не будет достигнута консистенция густой сметаны.

Бетонную смесь начинают укладывать на армированный кондуктор, начиная с его центра, а чтобы не помять арматуру, к центру добираются по временному деревянному настилу. Необходимо строго следить за тем, чтобы бетонная смесь проникала сквозь сетки, достигая поверхности кондуктора (если появляются сомнения, лучше в бетонную смесь добавить воды).

Полезен следующий прием: в отдельной точке пакет сеток приподнимают металлическим крюком на 10–20 мм и снова опускают (применимо также легкое вибрирование и трамбование). Толщина уложенного слоя должна быть такой, чтобы верхняя сетка была покрыта слоем бетона толщиной 3–5 мм. Таким образом бетонируют и другие зоны кондуктора, постепенно приближаясь к его периферии.

В последнюю очередь бетонируют опорную часть купола, содержащую расчетную арматуру. Здесь бетонная смесь может быть более густой и, для экономии цемента, содержать крупный заполнитель в виде гравия, щебня и т. п. Полный процесс бетонирования должен длиться не более 6–8 часов, по его окончании сразу начинают нагнетать воздух, изгибающий плоскую армоцементную плиту.

При нормальной температуре (около 20 °С) процесс набора прочности, необходимой для сохранения изогнутой армоцементной плитой полученной формы, длится 10–12 часов и в течение всего этого времени должен работать вентилятор, нагнетающий воздух. Процесс ускоряется с повышением температуры плиты, что достигается, например, подачей в кондуктор подогретого воздуха, для чего может быть использован калорифер или даже отрезок металлической трубы, нагреваемый костром, через который пропускают нагнетаемый воздух.

При этом весьма полезно укрыть наружную поверхность плиты каким-либо легким материалом. Дело в том, что кроме обычной конвективной теплоотдачи, плита интенсивно охлаждается за счет испарения содержащейся в ней влаги: нейтрализовать эти теплопотери может тонкая полиэтиленовая пленка, сама по себе не являющаяся теплоизолятором.

Существует прием, контролирующий достаточность отвердевания плиты: не выключая вентилятора, с помощью импровизированного шибера в виде фанерной заслонки, перекрывающей входное отверстие вентилятора, начинают постепенно уменьшать подачу воздуха и при этом внимательно следят за вершиной купола — если она начинает опускаться, подачу воздуха восстанавливают, а если вершина осталась неподвижной и при полном перекрытии входного отверстия вентилятора, то нагнетание воздуха прекращают.

Для набора бетоном монтажной прочности его необходимо выдержать при нормальной температуре 2–3 недели, ежедневно поливая водой. Этот процесс также ускоряется с ростом температуры (если ее каким-либо образом поднять до 80–90 °С, то бетон отвердеет уже через 12–15 часов. После этого изделие остывает и подсушивается в естественных условиях, его поверхность покрывают краской для металлических кровель.

На рис. 1 показан разрез формуемого купола ротонды. Цифрой 1 обозначена опорная часть купола, 2 — армоцементная плита, 3 — воздуховод, 4 — центробежный вентилятор, нагнетающий воздух в зазор между основанием и изгибаемой плитой, 5 — узел подогрева воздуха.

На рис. 2 — тот же разрез, но уже после изгибания армоцементной плиты пневмокондуктором; здесь цифрой 6 обозначен шибер, ограничивающий подачу воздуха в вентилятор 4 (при контроле степени отвердевания плиты).

На рис. 3 приведен разрез опорной части купола до момента изгибания плиты, а на рис. 4 — после изгибания; цифрой 7 обозначен пневмокондуктор, 8 — сетки армоцементной плиты, 9 — расчетная арматура опорной части купола.

Монтаж отвердевшего купола ротонды осуществляется с помощью автомобильного домкрата. Одну точку опорной части купола поднимают на высоту 5–10 см и подставляют временную опору, например, из кирпичей. При этом купол, не разрушаясь, деформируется только в упругой стадии. Затем, таким же образом поднимают другие зоны.

Когда высота временных опор достигнет 1–1,5 метра, осматривают внутреннюю часть купола, при необходимости шпаклюют дефектные зоны и окрашивают внутреннюю поверхность. Когда высота купола достигнет проектной отметки, временные опоры заменяют на постоянные.

Опытный образец купола был изготовлен методом пневмоформования трестом Оргтехстрой на Челябинском заводе железобетонных изделий. Длина стороны квадратной опорной части купола — 6 метров, высота купола — 0,7 метра, толщина армоцементной плиты — 25 мм; армирование — 2 слоя сеток 20х20 мм из проволоки, диаметром 0,7 мм.

В условиях отсутствия частного предпринимательства технология оказалась невостребованной. Может быть, сейчас что-то изменилось? Если пневмоформованием заинтересуется не строитель, знакомый с проектированием конструкций, то целесообразно привлечь к работе знающего консультанта.