Конструкции из железобетона

Каркас из железобетона

Строительство — сложный и долгий процесс. Есть много методик, материалов и техник, которые используются в таком виде работ. Они отличаются в зависимости от того, будет ли сооружение жилым помещением, или строением для промышленных целей. Среди них – использование железобетонных каркасов. Это не новый и распространенный вид строительства, особенно часто применяемый для сооружения многоэтажных конструкций. Правильная техника строительства и качественные материалы обеспечат максимально возможную стойкость. Прочность и надежность таких строений доказана годами.

Преимущества и недостатки

Железобетонные каркасы применяется в строительстве как многоэтажных, в том числе высотных, конструкций, так и в сооружении небольших частных домов. В первом случае это техническая необходимость в силу прочности такого вида материала, во втором – экономично не обосновано, так как можно использовать более дешевые составляющие. К плюсам использования железобетонного каркаса в строительстве можно отнести:

• хорошие несущие данные;
• большой эксплуатационный период;
• большую длину пролетов (6 м);
• качественное изготовление составляющих каркаса полностью проводится на производствах, что обосновывает их надежность.

Из-за того, что железобетонными каркасами можно создавать большие площадки, расширяется возможность в планировании внутреннего пространства. Среди недостатков можно назвать только большой вес конструкций.

Виды. Где используется в строительстве?

Каркасные железобетонные конструкции можно разделить на:

• монолитные;
• сборно-монолитные;
• сборные.

Каждый из этих видов лучше всего подходит для своего типа строительства и схема их установки полностью разные. Использование сборного железобетонного каркаса (серия 1.020) раньше ограничивалось только сооружениями для промышленных или административных целей, сейчас этот материал широко применяется для жилых помещений, так как удалось ввести в такую конструкцию гибкую внутреннюю планировку. Использование этого вида имеет свои плюсы:

• применение небольшого количества материалов (как, например, в монолитном);
• возможность работать при низких температурах.

Особенностью этого вида является то, что таким железобетонным каркасом обеспечивается невысокая несущая способность и в нем используются жесткие узлы. К минусам этого вида относиться:

• рама каркаса не сопротивляется горизонтальному движению, отчего неизменяемость пространства зависит только от вертикальных элементов;
• ограниченность в выборе формы конструкции из-за заводских стандартов.

Сборный железобетонный каркас составляют три элемента:

• колоны;
• ригели;
• основы лестничных проемов.

Схема сборного железобетонного каркаса.

Эти элементы изготавливаются на производстве, после чего привозятся на строительство и собираются в единую конструкцию. Монолитные каркасы делают на строительной площадке путем заполнения опалубки конструкции бетонной смесью нужной марки. Преимущества использования:

• нет ограничения по форме, местонахождению элементов в конструкции, сечению колонн;
• прочность – способны выдержать любую нагрузку и количество этажей;
• нагрузки между элементами в железобетонном каркасе рассредоточиваются, что дает возможность экономить используемые материалы (жесткие составляющие часть нагрузки с колон переносят на балки и перекрытия);
• при возведении стен и перегородок используются материалы с высокими теплоизоляционными свойствами.

Для сооружения монолитной конструкции используют съемную опалубку, которая заливается бетоном. Это ускоряет строительные работы.

Технология строительства железобетонных каркасных конструкций

Есть разные типы сооружения помещений в зависимости от вида каркаса и этажности.

Сборные конструкции

При расчете каркаса многоэтажного сооружения используется расчетная схема с жесткими связями сдвига. Типы каркасов для высоких сооружений: рамные, связевые, комбинированные. Для перемещения составляющих каркаса при изготовлении в них закладывают монтажные петли или оставляют небольшие отверстия. Железобетонные каркасы сооружают, сваривая стальные детали.

Для сборных каркасов делают железобетонные фундаменты, в которые устанавливают колонны, расстояние между которыми 6 и 12 м. Балки для фундамента делают из бетонов марок 200-400. На укладываемые балки (длинна равняется шагу колонн) опираются несущие стены. Балки укладывают на ступенчатый фундамент таким образом, чтоб верхний уровень на 3 см был ниже уровня пола. Проемы между балками и колонами заливают бетоном. Заполнение проводят бетоном марки 100.

Колонны серии 1.020-1/87.

После фундамента делают гидроизоляцию (защита пола от промерзания и влияния грунтов на балки фундамента). При сооружении больших конструкций необходимо использовать колонны 1.020. Они способны выдержать нагрузку до 500 т (примерно 10 этажей при усилении в стыке). Чтоб изготовить жесткий диск перекрытия, необходимо установить приваренные ригели в одну, которые направлены в одну сторону, и связанные плиты по колонных рядах.

Ячеисто-бетонные блоки лучше всего подходят для наружного стенового ограждения железобетонных каркасных сооружений. Их выкладывают одним рядом, с нулевой жесткостью, что помогает сохранить пластичность фасадов. Наружные стены устанавливают на плиту перекрытия или ригели. Таким образом, нет ограничения по количеству этажей здания.

Если внешние стены сооружаются из мелких блоков, то они могут выкладываться как в один слой, так и многослойно. При конструировании таких строений необходимо следить, чтоб кладка не была опорой для каркаса. Толщину стен выбирают, учитывая теплоизоляционные требования: для жилых домов толщина наружной стены должна быть 50 см (прочность В 2.5, морозостойкость F 25).

Для кладки внутренних стен и перегородок между квартирами и других внутренних элементов также используют ячеисто-бетонные блоки. Эти перегородки проектируются для каждого этажа самонесущими. При планировании толщины стен и перекрытий основным требованием является звукоизоляция (больше 50 дБ), которая определяется согласно нормативным документам. Этот параметр зависит от блоков, раствора, бетона и т. д. Для улучшения звукоизоляции могут использовать заполнение промежутков минплитой (плотность 80-100 кг /м3).

Перегородки между комнатами выполняют толщиной 12 см из ячеистых блоков (звукоизоляция не меньше 43 дБ).

При кладке стен в комнатах, где предполагаемая влажность повышена (например, ванная комната), необходимо использовать защиту для ячеистых блоков от влаги и пара. Отделочные наружные работы необходимо проводить после полного естественного высыхания здания, иначе влажность с блоков будет выходить внутрь помещения.

Расчетной схемой одноэтажного железобетонного каркасного промышленного здания является рама, в которой ригели и колонны скрепляются при помощи шарнирного соединения. При строительстве монолитного каркасного здания в первую очередь делают опалубку, потом делают необходимый раствор и делают заполнения опалубки бетононасосом.

Сборно-монолитные каркасы

Колонны ставятся в отверстие в железобетонной плите. На плиту ставятся многопустотные панели, на них – пролетные панели. Арматурная сетка межколонных панелей сваривается с армопрутьями пролетных панелей, после чего происходит заполнение бетонной смесью.

Повышение эффективности монолитного каркасного жилья

Схема армирования перекрытий: 1 – колонны; 2 – плоская плита перекрытий; 3 – ограждение лестничной клетки (вертикальные диафрагмы жесткости); 4 – арматура колонн; 5 — консольная плита; 8,9 – нижняя арматура «условного» ригеля; 10 – нижняя арматура плиты; 11,12 – верхняя арматура ригеля и плиты.

Не смотря на то, что монолитный каркас уже широко используется в строительстве, его функциональные свойства стараются постоянно повысить. Строители пытаются сделать его более прочным, уменьшить расход материалов. Одним из способов достижения такой цели является использование бетона более высокой марки. Это уменьшает расход арматуры в каркасах, отчего расход на материалы уменьшается. Эффективность каркаса достигается, если армирование составляет больше 3%. Оптимизация монолитного железобетонного каркаса происходит по:

• марке бетона;
• сечению ж/б составляющих;
• количеству арматуры в бетоне.

В сооружении монолитных каркасных зданий используют метод, при котором коробку конструкции заглубляют в землю на глубину до 2 этажей. При этом все здание замоноличено. Такая техника позволяет упрочнить конструкцию, так как нагрузки передаются пластовым грунтам (они высокопрочные).

Стоимость такого здания очень большая (опалубка, техника и т. д.), отчего при строительстве одноэтажных (2-3) сооружений используется редко. Для таких конструкций чаще используют сборные железобетонные каркасы, что дешевле и они достаточно прочны для такой высоты.

Железобетонные каркасы — наиболее подходящий материал для возведения многоэтажных зданий. Такая конструкция является прочной и выдерживает большой вес и этажность. Каркасы бывают сборными, сборно-монолитными и монолитными, каждый из них подходит для конкретного вида строительства. Не так давно сборные каркасы использовались только для промышленных или административных целей.

Использование такого материала для небольших, например, одноэтажных, сооружений нецелесообразно из-за большой стоимости материалов и работ. Техника конструирования железобетонных каркасных зданий проектируется до каждой мелочи, что обеспечивает надежность и стойкость таким сооружениям. При возведении таких зданий необходимо учитывать нормативы, которые законом установлены для разных помещений.

Здания из монолитного железобетона

ТИПЫ ГРАЖДАНСКИХ ЗДАНИЙ

Монолитными называют строительные конструкции, главным образом бетонные и железобетонные, основные части кото­рых выполнены в виде единого целого (монолита) непосредственно на месте возведения здания или сооружения. При сочетании моно­литных конструкций со сборными способ возведения и окончатель­ная конструкция называются сборно-монолитными. Способ возве­дения зданий из монолитного и сборно-монолитного железобетона позволяет получить разнообразные формы зданий, любые формы и размеры проемов, различную этажность и т.п. Однако требования унификации геометрических параметров, нагрузок, типов изделий должны соблюдаться так же, как и для полносборных зданий.

Цельномонолитные здания — жилые, общественные, производ­ственные — возводятся как с несущими стенами, так и с использова­нием каркаса в зависимости от технологических и функциональных требований. Отличительными особенностями таких решений явля­ются четкость и простота конструктивных форм: колонны — круглого или прямоугольного сечения; перекрытия — в основном безбалоч­ные, обеспечивающие свободу в расстановке перегородок, т.е. свобо­ду планировочных решений; вертикальные диафрагмы жесткости упрощают конструкцию узлов сопряжения перекрытий с колонна­ми, работающими в этом случае только на вертикальные нагрузки; в перекрытиях укладываются все разводки труб для электро- и слабо­точных устройств, что исключает необходимость в устройстве под­весных потолков или подсыпок под полы, в которых обычно разме­щают трубы.

Применение для многоэтажных каркасных зданий простран­ственных ядер жесткости, выполняемых из монолитного железобе­тона, позволяет возводить эти здания с усложненной конфигурацией в плане, с разнообразными объемно-планировочными решениями. В конструктивном же отношении образование сплошного, коробча­того в плане, сечения ядра жесткости вместо плоских стен жесткости но много раз увеличивает пространственную жесткость здания, а также позволяет значительно снизить расход бетона и стали.

Одним из эффективных направлений в строительстве много­этажных зданий является применение сборно-монолитных крупно­панельных элементов. Однако возведение зданий из стандартных панелей ограничивается высотой 20-25 этажей. При такой этаж­ности в панелях возникают значительные усилия от ветровых на­грузок, которые приводят к исчерпанию их несущей способности. Увеличение этажности может быть достигнуто сочетанием панель­ной системы с монолитным ядром жесткости, которое воспринимает все горизонтальные нагрузки, действующие на здание, освобождая панели для работы только на вертикальные нагрузки.

Монолитные и сборно-монолитные системы, применяемые в жилищном строительстве, ориентированы преимущественно на бес­каркасные конструктивные системы в перекрестно-стеновом или поперечно-стеновом варианте. При смешанных конструктивных системах первый этаж — каркасный, верхние — бескаркасные.

Монолитное домостроение подчиняется жестким требованиям унификации: шаг продольных и поперечных стен 2,7—7,2 м с гра­дацией 300 мм; высота жилых этажей 2,8 и 3 м; высота нежилых этажей 3,3; 3,6; 4,2 м; шаг несущих конструкций первых нежилых этажей: 6,0; 6,6; 7,2 м — может быть принят независимо от шага не­сущих конструкций вышерасположенных этажей здания.

Унификация позволила предусмотреть ряд вариантов решения основных конструкций зданий в зависимости от производственных и материальных возможностей района строительства. Неизменны­ми во всех вариантах остаются монолитные внутренние стены тол­щиной не менее 160 мм при выполнении из тяжелого бетона и не менее 180 мм — из конструктивного легкого.

По технологическому признаку разнообразие монолитных и сборно-монолитных стен можно свести к трем модификациям — стены полностью монолитные; стены, содержащие только монолит­ный слой (либо пояс); стены, не содержащие монолитных бетонных включений.

Первая группа стеновых конструкций решается при возведе­нии зданий в крупнощитовой и блочной опалубке. Монолитные стены проектируют однослойными из легких бетонов плотностью 1000-1200 кг/м , класса не ниже В3,5. Следует отметить, что совре­менные энергоэкономические требования ограничили область при­менения таких конструкций южными районами страны.

Сборно-монолитные стены содержат и сборные элементы. Моно­литный слой толщиной не менее 120 мм из тяжелого или легкого плотного бетона. Сборный элемент стены — «скорлупа» — имеет утепляющие и защитно-отделочные функции, располагается снаружи монолитного слоя, являясь его оставляемой опалубкой. Сборная «скорлупа» может иметь несколько вариантов конструкции: одно­слойная легкобетонная панель; панель из конструкционного легкого бетона с утепляющими вкладышами; железобетонная ребристая панель с толщиной плиты 80 мм и эффективным утеплителем. «Скорлупы» крепят к монолитному слою гибкими связями.

Когда климатические условия позволяют применить утепление изнутри, толщину монолитного слоя принимают не менее 160 мм при выполнении его из тяжелого бетона и не менее 200 мм — из лег­кого бетона. Внутренний утепляющий слой выполняют из газобетон­ных блоков плотностью 300-350 кг/м .

Рациональной областью применения монолитного железобето­на являются конструкции перекрытий под большие нагрузки, в ча­стности устройство безбалочных перекрытий. Возведение таких перекрытий методом подъема — один из прогрессивных методов. Основные особенности метода подъема перекрытий заключаются в изготовлении «пакета» перекрытий в виде плоских монолитных же­лезобетонных плит на уровне земли и постепенном подъеме их по направляющим опорам. Направляющими опорами служат сборные железобетонные или металлические колонны, а также монолитные железобетонные ядра жесткости, возводимые в переставной или скользящей опалубке. Перекрытия поднимают с помощью специ­альных домкратов, устанавливаемых на колоннах.

Преимуществами этого метода являются: возможность создавать разнообразные объемно-планировочные решения зданий как с по­мощью изменения конфигурации бортовой опалубки перекрытий, так и благодаря отсутствию выступающих из перекрытий балок и ригелей, произвольному расположению в плане колонн; комплекс­ная механизация процессов возведения зданий, удобство выполне­ния значительной части работ на уровне земли; возможность возво­дить объекты в условиях ограниченной строительной площадки (благодаря отсутствию наземных кранов и минимальных площадей для складирования материалов), что имеет особо важное значение в условиях строительства на сложном рельефе или на затесненных площадках среди существующей городской застройки.

Сборно-монолитные перекрытия состоят из двух элементов: нижней сборной плиты толщиной 40-60 мм и монолитного верх­него бетонного слоя толщиной 100-120 мм.

Сборные перекрытия монтируют из типовых изделий, приме­няемых в массовом строительстве: плит сплошного сечения или многопустотных элементов.

Лестницы, перегородки, лифтовые шахты монолитных и сбор­но-монолитных зданий выполняют сборными.

Крупнопанельные здания

Крупнопанельными называют здания, монтируемые из заранее изготовленных крупноразмерных плоскостных элемен­тов стен, перекрытий, покрытий и других конструкций. Сборные конструкции имеют повышенную заводскую готовность — отделан­ные наружные и внутренние поверхности, вмонтированные окна и двери.

По конструктивной схеме здания бывают: бескаркасные, с про­дольными и поперечными несущими стенами и каркасные.

Бескаркасные здания состоят из меньшего числа сборных элемен­тов, отличаются простотой монтажа и имеют преимущественное применение в массовом жилищном строительстве. В этих зданиях наружные и внутренние стены воспринимают все действующие на­грузки. Пространственная жесткость и устойчивость обеспечивают­ся взаимной связью между панелями стен и перекрытий. При этом существует четыре конструктивных варианта опирания плит пере­крытий: на продольные несущие стены; по контуру; на внутренние поперечные стены; по трем сторонам (на продольную несущую и внутренние поперечные).

В каркасных панельных зданиях действующие на них нагрузки воспринимают ригели и стойки каркаса, а панели выполняют чаще всего лишь ограждающие функции. Различают следующие конст­руктивные схемы: с полным поперечным каркасом; с полным продольным каркасом; с пространственным каркасом; с неполным поперечным каркасом и несущими наружными стенами; с опи-ранием плит перекрытия по четырем углам непосредственно на колонны; с опиранием плит на наружные панели и на две стойки по внутреннему ряду. Эти схемы особенно эффективны для обществен­ных зданий.

Важным этапом проектирования крупнопанельных зданий яв­ляется выбор системы разрезки стен (рис. 4.1).

В крупнопанельных зданиях применяют горизонтальную схему (однорядная разрезка) членения — образуется одноэтажными панелями размером на одну комнату (с одним окном), на две ком­наты и полосовая (из полосовых поясных и простеночных панелей). Вертикальная схема (двухрядная разрезка) образуется из панелей на два этажа: с одним окном на этаж и полосовая из двухэтажных про-

Рис. 4.1. Схемы разрезки фасада здания на панели: а — на комнату с окном; б — на две комнаты с окнами или окном и балконной дверью; в — ленточная навесная панель; г — простеночные панели на два этажа с подоконными вставками стеночных панелей и междуэтажных поясных панелей. В граждан­ском строительстве наибольшее распространение получила горизон­тальная схема разрезки стен.

Конструкции стеновых панелей

К стеновым панелям, кроме основных требований, которые предъявляются к наружным стенам (прочность, малая теплопровод­ность, небольшая масса, огнестойкость, экономичность), предъяв­ляют специальные требования: технологичность изготовления в за­водских условиях; простота монтажа; совершенство конструкций стыков; высокая степень заводской готовности.

Стеновые панели ввиду их значительной длины и высоты при небольшой толщине не обладают устойчивостью. Эта устойчивость обеспечивается креплением панелей между собой, с конструкция­ми перекрытия и др. В зависимости от вида конструктивной схемы стеновые панели делятся на несущие, самонесущие, навесные. Панели наружных стен могут быть одно- и многослойными.

Однослойные панели изготовляют из однородного малотепло­проводного материала (легкого или ячеистого бетона), класс проч­ности которого должен соответствовать воспринимаемым нагрузкам, а толщина — учитывать климатические условия района строитель­ства. Панель армируют сварным каркасом и сеткой. С наружной стороны панели имеется защитный слой из тяжелого бетона тол­щиной 20-30 мм и с внутренней стороны — отделочный слой из це­ментного или известково-цементного раствора толщиной 10-15 мм. Хорошим материалом для однослойных панелей является ячеистый бетон плотностью 600-700 кг/м . Толщина панелей зависит от кли­матических условий и принимается 240-320 мм. Эти паНели применяют для зданий с внутренними поперечными несущими сте­нами, где наружные стеновые панели являются самонесущими.

Двухслойные панели состоят из несущего слоя из плотного легко­го (плотностью > 1000 кг/м3) или тяжелого бетона класса В10-В15 и утепляющего слоя из теплоизоляционного легкого или ячеистого бетона или жестких теплоизоляционных плит. Толщина несущего слоя для стеновых панелей должна быть не менее 60 мм, его распо­лагают с внутренней стороны помещения, чтобы он одновременно являлся и пароизоляционным. Теплоизоляционный слой снаружи защищают слоем декоративного бетона или раствора марки 50-70 толщиной 15-20 мм.

Трехслойные панели состоят из двух железобетонных плит и эффективного теплоизоляционного слоя (утеплителя), укладыва­емого между ними. В качестве утеплителя применяют полужесткие минераловатные плиты, пенополистирол, маты из стекловолокна, а также жесткие утеплители — пеностекло, пеносиликат, пенобетон и др. Железобетонные слои панели соединяются между собой свар­ными арматурными каркасами. Внутренний слой трехслойной па­нели принимают толщиной 80 мм, а наружный — 50 мм. Толщину слоя утеплителя определяют теплотехническим расчетом.

Асбестоцементные плиты могут иметь каркасную и бескаркасную конструкцию. Каркасная панель состоит из двух асбестоцементных листов: наружного толщиной 10 мм, внутреннего — 8 мм и каркаса между ними из асбестоцементных брусков специального профиля. Внутри панели укладывают утеплитель. Плиты крепят к каркасу на прочном полимерном клею. Бескаркасные панели состоят из наружного асбестоцементного листа толщиной 10 мм, которому придается коробчатая форма, и второго плоского листа, образующе­го внутреннюю поверхность панели. Между листами укладывается утеплитель. Толщина панелей равна 140 мм.

Панели внутренних стен изготовляют из тяжелого или легкого бетона (шлакобетона, керамзитобетона), а также ячеистых и сили­катных бетонов. По конструктивному решению несущие панели внутренних стен могут быть сплошными, пустотелыми, часто ребристыми, с ребрами по контуру. Их высота соответствует размеру этажа, а длина кратна размерам конструктивной ячейки здания. Панели поперечных стен выполняют размером на комнату, панели продольных стен — на 1-2 комнаты.

Для бескаркасных крупнопанельных зданий характерны конст­руктивные схемы:

— с малым шагом несущих поперечных стен — 2,7-3,6 м, попереч­ные и продольные стены здания — несущие.

Панели наружных стен однослойные или трехслойные, внутренних стен — желе­зобетонные толщиной 120-160 мм. Плиты перекрытия — железо­бетонные сплошные толщиной 120 мм с опиранием по контуру. Фундаментами наружных самонесущих стен служат сборные железобетонные блоки, внутренних несущих стен — железобе­тонные плиты прямоугольной формы. Наружные стены подзем­ной части здания смонтированы из керамзитобетонных или железобетонных трехслойных цокольных панелей.

Внутренние поперечные стены — из железобетонных панелей толщиной 120-160 мм. Перекрытие над подвалом — из плоских железобе­тонных плит толщиной 120 мм, опертых по контуру; с большим шагом несущих поперечных стен — 3,6-7,2 м, несущие поперечные стены из плоских железобетонных панелей толщи­ной 160 мм. Наружные продольные стены — самонесущие одно­рядной или поясной разрезки из панелей, изготовленных из легких или ячеистых бетонов. Межкомнатные перегородки — гипсобетонные толщиной 80 мм. Плиты перекрытия — сплош­ные железобетонные толщиной 160 мм или многопустотные тол­щиной 220 мм;

— со смешанным шагом несущих поперечных стен.

Наружные стены — самонесущие однорядной разрезки из керамзитобетонных па­нелей. Плиты перекрытия — сплошные толщиной 160 мм, опер­тые в узких ячейках по контуру, в широких ячейках — по двум сторонам, или многопустотные толщиной 220 мм. Подземная часть здания с большим и смешанным шагом несущих попе­речных стен: фундаменты внутренних стен — железобетонные плиты, уложенные сплошной или прерывистой лентой; под наружные стены (участки между лентами фундаментов) уклады­вают бетонную подготовку толщиной 100 мм.

Внутренние стены подземной части монтируют из железобетонных панелей толщи­ной 160 мм с проемами для прохода и пропуска коммуникаций. Наружные стены — из ребристых железобетонных цокольных панелей, утепленных керамзитобетоном. Подвал перекрывают многопустотными плитами толщиной 220 мм или сплошными толщиной 160 мм;

— с тремя продольными несущими стенами пролетом 6 м.

Наружные продольные стены — несущие из керамзитобетонных панелей толщиной до 400 мм. Внутренняя продольная стена — несущая из плоских железобетонных панелей толщиной 160-200 мм. Плиты перекрытия — железобетонные сплошные толщиной 160 мм. Подземная часть здания смонтирована из трапециевид­ных фундаментных плит, цокольных панелей и панелей внут­ренних стен.

В зданиях с поперечным расположением несущих стен лестницы состоят из площадок и маршей. Лестничные площадки укладывают на продольные стены и монтажные столики поперечных стен. Лестничные марши опирают на четверти продольного ребра пло­щадки, и закладные детали соединяют сваркой.

В зданиях с продольным расположением несущих стен лестни­цы выполняют из маршей с полуплощадками, опертых на продоль­ные стены здания.

Балконы консольно заделаны в наружную стену, они могут быть закрепленными с междуэтажным перекрытием или дополнительно опертыми на приставную Г-образную стойку. Плиты балкона име­ют вынос до 1,2 м. Полы — цементные или керамической плитки с уклоном от здания. Ограждение высотой 1050 мм — в виде стальной решетки или защитного экрана из листовых материалов.

Стыки наружных и внутренних крупнопанельных зданий

Сопряжение панелей стен между собой и с перекрытиями назы­ваются стыками. Эксплуатационные качества крупнопанельных домов во многом зависят от конструктивного исполнения стыков. Стыки должны быть прочными, долговечными, водо- и воздухоне­проницаемыми, иметь достаточную теплозащиту и быть несложны­ми по способу заделки.

Стыки наружных стен подразделяют по расположению на гори­зонтальные и вертикальные.

Вертикальные стыки по способу связей панелей между собой разделяют на упругоподатливые и жесткие (монолитные).

При устройстве упругоподатливого стыка (рис. 4.2) панели со­единяют с помощью стальных связей, привариваемых к закладным деталям стыкуемых элементов. В паз, образуемый четвертями, вхо­дит на глубину 50 мм стеновая панель внутренней поперечной стены. Соединяют панели с помощью накладки из полосовой стали, при вариваемой к закладным деталям панели.

Рис. 4.2. Конструкция вертикального упругоподатливого стыка панелей:

1 — стальная накладка; 2 — закладные детали; 3 _ тяжелый бетон; 4 — термовкладыш; 5 — полоса гидроизола или рубероида; 6 — гернит или пороизол; 7 — раствор или герметик

Для герметизации стыка в его узкую щель заводят уплотнительный шнур гернита на клею или пороизола на мастике. С наружной стороны стык промазывают спе­циальной мастикой — тиоколовым герметиком. Для изоляции от проникновения влаги с внутренней стороны стыка наклеивают на битумной мастике вертикальную полоску из одного слоя гидроизола или рубероида. Вертикальные колодцы стыка заполняют тяжелым бетоном. Недостатком упругоподатливых стыков является возмож­ность коррозии стальных связей и закладных деталей. Такие креп­ления податливы и не всегда обеспечивают длительную совместную работу сопрягаемых панелей и, следовательно, не могут предохра­нить стык от появления трещин.

Более распространенными являются жесткие монолитные стыки. Прочность соединения между стыкуемыми элементами обеспечива­ется замоноличиванием соединяющей стальной арматуры бетоном. На рис. 4.3 приведен монолитный стык однослойных стеновых па­нелей с петлевыми выпусками арматуры, соединительными скобами из круглой стали диаметром 12 мм. Между замоноличенной зоной стыка и герметиком образована воздушная вертикальная полость, которая служит дренажным каналом, отводящим попадающую внутрь шва воду с выпуском ее наружу на уровне цоколя. Нередко в стык панелей для повышения его теплозащитных свойств уклады­вают минераловатный вкладыш, обернутый полиэтиленовой плен­кой или из пенопласта.

Рис. 4.3. Монолитный вертикальный стык:

а — вертикальный стык; б — то же с утепляющим пакетом;

1 — наружная керамзитобетонная панель; 2 — анкер диаметром 12 мм;

3 — дренажный канал; 4 — пороизоловый жгут; 5 — герметик;

6 — прокладка; 7 — скобы; 8 — бетон; 9 — внутренняя несущая панель

из железобетона; 10 — петля; 11 — минераловатный пакет

Для устройства жестких стыков используют также сварные ан­керы — связи, которые представляют собой Т-образные элементы, изготовленные из полосовой стали и располагаемые в стыке «на реб­ро». При этом в стеновых панелях оставляют концевые выпуски ар­матуры (в пределах габарита форм), которые приваривают после установки панелей к концам анкеров. Такое соединение позволяет обеспечить плотное заполнение полости стыка бетоном, почти втри раза уменьшить расход стали.

Вертикальные стыки по особенностям заделки наружной части бывают: закрытые, защищаемые снаружи цементным раствором, герметизирующей мастикой, упругой прокладкой, а изнутри — прослойкой рубероида, утепляющим пакетом и монолитным бетоном; открытые с раздельными водо- и воздухонепроницаемыми преградами; водоотбойная лента, не допуская влагу вовнутрь стыка, одновременно отводит ее наружу; дренированные снаружи защищены так же, как и закрытые стыки, но их конструкция допускает поэтаж­ный отвод влаги, попавшей вовнутрь стыка. Влага через декомпрес-сионный канал стекает вниз, здесь через дренажное отверстие на пересечении вертикального и горизонтального стыков водоотводя-щим фартуком выводится наружу. Таким образом, дренированный стык по способу заделки относится к закрытым, а по характеру ра­боты — к открытым.

Для устройства горизонтальных стыков верхнюю стеновую па­нель укладывают на нижнюю на цементном растворе. При этом че­рез горизонтальный шов, плотно заполненный раствором, дожде­вая вода может проникать вследствие капиллярного подсоса воды через раствор. Поэтому в стыке устраивают противодождевой барь­ер, идущий сверху вниз. На наклонной части раствор прерывают и создают воздушный зазор, в пределах которого подъем влаги по ка­пиллярам прекращается (рис. 4.4).

РИС. 4.4. Конструкция горизонтального стыка однослойных стеновых панелей.

1 — железобетонная панель перекрытия; 2 — цементный раствор; 3 — стеновая панель; 4 — противодождевой барьер; 5 — герметизирующая мастика (тиоколовая или полиизобутиленовая УМС-50); 6 — пороизол или гернит; 7 — термовкладыш в гидроизоляционной оболочке

Рис. 4.5. Типы стыков колонн: а — сферический; б — плоский безметальный; 1 — сферическая бетонная поверхность; 2 — выпуски арматурных стержней; 3 — стыковочные ниши;

4 — паз для монтажа хомута; 5 — раствор или мелкозернистый бетон;

6 — центрирующий бетонный выступ; 7 — сварка выпусков арматуры

Соединение панелей внутренних стен бескаркасных зданий осуществляется путем приварки соединительных стержней диамет­ром 12 мм к закладным деталям по верху панели. Вертикальные швы между панелями заполняют упругими прокладками из антисепти-рованных мягких древесно-волокнистых плит, обернутых толем, а вертикальный канал заполняют мелкозернистым бетоном или ра­створом.

Каркасно-панельные здания

Каркасно-панельные здания широко применяются при строитель­стве общественных зданий. Для них характерны две конструктивные схемы — с поперечным и продольным расположением ригелей.

Элементы сборного железобетонного каркаса включают колон­ны прямоугольного сечения высотой один-два этажа с одной кон­солью для крайнего ряда и двумя консолями для среднего ряда; ригели таврового сечения с одной или двумя полками для опирания плит перекрытия и лестничных маршей; плиты перекрытия (много­пустотные или сплошные), состоящие из межколонных (связевых), пристенных с пазами для колонн и рядовых плит шириной 1200, 1500 мм.

Сопряжение элементов каркаса, осуществляемое на опоре, на­зывают узлом.

К узлу относят:

— стык колонн: колонну опирают через бетонные выступы оголов­ков, сваривая выпуски арматуры и замоноличивая стык (рис. 4.5); опирание ригеля на консоль колонны: на поверхности консоли закрепляют сваркой закладных деталей, наверху —стальной на­кладкой, приваренной к закладным деталям колонны и ригеля, затем швы замоноличивают раствором (рис. 4.6); опирание плиты перекрытия на ригель: уложенные плиты на пол­ки ригелей соединяются между собой стальными связями, зазоры между ними заделываются раствором. Различают следующие системы каркасов: рамные, рамно-свя-зевые, связевые.

Рамная система (рис. 4.7) состоит из колонн, жестко соединен­ных с ними ригелей перекрытий, располагаемых во взаимно-перпен­дикулярных направлениях и образующих жесткую конструктивную систему.

Врамно-связевых системах (рис. 4.8) совместная работа элемен­тов каркаса достигается за счет перераспределения доли участия в ней рам и вертикальных стенок-связей (диафрагм). Стенки-диафрагмы располагают по всей высоте здания, жестко закрепляют в фундамен­те и с примыкающими колоннами. Их размещают в направлении, перпендикулярном направлению рам, и в их плоскости.

Рис. 4.6. Узел соединения ригеля с колонной:

1 — колонна; 2 — закладная деталь; 3 — соединительная планка;

4 — ригель; 5 — цементный раствор

Рис. 4.7. Схема здания с рамной системой: 1 — колонна; 2 — ригели

Рис. 4.8. Схема зданий с рамно-связевыми каркасами:

а — с плоскими связями; б — с пространственными связями;

1 — колонны; 2 — ригели; 3 — плоские связевые элементы

Расстояние между стенками-связями обычно принимают 24-30 м. Эти системы применяют при проектировании общественных зданий высотой до 12 этажей с унифицированными конструктивно-планировочными сетками б х б и б х Зм.

Для общественных зданий большой этажности применяют связе­вые системы каркасов с пространственными связевыми элементами в виде жестко соединенных между собой под углом стенок или пространственных элементов, проходящих по всей высоте здания, образующих так называемое ядро жесткости (рис. 4.9). Эти про­странственные связевые элементы жесткости закрепляют в фунда­ментах и соединяют с перекрытиями, образующими поэтажные го­ризонтальные связи-диафрагмы (диски), которые и воспринимают передаваемые на стены горизонтальные (ветровые) нагрузки. Про­странственные связевые элементы размещают обычно в централь­ной части высотных зданий.

Пространственная жесткость каркасно-панельных зданий обес­печивается: жестким сопряжением элементов каркаса в узлах; уста­новкой стенок жесткости; укладкой связевых и пристенных плит между колоннами здания; заделкой швов между плитами перекры­тия; устройством связей стен лестничных клеток и лифтовых шахте каркасом здания.

Рис. 4.9. Схема зданий со связевыми элементами: а — коробчатыми; б — Х-образными; в — круглыми; г — двутавровыми

Стенами каркасных зданий являются панели из легких или яче­истых бетонов толщиной 250-300 мм. По местоположению в стене различают панели: поясные (цокольные, междуэтажные, парапетные) длиной 3-6 м и высотой 0,9-2,1 м; простеночные шириной 0,3-1,8 м и высотой 1,2-2,7 м; угловые для внешних и внутренних углов. Стеновые панели могут быть самонесущими и навесными. Пане­ли опирают на перекрытие или на наружный продольный ригель. К колонне стеновые панели крепят с помощью стальных элемен­тов, привариваемых к закладным деталям.

В табл. 4.1 приведены технико-экономические показатели па­нельных зданий.

Железобетонные конструкции

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

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

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. Фосфат цинка медленно реагирует с корродирующим химикатом (например щёлочью) образуя устойчивое апатитное покрытие.

Примечания

См. также

• Предварительно напряжённый железобетон
• Фибробетон
• История железобетона

Ссылки

• СНиП 2.03.01-84* «Бетонные и железобетонные конструкции»
• Железобетон и железобетонные изделия
• Колонны и сваи жби
• Плиты перекрытия, железобетонные изделия (ЖБИ)

Железобетонные конструкции стали настоящим прорывом в 19 веке. Сейчас практически все строительные объекты возводятся с их помощью. На данный момент каждый день в мире производится порядка двух миллиардов кубических метров ЖБИ. Без них невозможна постройка офисов, высотных домов и промышленных зданий.

Железобетонные конструкции позволяют быстро и с минимальными финансовыми затратами возводить дома разной степени сложности. По своей сути ЖБИ — это арматура, залитая цементным раствором.

Характеристики железобетона

Бетон обладает большой прочностью. Это позволяет строить здания с долгим сроком эксплуатации. К тому же он хорошо выдерживает перепады температуры. К другим полезным характеристикам этого материала причисляют:

• морозостойкость,
• высокую плотность,
• водонепроницаемость,
• огнестойкость.

Прочность бетона при сжатии в 10—20 раз больше, чем при растяжении. Этот параметр во многом зависит от используемого песка и гравия. Главную роль играет качество цемента. Именно цемент определяет, насколько прочным будет состав.

Заливка бетоном позволяет защитить арматуру от коррозии. Строения, выполненные из этого материала, отличаются долговечностью и стойкостью. Очень сильно на качество материала влияет пористость, а именно отношение пор к общему объёму.

Важно! Поры есть в любой конструкции. Они появляются в результате испарения воды, не вступившей в реакцию с цементом. Очень часто большая пористость является доказательством использования недостаточного количества цемента в смеси.

Плотность представляет собой отношение массы бетона к его объёму. Чем выше эта характеристика, тем более прочной будет железобетонная конструкция. Благодаря высокой плотности бетон хорошо противостоит сжатию.

Вне зависимости от толщины железобетонной конструкции она может эффективно передавать тепловой поток. Теплопроводность бетона в 50 раз меньше, чем у стали, но намного выше, нежели у кирпича.

Результатом невысокой теплопроводности железобетонных конструкций становится их огнестойкость. Благодаря этому данный материал также используют при обустройстве промышленных цехов, где приходится работать с высокими температурами.

Важно! Железобетонные конструкции могут выдерживать температуру до 1000 градусов на протяжении длительного времени. При этом изделия не разрушаются и не трескаются.

Важной характеристикой бетона является его морозоустойчивость. Этот материал при насыщении водой может выдерживать многократные перепады температур без каких-либо последствий. Процент снижения прочности минимальный.

Тем не менее у бетона есть один весомый недостаток. Его сопротивление растяжению крайне мало. Поэтому в конструкцию добавляются армированные элементы. К примеру, стальная проволока или прутья.

Единая железобетонная конструкция обладает высокой прочностью и хорошим сопротивлением растяжению. К тому же технология создания данных изделий за последние 150 лет сильно изменилась и продолжает совершенствоваться каждый день.

Что такое армирование

Армирование позволяет создавать железобетонные конструкции на века.

Лучшим примером в данном контексте будет постройка прочного и долговечного пола. В процессе работы осуществляется стяжка на металлической основе. Бетонный пол бывает следующих видов:

• наливной;
• опирающийся на грунт или плиты;
• стяжка со слоем теплоизоляции;
• стяжка, базирующаяся на плитах перекрытия.

Кроме увеличения прочности железобетонной конструкции, армирование позволяет сократить затраты бетона. В процессе работы могут использоваться такие материалы, как:

• арматурный каркас,
• сетка из стекловолокна,
• сетка из катанки,
• сварная сетка с ячейками,
• сетка из полимеров,
• фиброволокно.

Широкий выбор даёт возможность подобрать оптимальный вариант для создания качественной и долговечной железобетонной конструкции.

ЖБК можно классифицировать по многим параметрам. За 150 лет непрерывного совершенствования было придумано множество методов создания железобетонных конструкций с применением разных технологий и сортов бетона.

Сборные железобетонные конструкции

Их производят на строительной площадке из заранее подготовленных элементов. При этом СЖК создаются на специализированных предприятиях, где есть необходимое оборудование и высокий уровень автоматизации труда. Это позволяет добиться уменьшения себестоимости и максимальной продуктивности.

В своё время создание СЖК крайне позитивно повлияло на всеобщую индустриализацию и механизацию сферы строительства. Сборные железобетонные конструкции позволяют возводить здания в любые погодные условия. Можно осуществлять постройку зимой и летом, в дождь, ветер и жару.

Тем не менее сборные железобетонные конструкции имеют один существенный недостаток, а именно высокую трудоёмкость. К тому же создание стыков имеет большую металлоёмкость и соответствующую стоимость.

Монолитные железобетонные конструкции

Эти изделия создаются непосредственно на строительной площадке путём укладки бетона в опалубку. Как результат снижения стоимости МЖК можно добиться за счёт уменьшения расходов на бетон, арматуру, опалубочные материалы и оплату труда.

Застройщик сам определяет обоснованность использования того или иного количества материалов в зависимости от степени сложности объекта и его назначения. Это позволяет создавать более гибкую смету, реально оценивая потребности производства.

Главное достоинство монолитных железобетонных конструкций — их пространственная целостность. Если брать профессиональную терминологию, то это высокая статическая неопределённость. За счёт этого монолитные конструкции имеют малую материалоемкость.

МЖК использую как для возведения типичных, так и для создания уникальных зданий. Эти изделия позволяют строить объекты, применяя разные виды опалубки, среди которых:

• несъёмная,
• передвижная,
• щитовая,
• блочная.

Также при создании монолитных железобетонных конструкций применяются крупные блоки арматуры и пространственные армированные каркасы. Также данная технология позволяет наладить механизированную подачу и укладку бетона. Есть ряд сооружений, которые создаются только при помощи МЖК, к ним относят:

• бассейны,
• фундаменты,
• сооружения с мощными динамическими нагрузками.

В каждом из вышеперечисленных вариантов применение монолитных железобетонных конструкций экономически выгодно. Несмотря на серьёзные преимущества, данная технология имеет свои недостатки, среди которых:

• трудоёмкая опалубка;
• сезонность работ;
• сроки строительства во многом зависят от скорости затвердевания смеси.

Работы с монолитными железобетонными конструкциями осуществляют только в тёплое время года. Для ускорения процесса применяют специальные сорта цемента, которые застывают чрезвычайно быстро.

Сборно-монолитные железобетонные конструкции

Это целый комплекс элементов. Согласно данной технологии сборный и монолитный железобетон укладывается вместе.

Главную роль в данной технологии играет качество сцепления сборных элементов с монолитными. Чтобы достичь нужного результата сборные конструкции могут иметь разную форму и размер. В комплексах такого рода может использоваться напрягаемая и ненапрягаемая арматура. Всё зависит от конкретной ситуации и назначения объекта.

Если поверхность сборно-монолитных железобетонных конструкций имеет высокий уровень шероховатости, то можно обойтись без шпонок. В местах, где сборные элементы контактируют с бетоном, предусматривается выпуск поперечной арматуры. Анкеровка укладывается в монолитном бетоне дополнительно.

Важно! Сборный железобетон в данных конструкциях является опалубкой для монолитной составляющей.

Сборно-монолитные железобетонные конструкции сочетают в себе достоинства обоих предыдущих видов. Они весьма экономичны и позволяют строить здания посредством современных методов быстро и качественно.

Важно! Монолитный железобетон гарантирует высокую пространственную жёсткость. Это снижает материалоемкость.

В монолитных элементах широко применяются лёгкие и ячеистые бетоны. Допускается использование искусственных пористых заполнителей. Из-за чего значительно уменьшается удельный вес конструкции.

Правила создания надёжных железобетонных конструкций

В процессе работы должны быть соблюдены все СНиПы и нормы строительства. Некоторые организации дополнительно ориентируются на международные стандарты, чтобы получить важное конкурентное преимущество. Тем не менее есть свод обязательных правил, которые должны соблюдаться при создании бетонных перекрытий:

1. Сетка или каркас не должны создавать препятствий для равномерного распределения бетона.
2. Сначала на площадку укладывается материал для армирования и только после этого осуществляется заливка.
3. Необходимо избегать попадания в железобетонную конструкцию масляных веществ. Они препятствуют образованию крепкой связи между бетоном и каркасом.
4. Чтобы защитить ЖБК от коррозии, бетон должен полностью скрывать элементы армирования.

Каркасное армирование используется тогда, когда фундамент и пол — единая система фиксации дома. Подобная технология применяется при постройке на грунтах с низкой степенью надёжности.

Итоги

В современном строительстве используются все виды железобетонных конструкций в зависимости от их конкретных преимуществ. Главное — это соблюдение всех правил и норм строительства, которые гарантируют безопасность и долговечность постройки.

• Баня из газобетонных блоков своими руками
• Приготовление бетона вручную: пропорции, таблица
• Бетон своими руками
• Шлакоблоки своими руками в домашних условиях

Что такое железобетон: виды, область применения

Железобетонные конструкции — достаточно распространенный вид материалов в строительстве, без которого не обходится сегодня ни одна современная стройка по всему миру.

Что такое железобетон?

Железобетон это – композитный строительный материал, для производства которого используется сталь и бетон. При его изготовлении, заранее подготовленный железный каркас заливается раствором из цемента, песка и воды. После его затвердевания и получается железобетон, обладающий прочностью стали и стойкостью к факторам окружающей среды бетона, компенсируя при этом их недостатки. В частности стойкостью к сжатию и растяжению.

Понятие и историческая справка

Первым железобетон изготовил французский садовник, выращивающий экзотические растения в оранжерее Версаля — Жозеф Монье. Он занимался продажей саженцев пальмы, получая при этом мало дохода. Большую часть выручки приходилось отдавать бондарю, который готовил для будущих пальм деревянные горшки.

Дешевым вариантом стал керамический сосуд, но он является очень хрупким изделием, и при случайном падении садовника, не заметившего на полу мешок с цементом, попросту разбился. Но данный случай навел его на мысль изготавливать горшки из цемента и песка. И здесь наш герой потерпел фиаско — материал легко разрушали со временем, обладающие большой силой роста корни растений. Для укрепления конструкции он зашил ее в металлический каркас, но изделие при этом, потеряло эстетический внешний вид, поэтому садовник покрыл его еще одним внешним слоем бетона.

В результате подобные горшки получились практичными и недорогими. После этого, Жозеф Монье запатентовал свою технологию и не прогадал, ведь свойства подобного материла стали востребованными в строительстве. Железобетон стали использовать повсеместно для создания зданий и сооружений, которые отличались прочностью и надежностью, стойкостью к разным факторам окружающей среды.

Виды по технологии изготовления

Железобетонные изделия бывают:

1. В зависимости от способа изготовления:

• Монолитными. Их создают на месте ведения строительных работ. Ярким примером этого вида является фундамент. Производится он следующим образом – вырывается котлован, в котором создается опалубка, монтируется армирующая сетка, которая впоследствии, заливается непосредственно бетонным раствором.
• Сборными. Элементы будущей сборной конструкции производятся в цеху, не на месте строительства. После достижения ими готовности, они транспортируются к месту сборки.
• Сборно-монолитные. Зачастую несущее основание конструкции заливается на месте, а его верхняя часть собирается из элементов, заранее изготовленных промышленным способом.

2. В зависимости от способа армирования:

• Обычными.
• Предварительно напряженными.

Технология изготовления напряженного бетона достаточно проста и ничем особо не отличается от применяемой при производстве обычного. Единственным отличием является то, что армирующая сетка предварительно натягивается, и после затвердевания бетона при снятии натяжителей энергия напряжения работает на сжатие, передается всему изделию, обеспечивая ему повышенную стойкость, компенсацию весовым растягивающим нагрузкам.

Перечень самых востребованных железобетонных изделий и их условные обозначения:

Он представляет собой плотный, прочный, тяжелый материал, который плохо впитывает влагу и пропускает воздух, устойчив к влиянию температур в широком диапазоне.

У него есть как преимущества, так и недостатки.

1) Достоинства

1. Прочность и износостойкость.
2. Самоуплотняемость. Со временем он становится тверже и прочнее.
3. Стойкость к нагрузкам.
4. Долговечность.
5. Пожаростойкость. Изготовленные из этого материала конструкции не возгораются, не способствуют горению.
6. Химическая нейтральность.
7. Технологичность. Можно производить изделия любой формы, придавать им при помощи добавок любой цвет.
8. Небольшая стоимость.

2) Недостатки

1. Сравнительно с чистым металлом небольшая прочность.
2. Для производства изделий и их составных элементов требуется достаточно большое количество времени.
3. Приличная масса. Даже использование легких бетонов не позволяет существенно снизить вес.
4. Вероятность появления трещин после усадки, которые необходимо отметить не влияют на свойства изделия и не обеспечивают его разрушение.
5. Низкий уровень тепло- и звукоизоляции.
6. Плохая воздухопроницаемость. Созданные из него здания требуют обустройства системы вентиляции, в случае если планируется длительное пребывание в них людей.

Свойства и состав

В состав железобетона входят цемент, вода, песок и железо. В изделии используется больше бетона, чем металла. При этом удельный вес железа и конструкция стального каркаса может быть разной. Все зависит от изделия, которое планируется создать – плита, колона, свая, фундамент и т.д.

Основные свойства железобетона:

• прочность;
• надежность;
• долговечность.

Виды арматуры

Она бывает:

1) в зависимости от назначения:

• рабочей;
• выдерживающей максимальные нагрузки на растяжение;
• распределяющей нагрузки по всей плоскости изделия.

2) в зависимости от технологии производства:

• стержневой. В эту категорию входят прутки, стержни любого диаметра, изготовленные по технологии горячей прокатки;
• армирующая проволока. Производится, как из низкоуглеродистой, так и из высокоуглеродистой стали.

Поверхность армирующих элементов может быть гладкой или рифлёной.

Виды бетона

Для производства железобетонных конструкций могут использоваться как легкие, так и тяжелые бетоны. При этом зачастую используются последние.

При производстве избыточных железобетонов применяются бетоны, которые имеют прочность на сжатие не ниже класса В15. В состав изделия включается стержневая арматура классов А240, А300, А400, А500, В500, диаметр которой должен быть не меньше 40 мм. Созданная для заливки конструкция имеет вид пространственных каркасов и плоских сеток. Нередко может быть использовано жесткое армирование с применением профилированных стальных заготовок – швеллеры, уголки, двутавры.

Для изготовления перенапряженных железобетонов применяются марки бетонов В20 — В60 (относятся к тяжелым), арматурная сталь — А540, А600, А800, А1000, Вр1200, Вр1300, Вр1400, Вр1500, К1400 и К1500.

Сталефибробетоны изготавливаются из специальных бетонных смесей с применением для армирования металлических пластин небольшого размера.

Характеристики

Что такое железобетон? Это удачное сочетание свойств двух разных материалов, которые можно объединить в одну монолитную конструкцию. Вначале создается форма для заливки. После этого из стали каркас. Далее замешивается раствор, который заливается в форму. Изделие должно определенное время выстояться, чтобы приобрести требуемые свойства. В процессе затвердевания между арматурой и бетоном возникают существенные силы сцепления, поэтому под определенной нагрузкой оба материала деформируются совместно.

В число полезных и востребованных в современном строительстве свойств этого материала входит:

• высокая плотность;
• способность выдерживать очень большие весовые и ударные нагрузки;
• стойкость к воздействию влаги, повышенных и пониженных температур, их резким колебаниям.

Плотность бетона и его влагостойкость не допускают возникновения коррозии заключенного в него металла. Затвердевший раствор предохраняет железо от непосредственного контакта с огнем в случае возникновения возгорания в месте расположения конструкции.

Как тот, так и другой материал имеют приблизительно одинаковый коэффициент линейного расширения. По этой причине даже при воздействии повышенных температур не наблюдается внутренних разрывов и разрушения, сохраняется изначальная целостность.

Прочное соединение входящих в железобетон материалов обеспечивается:

• специальными выступами, которые обеспечивают 75 % общей величины сцепления;
• силами трения;
• адгезией (склеиванием) бетона и металлических элементов

Область применения

Железобетонные изделия являются широко используемым в строительстве материалом, в частности при создании:

• гражданских, жилых зданий;
• промышленных зданий;
• сооружений, инженерных конструкций и т.д.

Все используемые в строительстве элементы железобетонных изделий разделяются на следующие группы – предназначенные для создания:

• фундаментов, подземных объектов – колодцев;
• каркасов – балок, прогонов, ригелей, перемычек;
• стен – блоки, перегородки;
• межэтажных конструкций – плиты перекрытия;
• лестниц – марши.

Кроме этого, железобетон имеет узконаправленное применение. Его используют для создания:

• мостов разных размеров;
• гидроэлектростанций не зависимо от того, в каком месте планируется их расположение;
• сооружений, которые будут контактировать с водой;
• ядерных реакторов;
• аэродромов и т.д.

Для обеспечения повышенной стойкости к воздействию влаги в бетон при создании подобных конструкций добавляют специальные вещества, которые отталкивая воду, обеспечивают ему антикоррозийные свойства.