Конструкции железобетонные – Виды железобетонных конструкций: особенности элементов

Содержание

Виды железобетонных конструкций: особенности элементов




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.

Железобетонные конструкции

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:

СборныеВ последнее время пользуются большой популярностью, так как их использование позволяет максимально механизировать строительство. Кроме того, изготовление ЖБИ в заводских условиях позволяет применять прогрессивную технологию приготовления раствора, а также его укладки и обработки.
МонолитныеИспользуются при возведении сооружений, которые не поддаются разделению и унификации. К таким относятся некоторые гидротехнические сооружения, тяжелые фундаменты, сооружения, выполняемые в скользящей опалубке и пр.
Сборно-монолитныеКак не сложно догадаться, являются сочетанием монолитного бетона и сборных элементов, которые укладываемого на объекте. Закладные детали для железобетонных конструкций позволяют соединить между собой сборно-монолитные изделия не только при помощи бетона, но и путем сварки металлических элементов.

По области применения конструкции могут быть:

  • для общественных сооружений и жилых домов;
  • для промышленных строений;
  • для зданий общего назначения.

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:

  • Сборными;
  • Монолитными.

Кроме того, они различаются по типу конструкции на:

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

Железобетонные колонны

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.

Балки

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.


masterabetona.ru

Типы железобетонных конструкций: особенности и основные виды

Строительство современных объектов не обходится без конструкций из железобетона. У таких сооружений много плюсов. Железный остов со всех сторон защищен бетоном, который имеет длительный срок работы и не боится ни дождя, ни снега, ни жары, ни мороза. Железо плюс бетон – отличный тандем! Железобетонные изделия консолидируют как при растяжении, сжатии и сгибании, так и во время скручивания, срезания. Металлокаркас помогает добиться устойчивости, прочности и твердости сооружения, служит для уменьшения размеров и веса устройства. Применяя различные технологии, изготавливают монолитные, сборные, сборно-монолитные бетонные и железобетонные конструкции с ненапрягаемой и напрягаемой арматурой.

Особенности конструкций

Железобетонная конструкция нашла применение в строительстве жилых зданий, производственных сооружений и инженерных построек. Наиболее часто применяют сборный железобетон, но встречается монолитный и сборно-монолитный. Чтобы получить изделие наименьшей массы, насколько это позволяет технология, снизить расходы на оплату труда и материалы, для железобетонных конструкций применяют качественный бетонный раствор и арматуру высокой прочности.

Основные виды железобетонного изделия применяются в строительстве, где температурный режим не превышает пятидесяти градусов по Цельсию и не опускается до минус семидесяти градусов. Железобетонными конструкциями пользуются чаще стальных или каменных в случае возведения следующих объектов:

  • аэродромы;
  • атомные реакторы;
  • бункера;
  • дымовые трубы большой высоты;
  • различные массивные сооружения;
  • здания складского назначения;
  • дороги;
  • фундаменты;
  • морские сооружения;
  • заводские постройки.

Часто ЖБИ являются основой конструкций промышленных объектов и жилых домов.

В железобетонных конструкциях следующие преимущества:

  • прочность, которая со временем только увеличивается;
  • долговечность;
  • стойкость к воздействию огня;
  • относительно допустимая цена;
  • возможность собственноручного изготовления;
  • стойкость к сейсмической активности;
  • возможность железобетона принимать различные архитектурные формы.

К недостаткам относятся:

  • образование трещин;
  • большой вес;
  • требуется дополнительное утепление;
  • теплопроводность.

Вернуться к оглавлению

Основные виды конструкций

По типу изготовления различают:

  • Сборные. Имеют большую популярность за счет максимально механизированного строительства.
  • Монолитные. Применяют в строительстве монолитных сооружений, например, гидротехнических построек, тяжелых фундаментов.
  • Сборно-монолитные. Сборно-монолитные элементы соединяются как бетоном, так и сваркой.

По сфере использования бывают:

  • для жилых домов;
  • для промышленных построек;
  • для общественных зданий и сооружений.

Изделия из железобетона могут быть: ненапряженные и предварительно напряженные. Наиболее популярные ЖБИ, которые используют для строительства:

  • панелей;
  • фундаментов;
  • балок;
  • плит перекрытий.

Вернуться к оглавлению

Панели

Распространенным видом железобетонных конструкций являются панели, которые используются в строительстве зданий и сооружений жилищного и промышленного назначения. Панель имеет плоскую прямоугольную форму, в которой могут быть проемы для дверей и окон, также — выступы для подоконников.

При перевозке панелей их устанавливают в вертикальном положении под наклоном в десять градусов. Транспортируя сразу несколько панелей, нужно исключить их соприкосновение, поэтому между ними прокладывают подкладки.

Вернуться к оглавлению

Фермы

Железобетонные фермы используют для перекрытий в производственных сооружениях и культурных зданиях. Имеют вид плоской прямоугольной конструкции с решетками. При транспортировке изделий им придают вертикальное положение.

Фермы из железобетона имеют высокую прочность, жесткость, отличаются противопожарными свойствами и морозостойкостью. Производятся изделия из тяжелого, легкого или конструкционного бетона, в основном это аглопоритобетон и керамзитобетон. Применяя железобетонную ферму, следует тщательно подойти к ее установке. Проводят точный расчет несущей способности постройки. Проверяют качество элементов, размеры и готовят место опоры.

Вернуться к оглавлению

Балки и ригели

Ригель железобетонный.

Балки и ригели нашли применение в строительстве фундаментов и покрытий, они выступают в роли несущих элементов для монтажа крановых механизмов. Балки производят односкатными, 2-скатными или прямоугольными. В процессе транспортировки балки ригели устанавливают в транспортное средство вертикально. Для опоры балок и ригель используют подкладки, установленные под нижнюю плоскость изделий. В зависимости от длины конструкции определяется расстояние между подкладками. Сбоку балок и ригелей проводят крепление по всей их высоте. Перевозка балок допускается только в вертикальном положении, горизонтальная транспортировка запрещена, так как существует риск разрушения изделий. Транспортируя одновременно несколько элементов, между ними прокладывают разделители толщиной больше десяти сантиметров.

Вернуться к оглавлению

Сваи

Железобетонную конструкцию в виде свай используют для оснований промышленных и жилых сооружений. Сваи применяют для возведения конструкций на неустойчивых грунтах. При транспортировке свай им придают горизонтальное положение, обеспечивая опирание на специальные подкладки. Разрешается укладка свай на транспортное средство при перевозке ярусами.

Железобетонные сваи отличаются высокой устойчивостью к воздействию химических веществ и коррозии, обладают водонепроницаемостью и морозостойкостью. Сваи легко монтируются при наличии специального оборудования и способны обеспечить возводимому сооружению долговечность, высокую прочность и надежность.

Вернуться к оглавлению

Стойки

Стойки для опор ЛЭП.

Железобетонные стойки или стойки линий электропередач представляют собой опорный элемент для светильников и линий электропередач. При транспортировке разрешается перевозить стойки вместе одной группой, обеспечивая горизонтальное положение. При перевозке следует подготовить опору для стоек в виде специальной подкладки.

Главным назначением железобетонных стоек является возможность надежного удержания электропроводов на требуемом расстоянии от поверхности земли или воды. Надежность и прочность опор достигается путем применения в конструкции изделий арматурного каркаса и специального типа бетонного раствора. По отдельности каждая стойка линий электропередач различается по назначению и конструкции. Выделяют концевые, промежуточные, угловые и анкерные опоры из железобетона. Также изготавливают одноцепные и многоцепные.

Вернуться к оглавлению

Колонны

Железобетонная колонна представляет собой несущий элемент жилых, культурных, промышленных и бытовых сооружений. Колонны изготавливают прямоугольной формы и двухветвевой, которая предназначена для тяжелой крановой нагрузки. Перевозят элементы штабелем, где первый ряд колонн кладут на грузовое место транспортного средства, а последующие ряды укладывают на предыдущий, застеленный специальными подкладками.

Вернуться к оглавлению

Объемные блоки

Объемные блоки.

Железобетонные объемные блоки нашли применение при возведении общественных и жилых сооружениях. Представляют собой почти готовые строительные элементы с полой тонкостенной прямоугольной призмой и с проемами для дверей и окон.

Объемные блоки могут иметь изоляционные и утеплительные панели. При перевозке объемных блоков им придают вертикальное положение, при этом обеспечивая опирание элементов по четырем углам на грузовую платформу. Объемные блоки, выполненные из железобетона, имеют чувствительность к динамическим перегрузам, которые образуются в процессе перевозки. Эти строительные изделия из железобетона имеют особенность смещать центр тяжести от геометрического центра в поперечном и в продольном направлении. Чтобы избежать смещения блока в процессе перевозки, на грузовой площадке устанавливают специальные упорные выступы.

Вернуться к оглавлению

Санитарно-технические кабины

Санитарно-технические кабины используются при возведении зданий общественного и жилого назначений. Представлены объемными элементами с большой массой и габаритами. При перевозке шахты лифтов и санитарно-технических кабин разрешается вертикальное положение с опорой на грузовую площадку с двумя прокладками. Шахты лифтов, имеющие высоту до 140 сантиметров можно перевозить в 2 яруса по высоте, при этом устанавливая деревянные подкладки между рядами в высоту больше 10 сантиметров.

Вернуться к оглавлению

Вывод

Железобетонные конструкции применяют в строительстве различных зданий и сооружений, и не только. Разновидности ЖБИ (панели, объемные блоки, фермы, сантехнические кабины) за счет своих габаритов, масс и условий, которые нужно соблюдать в процессе перевозки, требуют узкой специализации подвижного состава.

Транспортировка балок, колонн, опор и стоек линий электропередач, ригелей и свай имеет схожие требования к перевозочному процессу, поэтому схемы подвижного состава для их перевозки могут совпадать.

kladembeton.ru

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

Основные характеристики:

  • 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.

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.

Сваи

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:

  • концевые;
  • промежуточные;
  • угловые;
  • анкерные.

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.

Итог

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.

sopromats.ru

Железобетонные конструкции — это… Что такое Железобетонные конструкции?

Арматура для железобетонных конструкций

Железобето́н — композитный строительный материал, представляющий собой залитую бетоном стальную арматуру. Запатентован в 1867 году Жозефом Монье как материал для изготовления кадок для растений.

Термин «железобетон» абстрактен и употребляется обычно в выражении «теория железобетона». Если речь идёт о конкретном объекте, будет правильнее говорить «железобетонная конструкция», «ж/б конструкция», «железобетонный элемент».

История

Французский садовник Монье выращивал в теплицах пальмы, затем пересаживал саженцы в глиняные горшки и отправлял для продажи в Англию. Горшки в дороге бились, пальмы погибали. Садовник терпел большие убытки. Однажды раздосадованный Монье решил слепить кадку для пальмы из цемента. Он взял две деревянные бочки и поместил их одна в другую, а промежуток между стенками залил цементом, получив бетонную тонкостенную бочку. Для большей прочности он заключил её в каркас из железных стержней, а потом для красоты покрыл каркас тонким слоем жидкого цемента. После затвердения новая бочка оказалась на редкость прочной, и Монье был выдан патент на изобретение. Это случилось в 1867 году, который принято считать годом изобретения железобетона как универсального несгораемого строительного материала. Окрылённый успехом, он принялся за поиски других областей применения изобретённого материала: в 1877 году Монье запатентовал железобетонные железнодорожные шпалы, в 1880-83 годах — железобетонные перекрытия, здания, балки, своды, мосты.

В XX веке железобетон является наиболее распространённым материалом в строительстве (см. Пьетро Нерви).

Характеристики

К положительным качествам железобетонных конструкций относятся:

  • невысокая цена — железобетонные конструкции значительно дешевле стальных,
  • пожаростойкость — в сравнении со сталью и деревом,
  • технологичность — несложно при бетонировании получать любую форму конструкции,
  • химическая и биологическая стойкость — не подвержен коррозии, старению, гниению.

К недостаткам железобетонных конструкций относятся:

  • невысокая прочность при большой массе — прочность бетона в среднем в 10 раз меньше прочности стали. В больших конструкциях железобетон «несёт» больше своей массы, чем полезной нагрузки.

Выделяют сборный железобетон (ж/б конструкции изготавливаются в заводских условиях, затем монтируются в готовое сооружение) и монолитный железобетон (бетонирование выполняется непосредственно на строительной площадке).

Основные принципы проектирования железобетонных конструкций

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: Данную статью нельзя использовать как руководство по проектированию, она носит ознакомительный характер. Рассмотренные здесь случаи типичны, на их примере нельзя проектировать реальные конструкции. Именно поэтому здесь намеренно нет никаких формул для расчётов. Если вы не обладаете специальными знаниями, не пытайтесь возводить потенциально опасные ж/б конструкции (перекрытия или многоэтажные каркасы) — это опасно для жизни людей, которые будут под ними находиться.

Главной задачей при проектировании железобетонной конструкции является расчёт армирования. Армирование конструкций выполняется стальными стержнями. Диаметр стержней и характер их расположения определяется расчётами. При этом соблюдается следующий принцип — арматура устанавливается в растянутые зоны бетона либо в преднапряжённые сжатые зоны.

Железобетонные элементы рассчитываются по прочности, жёсткости, трещиностойкости.

По характеру работы выделяют изгибаемые элементы (балки, плиты), сжатые элементы (колонны, фундаменты).

Изгибаемые элементы (балки, плиты)

При изгибе любого элемента в нём возникает сжатая и растянутая зоны (см. рисунок), изгибающий момент и поперечная сила. В железобетонной конструкции выделяется две формы разрушения:

  • по нормальным сечениям — сечениям, перпендикулярным продольной оси, от действия изгибающего момента,
  • по наклонным сечениям — от действия поперечных сил.

В типичном случае армирование балки выполняется продольной и поперечной арматурой (см. рисунок).

Изгиб и армирование железобетонной балки

на рисунке:

1 — верхняя (сжатая) арматура
2 — нижняя (растянутая) арматура
3 — поперечная арматура
4 — распределительная арматура

верхняя арматура может быть растянутой, а нижняя сжатой, если внешняя сила будет действовать в противоположенном направлении

Основными параметрами конструкции являются:
L — пролёт балки или плиты, расстояние между двумя опорами. Обычно составляет от 3 до 25 метров;
H — высота сечения. С увеличением высоты прочность балки растёт пропорционально h²;
B — ширина сечения;
a — защитный слой бетона. Служит для защиты арматуры от воздействия внешней среды;
s — шаг поперечной арматуры.

Арматура (2), устанавливаемая в растянутую зону, служит для упрочнения бетона, который в силу своих свойств быстро разрушается при растяжении. Арматура (1) в сжатую зону устанавливается обычно без расчёта (из необходимости приварить к ней поперечную арматуру), в редких случаях верхняя арматура упрочняет сжатую зону бетона. Растянутая арматура и сжатая зона бетона (и иногда сжатая арматура) обеспечивают прочность элемента по нормальным сечениям (см. рисунок).

Разрушение ж/б элемента по нормальным сечениям

Поперечная арматура (3) служит для обеспечения прочности наклонных сечений (см. рисунок)

Разрушение ж/б элемента по наклонных сечениям (схема)

Рапределительная арматура (4) имеет конструктивное назначение. При бетонировании она связывает арматуру в каркас.

Разрушение элемента в обоих случаях наступает вследствие разрушения бетона растягивающими напряжениями. Арматура устанавливается в направлении действия растягивающих напряжений для упрочнения элемента.

Небольшие по высоте балки и плиты (до 150 мм) допускается проектировать без установки верхней и поперечной арматуры.

Плиты армируются по такому же принципу как и балки, только ширина B в случае плиты значительно превышает высоту H, продольных стержней (1 и 2) больше, они равномерно распределены по всей ширине сечения.

Кроме расчёта на прочность для балок и плит выполняется расчёт на жёсткость (нормируется прогиб в середине пролета при действии нагрузки) и трещиностойкость (нормируется ширина раскрытия трещин в растянутой зоне).

Сжатые элементы (колонны)

При сжатии длинного элемента для него характерна потеря устойчивости (см. рисунок). При этом характер работы сжатого элемента нескольно напоминает работу изгибаемого элемента, однако в большинстве случаев растянутой зоны в элементе не возникает.

Если изгиб сжатого элемента значителен, то он рассчитывается как внецентренно сжатый. Конструкция внецентренно сжатой колонны сходна с центрально сжатой, но в сущности эти элементы работают (и рассчитываются) по-разному. Также элемент будет внецентренно сжат, если кроме вертикальной силы на него будет действовать значительная горизонтальная сила (например ветер, давление грунта на подпорную стенку).

Типичное армирование колонны представлено на рисунке.

Работа и армирование сжатой колонны

на рисунке:

1 — продольная арматура
2 — поперечная арматура

В сжатом элементе вся продольная арматура (1) сжата, она воспринимает сжатие наряду с бетоном. Поперечная арматура (2) обеспечивает устойчивость арматурных стержней, предотвращает их выпучивание.

Центрально сжатые колонны проектируются квадратного сечения.

Изготовление железобетонных конструкций

Изготовление железобетонных конструкций включает в себя следующие технологические процессы:

— Подготовка арматуры
— Опалубочные работы
— Армирование
— Бетонирование
— Уход за твердеющим бетоном

Изготовление сборных железобетонных конструкций

Сущность сборных железобетонной конструкций, против монолитных, состоит в том, что конструкции изготавливаются на заводах ЖБИ, а затем доставляются на стройплощадку и монтируются в проектное положение. Основное преимущество технологии сборного железобетона в том, что ключевые технологические процессы происходят на заводе. Это позволяет достичь высоких показателей по срокам изготовления и качеству конструкций. Кроме того, изготовление предварительно напряженных ЖБК возможно, как правило, только в заводских условиях.

Недостатком заводского способа изготовления является невозможность выпускать широкий ассортимент конструкций. Особенно это относится к разнообразию форм изготавливаемых конструкций, которые ограничиваются типовыми опалубками. Фактически, на заводах ЖБИ изготавливаются только конструкции, требующие массового применения. В свете этого обстоятельства, широкое внедрение технологии сборного железобетона приводит к появлению большого количества однотипных зданий, что, в свою очередь, приводит к деградации архитектуры региона. Такое явление наблюдалось в СССР в период массового строительства.

Большое внимание на заводе ЖБИ уделяется технологической схеме изготовления. Используется несколько технологических схем:

  • Конвейерная технология. Элементы изготовляют в формах, которые перемещаются от одного агрегата к другому. Технологические процессы выполняются последовательно, по мере перемещения формы.
  • Поточно-агрегатная технология Технологические операции производят в соответствующих отделениях завода, а форма с изделием перемещается от одного агрегата к другому кранами.
  • Стендовая технология. Изделия в процессе изготовления остаются неподвижными, а агрегаты перемещаются вдоль неподвижных форм.

В предварительно напряженных конструкциях применяют два способа создания предварительного напряжения: натяжение на упоры и натяжение на бетон, а также два основных способа натяжения арматуры: электротермический и электротермомеханический.

Изготовление монолитных железобетонных конструкций

Защита железобетонных конструкций полимерными материалами

Для защиты железобетонных конструкций применяются специальные полимерные составы, позволяющие изолировать поверхностный слой железобетона от негативных влияний внешней среды (химические агенты, механические воздействия). Для защиты железобетонного основания применяют различные типы защитных конструкций, позволяющих модифицировать эксплуатационные свойства минеральной поверхности — увеличить износостойкость, уменьшить пылеотделение, придать декоративные свойства (цвет и степень блеска), улучшить химическую стойкость. Полимерные покрытия, наносимые на железобетонные основания, классифицируют по типам: обеспыливающие пропитки, тонкослойные покрытия, наливные полы, высоконаполенные покрытия.

Другой метод защиты железобетонных конструкций заключается в покрытии арматуры фосфатом цинка.[1] Фосфат цинка медленно реагирует с корродирующим химикатом (например щёлочью) образуя устойчивое апатитное покрытие.

Примечания

  1. «Effect of zinc phosphate chemical conversion coating on corrosion behaviour of mild steel in alkaline medium: protection of rebars in reinforced concrete» Sci. Technol. Adv. Mater. 9 (2008) 045009 скачать бесплатно

См. также

Ссылки

Wikimedia Foundation.
2010.

dic.academic.ru

Лекция 6: Бетонные и железобетонные конструкции

•отсутствие температурных швов в здании

•неправильное выполнение соединений

6.1 Общие сведения о бетоне и железобетоне

Бетон – искусственный каменный материал, состоит из цементного камня, тяжелых и легких заполнителей (гравий, щебень, керамзит, шлак, песок и пр.), пор и капилляров, заполненных воздухом и водой в жидкой и газообразной фазе.

Основные виды бетонов:

Цементный бетон – изготовленный из смеси цемента, заполнителей и

воды

Силикатный бетон – изготовленный из смеси извести, воды, тонкомолотой добавки (из песка или шлака), песка и других заполнителей; применяется в изделиях автоклавного твердения

Ячеистый бетон – изготовленный из смеси вяжущего (цемент, известь), тонкодисперсного компонента (например, песок) и порообразователя; имеет равномерно распределенные поры размерами до 3 мм.

По объемному весу бетоны подразделяются:

Тяжелые – с объемным весом от 1800 до 2500 кг/м3; изготавливаются с тяжелыми заполнителями (гравий, щебень)

Легкие – с объемным весом600-1800кг/м3; к ним относятся бетоны с легкими заполнителями (керамзит, шлак, пемза) и ячеистый бетон

Железобетон – это рациональное сочетание двух различных по своимфизико-механическимсвойствам материалов – бетона и стали.

Свойства железобетона зависят от свойств исходных материалов, при этом появляется ряд ценных свойств, которыми не обладали составляющие материалы. Например, арматура воспринимает растягивающие напряжения, на которые плохо работает бетон. Бетон защищает арматуру от внешних воздействий (механических и химических), повышает несущую способность стальных элементов на сжатие.

Совместная работа бетона и стали обеспечивается силами сцепления, при этом благодаря близким коэффициентам линейного расширения практически не возникает внутренних напряжений при изменении температуры.

6.2Виды железобетонных конструкций

Взависимости от создания начального напряжения железобетонные конструкции делятся на:обычные, предварительно напряженные

По способу производства железобетонные конструкции делятся на:

монолитные, сборные, сборно-монолитные

Из железобетона изготавливают:

−Фундаменты, подпорные стены

51

−Стены, колонны

−Балки, плиты и настилы перекрытий и покрытий,

−Пространственные конструкции покрытий (оболочки, купола, складки)

−Башни, дымовые трубы

−Резервуары, бункера, напорные трубопроводы

−Конструкции мостов (опоры, устои), гидротехнических сооружений (плотины, катушки генераторов), атомных реакторов

Рисунок 6.1 — Монолитный железобетонный каркас с балочным

(ребристым) перекрытием: 1 – колонна, 2 – главная балка, 3 – второстепенная балка, 4 – плита, 5 – арматура плиты, 6 – арматура второстепенной балки, 7 – арматура главной балки, 8 – арматура колонны

6.3 Свойства бетона и железобетона

Основными свойствами железобетонных конструкций являются:

yпрочность (В)

yморозостойкость (F)

yводонепроницаемость (W)

yплотность (D)

yдолговечность

yогнестойкость

yстойкость против атмосферных явлений Прочность бетона в значительной степени зависит от :

−соотношений и свойств входящих в состав бетона материалов,

52

−методов укладки и обработки смеси,

−возраста к моменту загружения,

−размеров бетонного элемента, температуры и влажности среды, в

которой находится бетон.

Бетон имеет предел прочности при сжатии в 10-15 раз выше, чем при растяжении.

Стадии НДС бетона при сжатии

1 стадия – без видимых следов повреждения

σ< Rт – напряжения сжатия в бетоне не достигли напряжений, при которых произойдет появление первых микротрещин.

Rт=0,3-0,4Rb – для слабых бетонов;Rт=0,65-0,75Rb – для прочных бетонов.2а стадия – появление микротрещин

σ= Rт

2б стадия – появление видимых трещин

σ = 0,7Rb

3 стадия – развитие квазипластических деформаций, вызванных процессом микроразрушения бетона

σ > 0,7Rb

На работу бетона в конструкции влияют:

•Длительность приложения нагрузки (разрушение бетона происходит при σ > Rдл=0,8Rb )

•Повторное приложение нагрузки (разрушение происходит при σ > Rт)

53

Стадии НДС железобетона при изгибе

1 стадия – упругая (без трещин в растянутой зоне)

Бетон растянутой зоны сохраняет сплошность, деформации растянутой зоны не превышают значений εbt = Rbt /Eb , арматура растянутой зоны практически не напряжена. Стадия характерна для малых нагрузок(15-20%от разрушающих).

2 стадия – образование трещин В бетоне растянутой зоны образуются и раскрываются трещины,

арматура включается в работу и при развитии трещин в ней развиваются неупругие деформации, свидетельствующие о приближении напряжений к пределу текучести σy. Стадия характерна для эксплуатационных нагрузок (примерно 65% от разрушающих).

3 стадия – разрушение Самая короткая стадия. Напряжение в арматуре достигают предела

текучести. Различают два случая разрушения:

1 – пластическое разрушение нормально армированного элемента;

2 – хрупкое разрушение элемента с избыточным армированием.

6.4 Характерные дефекты бетонных и железобетонных конструкций

•Конструктивные дефекты

•Недостаточные прочность бетона, скорость схватывания, коррозионная стойкость

•Недостаточная звукоизоляция ограждающих конструкций

•Высокая теплопроводность ограждающих конструкций

•Принятая расчетная схема конструкций не соответствует принятым технологии производства работ, последовательности монтажа и конструкциям узлов.

54

•Недостаточное или избыточное армирование ж.б. элементов

•Дефекты изготовления

•Низкая прочность бетона из-за:

•Изменения водоцементного отношения

•Изменения гранулометрического состава заполнителей

•Изменения состава бетона, свойств заполнителей, цемента, добавок

•Усадочные трещины из-занарушения температурных и влажностных условий твердения, плохого уплотнения бетонной смеси

•Силовые трещины при обжатии бетона преднапряженной арматурой

•Технологические трещины в сборных конструкциях, связанные с нарушением условий распалубливания

•Проскальзывание ПН арматуры в бетоне из-занарушений условий твердения и распалубливания сборной конструкции

•Нарушение схем армирования сборных ж.б. изделий

•Дефекты производства работ

•Применение бетона непроектной прочности

•Неравномерность бетонной смеси в опалубке монолитной конструкции, раковины, отверстия в бетоне

•Замораживание бетонной смеси на стадии твердения

•Нарушения технологических швов в бетоне, необработанные швы

•Сколы бетона от механических повреждений при распалубке, транспортировании, складировании, монтаже

•Силовые трещины при неправильном складировании, перевозке, монтаже

•Применение бракованных сборных ж.б. элементов (панели перекрытий, ригели и колонны каркаса, стеновые панели)

•Нарушение технологии выполнения узлов (полное или частичное отсутствие сварки, коррозионной защиты металлических деталей, герметизации и замоноличивания стыков)

•Недостаточное опирание сборных конструкций, крены, смещения осей, перекосы

•Осадочные трещины в узлах и сборных элементах

•Дефекты из-занарушения норм эксплуатации

•Трещины в бетоне

•Силовые (нормальные и наклонные) трещины в растянутой зоне бетона из-занедостаточной несущей способности

•Продольные трещины по направлению рабочей арматуры изза коррозии арматуры

•Температурные трещины при перенапряжении бетона от температурных воздействий

•Коррозия арматуры и бетона (см. след. слайд)

55

studfiles.net

Сборные железобетонные конструкции: описание, СНИП, характеристики

Сборные железобетонные конструкции изготавливаются на заводах и только после этого доставляются на стройплощадку. С одной стороны, за счёт масштабирования производства это позволяет значительно снизить себестоимость единицы продукции, с другой — конструктор должен задавать чёткие параметры будущего изделия.

Сборные железобетонные конструкции позволяют в кратчайшие сроки возводить целые здания, но возможность модификации изделий в процессе работы крайне ограничена и связана с немалыми финансовыми затратами.

Есть виды железобетонных конструкций, которые изготавливаются только на заводах. Как пример — предварительно напряжённые СЖК. Обычно на предприятиях изготавливают только типовую продукцию. Безусловно, есть возможность заказа индивидуальных параметров, но за уникальность приходится доплачивать. Условно все технологии производства можно поделить на три вида:

  • конвейерная технология,
  • поточно-агрегатная технология,
  • стендовая технология,

Для предварительно напряжённых сборных конструкций используют такие способы производства: натяжение на бетон и натяжение на опоры. Арматура натягивается электромеханическим и электротермическим методом.

Общие характеристики

Характеристики сборных железобетонных конструкций зависят от сорта бетона и типа арматуры, которая в них используется. Бетон обладает такими качественными параметрами:

  • морозоустойчивостью,
  • прочностью,
  • высокой плотностью,
  • огнестойкостью.

Единственный недостаток бетона — это плохое сопротивление растяжениям. Чтобы его нивелировать используется арматура. Она может быть сделана из композита или из стали. Форма может быть разной, но в большинстве случаев применяются ребристые стальные стержни с круглым сечением.

Процесс монтажа

В начале монтажа проверяют состояние уже установленных сборных железобетонных конструкций. Дальнейший алгоритм процесса напрямую зависит от типа СЖК и целей, которые преследуют строители. Тем не менее есть пункты, которые всегда присутствуют в работе:

  1. Осмотр сборных железобетонных конструкций, подлежащих установке. Строители должны убедиться, что закладные детали расположены правильно и антикоррозийное покрытие не повреждено. Особое внимание уделяется арматуре, она не должна быть повреждена или деформирована.
  2. Проверяются проектные и монтажные отверстия. Их диаметр должен соответствовать показателям в проекте. Для замеров используется рулетка или метр.
  3. Сборные железобетонные конструкции исследуются на предмет трещин и раковин. Геометрическая форма изделия должна соответствовать проектной.
  4. После проверки все сборные железобетонные конструкции очищаются. Деформированные в процессе транспортировки детали выпрямляются. Удаляется наплыв бетона и счищается ржавчина (если такая была обнаружена).

Сборные железобетонные конструкции в процессе монтажа могут строповаться разными методами. Грузозахватные средства могут быть в виде траверсов, гибких строп или вакуумных захватов.

Совет! Удобнее всего работать с грузоподъёмными устройствами, у которых есть отцепной дистанционный крюк.

СНиП 52-01-2003 под редакцией от 2012 года

СНиП — это свод правил, который включает в себе набор норм и рекомендаций относительно производства, проектировки, монтажа и транспортировки сборных железобетонных конструкций.

Сборные железобетонные конструкции, несмотря на высокую прочность, должны транспортироваться согласно установленным нормам. Когда проектируется СЖК, во внимание берётся воздействие усилий, которые возникают при подъёме, перевозке и монтаже. При этом нагрузка зависит от массы и рассчитывается при помощи таких коэффициентов:

  • 1,4 — для монтажа;
  • 1,6 — для перевозок;
  • 1,25 — коэффициент динамичности.

Последний показатель является иллюстрацией граничной цифры, ниже которой коэффициент при расчётах не может опускаться. В противном случае надёжность и долговечность сборной железобетонной конструкции станет сомнительной.

Особое место в процессе проектирования сборных железобетонных конструкций играют узловые и стыковые элементы. Именно от их качества зависят эксплуатационные характеристики всей сборной конструкции.

В сборных железобетонных конструкциях большую роль играют петли. При их создании согласно СНиПу 52-01-2003 принято применять горячекатаную арматурную сталь. При этом её класс должен быть не ниже А240.

Важно! Во время создания петель для СЖК недопустимо использование стали марки Ст3пс.

Если вы когда-либо имели дело с монолитными железобетонными конструкциями, то отлично знаете, что их нельзя монтировать при минусовой температуре без специального оборудования. СЖК лишены подобного недостатка. Согласно СНиПу их можно монтировать, когда на улице -40. Это никоим образом не повлияет на их эксплуатационные качества.

Характеристики сборных железобетонных конструкций согласно СНиПам

Особую роль в характеристиках сборных железобетонных конструкций играет армирование. Для достижения оптимального результата необходимо точно подсчитать расстояние от стержня к стержню и диаметр самой арматуры. Очень важно, чтобы стальные элементы полностью скрывали бетон. Есть специальные параметры защитного слоя для каждого типа зданий:

  1. Уровень влажности средний или пониженный, тип помещения закрытый — защитный слой не менее 15 мм.
  2. При высокой влажности в закрытых помещениях — 20 мм.
  3. На открытом воздухе — 25 мм.
  4. В грунте и фундаменте — 35 мм.

Для достижения нужных качественных показателей необходимо, чтобы сборные железобетонные конструкции отвечали этим характеристикам. Уменьшение защитного слоя бетона возможно лишь при наличии дополнительных мер защиты.

Если сборная железобетонная конструкция не имеет надёжного защитного слоя для арматуры, то высока опасность того, что до сборной конструкции доберётся коррозия. Это ставит под угрозу прочность всего здания.

Требования к монтажу согласно СНиПам

При строительстве здания из СЖК роль конструктора возрастает многократно. Именно он должен при помощи специальных программ заранее просчитать параметры будущего строения. Согласно данным характеристикам на заводе будут изготовлены изделия нужной формы и размера.

Монтаж должен проходить строго согласно утверждённому плану. В этом документе предусматривается очерёдность работ и дополнительные мероприятия по обеспечению нужной прочности. Сборные железобетонные конструкции собираются прямо на объекте и устанавливаются на положенное им в проекте место.

Испытания характеристик СЖК по СНиПам.

Перед тем как направить изделие заказчику или поставить его на поток, проводится целый комплекс сложных испытаний. В процессе тестируются такие характеристики:

  • устойчивость против трещин;
  • эксплуатационная пригодность;
  • общая оценка пригодности.

Тестирование проходит посредством изменения нагрузки на сборную железобетонную конструкцию. В некоторых случаях блоки специально разрушаются, чтобы узнать предельные значения прочности.

Обычно из партии берётся несколько изделий, и они поддаются разного рода испытаниям. Выбор последних во многом зависит от предназначения сборных железобетонных конструкций. Оценка пригодности состоит из таких показателей, как:

  • толщина защитного слоя;
  • прочность сварных соединений;
  • геометрический размер сечений и расположения арматуры;
  • прочность сварных швов;
  • механические свойства арматуры;
  • размер изделий.

На основе данных показателей формируется оценка всей партии, и выносится решение относительно её пригодности.

Итоги

Сборные железобетонные конструкции изготавливаются только на заводах. В своё время это дало значительный толчок общей индустриализации промышленности. СЖК можно монтировать в любую погоду, а их стоимость находится на доступном уровне.

bouw.ru

Железобетонные конструкции в современном строительстве: обследование, ремонт и производство




Железобетонные конструкции в современном строительстве являются, без преувеличения, ключевым компонентом практически любого сооружения. Для подобных изделий характерно крайне обширное разнообразие, что позволяет применять их при решении самых разноплановых задач.

Ниже мы опишем ключевые особенности деталей из железобетона, охарактеризуем тонкости их производства, а также рассмотрим основные достоинства и недостатки этого вида материала.

Разнообразие изделий из железобетона не поддается описанию

Классификация изделий

Основополагающим документом, регламентирующим использование подобных изделий, является СНиП по железобетонным конструкциям (2.03.01-84). Этот норматив, а также другие документы, регламентирующие отдельные аспекты применения железобетона в строительстве, определяют его состав и ключевые  требования к характеристикам.

Согласно данным нормативам, железобетон представляет собой композит, состоящий из цементного или аналогичного по свойствам связующего, плотного наполнителя и металлической арматуры. Такое сочетание позволяет объединить массивность и стойкость настоящего бетона с достаточной прочностью на изгиб и сжатие, которой  обладает сталь.

Для облегчения ориентации в разнообразии железобетонных конструкций существует несколько вариантов их классификации. В основе каждого варианта лежит тот или иной фундаментальный признак.

 Так, по принципу возведения ж/б изделия делятся на:

  • Сборные – состоят из отдельных элементов, производимых в заводских условиях и собираемых в единую систему на объекте.
  • Монолитные – обустраиваются путем заливки непосредственно на месте. Для изготовления монолитных конструкций чаще всего применяются опалубки различных форм.

Монолитное строительство

Обратите внимание! Также иногда выделяют промежуточный, сборно-монолитный тип изделий, объединяющий обе описанные технологии.

Классификация по конфигурации обычно включает в себя такие разновидности:

  • Блочные — наиболее распространенные и простые в изготовлении. Представляют собой полнотелые или пустотелые блоки правильной геометрической формы.
  • Линейные – разновидность блочных модулей, вытянутых в длину. К линейным конструкциям обычно относят балки, сваи, столбы, фермы и т.д.
  • Плоские – плиты и перекрытия разного размера и прочности. Как и блоки, могут делаться пустотелыми для уменьшения массы при незначительном снижении прочности.
  • Пространственные изделия – лотки, трубы, кольца для колодцев и т.д. Основной отличительной чертой подобных модулей является наличие внутренней функциональной полости.

Разнообразие форм

Естественно, здесь приводится лишь обзор основных типов изделий. СНиП на железобетонные конструкции содержит более подробную классификацию с точными характеристиками, и потому при проектировке специалисты обращаются именно к этому нормативу.

Основные компоненты и производство

Связующее вещество

Изготовление железобетонных конструкций предполагает использование четырех основных компонентов: связующего, наполнителя, арматуры и воды. Кроме того, для улучшения качества материала в сырье часто добавляют модификаторы – вещества, оптимизирующие состав, улучшающие пластичность, ускоряющие отвердение и т.д.

Пропорции смесей для производства раствора

Связующе является одним из наиболее важных компонентов:

  • В качестве вяжущего материала, отвердевающего после гидратации (взаимодействия с водой) обычно используется портландцемент. Для него характерны высокие показатели прочности и вполне доступная цена.

Обратите внимание! Отдельную группу составляют так называемые безусадочные цементы, объем которых при гидратации не изменяется. С их помощью обычно выполняют ремонт железобетонных конструкций.

  • Для производства бетонов, которые используются в массовом строительстве, обычно применяются цементы марки М400 или М500. Именно на эти виды материала обычно ориентируются, рассчитывая пропорции других компонентов смеси для изготовления ж/б изделий.

Наиболее распространенные марки цемента

  • Однако в ряде случаев от конструкции требуются повышенные механические характеристики. При этом может быть задействован более высокомарочный цемент (М600 – М800). Однако следует помнить, что использование подобных составов существенно удорожает конструкцию. Кроме того, после застывания такие изделия хуже поддаются обработке.

Наполнитель

Вторым по важности компонентом является наполнитель. И если для строительного бетона без внутреннего армирования могут применяться самые разные материалы, вплоть до вспененных полимеров, то при производстве ж/б конструкций обычно задействуются только те вещества, которые обеспечат составу высокую плотность и прочность.

Наполнители разного размера

Их можно условно разделить на несколько групп, которые приводятся в таблице ниже:

Группа наполнителейПримеры и характеристики
Природные материалыНаиболее часто применяемая группа. К ней относятся различные пески, гравий, щебень и т.д.  Как правило, при заливке армированного бетона используются заполнители, полученные путем дробления отходов плотных горных пород  — кварцитов, гранитов и т.д.
Искусственные материалыПроизводятся путем совместной обработки природного сырья и синтетических компонентов.  Для изготовления железобетона искусственные заполнители задействуются очень редко, исключение составляет лишь чугунная дробь для укрепления высокопрочных монолитных конструкций.
Отходы производстваШлак, зола и т.д. Обычно не обладают достаточной прочностью, потому используются в качестве добавок.

Металлическая дробь для особо прочных конструкций

При выборе наполнителя обычно придерживаются таких правил:

  • Для производства бетона марки М400 и ниже используется гравий, для более прочных материалов – щебень.
  • И щебень, и гравий перед внесением в состав подвергают фракционированию – разделению в соответствии с размером частиц. Использование материалов одной фракции способствует повышению однородности состава и улучшению его свойств.
  • При расчете механических характеристик нужно учитывать, что прочность каменного заполнителя должна быть примерно в 1,5 – 2 раза выше, чем прочность цементного состава.

Арматурный каркас

Наконец, важным элементом является арматурный каркас:

  • Для улучшения механических характеристик материала используется стальная арматура – проволока, прутья, трубы или другие элементы, соединенные в каркасы определенной формы. Конфигурация каркаса определяется очертаниями и габаритами самого сооружения, а также расчетными требованиями по прочности.
  • Инструкция допускает как сварное соединение элементов каркаса, так и связывание их использованием специальной проволоки. Второй метод является менее надежным, однако его проще реализовать самостоятельно, потому он широко используется в частном строительстве.

Фото скобы для вязки арматуры

  • По особенностям закладки арматуру разделяют на напряженную и ненапряженную. Напряжением арматуры называют ее предварительно растягивание с помощью специальных устройств: после полимеризации бетона такой каркас сохраняет упругость, и его способность компенсировать нагрузки многократно повышается.

Устройство для предварительного напряжения каркаса

Технология изготовления

Сборные элементы

Схема, по которой осуществляется производство железобетонных конструкций, зависит от того, какой результат мы планируем получить.

При этом методики заливки отдельных блоков и монолитных конструкций существенно различаются:

  • Для производства сборных модулей нам понадобятся формы. Если нужно сделать только несколько штук (например, для формирования перекрытия), то можно собрать форму из досок и толстой фанеры. В противном случае оптимальным выбором будет покупка сборной металлической конструкции с достаточным запасом прочности.
  • Изнутри обрабатываем форму машинным маслом. Деревянные конструкции также можно выстелить полиэтиленом во избежание набухания от влаги.

Промышленная формовка блоков

  • Далее собираем арматурный каркас, который устанавливаем в емкости на расстоянии примерно 30-50 мм от нижней плоскости. Для дистанцирования лучше всего использовать специальные стойки.

Обратите внимания! Не забываем о закладных для крепления и транспортировки модулей с использованием автокрана!

  • Затем заливаем подготовленный раствор на основе цемента, песка и заполнителя. Пропорции основных компонентов определяем в зависимости от требуемой прочности бетона.
  • Используя глубинный вибратор или вибростол, уплотняем материал. При этом из него удаляется лишний воздух, за счет чего плотность повышается и улучшается сцепление гидратированного цемента с арматурой и гравием.

На последнем этапе выполняется сушка изделия, причем в промышленности для этого используют специальные высокотемпературные камеры. Постоянный нагрев выше 500С способствует более быстрому набору прочности. В быту же придется выдерживать блок до использования минимум 28 суток.

Перед использованием в строительстве изделия промышленного производства обязательно проходят многоступенчатую проверку. Тесты по железобетонным конструкциям позволяют определить соответствие параметров прочности запланированным, а также выявить возможные дефекты.

Инструментальное обследование железобетонных конструкций для контроля качества

Заливка монолита

Производство монолитных конструкций является более быстрым, но в то же время – более трудоемким:

  • Вначале собирается арматурный каркас, который устанавливается на определенном заранее участке и сварным способом крепится к уже возведенным элементам.
  • Затем вокруг каркаса возводится опалубка, мощность которой позволяет выдерживать массу залитого раствора без деформации и разрушения.

Заливка монолита по арматуре

  • В опалубку заливаем бетон, распределяя его таким образом, чтобы избежать образования «воздушных карманов». Уплотняем материал, повышая его прочность.
  • Далее выполняем просушивание бетона, следя за тем, чтобы он сохранял достаточное количество жидкости для гидратации. Для этого покрываем материал полиэтиленом, периодически увлажняя поверхность.

Обратите внимание! Сушка должна проходить при положительных температурах. Если же планируется заливка монолита в зимний период, то в конструкцию дополнительно закладываются электропроводящие кабели для нагрева смеси, либо же обустраивается теплоизоляционная опалубка.

После набора прочности желательно выполнить инструментальный контроль качества материала. Это позволит нам с уверенностью использовать его расчетную несущую способность, не опасаясь обрушения.

Достоинства и недостатки

Говоря об этой разновидности материалов, нельзя упустить из виду анализ их сильных и слабых сторон. Как мы знаем, железобетон в капитальном строительстве весьма востребован, потому вполне логично, что у него есть вполне объективные достоинства.

Среди них:

  • Длительный срок службы. ГОСТ на железобетонные конструкции, используемые в строительстве, подразумевает деление на три категории долговечности: первая — свыше 100 лет, вторая – 50-100 лет и третья — от 30 лет.

Обратите внимание! Нормативными документами ограничивается минимально допустимый срок службы сооружения. При соблюдении правил эксплуатации, своевременной профилактике и ремонте этот период можно многократно увеличить.

  • Относительно невысокая стоимость. Если принимать во внимание исключительно финансовую составляющую, то железобетонная конструкция выйдет значительно более дешевой, нежели стальная с аналогичными эксплуатационными показателями.
  • Высокая термостойкость. Принимая во внимание низкую теплопроводность бетона, можно с уверенностью утверждать, что такое сооружение будет куда более огнестойким, чем изделие из стальных балок.
  • Сопротивление воздействию химических и биологических факторов. Инертный бетон надежно изхолирует стальной каркас от внешней среды, благодаря чему конструкция на несколько порядков медленнее разрушается вследствие коррозии. Да и бактериальные поражения бетона встречаются только в исключительных условиях (постоянная высокая влажность при высокой температуре).

Возведенное сооружение будет достаточно прочным и долговечным

  • Хорошая сопротивляемость нагрузкам – статическим и динамическим. Это преимущество обусловлено оптимальной комбинацией свойств бетона и стальной арматуры.
  • Технологичность – при необходимости и наличии необходимых ресурсов из железобетона можно изготовить практически любую архитектурную форму. В частном строительстве возможна также заливка конструкций своими руками: конечно, трудозатраты будут существенными, но отнюдь не запредельными.

Впрочем, железобетонные конструкции обладают и рядом недостатков:

  • Во-первых, как ни парадоксально, минусом считается малая прочность при значительной массе. По этому показателю железобетон серьезно уступает стальным фермам и балкам, поскольку изделие несет значительно меньшей полезной нагрузки на единицу массы.
  • Во-вторых, эксплуатационные качества материала (теплопроводность, звукоизоляция и т.д.) делают невозможным использование его в жилищном строительстве без дополнительной отделки.

Материал требует обязательной теплоизоляции

Впрочем, эти минусы не являются фатальными, и потому данная разновидность стройматериалов  будет повсеместно использоваться, по-видимому, еще довольно долго. Тем более что сопоставимых по характеристикам альтернатив пока не предвидится.

Вывод

Производя железобетонные конструкции по СНиПу, нужно уделять внимание всем нюансам, начиная от состава раствора и заканчивая режимом набора прочности. Только в этом случае возведенное сооружение будет обладать всеми положительными качествами, характерными для описываемого материала.

Видео в этой статье содержит дополнительную информацию по данному вопросу, так что новичкам (и не только!) мы настоятельно рекомендуем с ним ознакомиться.


masterabetona.ru