0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Особенности выбора железобетонных конструкций

Содержание

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 l 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 (As) 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 As и поперечной Asw 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.

Читать еще:  Как сделать водопад на даче своими руками

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 ms (ms%), определяемого как отношение площади сечения арматуры (Аs) 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.

Виды железобетонных конструкций: фундамент, колонны, панели, плиты и балки. Армирование

Появление железобетонных конструкций в ХIX веке стало настоящим прорывом в строительных технологиях. На сегодняшний день без них невозможно представить ни один строительный объект. В этой статье мы рассмотрим, какие существуют железобетонные конструкции, и какими характеристиками они обладают.

Общие сведения

Что такое железобетон

Бетон, как известно, отличаются высокой прочностью на сжатие, однако, его сопротивление на растяжение не велико – в 10-15 раз меньше прочности на сжатие. Поэтому неармированные бетонные конструкции используются очень редко. Чтобы устранить этот недостаток, в его структуру добавляют стальную проволоку или прутья, отлично работающие на растяжения (читайте также статью «Асфальтобетонные смеси: основные разновидности, особенности приготовления и использования»).

Таким образом, железобетон представляет собой материал, образованный бетоном и металлической арматурой, расположенной внутри него. В совокупности получается единая конструкция, которая обладает высокой прочностью, благодаря совокупности свойств бетона и металла.

Впервые железобетонные изделия стали патентовать в конце ХIX века. С тех пор прошло более 150 лет, и за это время, конечно же, железобетон серьезно усовершенствовался. Однако, можно с уверенностью сказать, что его «эволюционный» процесс еще не завершен.

Схема армирования изделий

Виды армирования

В наше время железобетонные конструкции армируются не только для увеличения прочности бетона на растяжение, но и на внецентренное и осевое сжатие, кручение и пр. Кроме того, рабочая арматура позволяет уменьшить размер сечения элементов, а также снизить вес конструкций.

Наряду с обычным армированием, на сегодняшний день широко распространены предварительно напряженные железобетонные конструкции. Их особенностью является то, что при изготовлении бетон подвергается обжатию, а сама арматура – предварительному растяжению.

Предварительное напряжение позволяет существенно повысить трещиностойкость, а также снизить деформации элементов конструкций. С предварительным напряжением обычно выполняют большепролетные железобетонные конструкции, а также другие элементы, на которые предполагается большая нагрузка на растяжение.

Заливка железобетонного фундамента

Особенности железобетонных конструкций

Достоинства

Среди достоинств железобетонных конструкций можно выделить:

  • Долговечность – благодаря надежной сохранности арматуры, которая находится под слоем бетона, железобетон обладает исключительной долговечностью. Кроме того, материал отлично справляется с атмосферными воздействиями.
  • Прочность – со временем прочность железобетона не уменьшается, а даже увеличивается.
  • Возможность изготовления своими руками, к примеру, при возведении фундамента. Для этого надо лишь выполнить опалубку и изготовить металлический каркас из арматуры, после чего опалубка заливается бетонным раствором.
  • Пожаростойкость – железобетон отлично противостоит огню. Причем, для повышения огнестойкости, в состав добавляют специальные заполнители, такие как базальт, шамот, доменные шлаки и др. Кроме того, повысить огнестойкость можно путем увеличения защитного слоя до 3-4 см.
  • Сейсмостойкость – в отличие от других строительных материалов, железобетон, благодаря монолитности, хорошо противостоит сейсмической активности.
  • Хорошие эксплуатационные качества – железобетон может принять любые архитектурные или конструктивные формы.
  • Учитывая прочность и долговечность материала, его цена вполне доступная.

Недостатки

К недостаткам железобетонных конструкций относятся следующие моменты:

  • Большой вес;
  • Высокая тепло- и звукопроводность;
  • Склонность к растрескиванию.

Совет! Чтобы утеплить железобетон, используют теплоизоляционные материалы, такие как пенополистирол и минеральная вата. Инструкция по монтажу теплоизоляции довольно простая.

Сборные железобетонные конструкции

Виды конструкций из железобетона

Все существующие железобетонные конструкции можно условно поделить на три типа:

По области применения конструкции могут быть:

  • для общественных сооружений и жилых домов;
  • для промышленных строений;
  • для зданий общего назначения.
Читать еще:  Газоанализаторы в Москве

Совет! Книга Железобетонные конструкции одноэтажных промышленных зданий – Заикин А.И. позволит детально ознакомиться с особенностями и выполнением расчета фундаментов, колонн, плит перекрытий и прочих железобетонных конструкций, применяемых при строительстве промышленных сооружений.

Как уже было сказано выше, ЖБИ также делятся на:

  • Предварительно напряженные;
  • Ненапряженные.

Наиболее распространенные виды конструкций из железобетона

Теперь ознакомимся с наиболее распространенными типами железобетонных конструкций, которые повсеместно применяются в строительстве.

К таким относятся:

  • Фундаменты;
  • Панели;
  • Балки и плиты перекрытий;

Каждый из этих элементов обладает своим предназначением и конструктивными особенностями.

Ленточный монолитный фундамент

Фундамент

Фундаменты из железобетона устраивают под стены строений, колонны и столбы, а также под тяжелые станки и машины.

Фундаменты бываю двух типов:

Кроме того, они различаются по типу конструкции на:

  • Ленточные – под несущие стены;
  • Ступенчатые и пирамидальные – под отдельные опоры.

Колонны

Чаще всего применяются в промышленных зданиях, в которых перекрытия подвергаются большим нагрузкам от оборудования. В этом случае выполняют каркас, состоящий из колонн, балок и прочих элементов.

Кроме того, широко распространены каркасно-панельные сборные здания, в которых колонны являются одним из основных несущих элементов. Они воспринимают на себя нагрузки и через фундамент передают их на грунт.

На фото – железобетонная панель

Панели

При возведении каркасно-панельных строений, для изготовления стен используют панели. Их площадь может составлять до 25 квадратных метров.

Также следует отметить, что существуют бескаркасные панельные здания. В этом случае всю нагрузку воспринимают на себя стены и перегородки, т.е. сами панели.

Плиты и балки

Данные конструкции относятся к изгибаемым элементам. Плитами называются плоские изделия, длина и ширина которых значительно больше толщины. Балки же являются линейными элементами, длина которых существенно больше поперечных размеров.

Плиты и балки чаще всего используют для устройства плоских перекрытий и покрытий. Как уже было сказано выше, обычно их выполняют предварительно напряженными. Кроме того, имеются и другие некоторые конструктивные особенности железобетонных изгибаемых элементов, что связано с областью их применения.

Вывод

Бетонные и железобетонные конструкции используют в самых разных областях строительства, поэтому они бываю разных видов. В качестве примера мы привели лишь наиболее распространенные типы конструкций. В действительности же их существует гораздо большее количество.

Из видео в этой статье можно получить дополнительную информацию по данной теме.

Железобетонные конструкции: виды, характеристики и армирование

Сегодня ни один строительный объект не обходится без использования железобетонных изделий (ЖБИ). Ежедневно в мире производят около 2 миллиардов изделий из бетона, при этому существующие технологии постоянно обновляются и дорабатываются.

Основными преимуществами использования железобетонных конструкций являются быстрота и удешевление возведения домов различной сложности. Это обеспечивается, в том числе простотой изготовления ЖБИ.

Характеристики железобетонных конструкций

  • Повышенная прочность и долговечность.
  • Способность стойко переносить перепады температуры, в том числе сильные морозы.
  • Устойчивость к воздействию влаги и огня.

Прочностные качества бетона напрямую зависят от качества цемента и от свойств, которыми обладают применяемый песок и гравий. Конечное качество бетона также зависит от пористости (отношения количества пор к общему объему) и плотности (отношения массы к объему).

Пористость бетона зависит от количества цемента в смеси и возникает из-за испарения излишков воды при его недостаточности. Плотность бетона напрямую влияет на прочность изделия и его способность противоборствовать сжиманию.

Устойчивость железобетонных конструкций к огню, объясняется невысокой теплопроводностью. Они могут переносить, без видимых разрушений, до одной тысячи градусов тепла без последствий очень долгое время. Именно поэтому бетонная продукция используется при строительстве промышленных предприятий, работающих при повышенных температурах.

Несомненно, важная особенность железобетонных конструкций – морозоустойчивость. Если материал насыщен достаточным количеством воды, то он сможет выдержать многочисленные изменения температуры без ощутимых потерь для качества. Согласно исследованиям, снижение прочности будет минимальным.

Однако, при всех плюсах бетон характеризуется очень маленьким сопротивлением растяжению. Чтобы избежать связанных с этим проблем, проводится укрепление элементами из армированной стали (например, проволокой или прутьями), или других материалов. Подобное изделие является высокопрочным и к тому же практически не поддается растяжению.

Армирование

Армирование – комплекс работ, направленных на увеличение надежности и прочности бетонных изделий в жилом и промышленном строительстве.

Безусловно, одним из лучших примеров применения армирования является создание прочного и долговечного основания для полового покрытия.

Основная работа заключается в создании металлической основы при стяжке.

С помощью армирования можно уменьшить количество используемого бетона. Основными материалами для армирования являются:

  • Армирующие проволочные сетки и прутья.
  • Стекловолокнистые изделия.
  • Сетки из полимерных материалов.

Имея такой широкий выбор материалов, в любое время можно подобрать лучший вариант, отвечающий высокому качеству производимой конструкции.

Виды железобетонных конструкций

Теперь рассмотрим виды железобетонных конструкций.

Монолитные

Монолит — это основной тип железобетонных конструкций, используемых для строительства всех видов строений.

Железобетон состоит из стали и бетонной массы и называется комплексным стройматериалом, ускоряющим темпы строительства.

Достоинства:

Важным достоинством монолита можно считать низкую материалоемкость. То есть пространственная целостность, а говоря профессионально, высокая статическая неопределенность. К другим сильным сторонам относятся прочность, огнестойкость, долговечность, простота формообразования, низкие расходы на эксплуатацию.

Недостатки:

Вследствие усадки или силовых нагрузок существует возможность возникновения трещин, высокая тепло и звукопроводность, высокая плотность. Сезонность выполнения работ тоже можно отнести к недостаткам, так как все они должны быть выполнены в теплое время года.

Читать еще:  Датчики открытия для умного дома: где заказать

Сборные ЖБИ

Сборные железобетонные конструкции являются готовыми изделиями. СЖК изготавливаются на специальных предприятиях, где имеется необходимые устройства. Это дает возможность уменьшить стоимость изделий и получить высокую производительность.

Когда-то создание СЖК благоприятно повлияло на увеличение объемов строительства. Сборные изделия из железобетона обладают универсальностью, из них можно строить в любое время года и в любую погоду.

В таких сборных сооружениях имеется единственный минус — это большая трудоёмкость. Для создания стыков применяются арматурные приспособления и соответственно влияют на стоимость.

Железобетонные плиты

Это довольно широко распространенный вид ЖБИ, которыми пользуются на стройках при возведении потолков, стен зданий, перегородок как в жилых, так и коммерческих помещениях. Железобетонная плита похожа на прямоугольник, имеющий дверные и оконные проемы, выступы под подоконники. На потолочных железобетонных плитах проемы отсутствуют. На случай перевозки панели устанавливаются вертикально под уклоном в 10 градусов. Категорически следует исключать соприкосновение плит, под них обязательно подкладываются специальные подкладки.

Фермы

Специальные железобетонные фермы применяются в качестве перекрытий в огромных сооружениях. Они похожи на плоский прямоугольник с решетками. Перевозка строго в положении стоя.

Балки и ригели

Балки и ригели применяются в качестве несущих компонентов, в боковых, верхних и центральных местах строящегося здания. Они бывают односкатными, двускатными или с прямыми углами. В процессе спецперевозки ригели устанавливаются прямо по всей длине. В целях опоры ригелей пользуются подосновами, устанавливаемые под нижнюю часть. От длины балок зависит расстояние между прокладками. Сбоку их обязательно закрепляют по всей высоте. Транспортируют строго вертикально, горизонтальная спецперевозка недопустима, возможно, разрушение изделия. Перевозя сразу множество частей, между балками прокладывают разделительные подкладки толщиной более 10 см.

