Понятие о монолитном и сборном бетоне и железобетоне

Монолит или сборный железобетон: что выбрать?

Интенсивный рост все новых и новых научно-технологических разработок дает строителям практически неограниченные возможности. Но на первый план выходит проблема выбора – как рационально определить наиболее подходящую вам технологию? Особенно жаркие споры разразились между приверженцами монолитного строительства и защитниками сборных железобетонных конструкций. Высказать свою точку зрения мы попросили представителей Евразия-Групп, которые активно используют и ту, и другую технологию, и могут объективно рассуждать о преимуществах каждой.

Монолит – за и против

Строительство из монолита в последнее время стало особенно активно использоваться. Его задействуют в основном на больших площадках, для возведения, например, торговых центров, многоэтажных зданий различного назначения, логистических терминалов. Параллельно с этим технология пробивает себе дорогу в частное строительство и, надо сказать, успешно с этим справляется. Кому из наших читателей и потенциальных клиентов будет особенно интересна тема монолитного строительства? Тем, для кого особенно важную роль играют архитектурные возможности. Этот материал благодаря своим специфическим качествам способен создавать уникальную по своим формам городскую и загородную архитектуру. Казалось бы, не первостепенная задача для современных застройщиков, ан нет. Одной из причин обострившегося интереса к монолиту мы считаем появление новых видов легких бетонов и несъемной опалубки. Отсюда и очень разные ценовые показатели на монолитное строительство – индустриальная база в разных регионах РФ развита неравномерно. Поэтому на сегодняшний день особенно высокими темпами строительство из монолита идет в Санкт-Петербурге, Москве, Нижегородской, Самарской и Томской областях. Наш город пока в этот список не входит, но имеет серьезное преимущество перед многими другими городами. Дело в том, что большую долю в структуре стоимости монолитного строительства имеет стоимость опалубки, и, как правило, она закупается за границей. А вот у EURASIATM такой необходимости нет – у компании в наличии все необходимые ресурсы и возможности для самостоятельного изготовления опалубки различных типов. Что, как вы понимаете, значительно снижает стоимость объекта из монолита.

Сборный железобетон – за и против

Главное отличие сборного железобетона от строительства из монолита – это изготовление строительных конструкций в заводских условиях при тщательном лабораторном контроле всего процесса. Влияние человеческого фактора на качество изделий сводится к абсолютному минимуму и, наверное, можно отнести это к серьезным преимуществам. Как, впрочем, и быстрый монтаж, не требующий большого количества квалифицированных рабочих на объекте. Благодаря системе пустот железобетонные изделия отлично заглушают шумы, превосходят различные технологии по несущей способности и некоторым другим механическим свойствам. Отметим высокую трещиностойкость, отличную способность сопротивляться динамическим нагрузкам и противостояние коррозийным воздействиям. Но для сравнения с монолитом отметим, что сборный железобетон преимущественно используется для создания унифицированных конструкций.

Что выбрать?

Давайте подведем итоги. Итак, если вам нужен эксклюзив и самовыражение, неповторимый эстетический облик, следует отдать предпочтение монолитному строительству, как более гибкому в архитектуре. Если же в приоритете скорость, требуется качественный и при этом недорогой объект в сжатые сроки, лучше остановиться на более традиционном и проверенном методе строительства из железобетона.

Если вы планируете создание крупной площадки – торгового центра, промышленных и логистических баз, возможно, монолитное строительство будет более целесообразно. Если же речь о небольших площадках, расходы на монолит автоматически становятся неоправданно большими, и здесь явно выгоднее обратиться к железобетонным изделиям. В любом случае, принять правильное решение вам помогут опытные специалисты, которые имели возможность на практике сравнить преимущества и строительства из железобетона и монолитного метода. Вот почему мы рекомендуем обратиться именно в Евразия-Групп.

Сборный и сборно-монолитный железобетон: характеристики, особенности и применение

Принципиально, строение сборного железобетона не отличается от монолитного – армирующий стальной каркас и бетон соответствующей марки. Разницу составляет только способ изготовления и в некоторой степени – сфера применения блоков.

Особенности материала

Сборный железобетон производится на специальных заводах в виде крупногабаритных элементов. Последние транспортируются на строительную площадку в готовом виде и собираются в одно целое. Первое преимущество такого способа очевидно: на площадке происходит только сборка, так как все производственные стадии – подготовка формы, армирование, отвердение бетона, были осуществлены на заводской площадке.

Сборно-монолитный железобетон – комбинация каркаса и монолита. В зависимости от типа и этапа работы они могут собираться как на заводской, так и на строительной площадке. Это, например, лестничные пролеты или блоки фундамента.

Преимущества

Преимущества такого метода весьма ощутимы.

• Самая высокая скорость возведения капитальных сооружений: все элементы здания прибывают в готовом виде, а монтаж занимает куда меньше времени, чем изготовление на месте.
• Типовые размеры элементов исключают технические и проектные ошибки, отсутствуют работы по подгонке блоков.
• Эта же особенность позволяет механизировать процесс монтажа в куда большей степени, чем это возможно при работе с нестандартными элементами. Значительно повышает прочность материала предварительное натяжение арматуры. Для этого в форме перед заливкой бетона стержни, канаты, прутки растягивают до величины, не превышающей предела упругости, и в таком виде заливают бетоном. После того как бетон достигает нужной твердости, нагрузку снимают. Арматура стремится вернуться в первоначальное состояние и обжимает сцепленный со сталью бетон. Таким образом, получают блок, в котором каркас растянут, а бетон сжат.
• Такое изделие относят к наиболее прочным вариантам материала. Однако осуществить такой процесс возможно только в заводских условиях.
• Затраты по сравнению с монтажом из монолитного железобетона намного ниже, так как на сборку затрачивается меньше рабочего времени и нет нужды привлекать дополнительную спецтехнику – бетономешалки, бетоноукладчик и прочее.

Недостатки

Недостатки, однако, также очевидны и связаны с особенностями сборки.

• Чем большее количество элементов необходимо соединить, тем больше швов получают в готовых стенах и перекрытиях. Это сказывается на общей прочности, а, главное, создает почву для образования холодовых мостиков.
• Так как блоки изготавливаются по типоразмерам, большого разнообразия элементов ожидать трудно. Проекты зданий из стеновых панелей всегда ограничены по сравнению с объектами, сооруженными монолитным способом.

Технические характеристики

Характеристики сборного железобетона зависят от типа его составляющих – арматуры и бетона. В зависимости от назначения сооружения подбираются и разные материалы.

Материалы

В качества арматуры используются прутки, сетки, канаты и стержни из горячекатаной стали. Диаметр составляет диапазон от 15 до 90 мм:

• низколегированные марки – 25ГС, 15ГС2, 30Г2, используют для относительно легких сооружений;
• сверхпрочные – 30ГСХТ, 25ШЦГС, Ст50 применяют для плит, выдерживающих большие нагрузки.

Бетон также подбирается по назначению готового элемента:

• сверхтяжелый – с плотностью выше 2700 кг/куб м. Используется для блоков несущих конструкций – лестниц, свай, балок, фундамента;
• тяжелый – с плотностью от 1800 кг/куб м, используется при сооружении стен и перекрытий;
• легкий и сверхлегкий — с плотностью выше 600 кг/куб. м и ниже 600 кг/куб м, используется при сооружении легких или декоративных построек и архитектурных элементов.

Выделяют также специальные марки, например, морозостойкий бетон – F100–F800.

Рабочие характеристики плит

Рабочие характеристики плит – расчетное напряжение сжатия, предельный изгибающий момент, допустимое напряжение и так далее зависят от сочетания применяемых бетонов и арматуры, а также условий производства: блоки напряженного бетона по прочности и стойкости к сжатию превосходят все остальные варианты. Плиты, используемые для сооружения всех элементов конструкционной схемы, разделяют на 5 групп.

• Сплошные однослойные с толщиной в 12 см.
• Сплошные с толщиной в 16 см.
• Плиты с круглыми пустотами диаметром в 16 см.
• Плиты с пустотами, диаметр которых составляет 14 см.
• Многопустотные изделия толщиной в 22 см и шириной в 1 м. Такие плиты отличаются лучшими теплоизоляционными свойствами и меньше весят.
• Выделяют также П-образные или ребристые плиты. Они используются для перекрытий и обладают почти такой же прочностью, как сплошные, но более удобны при прокладке коммуникаций или устройстве плавающих полов.

Сплошные и плиты с меньшими пустотами применяют при повышенных нагрузках, поэтому для их изготовления используют только тяжелые бетоны. Для легких и декоративных конструкций используют многопустотные или сплошные плиты с меньшей толщиной.

С линейными и блочными элементами в малом строительстве сталкиваются реже, за исключением колонн, ригелей и свай для фундамента. Эти элементы изготавливаются из тяжелого и сверхтяжелого бетона, так как должны выдерживать вес постройки.

О том, производят ли из сборного железобетона одноэтажные промышленные здания, дома, колодцы, читайте далее.

Среда применения

Сфера применения сборного и сборно-монолитного железобетона так же необъятна, как и строительные работы в целом. Причем только зданиями область не ограничивается, имеется в виду в принципе любое строительство.

Но, так как выпускается сборный железобетон на заводах при помощи специального оборудования для производства и имеет вполне четкие типоразмеры и форму, то и разделяется на классы согласно геометрическим параметрам.

• Линейные сборные элементы – это колонны, ригели, прогоны, балки, фермы не только зданий, но и мостов, например.
• Плоскостные – стеновые панели, плиты перекрытий, дорожные плиты, подпорные, перегородки, а также стенки бункеров и резервуаров, где требуется стойкость к очень высоким нагрузкам. Из плоскостных сооружается все многообразие ограждений.
• Блочные – изделия для фундаментов любых сооружений, стенок подвалов и прочего.
• Пространственные – к этой категории относят блок-комнаты, кольца колодцев – водопроводных, канализационных, дренажных, санитарные кабинки, коробчатые элементы силосов и так далее.

Технология возведения многоэтажных зданий из сборного железобетона известна большинству строительных организаций и успешно применяется. Теперь поговорим о стоимости сборного железобетона за м3.

О том, как происходит строительство дома из сборного железобетона вы узнаете из следующего видео:

Стоимость

Цена материал формируется за счет множества факторов.

• Тип арматуры – сверхпрочные сплавы, без сомнений, увеличивают стоимость. В любом случае выше цена изделия из напряженного бетона.
• Марка бетона определяет не только прочность и специальные свойства изделия, но и его стоимость. Так, сваи из морозостойкого бетона обойдутся не менее чем в 2040 р, а из просто тяжелого бетона – 1883 р.
• Тип плиты – сплошная или пустотная. Многопустотное изделие стоит от 2700 до 5800 р., а монолитное – от 9800 до 21300 р. Блок фундаментный стоит от 580 до 3000 р.
• Пространственные конструкции стоят дороже. Так, цена на кольца для канализационного водопроводного колодца из сборного железобетона в зависимости от марки бетона и размера — 280–6800 р. за шт.
• Лестничные марши – сборно-монолитная конструкция, стоят от 7400 до 21600 р.

О том, как применение сборного железобетона сказывается на цене строительства, рассказывает следующий видеосюжет:

Монтаж сборного железобетона

Сборка железобетонных конструкций требует выполнения ряда условий:

• необходимо монтажное оборудование большой грузоподъемности, так как вес элементов очень велик. В отдельных случаях требуются специальные монтажные агрегаты;
• сборные конструкции нуждаются в устройстве стыков, что требует высокой точности при соединении, особых способов строповки и перемещения;
• в случае монтажа сборно-монолитных сооружений необходимо создать условия для набора прочности материала;
• конструкции заметно отличаются размерами и прочностью бетона, что требует разных условий хранения, складирования и транспортировки.

Игнорирование этих требований может привести к значительному снижению качества. В целом схема сборки готовых железобетонных конструкций выглядит следующим образом.

1. Доставка сборного железобетона и разгрузка в месте, удобном для последующего использования.
2. Подготовка к монтажу – включает в себя зачистку выпусков арматуры, очистку поверхностей, закладных деталей. Возможна предварительная сборка с целью монтажа в дальнейшем более крупных элементов.
3. Возведение временных подмостей, опор, эстакад, мостиков и прочего в зависимости от характера монтажа.
4. Проверка и подготовка техники – консольные, стреловые краны, монтажные агрегаты.
5. Строповка и перемещение элементов в положение, указанное проектом.
6. Стыковка конструкций – соединяют материал сваркой выпусков арматуры. Затем швы между конструкциями заливают соответствующей маркой бетона. Перекрытия заливают стяжкой, бетон при этом необходимо уплотнить при помощи механических вибробалок.
7. Обеспечение условий для набора прочности бетона.

После сборки каждой конструкции специальная комиссия проводит освидетельствование и составляет акт приема.

Существует еще одна особенность, связанная со строением железобетона. Если арматуру предварительно не вытягивали, то под действием нагрузки в бетоне готового блока могут появиться трещины.

Сборный и сборно-монолитный железобетон позволяет сократить возведение любого сооружения – здания, туннеля, дороги, до минимума. А стандартные размеры и характеристики облегчают монтаж конструкций. Выбор технологии производства сборного железобетона поможет сократить стоимость продукции.

Про рециклинг сборного железобетона подробнее расскажет специалист в следующем видео:

Железобетон и сборные железобетонные изделия

Общие сведения о железобетоне и его классификация

Бетон имеет существенный недостаток, присущий почти всем искусственным и природным материалам: он хорошо работает на сжатие, но плохо сопротивляется изгибу и растяжению. Прочность бетона на растяжение составляет всего около l/o. l/s его прочности на сжатие. Это затрудняет его применение в ряде строительных конструкций — плитах перекрытий, прогонах, балках. В сечениях таких конструкций возникают не только сжимающие, но и растягивающие напряжения ( 52а). Если в растянутую зону поместить стальную арматуру ( 526), то несущая способность конструкции увеличится в 10. 20 раз. Сталь значительно превосходит бетон по прочности не только на растяжение, но и на сжатие. Поэтому армируют и элементы, работающие на сжатие, например колонны. Железобетоном называют комплексный строительный материал, в котором бетон и стальная арматура замоноличены взаимным сцеплением и совместно работают под нагрузкой как единое целое.

Материалы в железобетоне работают совместно благодаря прочному сцеплению бетона с арматурой и близости значений температурных коэффициентов расширения обоих компонентов. Кроме того, плотный бетон (с достаточным содержанием цемента) защищает стальную арматуру от коррозии, а также от непосредственного действия огня при пожаре. Это делает железобетонные конструкции весьма стойкими и долговечными.

Каменные конструкции, армированные металлом, были известны давно, но в современном виде железобетон появился лишь во второй половине XIX в., когда было освоено промышленное производство портландцемента. В настоящее время это — основной конструкционный материал и в жилищном, и в промышленном строительстве. Из железобетона выполняют разнообразные строительные конструкции и изделия. Их классифицируют по способу производства, виду применяемого бетона, виду напряженного состояния.

По способу производства различают монолитные, сборные и сборно-монолитные конструкции Монолитные конструкции изготовляют непосредственно на месте строительства, укладывая бетонную смесь в опалубку. Сборные изделия и конструкции производят в виде крупноразмерных элементов на специализированных заводах, транспортируют к месту строительства и затем монтируют в сооружение. Сборно-монолитные конструкции представляют собой сочетание сборных элементов с монолитным бетоном.

По виду применяемого бетона различают конструкции из тяэюелого и легкого бетонов на пористых заполнителях. Кроме того, изготовляют конструкции из ячеистого и специальных бетонов, например жаростойкого.

В зависимости от вида напряженного состояния конструкции могут быть обычными и предварительно напряженными.

В обычных железобетонных конструкциях стальная арматура и бетон не испытывают заметных напряжений до начала приложения к конструкции расчетных нагрузок. После нагружения внешними силами в бетоне растянутой зоны железобетонных элементов образуются трещины, поскольку сталь удлиняется намного больше, чем бетон. При этом растягивающие напряжения воспринимает стальная арматура, обеспечивая заданную несущую способность конструкции. Поэтому в ряде случаев допускается раскрытие трещин в бетоне до нормируемой величины, не препятствующее нормальной эксплуатации конструкций. В обычном ненапрягаемом железобетоне применяют в качестве арматуры сталь невысокой или средней прочности.

В железобетонных конструкциях для хорошего сцепления арматуры с бетоном каждый стержень должен быть окружен бетоном и находиться на определенном расстоянии один от другого. Поэтому сечение бетона в растянутой зоне оказывается сильно развитым, что увеличивает массу конструкций.

На практике часто необходимо предотвращать образование трещин. Это относится к конструкциям резервуаров для хранения жидкостей и газов, к частям сооружений, подверженных агрессивному влиянию окружающей среды. Кроме того, экономически целесообразно использовать в железобетонных конструкциях высокопрочную сталь. Чтобы сократить расход стали и повысить несущую способность изделий, применяют предварительное напряжение железобетона.

Предварительно напряженными называют железобетонные конструкции, в которых бетон заранее, до приложения внешней нагрузки, подвергнут интенсивному обжатию. Поэтому в таких конструкциях под воздействием эксплуатационных нагрузок растягивающие напряжения либо совсем не возникают, либо появляются настолько небольшие, что трещины не образуются. Предварительное напряжение позволяет свести к минимуму раскрытие трещин в конструкциях.

Сжимающие напряжения в конструкциях создают путем натяжения арматуры. Для этой цели применяют высокопрочную арматурную сталь в виде стержней, проволоки, канатов или пучков. Вначале арматуру растягивают до напряжений, не превосходящих предела упругости стали. Далее укладывают бетон, который, затвердевая, прочно сцепляется с арматурой. После того как бетон достигнет проектной прочности, снимают нагрузку. В результате стержни стремятся вернуться к первоначальной (до натяжения) длине и обжимают прочно сцепленный с ними бетон. Таким образом, после передачи предварительного напряжения бетон оказывается сжатым, а арматура — растянутой.

Применяют два способа создания предварительного напряжения: натяжение арматуры на упоры и натяжение на бетон. В первом случае арматуру помещают в форму, один конец ее закрепляют в упоре, а другой натягивают домкратом до заданного напряжения ( 53а). Затем производят бетонирование. После приобретения бетоном заданной прочности арматуру освобождают из упора; происходит так называемый отпуск натяжения. В результате усилие натяжения арматуры передается на бетон

Стержневую арматуру можно натягивать на упоры не только механическим, но и электротермическим способом. Для этого разогревают стержни до температуры 300. 500 °С, пропуская через них электрический ток, заводят в форму и закрепляют в упорах. В процессе остывания длина стержней сокращается, что приводит к возникновению в арматуре необходимого натяжения.

При натяжении на бетон сначала изготовляют бетонную или слабоармированную железобетонную конструкцию, в которой предусмотрены каналы или пазы для напрягаемой арматуры ( 52в). После того как бетон наберет необходимую прочность, в каналы вводят арматуру и натягивают ее непосредственно на бетон конструкции ( 52г). Затем под давлением в каналы вводят цементное тесто или цементно-песчаный раствор, который после затвердевания создает необходимое сцепление арматуры с основным массивом бетона в конструкции.

Защитный слой бетона создают размещением арматуры на некотором удалении от поверхности конструкций. Он обеспечивает совместную работу арматуры с бетоном на всех стадиях изготовления, монтажа и эксплуатации конструкций, предохраняет арматуру от агрессивной среды, высокой температуры. Толщину защитного слоя бетона назначают в зависимости от вида и диаметра арматуры, размера сечения конструкции и класса по условиям эксплуатации. В частности, при изготовлении конструкций, эксплуатируемых внутри помещений без воздействия агрессивных сред (класс по условиям эксплуатации Х0 по СНБ 5.03.01), толщина защитного слоя бетона должна быть не менее 20 мм. Для ненапрягаемой арматуры конструкций, подвергающихся попеременному увлажнению, высушиванию и карбонизации, толщина защитного слоя составляет 30 мм, а для напрягаемой — 35 мм; для конструкций, подвергающихся попеременному увлажнению и высушиванию (замораживанию и оттаиванию), а также воздействию хлоридов, — соответственно 40 и 50 мм.

Железобетонные изделия и конструкции значительно превосходят бетонные по несущей способности и другим механическим свойствам. Особенно эффективны предварительно напряженные конструкции. В сравнении с обычными они обладают более высокой трсщиностойкостью, лучше сопротивляются динамическим нагрузкам, хорошо противостоят коррозионным воздействиям.

Более 85 % всех железобетонных конструкций, применяемых в гражданском и промышленном строительстве, составляют типовые унифицированные конструкции, при разработке которых в качестве одного из основных учтено требование заводской технологичности изделий. Это обусловливает предельную массу, размеры, форму и сечение элементов, их армирование и др.

Сборные железобетонные элементы выполняют в основном линейными, плоскостными или блочными. К линейным элементам относятся колонны, фермы, ригели, балки, прогоны; к плоскостным — плиты покрытий и перекрытий, панели стен и перегородок, стенки бункеров и резервуаров, подпорные стенки и другие; к блочным — массивные изделия фундаментов, стен подвалов и др. Для ряда сооружений изготовляют также элементы пространственного типа: санитарные кабины, блок-комнаты, кольца колодцев, коробчатые элементы силосов и др.

По условиям транспортного и грузоподьемного оборудования длина элементов, как правило, не превышает 25 м, ширина -3 м и масса — 25 т.

Для устройства стыков элементов конструкций широко применяют выпуск из бетона концов арматурных стержней. Такие выпуски арматуры, за исключением выпусков по верхней открытой поверхности изготавливаемого изделия, пересекают торцевые и боковые стенки или днище формы, что приводит к необходимости использования специальных устройств для обеспечения сборки форм и съема с них изделий.

Допускаемые отклонения от номинальных размеров типовых сборных конструкций устанавливаются стандартами, рабочими чертежами и техническими условиями на отдельные виды изделий.

Сборный железобетон используют при возведении различных каркасных зданий и сооружений. В последние годы в Республике Беларусь возводят каркасные многоэтажные жилые дома ( 54) с плоскими дисками перекрытий.

Применен сборно-монолитный пространственный каркас с плоскими дисками перекрытий и поэтажно опирающимися на перекрытия наружными стенами. Каркас состоит из монолитных или сборных колонн прямоугольного сечения и многопустотных плит, объединенных железобетонными несущими и связевыми ригелями. Все конструкции разделены на несущие, утепляющие и ограждающие, без совмещения их функций. Внутренние объемы разделены перегородками, которые размещаются произвольно. Эти особенности дают возможность уменьшить материалоемкость и массу здания (по сравнению с КПД) примерно вдвое и, как следствие, на 25. 30 % сократить себестоимость строительства. Конструкция здания обеспечивает сокращение потерь теплоты при эксплуатации на 45. 60 % по сравнению с крупнопанельным домом. Не ограничено разнообразие объемно-планировочных решений, учитывается конкретная градостроительная ситуация, и может быть реализован любой стиль архитектуры.

Понятие о монолитном и сборном бетоне и железобетоне

Бетоном называется искусственный каменный материал, получаемый после твердения правильно подобранной, перемешанной и уплотненной смеси вяжущего, заполнителей и воды. Обычно в качестве вяжущего применяют цемент, а заполнителями служат щебень (или гравий) и песок. Основой бетона являются щебень (или гравий) и песок. Эти материалы не вступают в химическое взаимодействие с цементом и водой, поэтому их называют заполнителями. Цемент и вода — это активные составляющие бетонов. Вступая между собой в реакцию, они образуют цементный камень, связывающий все компоненты в единое целое.

В зависимости от применяемых заполнителей бетоны разделяются на тяжелые, легкие и особо легкие.

Бетон, как и всякий камень, хорошо воспринимает сжимающие усилия и значительно хуже сопротивляется растяжению. Если, например, нагрузить бетонную балку, лежащую на двух опорах, силой, то под действием нагрузки балка прогнется. Нижняя часть балки будет испытывать растягивающие усилия, а верхняя — сжимающие. В растянутой части балки из-за плохого сопротивления бетона растягивающим усилиям появятся поперечные трещины, и балка может разрушиться.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Плохое сопротивление бетона растягивающим усилиям можно было бы компенсировать, увеличивая поперечное сечение балки, но при этом значительно увеличится ее вес.

В связи с этим возникла необходимость в усилении растянутой части бетонных конструкций за счет применения материала, хорошо сопротивляющегося растяжению. Таким материалом оказалась сталь.

Так более 100 лет назад в строительстве появился новый материал — железобетон, представляющий собой конструктивное соединение бетона и стальной арматуры, работающих как одна целое.

На рис. 1 показаны схемы расположения арматуры в железобетонных балках. В балке, свободно лежащей на двух опорах, растягивающие усилия, возникающие под действием силы Р в нижней части балки, воспринимаются уложенной здесь арматурой, а сжимающие усилия в верхней части — бетоном.

Консольная балка испытывает растягивающие усилия в верхней части, поэтому и арматура в ней укладывается сверху.

Сталь хорошо сопротивляется не только растяжению, но и сжатию, поэтому ее иногда целесообразно использовать также для повышения несущей способности бетонных конструкций или их элементов, подверженных сжатию (например,колонн).

Какие же свойства бетона и стали обусловили возможность их соединения для совместной работы в конструкции?

Во-первых, способность бетонной смеси при затвердевании прочно сцепляться со сталью; во-вторых, то, что бетон предохраняет заключенную в него сталь от коррозии; в-третьих, почти одинаковые коэффициенты линейного расширения (для бетона 0,00001—0,000015, для стали 0,000012), что исключает появление значительных напряжений и предотвращает скольжение арматуры в бетоне при изменениях температуры среды в пределах 100 °С.

В настоящее время почти невозможно назвать такую область строительства, где не применялись бы бетон и железобетон.

Из них изготовляют конструкции любых форм, отвечающие самым разнообразным архитектурным и технологическим требованиям. Эти конструкции прочны, долговечны, огнестойки, хорошо сопротивляются атмосферным воздействиям.

Широкое распространение бетона и железобетона объясняется еще и тем, что для их изготовления применяют дешевое местное сырье — песок, щебень, гравий и др.

Конструкции из бетона и железобетона бывают монолитные, сборные и сборно-монолитные.

Монолитные конструкции бетонируют непосредственно на месте строительства в заранее устанавливаемой опалубке.

Рис. 1. Схемы расположения арматуры в железобетонных балках:
а — балка на двух опорах, б — консольная балка; 1 — сжатая зона, 2 — нейтральная ось, 3 — растянутая зона, 4 — стальная арматура

Сборные бетонные и железобетонные конструкции монтируют из изделий, изготовленных на специальных предприятиях (заводах, полигонах).

Сборно-монолитные конструкции — это сочетание сборных железобетонных элементов и монолитного бетона.

Сборные конструкции обладают рядом преимуществ перед монолитными:
а) упрощается организация работ на строительных площадках, так как основные операции по армированию, укладке и твердению бетонной смеси выполняются на заводах, а на площадке лишь монтируются готовые элементы. Это позволяет значительно уменьшить количество занятых рабочих;
б) сокращаются сроки строительства, так как почти полностью исключаются опалубочные работы, занимающие до 60% времени, а также время, необходимое для твердения уложенной в опалубку бетонной смеси;
в) упрощается и удешевляется строительство в зимнее время, так как нет надобности устраивать тепляки, предохраняющие бетон от замерзания;
г) за счет сокращения сроков монтажа удешевляется строительство;
д) качество элементов сборных конструкций обычно выше качества элементов монолитных конструкций.

Качество сборных железобетонных конструкций во многом зависит от свойств материалов, применяемых для их изготовления.

Монолитный и сборный железобетон. Сущность предварительного напряжения.

Строительные материалы

Лекция №24

Монолитный и сборный железобетон. Сущность предварительного напряжения.

Железобетон, сочетание бетона и стальной арматуры, монолитно соединённых и совместно работающих в конструкции. Термин “железобетон” нередко употребляется как собирательное название железобетонных конструкций и изделий.Идея сочетания в железобетон двух крайне различающихся своими свойствами материалов основана на том, что прочность бетона при растяжении значительно (в 10—20 раз) меньше, чем при сжатии, поэтому в железобетонной конструкции он предназначается для восприятия сжимающих усилий; сталь же, обладающая высоким временным сопротивлением при растяжении и вводимая в бетон в виде арматуры, используется главным образом для восприятия растягивающих усилий. Взаимодействие столь различных материалов весьма эффективно: бетон при твердении прочно сцепляется со стальной арматурой и надёжно защищает её от коррозии, т. к. в процессе гидратации цемента образуется щелочная среда; монолитность бетона и арматуры обеспечивается также относительной близостью их коэффициентов линейного расширения (для бетона от 7,5•10-6 до 12•10-6, для стальной арматуры 12•10-6); в пределах изменения температуры от —40 до 60°С основные физико-механические характеристики бетона и арматуры практически не изменяются, что позволяет применять железобетон во всех климатических зонах.

Широкое распространение железобетон в современном строительстве обусловлено его большими техническими и экономическими преимуществами по сравнению с др. материалами. Сооружения из железобетон огнестойки и долговечны, не требуют специальных защитных мер от разрушающих атмосферных воздействий; прочность бетона со временем увеличивается, а арматура не поддаётся коррозии, будучи защищенной окружающим её бетоном. Железобетон обладает высокой несущей способностью, хорошо воспринимает статические и динамические (в т. ч. сейсмические) нагрузки. Из железобетона относительно легко создавать сооружения и конструкции самых разнообразных форм, достигающих большой архитектурной выразительности. Основной объём железобетона составляют повсеместно распространённые материалы — щебень, гравий, песок. Применение сборного железобетона позволяет значительно повысить уровень индустриализации строительства; конструкции изготовляются заранее на хорошо оснащенных заводах, а на строительных площадках выполняется только монтаж готовых элементов механизированными средствами. Тем самым обеспечиваются высокие темпы возведения зданий и сооружений, а также экономия денежных и трудовых затрат.

Монолитный железобетон — конструкция из железобетона или бетона, которая возводятся непосредственно на месте ее расположения в сооружении путем:

— укладки бетонной смеси;

— уплотнения бетонной смеси; и

— ухода за твердеющим бетоном.

В монолитном железобетоне наиболее полно могут быть использованы достижения в области бетоноведения, новых композиционных материалов, прогрессивных энергосберегающих технологий при сравнительно невысоких затратах на механизацию и автоматизацию технологических процессов.

Одним из наиболее прочных и долговечных материалов по праву являются бетон и железобетон. Срок службы данных материалов составляет около ста лет, однако есть исторические примеры, подтверждающие, что качественный бетон прослужит гораздо дольше. Поэтому если вы хотите построить загородный дом, который прослужит не только вам, но и вашим детям и внукам, то наилучший вариант – кирпичный коттедж (срок службы кирпича 100- 150 лет) с бетонным фундаментом и плитами перекрытия.

Сборный железобетон позволяет значительно увеличить конструктивную эффективность здания – длину пролетов, площадь открытых пространств, уменьшить толщину конструкций и разнообразить планировку жилых помещений. Железобетон бывает монолитного и сборного типов. В первом случае железобетонная конструкция возводится на месте, а во втором используются готовые железобетонные конструкции.

Использование монолитных железобетонных конструкций позволяет значительно расширить возможности в процессе внутренней планировки жилых помещений. Монолитный бетон обладает высокими теплоизоляционными характеристиками.

К его недостаткам можно отнести высокую трудоёмкость операций, необходимость применения специальной грузоподъёмной техники, а, следовательно, и дополнительные финансовые расходы. Использование сборных железобетонных конструкций в ряде случаев намного экономичней, чем монолитных.

Очень часто при строительстве загородных коттеджей при закладке фундамента используются сборные бетонные блоки. Областью их применения являются фундаменты ленточного типа, а удобны они тем, что не требуют опалубки. Кроме того, если вес данных блоков не превышает 50 килограмм, можно отказаться от использования подъёмных механизмов.

Для монолитного фундамента используется бетон высокопрочных марок и арматура диаметром не меньше 12 миллиметров. Данный фундамент используется на пучинистых, сильно сжимаемых грунтах (торфяники, песчаные подушки и т. д.) и по праву считается наиболее универсальным и надёжным. Монолитный фундамент отличается от прочих разновидностей наличием массивной бетонной плиты, составляющей единую конструкцию с опалубкой.

Он обладает повышенной устойчивостью к нагрузкам, которые возникают при замораживания или оттаивания грунта. При его закладке используется не менее двух слоёв арматурной сетки. Для загородного коттеджа толщина бетонной плиты составляет около 40 см при десятисантиметровом заглублении ниже уровня грунта.

Ещё одной наиболее распространённой областью применения железобетона в коттеджном строительстве является укладка межэтажных перекрытий. При этом учитывается нагрузка, которая состоит из расчётной временной и расчётной постоянной. Первая складывается из массы находящихся в помещении людей, мебели, предметов интерьера и т.д. Вторая (расчетно-постоянная) – это вес самого перекрытия. При проектировании особое внимание уделяется помещениям, где будет расположено какое либо оборудование (котёл или ванна).

Перекрытия из железобетона способны выдерживать значительные нагрузки (от 400 до 1200 килограмм на метр квадратный), имеют значительные звуко- и теплоизолирующие характеристики. Плиты перекрытия из железобетона делятся на:

— пустотные плиты. По сравнению с монолитным железобетоном они на 45% уступают им в весе, что даёт возможность проводить монтажные работы при помощи малотоннажных грузоподъёмных механизмах. Ещё одно преимущество – более высокий показатель звукоизоляции;

— плиты железобетонные ребристые. Применяются в местах прохождения инженерных коммуникаций. Второе название – сантехнические плиты;

— сплошные железобетонные плиты. В основном применяются в качестве балконных;

— комбинированные железобетонные плиты (с монолитными и пустотными участками).

Сущность предварительного напряжения бетона состоит в том, что, используя силы упругого последствия натянутой арматуры (при условии ее прочного закрепления в бетоне), достигают обжатия бетона в той зоне, где эксплуатационная нагрузка может вызвать растягивающие усилия. Благодаря этому в растянутой зоне изделия вначале должны быть преодолены предварительно созданные сжимающие усилия, прежде чем бетон начнет работать на растяжение. Таким образом, в предварительно напряженном бетоне или совсем не возникают растягивающие усилия, или они настолько малы, что не превышают прочности бетона при растяжении.

Различают в основном два вида натяжения арматуры: до бетонирования и после бетонирования конструкции. В первом случае арматура предварительно натягивается и концы ее прочно закрепляются в бортах формы изделия. После укладки бетонной смеси и достижения бетоном определенной прочности концы арматуры освобождаются. Арматура вследствие упругости, стремясь вернуться в прежнее ненапряженное состояние и имея прочное сцепление с бетоном, обжимает его. При натяжении после бетонирования конструкции арматура располагается в каналах, специально оставленных в бетоне с помощью пустотообразователей, и после достижения бетоном необходимой прочности она натягивается; концы ее заанкериваются (закрепляются), а каналы замоноличиваются цементным раствором. В данном случае усилия натяжения арматуры передаются на бетон через анкерные устройства на концах конструкции; таким образом, одновременно с натяжением арматуры обжимается бетон. В настоящее время применяют главным образом натяжение арматуры до бетонирования.

Предварительное обжатие бетона достаточно осуществить с напряжением 4,9—5,8 МН/м2 (50—60 кГ/см2), а для напорных труб — до 11,7 МН/м2 (120 кГ/см2) при натяжении арматуры в пре делах упругих деформаций до 85—90% от предела текучести стали.

Предварительно напряженный железобетон находит широкое применение в промышленности, гражданском, гидротехническом, транспортном и других видах строительства.

Что такое сборные железобетонные изделия и конструкции (ЖБИ)?

ЖБИ — это сборные железобетонные изделия и кострукции, которые благодаря своей исключительной прочности, долговечности и широкому ассортименту, занимают главное место среди прочих современных строительных материалов.

Для изготовления ЖБИ изделий применяют опалубку с вмонтированным каркасом для будущего изделия из стальных стержней — арматуры и заливают бетонной смесью. Такое своеобразное смешение бетона и арматуры позволяет объединить самое лучшее, что есть в этих материалах, одновременно компенсируя недостатки и дополняя друг друга.

Классификация ЖБИ изделий

ЖБИ классифицируют на несколько видов по способу изготовления, но приведу основные и в настоящее время самые актуальные и востребованные:

Монолитные железобетонные конструкции — их возведение осуществляется непосредственно на том конкретном месте, где установку предусматривает проект, т.е. на стройплощадке возводят каркас из арматуры какото элемента, применяют опалубку и заливают бетоном. Пользуется огромной популярностью из-за своей индивидульности и нестандартности уже возведенного здания, но трудоемок и дорог.

Сборные железобетонные изделия и конструкции — их изготовлением занимаются специализированные заводы и предприятия, в заранее заготовленных формах, что позволяет массово производить сборные ЖБИ для обеспечения спроса заказчиков. За счет чего производство ЖБИ на заводах определенно экономичнее и дешевле производства монолитных железобетонных изделий.

Сборные и монолитные железобетонные конструкции

Сборные железобетонные конструкции и монолитные ЖБИ — базовый элемент современного строительства. Две эти технологии используются для возведения зданий, устройства фундаментов, строительства мостовых переходов, дамб, тоннелей, авиадуков, сетей коммуникаций и других инженерных сооружений.

Распространённость железобетонных конструкций ЖБК в строительстве объясняется их эксплуатационными свойствами.
Монолитные и сборные железобетонные системы:

• долговечны, огнестойки, отлично сопротивляются негативным факторам внешним среды (снег, дождь);
• воспринимают сжимающие и растягивающие нагрузки без разрушения и получения необратимых деформаций;
• обладают высокой сопротивляемостью динамическим нагрузкам (проезжающие автомобили, железнодорожные составы);
• при возведении зданий из монолитных и сборных железобетонных конструкций дальнейшая эксплуатация этих сооружений не требует значительных денежных средств.

Сборные железобетонные конструкции

Ключевой особенностью сборных жб конструкций является то, что их изготавливают в виде отдельных железобетонных изделий (ЖБИ), транспортируют на стройплощадку и уже здесь собирают в единую конструкцию. Возведение инженерных сооружений при использовании готовых сборных железобетонных конструкций в конечном итоге сводится к последовательному монтажу отдельных жб элементов сборной системы.

Примеры сборных железобетонных конструкций:

• сборные железобетонные лестницы;
• блок-комнаты и блок-квартиры;
• конструкции для устройства канализации;
• шахты лифтов;
• железобетонные стеновые блоки;
• фундаменты;
• каркасы зданий.

Сборный железобетон, а точнее жб изделия, из которых состоят сборные ЖБК конструкции, скрепляются сваркой или проволочной скруткой. Для этого в ЖБИ предусмотрены специальные выступы арматуры — стальные проушины. С их помощью железобетонные элементы надежно скрепляются друг с другом, обеспечивая прочное соединение.

Достоинства железобетонных сборных конструкций

• сжатые сроки возведения, сокращение времени и трудовых затрат на стройплощадке;
• строительство железобетонных конструкций практически не зависит от погодных условия;
• сборные ж б конструкции возможно изготовить с внешней отделкой (придать фактуру, отделать плиткой) в заводских условиях и не проводить отделочные работы на объекте;
• конструкции из сборного железобетона можно оперативно вводить в эксплуатацию, так как время на набор прочности бетона не требуется.

Недостатки сборных жб конструкций

• стоимость сборных конструкций из железобетона на 60-100% дороже, чем монолитное строительство;
• при возведении железобетонных зданий требуется тяжелая грузоподъемная техника;
• необходимость заделки стыков и швов при строительстве здания из сборных железобетонных изделий;
• возведение конструкций из жби имеет ограничения по массе и размерам;
• сборный железобетон в строительстве отличается низкой устойчивостью к динамической нагрузке.

Сборные бетонные сооружения оправданы в случае, если в конкретных условиях строительства конструкции из ЖБИ — максимально эффективный вариант; если требуется большое количество однотипных элементов, а максимальная масса каждого не превышает 10 тонн; если сроки строительства поджимают.

Монолитные железобетонные конструкции

Монолитная железобетоннаяконструкция — это технология, при которой элементы здания или сооружения изготавливаются непосредственно на стройплощадке с использованием опалубки, установкой арматурных каркасов и послойной укладкой бетона. После того как бетон наберет достаточную прочность, опалубку удаляют.

Примеры монолитных железобетонных конструкций:

• монолитные фундаменты — сооружение устраивается на опасных грунтах и позволяет избежать изменения геометрии фундамента из-за просадки или вспучивания грунтов;
• плотины — гидротехнические сооружения из монолитного железобетона, выдерживающие колоссальное давление воды и разрушающие гидрологические воздействия — удары — без потери прочности. Плотины из монолитного железобетона, как важная составляющая часть гидроэлектростанций, служат многие годы, обеспечивая электроэнергией целые города;
• несущие стены — монолитный железобетонный каркас, который дополнительно выполняет функции теплоизолирующей и ограждающей конструкции. По прочностным и теплоизоляционных качествам железобетонная стена толщиной в 12 см приравнивается к кирпичной кладке в 25 см, газобетону в 40 см и пенобетону в 63 см;
• монолитные аэродромные и дорожные покрытия — эффективно гасят значительные динамические нагрузки, отлично сопротивляются истирающим воздействиям колес автомобилей и шасси самолетов, обладают превосходными сцепными характеристиками.

И это далеко не полный перечень сооружений, построенных из монолитных железобетонных конструкций. Из монолитного железобетона выполнено большое количество уникальных строительных объектов: промышленные трубы, путепроводы и тоннели метро, телевизионные башни, атомные реакторы АЭС и множество других сооружений.

Достоинства конструкций из монолитного железобетона

• возведение монолитных ж б конструкций отличается гораздо более низкой стоимостью, нежели строительство из ЖБИ;
• монолитная конструкция не имеет швов и стыков;
• бетонная монолитная конструкция может быть любой формы, массы и размера;
• монолитные железобетонные сооружения отличаются высокой устойчивостью к динамическим нагрузкам.

Недостатки железобетонного монолита

• высокие временные и трудовые затраты на стройплощадке;
• требуется время для набора прочности бетона, поэтому монолитную жб конструкцию вводят в эксплуатацию через определенные сроки;
• в процессе монолитного жб строительства имеются большие объемы «мокрых» работ.

Строительство монолитных конструкций рационально в случае, если будущие здания и сооружения, а также их элементы отличаются большими размерами, массивностью, большим весом (колонны, большие фундаменты, плиты), а также если конструкции имеют сложные формы.

Монолитные железобетонные здания, сооружения, конструкции возводятся при условиях воздействия на них больших динамических нагрузок и т.д.

Сравнительный анализ сборных и монолитных железобетонных конструкций

Различия монолитных и сборных железобетонных конструкций:

• сборные системы имеют существенное преимущество перед монолитными конструкциями — они позволяют внедрять в строительство прогрессивные методики изготовления ЖБК на заводах с использованием современной техники в идеальных условиях для затвердевания бетона;
• материальный аспект — затраты на возведение сборных фундаментов на 50-75 % выше, чем на устройство монолитных конструкций с такими же характеристиками;
• прочностные характеристики — сборный фундамент проигрывает по прочности монолитному;
• использование монолитных конструкций позволяет от 2-х до 5-ти раз снизить расход арматуры по сравнению с аналогичной по характеристикам сборной конструкции.

Монолитные и сборные железобетонные конструкции при всех своих различиях могут использоваться и в тандеме. Часто на монолитный фундамент ставится сборный каркас здания или, наоборот, на сборном фундаменте возводятся монолитные стены.

Достоинства применения монолитных и сборных конструкций из железобетона в строительстве неоспоримы. При относительной простоте изготовления они позволяют возводить жилые, промышленные и общественные сооружения любой сложности.

Монолитный и сборный железобетон

При возведении зданий и сооружений используются следующие основные типы железобетонных конструкций: фундаменты, колонны, стены, балки, плиты перекрытий и покрытий и др. Эти конструкции можно изготавливать по двум основным технологиям: сборного и монолитного железобетона.

Технология сборного железобетона

Элемент изготавливается на специализированном заводе, доставляется на объект, где устанавливается в проектное положение.

Достоинства

• малые затраты труда и времени на строительной площадке;
• сжатые сроки возведения;
• возможность отделки лицевой поверхности элемента (плитка, фактура) в заводских условиях, что исключает впоследствии отделочные процессы на объекте;
• малая зависимость от погодных условий;
• быстрое введение конструкции в работу (не требуется времени на набор прочности бетона).

Недостатки

• высокая стоимость (на 70-100 % дороже монолитного);
• наличие швов и стыков (дополнительные затраты на заделку);
• необходимость использования при строительстве тяжелых грузоподъемных механизмов;
• ограничения по размерам и массе конструкций;
• плохая работа конструкций на динамические нагрузки. Область применения:
• при сжатых сроках строительства;
• при большом количестве однотипных элементов;
• при небольшой массе элементов (до 6,0… 10,0 т);
• в случае, если технико-экономическое сравнение вариантов доказало эффективность применения сборных конструкций в конкретных условиях строительства.

Технология монолитного железобетона

Элемент изготавливается на объекте в проектном положении. На строительную площадку материалы доставляются по графикам.

Достоинства

• низкая стоимость;
• отсутствие швов и стыков (монолитная конструкция);
• возможность придания конструкции любой формы, а также возведение элементов любых размеров и массы;
• хорошая работа монолитных конструкций на динамические и знакопеременные нагрузки.

Недостатки

• высокие затраты труда и времени на строительной площадке;
• наличие «мокрых» процессов;
• длительные сроки введения конструкции в работу (необходимо время для набора прочности бетона).

• при больших массивных конструкциях (большие фундаменты, фундаментные плиты, массивные колонны и т.п.);
• при возведении конструкций сложной формы (криволинейных, переменного сечения и т.п.);
• при больших динамических нагрузках (фундаменты под технологическое оборудование, покрытие посадочных полос аэродромов);
• в случаях, когда технико-экономическое сравнение вариантов доказало эффективность применения монолитных конструкций в конкретных условиях строительства.

Рациональный выбор той или иной технологической схемы возведения железобетонной конструкции определяется:

• видом возводимой конструкции, ее параметрами (размеры, масса, форма, назначение);
• удаленностью объекта строительства от заводов ЖБК;
• техническими возможностями исполнителя (необходимая техника, кадры);
• климатическими условиями (при отрицательных температурах велики затраты на прогрев монолитных конструкций);
• заданными ограничениями (по срокам или по стоимости).

31. Железобетон. Конструкции сборные и монолитные. Достоинства и недостатки.

Железобетонные изделия и конструкции выполняют из монолитного, сборного и сборно-монолитного железобетона. Монолитные конструкции– конструкции, кот создаются непосредственно на стройплощадке.Достоинства: 1)Возможна организация больших пространств; 2)Жёсткость конструкций; 3) качество стыков; 4)удароустойчивость; 5)получение купольных сооружений, сводов. Недостатки: 1)качество ниже, чем в сборных конструкциях; 2)затраты лесоматериалов; 3)использование более высоких марок цементов; 4) трудоёмкость; 5) влияние погодных условий на работу.

Сборные конструкции— конструкции, кот создаются на стендовых площадках или на заводах. Достоинства: 1) полностью механизированный технический процесс; 2) обеспечивает хорошее качество и контроль продукции; 3) погодные условияне влияют на изготовление материала; 4) возможна экономия металла, экономия материала на опалубку; 5) ускоряется процесс монтажа. Недостатки: 1)транспортировка 2) ограничение в размерах изделий; 3) возможно промерзание стыков; 4) не возможна организация большого пространства.

Преднапряжённые железобетонные конструкции арматуру предварительно растягивают, а после формования затвердения бетона её освобождают от натяжения. Происходит сжатие массы бетона, увеличивается предельная растяжимость материала при нагрузках, трещиностойкость и долговечность.

32.Виды железобетонных и бетонных изделий и конструкций(номенклатура).Армоцементные конструкции.

Железобетон получают на строительных площадках или в заводских условиях, соединяя в единое целое бетон и стальную арматуру.

Армирование предполагает установку стальной арматуры в тех местах материала(бетона), которые подвержены при эксплуатации растягивающим нагрузкам.

Виды ж/б изделий:

Фундаментные блокивыполняются из тяжелого бетона прямоугольного или трапециевидного сечения.

Колонны-железобетонные линейные элементы прямоугольного сечения.

Ригели каркасоввыпускают обычно таврового сечения с полкой или приливами по боковым граням для опирания плит перекрытий.

Панели наружных стенизготавливают из легкого бетона на пористом заполнителе или из ячеистого бетона с арматурой из сварных сеток, размером на жилую комнату.

Панели внутренних стенпроизводят из тяжелого или легкого бетона сплошными или с дверными проемами.

Панели и плиты для перегородокмогут быть сплошными, пустотелыми, с проемами для дверей.

Стеновые блокиизготавливают обычно сплошными или пустотелыми из легкого бетона.

Плиты и панели перекрытийтакже отличаются сплошным или пустотелым строением, могут быть ребристыми.

Фермы и балкиизготовляют обычно из предварительно напряженного железобетона.

Лестничные маршииз железобетона отличаются ступенчатым профилем, часто имеют плоские концевые участки, образующие лестничные площадки.

Армоцементные конструкции- частный случай ж/б конструкций, конструкции с повышенным содержанием арматуры(500кг/м3),цемента до 1000 кг/м3, содержит щебень мелких фракций. Толщина 1,5-3 см используется для купольных сооружений и сводов.

№33 Основные способы производства сборных ж/б изделий и конструкций.

Стендовый: все технические операции выполняются на стационарных местах, матрицах, кассетах, стендах ( — : снижается производительность, +: нет затрат на транспортировку; разновидность – кассетный (плоские изделия изгот-ся вертикально; уплотнение осуществляется виброрейкой, глибин. вибратором, внизу трубы д/подачи воды, пара, масла)

Поточно-агрегатный: все технологические операции разбиваются на отдельные участки (изделие вместе с формой перемещается по технологической цепи, твердение происходит не на месте формования, а в пропарочных камерах (напольного и ямного типа) и в автоклавах; +: ускорение процесса изготовления)

Поточно-конвейерный: все технологич. операции осуществляются по кольцевой системе (изделие перемещается от поста к посту, твердение происходит в пропарочных камерах непрерывного действия; — : при поломке останавливается весь конвейер, ограничение номенклатуры изделий; +: полная механизация и автоматизация процесса, повышенная производительность; крупносерийное производство однотипных конструкций)

Метод непрерывного проката: все технологические операции осуществляются на непрерывно движущейся ленте (скорость движения 20-25 м/час, время = 2 часа; -: дорогая технология, +: высокое качество изделий и пов-ти, полная механизация, точность размеров, отсутствие форм, высокая производительность)

Роль бетона и железобетона в развитии архитектуры

К одному из самых значимых изобретений в древнем Риме относится создание искусственного каменного конгломерата – бетона на основе минерального вяжущего (воздушной извести).

Массовое использование бетона при строительстве зданий и сооружений различного функционального назначения обусловлено трудами русских учёных в конце XIXв. К этому времени относится и начало применения армированного бетона. Из железобетона изготавливаются элементы каркаса зданий, сборных конструкций, монолитных и сборно-монолитных конструкций. Фйормообразующие возможности железобетона хорошо проявляются при строительстве монолитных сооружений.Их пластическая выразительность не вызывает сомнений. Яркие примеры использования монолитного железобетона – Останкинская телебашня, спортивные сооружения Олимпиады-80 в Москве, многоэтажные жилые дома во многих странах мира.

Разнообразные пространственные покрытия из железобетона – оболочки(призматические, цилиндрические, торовые, купола, пологие, коноиды, гиперболоиды) и висячие покрытия – позволяют архитектору создавать сооружения, практически не имеющие ограничения по форме. Среди характерных примеров складчатое покрытия конференц-зала ЮНЕСКО в Париже.Формообразующие возможности железобетона используются архитекторами при создании оригинального пластического решения фасадов и интерьеров зданий.

С эстетической точки зрения восприятие искусственных каменных материалов, и прежде всего бетона и железобетона, связано с визуальным ощущением «каменистости», тяжести.

№35 Пластмассы. Определение. Классификация по типу связующего и поведению при нагревании.

Пластмасса – это технический продукт, полученный на основе полимеров (высокомолекулярных химических соединений органического происхождения) и обладающий на определенной стадии переработки свойством пластичности.

Классификация: 1) по поведению при нагревании:

— Термопласты– полимеры, молекулы которых имеют линейное строение, способны при нагревании при нагревании размягчаться, при охлаждении – затвердевать.

— Термореактивы– полимеры, имеющие пространственное строение молекул после затвердевания, не могут обратно расплавляться и снова затвердевать.

2) по сырью (типу связующего):

— класс А – в основе лежит реакция полимеризации (полиэтилен, ПВА, полипропилен)

— класс Б – поликонденсация = выделение побочного продукта (полиуретаны, полиэфиры)

— класс В – пластмассы на основе химически модифицированных, природных, высокомолекулярных соединений (альбумин, этилцеллюлоза)

— класс Г – мат-лы на основе высокомолек. вещ-тв, получ. деструкцией нефти, каменного угля, торфа (асфальты, дегти)

Состав: полимерное связующее, наполнитель, краситель, пластификатор, отвердитель, порофоры (газообразователи).

Железобетонные конструкции. Основные понятия и общие сведения

Лекция №1.

Железобетонные конструкции являются основными строительными конструкциями, применяемые для возведения зданий и сооружений (около 2/3 строящихся зданий и сооружений выполняются из бетона и железобетона).

Достоинства и недостатки железобетона. К основным достоинствам железобетонных конструкций можно отнести: высокую прочность, долговечность, огнестойкость, стойкость против атмосферных воздействий, возможность использования местных строительных материалов, простоту формообразования, небольшие эксплуатационные расходы.

Недостатками являются: большая плотность, высокая тепло- и звукопроводность, возможность появления трещин вследствие усадки и силовых воздействий, трудности утилизации.

Сущность железобетона. Железобетоном называется комплексный строительный материал, состоящий из бетона и стали.

Идея образования железобетона из двух различных по своим механическим характеристикам материалов заключается в том, что бетон используется для работы на сжатие, а сталь на растяжение. В совокупности же появляется материал, способный воспринимать сжимающие и растягивающие усилия.

Рассмотрим работу железобетонной балки перекрытия (см. рис.1.1) под действием приложенной нагрузки (g+V).

Постоянная составляющая нагрузки g включает в себя вес опирающихся на балку плит перекрытия и пола по плитам. Временная составляющая нагрузки V определяется назначением помещения, расположенного над перекрытием, в состав которого входит балка.

Железобетонная балка является изгибаемым элементом, в котором под действием приложенной нагрузки возникают усилия М и Q. Расчетной схемой балки является однопролетная статически определимая балка, нагруженная равномерно распределенной нагрузкой (g+V). Расчетный пролет l₀ балки считается между серединами площадок ее опирания на стены. Максимальное значение изгибающий момент достигает в середине пролета, а поперечная сила – у опор. Поэтому ожидать разрушение балки можно именно в середине пролета — от действия изгибающего момента M и вблизи опор — от действия поперечной силы Q.

Разрушение в середине пролета происходит по нормальному сечению (см. рис.1.1). Изгиб приводит к сжатию бетона выше нейтральной оси нормального поперечного сечения балки и растяжению ниже этой оси. Бетон хорошо сопротивляется сжатию и надежно работает вплоть до разрушения балки. Растягивающие усилия воспринимаются нижней продольной арматурой балки, которая вместе со сжатым бетоном обеспечивает ее несущую способность. При этом можно говорить, что растянутый бетон в балке исключается из работы.

Разрушение от действия поперечной силы происходит по наклонному сечению. Противостоят разрушению балки по наклонному сечению бетон и арматурные стержни поперечной арматуры, совместно работающие на растяжение.

Однако сталь хорошо сопротивляется и сжатию. Если ввести в центрально сжатый элемент стальную арматуру, поперечное сечение такой колонны по сравнению с бетонной при одной и той же нагрузке будет значительно меньше, конструкция легче и экономичнее.

В многоэтажном здании наиболее нагруженными являются колонны первого этажа. На рисунке 1.2 показано, что на колонну первого этажа нагрузка собирается с покрытия Р₁ и трех перекрытий 3´Р₂. Кроме того, учитывается собственный вес колонн всех этажей. Колонна верхнего этажа испытывает сжатие от нагрузки Р₁ и собственного веса. Между тем, поперечное сечение колонн всех этажей принято одинаковым 400´400 мм. Разная несущая способность колонн обеспечивается за счет постановки арматурных стержней с увеличивающейся площадью поперечного сечения (A_s) от верхнего к нижнему этажу здания.

Соединить бетон и сталь для совместной работы как единое целое, значит получить качественно новый материал – железобетон.

Совместная работа бетона и стальной арматуры в железобетонных конструкциях оказалась возможной благодаря следующим их свойствам:

· бетон при твердении прочно сцепляется с арматурой, поэтому в конструкциях оба материала деформируются совместно;

· сталь и бетон обладают близкими по величине коэффициентами линейного расширения, поэтому при изменении температуры от минус 40 0 С до плюс 50 0 С в железобетоне возникают небольшие начальные напряжения;

· защищенная бетоном арматура практически не подвергается коррозии.

Армирование железобетонных конструкций. Особенностью расчета железобетонных конструкций является то обстоятельство, что при его выполнении задаются линейные размеры бетонного поперечного сечения (h, b) и прочностные характеристики материалов (бетона и арматуры). Целью расчета железобетонных конструкций является определение площади поперечного сечения продольной A_s и поперечной A_sw арматуры, а целью конструирования – выполнение армирования конструкций.

Арматура, устанавливая в железобетонных конструкциях, подразделяется на рабочую и конструктивную.

На рисунке 1.1 показано армирование балки. Балка армируется объемным каркасом, составленным из двух плоских каркасов К1, соединенных отдельными стержнями ОС1. В состав каркаса К1 входят нижняя продольная рабочая арматура, поперечная рабочая арматура, а также верхняя продольная арматура, необходимая для формирования плоского каркаса К1. Верхняя продольная арматура каркасов К1, а также отдельные стержни ОС1, соединяющие каркасы между собой относятся к конструктивной арматуре.

На рисунке 1.2 показано армирование колонн многоэтажного здания. Каждая колонна армируется объемным каркасом, в состав которого входят четыре стержня продольной рабочей арматуры и поперечные хомуты, объединяющие продольные стержни. Хомуты (конструктивная арматура) не только объединяют продольные стержни в объемный каркас, но также удерживают сжатые стержни от деформаций, связанных с продольным изгибом.

Мера содержания арматуры в бетоне. Содержание арматуры в железобетонных конструкциях оценивается посредством коэффициента (процента) армирования m_s (m_s%), определяемого как отношение площади сечения арматуры (А_s) к площади поперечного сечения бетонного элемента (А).

Процент армирования колонн, показанных на рисунке 1.2, составляет: для верхней колонны ; для нижней колонны

Расчетные усилия в железобетонных конструкцияхдолжны быть восприняты бетоном и рабочей арматурой. Расчетные усилия в бетонных конструкциях воспринимаются только бетоном. В бетонных конструкциях арматура может устанавливаться по конструктивным соображениям, но она не учитывается в расчете. К бетонным конструкциям также относят железобетонные конструкции, процент армирования которых меньше минимального (=0,1%)

Сборный, монолитный и сборно-монолитный железобетон. Сборный железобетон в середине прошлого столетия в России получил бурное развитие. Были построены мощные домостроительные комбинаты и заводы железобетонных конструкций. Отличительные особенности сборного железобетона: изготовление в заводских условиях и монтаж на строительной площадке — позволяли:

· избежать сезонности строительных работ; что важно для климатических условий России;

· получать качественные (надежные) бетонные и железобетонные конструкции, обладающие большей прочностью (за счет использования высокопрочных материалов), высокой трещиностойкостью и жесткостью (за счет широкого применения предварительного напряжения арматуры);

· уменьшить трудоемкость работ на строительной площадке и, следовательно, сроков возведения зданий и сооружений;

· создать общероссийский и региональные строительные каталоги, в том числе, железобетонных (бетонных) конструкций и изделий.

Таким образом, для сборных железобетонных конструкций были реализованы требования надежности, индустриальности и унификации.

Рис.1.1. Работа железобетонной балки перекрытия под действием приложенной нагрузки. Расчетная схема, усилия и армирование железобетонной балки

Рис.1.2. Нагрузки и армирование железобетонных колонн

С развитием монолитного строительства применение сборного железобетона уменьшилось, в настоящее время они используются практически в одинаковых объемах. В зарубежной практике строительства сборный железобетон занимает до 40% . При выборе сборного или монолитного железобетона должно приниматься обоснованное решение.

Монолитный железобетон применяется для сооружений, трудно поддающихся членению, например: плавательные бассейны, фундаментные плиты; в зданиях и сооружениях, отличающихся нестандартностью и малой повторяемостью отдельных частей или строящихся в сейсмических районах.

Сборно-монолитные конструкции представляют собой целесообразное сочетание сборного железобетона и монолитного бетона (железобетона), укладываемого на месте применения. К достоинствам этих конструкций по сравнению с монолитными относится экономия на опалубке, сокращение сроков возведения; по сравнению со сборными–возможность достижения большей монолитности, сокращение расходов материалов на стыки и узлы.

На рисунке 1.3 приведены фотографии возводимого здания из сборных железобетонных конструкций, на рисунке 1.4 – из монолитных.

Проектирование зданий в сборном железобетоне принципиально отличается от проектирования монолитных зданий. При проектировании монолитных зданий кроме схем расположения конструктивных элементов здания и спецификаций к схемам, достаточных для сборных зданий, должны быть выполнены схемы армирования железобетонных конструкций и ведомости расхода стали к схемам.

Рис. 1.3. Возводимое здание в сборном железобетоне
Рис. 1.4. Возводимое здание в монолитном железобетоне

Краткие исторические сведения о возникновении и развитии железобетона за рубежом и в России. Железобетон по сравнению с другими строительными материалами (камень, дерево, металл) появился сравнительно недавно. Первые железобетонные конструкции в виде плит, балок и колонн начали применять в 1860…1880 годах. На первых порах эти конструкции были далеко не совершенны, так как принципы их расчета и конструирования еще не были установлены. Применение железобетона в это время сдерживалось:

· недоверием к железобетону как новому строительному материалу;

· отсутствием опытных данных по его долговечности, огнестойкости;

· отсутствием надежных методов расчета и технологии возведения конструкций.

Первый патент на изготовление изделий из железобетона получил французский ученый Монье в 1867 году. Французский инженер Геннебик в 1892 году предложил ряд строительных конструкций, в том числе, монолитное ребристое перекрытие.

Применение железобетона в России началось с 80-х годов 19-го столетия и особенно быстро развивалось на юге страны, где объемы строительства были велики и для возведения железобетонных конструкций имелись весьма благоприятные условия – короткая зима, близость цементных и металлургических заводов, дешевые высококачественные заполнители.

С возникновением железобетона начались его исследования. Они велись почти во всех западноевропейских странах и США. В России первые исследовательские работы были организованы в 1891 году в Петербурге профессором Белелюбским Н.А.. Эти работы имели большое значение для популяризации железобетонных конструкций, а также для разработки технологии их изготовления. Теория расчета железобетонных конструкций в общих чертах сложилась к концу 19-го — к началу 20-го века. Она базировалась на законах сопротивления материалов; бетон рассматривался как упругий материал, подчиняющийся закону Гука. Первые технические условия на железобетонные сооружения издаются в 1904…1908 годах в Германии, Франции и России.

В настоящее время проектирование железобетонных конструкций ведется в соответствии с требованиями СНиП 52-01-03 [1] и сводом правил (СП) [2,3,4], к которым разрабатываются пособия [5,6]

Нормативные документы по проектированию железобетонных конструкций – один из наиболее важных элементов обеспечения строительного процесса. С одной стороны, они учитывают и обобщают новые результаты научных исследований, с другой стороны, опыт строительства и эксплуатации железобетонных конструкций. В конечном счете, нормативные документы определяют надежность, экономичность и технологичность возводимых железобетонных конструкций.

Лекция №2

Дата добавления: 2014-01-20 ; Просмотров: 8800 ; Нарушение авторских прав?

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет