Каркасные железобетонные конструкции с натяжением арматуры в построечных условиях – перспективное направление строительства жилых и общественных зданий. В отличие от известных каркасных конструкций в данной системе отсутствуют ригели, она состоит только из двух элементов – колонн и плит, поэтому называется безригельной каркасной системой. Сборные элементы в данной конструкции объединяются между собой в процессе возведения без закладных элементов и сварочных работ, а только за счет преднапряжения высокопрочной арматуры – в двух взаимно перпендикулярных направлениях.

Данная система имеет и другие преимущества по сравнению с известными конструктивными системами, которые широко используются в строительной практике (крупнопанельными, каркасными без преднапряжения и др.): в ней отсутствуют выступающие консоли на колоннах, арматурные выпуски, снижено количество типоразмеров (из-за отсутствия закладных элементов), возможны разнообразные архитектурно-планировочные решения. В результате на 1 м² используется меньше стали и бетона (из-за лучшей работы бетона вследствие сжатия в двух взаимно-перпендикулярных направлениях и применения высокопрочной преднапряженной арматуры (К-7, А-У…А-УП). Поэтому общий расход стали снижен до 10-40%, бетона и трудоемкости - до 20% и общей стоимости до - 25%.

С начала 1984 г. ГУП НИИЖБ провел большой объем расчетно-теоретических и опытно-конструкторских работ по разработке новых технических решений данных каркасных систем для многоэтажных и малоэтажных домов с разными размерами ячеек до 7,2 м и для различных нагрузок до 800-1200 кг/м². При этом в этих разработках, кроме перекрытий, покрытий, балконов, (лоджий) и бортовых элементов, преднапряженными были также и фундаментные и стропильные элементы для кровли. Эти конструкции могут быть также сборными из мелкоштучных элементов или монолитными, в которых объединение и обжатие также производится с помощью преднапряженной арматуры в построечных условиях. Этих здания проходили экспериментальную проверку на крупноразмерных фрагментах и в процессе возведения.

Проведены испытания четырех ячеек размером 7,2х6 м блок-секций каркаса перекрытия (кирпичом и блоками) в процессе возведения. Были проведены измерения прогибов различных участков перекрытия и бортовых элементов, напряжения в контактных швах между колоннами и торцами, кручение балок в зоне расположения лифтов и лестничной клетки. Также определяли преднапряжение в канатной арматуре К-7 диаметром 15 мм до и после оттяжки в двух точках между колоннами, деформации верхних участков трехэтажных колонн при натяжении арматуры и загружении вертикальной загрузкой. При максимальной нагрузке (1,2 расчетной) не отмечено разрушений в элементах каркаса. При нормативной нагрузке после 15 часов выдержки наибольший прогиб составил 6,5 мм (1/900 пролета), а при расчетной нагрузке – 8,8 мм. При максимальной нагрузке прогиб достигал около 12 мм (1/500 пролета). При разгрузке перекрытия остаточный прогиб составил 2 мм.

Прогибы бортовых элементов пролетом 6-7,2 м при расчетной линейной нагрузке составили 2-3 мм, которые после полной разгрузки уменьшились до нуля.

Перемещения верхних участков крайних колонн не превышали 9 мм, что рекомендуется учитывать при монтаже каркаса.

В процессе разработки накоплен опыт использования каркасной системы в малоэтажном строительстве, разработана новая технология, которая позволила значительно уменьшить себестоимость 1 м² такого жилья. Конструкция такого дома состоит из малозаглубленных сборных или монолитных железобетонных элементов с отверстиями во взаимно перпендикулярных направлениях, устанавливаемых в местах пересечения стен, а между ними располагаются распорные балки и преднапряженная арматура, анкера которых после натяжения закреплены на указанных угловых элементах.

Перекрытия с толщиной значительно меньшей, чем многопустотные настилы, предлагается изготавливать между колоннами и поднимать на проектный уровень с помощью четырех гидродомкратов, которые применяются для натяжения арматуры. Подъем перекрытий без крана уменьшает стоимость строительства. При этом строительство такого дома ведется в два этапа: сначала только каркас (фундаменты, колонны, перекрытие и кровля), а затем – стены, окна, двери и оборудование для водопровода, канализации и электрики (рис.4). Стены из мелкоштучных элементов (блоки, утеплитель и др.), а в качестве несущих элементов кровли – преднапряженные стропильные конструкции, составленные из легких железобетонных частей, объединяемые на месте строительства с помощью преднапряженной арматуры.