Возведение зданий и сооружений промышленного и жилого назначения на грунтах со слабой несущей способностью, невозможно без применения в их основании свай.
ЖБИ сваи стойки к агрессивному химическому воздействию и мало подвержены коррозии. Сваи сохраняют работоспособность во влажных и мёрзлых грунтах. Их монтаж выполняется с применением специального оборудования. Применение свай обеспечивает устойчивость здания, прочность и неизменность его основания.
Сваи перевозят, укладывая горизонтально с опиранием на деревянные подкладки. Допускается перевозка свай, уложенных в несколько ярусов.

Стойки

Стойки служат опорами для электропередающих линий и наружного освещения. Их главное предназначение надёжное расположение электропроводов на заданном безопасном расстоянии от различных поверхностей. Применение в конструкции опор арматурного каркаса и специальных марок бетона обеспечивает их надежность и длительный срок эксплуатации.

Конструкционно стойки подразделяют на виды:

Кроме того, стойки для опор ЛЭП могут быть одноцепными и многоцепными.

Допускается группирование опор для их перевозки, соблюдая их горизонтальное положение. Обязательно наличие специальных подкладок в местах соприкосновения.

Колонны

Колонна железобетонная является несущим элементом сборного каркаса зданий и сооружений производственного и жилищно общественного предназначения.

В основном колонны имеют прямоугольное или квадратное сечение. Для тяжёлых подкрановых конструкций производят двухветьевые колонны.

Перевозка колонн железобетонных может производиться с укладкой штабелем, когда первый ряд уложен непосредственно на грузовое место, а остальные ряды укладывают на настил из спецподкладок.

Объёмные блоки

Объёмные блоки используются при строительстве зданий и сооружений для промышленности. Существуют отдельные конструкции, применяемые в жилом и общественном строительстве. Это тонкостенные элементы, как правило, с дополнительным заполнением звуко- и теплоизоляционными материалами, с проёмами для окон и дверей. Отличаются почти полной заводской готовностью.

Перевозка объёмных блоков допускается только в вертикальном положении, поскольку они не переносят динамических нагрузок, неизбежных при транспортировке. Чтобы не допустить смещения блока во время движения на грузовых платформах устраивают специальные упорные выступы.

Санитарно-технические кабины (СТК)

Представляют собой пространственную конструкцию санитарного узла. Кабины такого типа применяются при строительстве зданий для жилья и общественного пользования. Имеют большие габариты и объемы. Перевозка СТК разрешена в вертикальном положении, при этом опора осуществляется на грузовую платформу, с использованием двух прокладок. Таким же способом перевозятся шахты лифтов. Устанавливаются кабины на основание, выведенное по горизонтальному уровню.

Сборно-монолитные ЖБИ

Представляют собой совокупность элементов. Технология сборки осуществляется путем совместного укладывания сборного железобетона и монолита. В этой технологии важную роль играет качество взаимодействия сборных частей с частями монолита. Допускается разность в формах и габаритах сборных элементов, для достижения наилучшего качества. Решение принимается с учетом назначения объектов и обстоятельств.

Необходимо знать, что в СМЖК опалубкой для монолита является сборный железобетон. Пространственная жесткость гарантируется монолитной заливкой, что ведет к снижению расхода материалов.

В СМЖК сочетаются достоинства прежних видов. Благодаря своей экономичности, позволяют возводить объекты с учетом современных методов. В элементах из монолита широко применяют пористые бетоны, вследствие чего в значительной степени уменьшается вес всей конструкции.

Железо и бетон – отличное сочетание. Данные конструкции применяются не только в строительстве зданий, учитывая невысокую теплопроводность, используются в промышленных цехах и не только. Виды ЖБК за счет своих размеров, веса и условий, требуют точного соблюдения процесса транспортировки и надлежащей подготовки подвижного состава. Технология производства этих изделий продолжает совершенствоваться.

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector