Содержание
Монолитный и сборный железобетон. Сущность предварительного напряжения.
Железобетон это такие комплексные конструкции, образованные из бетона и стальных стержней, работающих совместно, называются железобетонными, а стальные стержни — их арматурой.
В состав стальной арматуры балки, кроме продольных стержней, расположенных в растянутой зоне и воспринимающих нормальные растягивающие усилия, входят поперечные вертикальные стержни, работающие на главные растягивающие напряжения (ближе к опорам), и монтажные стержни. Все стержни в местах пересечений соединяются контактной точечной сваркой, образуя сварной арматурный каркас.
Необходимая площадь сечения продольных и поперечных стержней арматуры определяется расчетом, а способ их объединения в сварные каркасы и количество таких каркасов в сечении балки — удобствами сварки и установки каркасов, удобствами укладки бетонной смеси и другими условиями.
Принципиально важным условием совместной работы арматуры с бетоном в железобетонных конструкциях является их сцепление, которое обеспечивается:
- в арматуре периодического профиля — выступами на поверхности стержней,
- в сварной арматуре — за счет сварных пересечений, в каждом из которых стержень одного направления служит анкером для стержня другого направления, и, кроме того,
- во всех случаях за счет обжатия стержней арматуры бетоном при усадке.
Изгибаемые железобетонные элементы в строительстве:
- жб балки и
- железобетонные плиты,
Плиты отличаются от балок большей шириной и меньшей высотой поперечного сечения.
Изгибаемые железобетонные элементы очень часто делают таврового (Т-образного) и П-образного (ребристого) сечения. Смысл таких конструктивных форм в том, чтобы удалить возможно большую часть бетона растянутой зоны (не учитываемого при расчете прочности), оставив лишь часть, необходимую для размещения продольной и поперечной рабочей арматуры и связи ее со сжатой зоной. При этом уменьшается расход бетона и стоимость элементов и достигается очень большое снижение веса (в 5 раз и более).
Схема работы бетонных блоков при изгибе
Высокая прочность стальной арматуры делает целесообразным использование железобетона также и в сжатых элементах — колоннах, так как наличие в них арматуры дает возможность несколько уменьшить их поперечные размеры (по сравнению с бетонными) и повысить их надежность при случайных эксцентриситетах продольных сил и поперечных нагрузках. Продольные стержни арматуры колонн соединяют (также при помощи сварки) поперечными стержнямй во избежание потери устойчивости, вследствие работы на сжатие.
Раньше в железобетоне применялись в основном бетоны марок 100—200, в настоящее время обычными (для сборного железобетона) становятся марки 400—500. Для некоторых видов железобетонных конструкций, например колонн, работающих в основном на сжатие, целесообразно повышение марки бетона до 900. При этом повышение марок бетона в настоящее время лимитируется в основном недостаточно высокими качествами заполнителей.
Варьируя марку бетона и количество арматуры в железобетонном элементе (при сохранении его формы и размеров), можно довольно широко видоизменять его прочность. Это дает возможность в одной и той же форме изготовлять элементы различной несущей способности.
Важными свойствами железобетона являются его огнестойкость и коррозионная стойкость, обусловленные тем, что стальные стержни арматуры укрыты в железобетоне защитным слоем бетона.
Жаростойкий железобетон отличается от обычного особыми свойствами материалов: бетон применяется жаростойкий, арматура только из горячекатаной стали, поскольку холоднотянутая проволока при нагревании теряет наклеп и как следствие свою прочность.
Виды железобетонных конструкций
Существуют разные виды плит перекрытия и размеры. Поэтому строитель может выбрать для себя такой вид, который ему подойдет для конструкции. Как правило, их различия состоят в методике производства, а также целях применения.
Монолитные – считается самым прочным материалом, состоящим из бетона и арматуры. Железобетонные конструкции такого типа позволяют достигать монолитности здания, большой скорости строительства, большой срок эксплуатации с минимальными расходами. С таким материалом нельзя работать при показателе температуры ниже нуля. К минусам еще можно отнести вероятность усадки бетона и возникновения трещин.
Сборные жби – также являются готовыми элементами для сборки здания по подготовленному плану. Этот вид можно монтировать независимо от того, какая температура на улице, в отличие от предыдущего. Необходимо помнить, что для распределения всех элементов необходимо использовать спецтехнику, потому что они обладают большим весом.
Железобетонные плиты – применяются для строительства помещений. Это могут быть жилые дома, коммерческие здания и другие постройки похожего типа. Такие плиты изготавливаются на заводе уже с готовыми проемами для окон и дверей. Плиты для потолков, конечно, являются сплошными. Во время транспортировки нужно выполнять определенные правила, чтобы элементы не были повреждены. Каждый из них необходимо устанавливать вертикально под углом 10 градусов, укладывая между ними специальные подкладки.
Фермы – представлены плоскими конструкциями с решетками. Их устанавливают в качестве перекрытий в зданиях промышленного, культурного и производственного назначения. Их положительными чертами являются высокая прочность, жесткость, стойкость к огню и морозу. Устанавливаются такие конструкции исключительно с расчетами надежной несущей способности.
Балки и ригели. Как правило, это длинные элементы с квадратным сечением. Ригели используют для того, чтобы распределить нагрузку стропил по балкам. Можно сказать, что это опора, к которой крепятся остальные несущие детали. Балки используют реже для того, чтобы покрытий или перекрыть определенную часть объекта.
Сваи – применяются для фундамента при наличии неустойчивой почвы. Такие конструкции известны своей высокой стойкостью к морозу, воде, коррозии и химическим веществам. Сваи могут поставляться на строительную площадку уже готовыми с учетом нужной прочности, несущей способности и других характеристик, но также их можно залить непосредственно на месте.
Стойки – их можно увидеть вдоль трассы в качестве опор для светильников, а также для проведения электросетей. Внутри них находится каркас из арматуры, который держит бетонную стойку. Несмотря на свою простоту, существует несколько различных видов стоек для разного применения.
Колонны – выполняют роль опор для каркаса здания. Их устанавливают для того, чтобы закрепить арки, ригели, балки. Выполняются эти элементы из марки бетона минимум М200/М300. Арматура производится также из специальных составляющих. Колонны устанавливают при строительстве жилых, промышленных комплексов, чтобы распределить нагрузку от перекрытий. Они выполнены таким образом, чтобы выдерживать сейсмическое влияние, не портиться от влажности, перепада температур и влияния веса элементов, находящихся сверху.
Объемные блоки – своего рода готовые помещения. Блоки имеют тонкие стенки и специальные проемы для дверей и окон. Такие конструкции позволяют свести к минимуму выполнение работ на строительной площадке, при этом повысив качество постройки
Важно учитывать, что при использовании готовых блоков, разнообразия архитектурных планов будет на низком уровне. Вопрос с транспортировкой также может вызвать трудности
Объемные блоки чаще всего используют для строительства пансионатов, гостиниц, домов, внутри которых одинаковая планировка.
Санитарно-технические кабины (стк) — готовые объемные блоки, которые планируется использовать в качестве санузела. Кабины выполняют из высококачественного бетона, арматуры и проволоки. В раствор могут быть добавлены специальные химические вещества, которые повышают стойкость к огню, морозу и влаге.
Сборно-монолитные ЖБИ – своего рода конструктор, который изготовил завод, а собрать его нужно на строительной площадке. Такое решение помогает достичь высокой скорости строительства, качества и экономии денег.
Предварительно напряженный железобетон
Характерной особенностью изгибаемых железобетонных элементов является образование трещин в бетоне растянутой зоны уже при нормальных эксплуатационных условиях, обусловленное малой растяжимостью бетона (относительная предельная деформация εб-пред =0,0001).
Рассмотрим железобетонную балку с арматурой из Ст. 3. При напряжении в растянутой арматуре δ = 1000 кг/см2, т. е. в пределах, допускаемых для Ст. 3 при нормальной эксплуатации, удлинение арматуры на участке длиной 1 м будет равно
В то же время предельное возможное удлинение бетона
Недостаточная растяжимость бетона компенсируется образованием трещин и суммарная ширина раскрытия трещин на длине 1 м равна 0,5—0,1=0,4 мм. Однако при большом количестве трещин ширина каждой из них настолько мала, что наличие их не препятствует нормальной эксплуатации конструкции.
Имея в виду экономию металла, повысим марку стали, приняв Ст. 5 при σ = 2000 кu/см2. При этом на длине 1 м
При той же величине ΔLб.пред суммарная ширина раскрытия трещин на длине 1 м равна 1,0—0,1 =0,9 мм, т. е. возросла более чем в 2 раза. Вследствие неравномерности раскрытия трещин отдельные из них могут получить такое раскрытие, что это сделает недопустимой нормальную эксплуатацию конструкции (хотя даже и такие трещины в неработающем бетоне растянутой зоны практически не сказываются на несущей способности балки в целом).
При арматуре из стали той же марки Ст. 5, но периодического профиля, будет обеспечиваться надежное сцепление бетона с арматурой по всей ее длине, растянутый бетон будет лучше следовать за деформациями арматуры и при той же суммарной ширине раскрытия трещин количество их будет больше, а наибольшая ширина раскрытия меньше (примерно как при арматуре из Ст. 3).
Однако дальнейшее повышение марки арматурной стали из-за большего раскрытия трещин практически невозможно.
Предварительное напряжение железобетона обеспечивает возможность дальнейшего и очень большого повышения напряжений в арматурной стали вплоть до применения высокопрочной проволоки с пределом прочности до 20000 кг/см2 .
Схема экономии преднапряженного бетона
Идея предварительного напряжения заключается в том, чтобы предварительно, т. е. до нагружения балки эксплуатационной нагрузкой, создать сжимающие напряжения в той зоне балки, которая при эксплуатации работает на растяжение. Тогда при нагружении балки эксплуатационной нагрузкой растягивающие напряжения в бетоне появятся лишь после того, как будут погашены предварительные напряжения сжатия. И так как величина усилия предварительного обжатия поддается широкой регулировке, балка может быть запроектирована и выполнена даже так, что в бетоне и при эксплуатационных нагрузках не будет растягивающих напряжений.
Предварительное напряжение железобетонных конструкций осуществляется двумя способами:
- натяжением арматуры на упоры и
- натяжением на бетон.
При натяжении на упоры арматура до укладки бетонной смеси натягивается гидравлическими домкратами до определенного напряжения, не превышающего предела упругости, и закрепляется концами в упорах. После этого укладывают бетонную смесь и арматура остается натянутой на протяжении всего времени твердения бетона. После отвердения бетона концы арматуры освобождают и она, стремясь вернуться к первоначальной длине, обжимает бетон.
При стержневой арматуре из горячекатаной стали периодического профиля используют электротермический вариант этого способа, который отличается от описанного выше тем, что необходимое удлинение стержней достигается без помощи домкратов путем нагревания их пропусканием электрического тока. Нагретые стержни закрепляются в упорах, и при остывании получают необходимое натяжение.
При натяжении на бетон арматура натягивается после отвердения бетона. Для этого при изготовлении конструкции в ней оставляют каналы. После отвердения бетона в каналы заводят стержни горячекатаной арматуры или пряди из высокопрочной проволоки и натягивают их домкратом с передачей реактивных усилий непосредственно на бетон самой конструкции, чем и создается обжатие бетона. По достижении необходимого усилия арматура закрепляется в вытянутом состоянии, домкраты отключаются и в бетоне сохраняется достигнутое при натяжении арматуры предварительное обжатие. Затем канал заполняют (под давлением) цементным раствором.
Характеристики железобетонных конструкций
Завод железобетонных изделий изготавливает, как готовые монолитные конструкции, сборно-монолитные, так и железобетон сборного характера. Чтобы изделия получились качественными, применяют в составе стальную арматуру и бетон с высоким показателем прочности. Различные виды железобетонных конструкций могут использоваться при температуре от 70 градусов ниже нуля до 50 градусов выше нуля.
При выборе изделия необходимо учитывать сферу, в которой оно будет применяться. Это влияет на то, каким характеристикам должна соответствовать конструкция.
Вот некоторые сферы, в которых данный материал может быть применим:
- На территории промышленных объектов – строительство ангаров, складов, цехов и помещений производства.
- Для строительства жилых домов – в качестве стен, фундамента и другого.
- Особые сооружения – аэродромы, конструкции морского назначения, бункера и прочее.
Говоря о положительных сторонах использования этих элементов важно обратить внимание на их огне- и морозостойкость, а также способность оставаться целыми при относительной сейсмической активности. Со временем такая прочность только повышается с учетом того, что использовать конструкцию из этого материала можно, как минимум на протяжении 50 лет. Для того, чтобы из деталей собрать нужную форму, необходимо иметь базу знаний и спецтехнику
Особых умений здесь не требуется. Большим плюсом является также то, что несмотря на наличие такого большого списка положительных моментов, цена на этот материал остается оптимальной
Для того, чтобы из деталей собрать нужную форму, необходимо иметь базу знаний и спецтехнику. Особых умений здесь не требуется. Большим плюсом является также то, что несмотря на наличие такого большого списка положительных моментов, цена на этот материал остается оптимальной.
Конечно, у железобетона есть свои минусы. Например, одним из них является служит большая масса. Он не способен обеспечить тепло внутри помещения. Из-за этого возникает потребность в организации дополнительных средств теплоизоляции.
При планировке стоит проводить скрупулезные расчеты, иначе лишняя плита может стать виновницей разрушения.
Производство железобетонных изделий включает различные методики, которые влияют на их качество
Важно знать, что почти главную роль играет наполнитель для бетона и вяжущий элемент. Если они будут низкого качества, то и изделия не прослужат долго
Помимо состава важным моментом служит уровень плотности и пористости. Бетонный монолит будет прочным в том случае, если количество пор сведено к минимуму, а плотность к максимуму. Хотя бетонные конструкции не способны выдерживать сопротивление на растяжение, благодаря определенному сочетанию с металлом, этот материал имеет впечатляющие показатели.
Монолитный и сборный железобетон
При своем зарождении в промышленном строительстве железобетон применялся только в виде монолитных конструкций, т. е. таких, которые полностью возводятся на том месте и в том положении, как это предусмотрено проектом здания или сооружения.
Процесс возведения монолитных конструкций:
- а) заготовка и установка лесов и укрепляемых на них форм, предназначенных для заливки в них бетонной смеси; такие формы, называемые опалубкой, обычно делают из досок;
- б) заготовка и установка арматурных каркасов;
- в) приготовление и укладка в опалубку бетонной смеси;
- г) уход за бетоном в процессе его твердения, имеющий целью обеспечить нормальный температурно-влажностный режим твердения бетона;
- д) распалубка, т. е. освобождение отвердевшего бетона от форм после достижения им необходимой прочности.
Большое число отдельных операций, выполнение которых возможно только в последовательном порядке, делает процесс возведения монолитных конструкций весьма длительным, сдерживающим общие темпы строительства, а в зимнее время — требующим дополнительных затрат для обеспечения нормальных условий твердения бетона.
Однако и до настоящего времени некоторые железобетонные промышленные сооружения, например, отличающиеся большой высотой при ограниченных размерах в плане (дымовые трубы, угольные башни коксохимических заводов, силосы для хранения сыпучих материалов, башенные копры каменноугольных шахт), строят монолитными — с применением подвижной (скользящей) или переставной опалубки.
В первом случае пояс опалубки высотой 1 —1,5 м без разборки, медленно (периодически) поднимается вверх, при этом все нагрузки (кроме веса бетона) посредством выступающих вверх стальных стержней передаются на нижнюю, ранее, забетонированную часть самого сооружения.
Во втором случае пояс опалубки периодически разбирается и в строго организованном порядке собирается на новом, выше расположенном уровне, при этом все нагрузки (кроме веса бетона) передаются на специальную решетчатую башню.
Сборный железобетон это, в отличие от монолитного, такой бетон, в котором отдельные элементы (колонны, балки, плиты и др.) изготовляются вне места их будущего существования, чаще всего — на заводе. При этом железобетонные элементы называются сборными независимо от того, изготовляются они целиком или из отдельных частей.
Таким образом, например, фундамент под колонну, забетонированный на месте, называется монолитным, а такой же точно фундамент, целиком изготовленный в стороне и потом установленный на место краном, называется сборным, хотя он сам по себе и представляет единый цельный монолит.
Отдельные элементы сборного железобетона соединяют между собой двумя основными способами:
а) из соединяемых сборных элементов выпускают арматуру и стык на монтаже заливают бетонной смесью, после отвердения бетона в стыке конструкция приобретает свойства монолитной;
б) при изготовлении сборных элементов в них предусматривают закладные стальные детали, выступающие на поверхность элемента, но надежно закрепленные в бетоне приваренными к ним анкерами. Соединение сборных элементов достигается в этом случае сваркой закладных деталей. Такие стыки тоже заливают бетоном, однако в основном для защиты от коррозии.
Существуют также сборно-монолитные железобетонные конструкции. Часть сборно-монолитного элемента (например, нижняя часть балки) изготовляется как сборная, а остальной объем бетонируется на месте.
Основные виды жби
Сборка
Сборный вид — это готовые изделия, производимые на специализированных предприятиях с необходимыми для этого устройствами. Это делается для повышения эффективности и уменьшения себестоимости изделия. В настоящее время очень популярны потому, что это способствует максимальному механизированию строительства. Сборные железобетонные конструкции являются универсальными, их можно использовать для строительства в любых погодных условиях.
Монолит
Монолитные жби. Этот вид изготавливается непосредственно в процессе строительства, т. е. происходит укладка бетона в форму (опалубка). Здесь застройщиком самостоятельно определяется количество использованных материалов, зависящих от того, какой уровень сложности объекта и какого его назначение. Данный вид отличается пространственной целостностью, что способствует маленькому расходу.
Монолитная конструкция используются при строительстве объектов с разными опалубками. Эти конструкции предусматривают использование больших арматур в блоках и армированных каркасов. Их применение способствует налаживанию механизированной подачи и укладке бетона. Такие сооружения, как бассейн, фундамент, конструкции, подвергающиеся большой динамической нагрузке, создаются только с помощью монолитных жби. Этот вид с экономической стороны выгоден.
Недостатками таких конструкций являются трудоемкость изготовления опалубки, возможность производить работы только в теплую погоду и зависимость от скорости затвердевания смеси.
Комбинированный тип
Сборно-монолитные также укладываются непосредственно при строительстве. Здесь детали могут соединяться между собой с помощью бетона, а также и свариванием металлических частей. Важным моментом при применении данных технологий является взаимодействие связующих частей. Для повышения качества допускаются различные формы и габариты этих элементов.
- Плиты перекрытия используют в строительстве при устройстве потолков, стен или перегородок. Представлены прямоугольной плитой с проёмами для дверей и окон. В потолочных плитах проемов нет. Плита это плоское изделие, в котором значение длины и ширины больше показателя толщины.
- Фермы используются как перекрытия при строительстве очень больших инженерных сооружений. Выполнены в виде плоского прямоугольника, имеющего решетки.
- Балка и ригель это несущие элементы боковых, верхних и центральных мест строящегося здания. Балка это линейный элемент. Подразделяются на односкатные, двускатные и с прямым углом.
- Стойки используют под осветительные и электрические линии, выполняющие функцию обеспечения безопасного расстояния электрических проводов. Бывают концевыми, угловыми, анкерными, промежуточными. Также стойка бывает одноцепной и многоцепной.
- Сваи используют для строительства объектов различного характера на слабых несущих почвах Не подвергаются коррозийным образованиям и действию химических веществ. Им не страшна влажность и мерзлая почва. Благодаря сваям основание здания является устойчивым и прочным.
- Колонны используются в промышленных объектах, там где перекрытия подвергаются большим нагрузкам от оборудования. Для этого выполняется основа из нескольких перекрывающих элементов и колонн.
- Объемные блоки тоже используют в промышленности. Имеются также тонкостенные элементы для объектов жилого и общественного назначения, представленные, имеющими дополнительное заполнение тепло- и звукоизоляционным материалом.
Основные преимущества сборного железобетона:
- а) при сборном железобетоне резко увеличивается оборачиваемость опалубки (возможность ее многократного использования) и этим экономятся лесоматериалы, при массовом заводском способе изготовления конструкций вместо деревянных форм применяют стальные. Ускорение оборота форм на заводах достигается ускорением твердения бетона путем пропаривания изделий или применением быстротвердеющих цементов;
- б) при применении сборного железобетона резко сокращаются сроки строительства за счет совмещения различных работ во времени, поскольку сборные конструкции изготовляют заблаговременно, а монтаж их при помощи кранов производится быстро и практически почти не зависит от времени года;
- в) заводской способ изготовления сборного железобетона дает возможность широко применять механизацию и предварительное напряжение и этим путем резко снижать трудоемкость и уменьшать расход металла.
При этом предварительное напряжение дает возможность изготовлять из железобетона такие изделия, как напорные водопроводные трубы (взамен стальных, подверженных коррозии), железнодорожные шпалы (взамендеревянных, подверженных гниению) и др.
Массовое заводское производство сборного железобетона поставило с особой остротой проблему унификации конструкций, как необходимую предпосылку рентабельности такого производства.
Видео применения преимуществ сборного железобетона при постройке быстровозводимого частного дома из готовых комплектов:
Решения покрытий многопролетных зданий
В однопролётных зданиях обычной ширины (с пролетом до 24—30 м) достаточное естественное освещение и естественное проветривание (аэрация) обеспечиваются устройством окон с открывающимися створками в наружных продольных стенах.
Удаление дождевых и талых вод с покрытия также не представляет трудностей.
В многопролетных зданиях значительной ширины (измеряемой иногда сотнями метров) решение всех этих вопросов значительно усложняется. До последнего времени обычным решением для таких зданий было многоскатное покрытие с продольными фонарями. В здании с таким покрытием фонари с остекленными открывающимися створками обеспечивают естественное освещение и аэрацию средних пролетов, а дождевые и талые воды удаляются с покрытия посредством внутренних водостоков в канализацию.
Схемы покрытий многопролетных зданий
а – многоскатное покрытие с фонарями, б – то же, без фонарей, в – плоское покрытие без фонарей, 1 – открывающие створки
Однако освещенность рабочих мест в таких зданиях, вследствие загрязнения стекол в фонарях, сильно снижается, а зимой —- и за счет занесения их снегом, кроме того, громоздкие надстройки фонарей существенно повышают стоимость здания.
Поэтому в последние годы начали применять покрытия без фонарей.
В бесфонарных зданиях применяется искусственное освещение лампами дневного света, вентиляцию также делают искусственную.
Водоотвод решается двумя способами:
- а) покрытие делают многоскатное с такими же внутренними водостоками, как в зданиях с фонарями;
- б) покрытие делают плоское (без уклонов), также с внутренними водостоками или вовсе без водостоков — в расчете на испарение дождевых и талых вод.
В местностях с жарким климатом предусматривается поддержание на плоской кровле слоя воды, защищающего рабочие помещения от перегрева солнечными лучами.
Плоские покрытия без фонарей и с несущими конструкциями, не имеющими уклонов, наиболее просты по конструкции, однако необходимость обеспечения более высокой надежности кровли снижает экономический эффект, достигаемый за счет упрощения конструкций.
В целом с учетом первоначальных затрат и затрат на эксплуатацию (расход электроэнергии на освещение и искусственную вентиляцию) здания с фонарями и без фонарей отличаются по стоимости незначительно и поэтому бесфонарные здания, безусловно, целесообразны только для производств, в которых определенная температура и влажность внутреннего воздуха имеют решающее значение для качества выпускаемой продукции (производства искусственных волокон, высокоточного приборостроения и т. д.). Такие здания проектируют с кондиционированием воздуха, в них и наружные стены целесообразно делать без окон.
Покрытия промышленных зданий делают, как правило, бесчердачными.
Ограждающие конструкции покрытия располагаются поверх несущих, а несущие конструкции открыто выступают внутрь здания. При этом высотой помещений считается размер от пола до низа несущих конструкций. Однако отдельные виды стационарного оборудования могут быть смонтированы между несущими конструкциями с использованием их высоты.
При достаточно большой высоте несущих конструкций пространство в пределах их высоты (так называемое межферменное пространство) используется для размещения различных вспомогательных помещений (бытовых, конторских и т. д.), а также для размещения громоздких коммуникаций, например крупных вентиляционных коробов. В некоторых случаях при большом насыщении межферменного пространства коммуникациями и при необходимости их систематического обслуживания межферменное пространство ограждают снизу легким подвесным потолком, образуя технический чердак.
Таким образом, рекомендуется проектировать одноэтажные промышленные здания прямоугольными в плане, с одинаковыми пролетами, без перепадов высот во избежание снеговых мешков. Вопрос о выборе материала несущего каркаса должен решаться на основе технико – экономического анализа. Основной материал для одноэтажных зданий – сборный железобетон. Из него возводят здания для 85% производственных площадей, тогда как из металла – лишь для 12%, а из других материалов – для 3%. Стальные несущие конструкции рекомендуют применять при больших пролетах и высотах здания, в зданиях с тяжелым крановым оборудованием, при необходимости установки мостовых кранов в двух ярусах, при строительстве в отдаленных районах.
Видео строительства одноэтажного промышленного здания с фонарями
Железобетон: свойства, виды и преимущества
В строительной сфере применяются железобетонные блоки, выпускаемые специализированными строительными предприятиями. Они широко используются при строительстве объектов различного назначения, возведении построек, строительстве стен подвальных помещений, подготовке надежных фундаментных оснований для ответственных объектов.
Размеры и особенности конструкции элементов из армированного бетона регламентированы действующим нормативным документом. Все виды железобетонных элементов блочного типа производятся из конструкционного бетона, для которого характерно применение мелкого щебня с крупностью фракции до 10 мм. Это способствует однородности структуры бетонного массива, обеспечивает высокие эксплуатационные характеристики ЖБИ блоков.
Рассмотрим детально устройство, назначение железобетонных блоков, маркировку, их конструктивные особенности, размеры.
Фундаментный железобетонный блок — заводское изделие высокой прочности, которое является элементом фундаментов
Устройство
Блок имеет форму прямоугольного параллелепипеда, изготовленного из бетона. Конструктивно для обеспечения эксплуатационных характеристик изделие усилено стальной арматурой.
Торцевые плоскости имеют вертикально размещённые полости, позволяющие осуществлять соединение при формировании кладки. Верхняя плоскость предусматривает наличие двух монтажных скоб, которые, при желании клиента, могут не устанавливаться. Изготавливается данный строительный материал на предприятиях, выпускающих ЖБ конструкции.
Особенности железобетона
В нынешнее время для изготовления железобетона используют стальные стержни и бетон высокого качества. Если сравнивать этот строительный материал с неармированными бетонными блоками и металлическими конструкциями, то можно говорить о таких его преимуществах:
Как известно, в основе железобетона лежит сталь. Когда бетон остывает, уменьшаясь в объеме, то он прочно соединяется с металлической основой. На эту целостность не влияют даже резкие перепады температуры. Почему так происходит? Причина в том, что коэффициенты теплового расширения бетона и стали совпадают.
Армирование придает конструкции дополнительной прочности. Это дает возможность использовать железобетон для возведения несущих стен здания.
Если сравнить металлические конструкции с железобетонными, то последние более устойчивы перед высокими температурами. Также они не подвергаются коррозии.
Назначение
Железобетонные блоки предназначены для строительства фундаментов зданий, способны воспринимать значительные усилия. Основание постройки подвергается серьезным нагрузкам и должно их выдерживать, сохраняя прочность объекта строительства.
Основной сферой использования армированных бетонных изделий блочной конструкции является:
- использование на нулевой стадии возведения оснований объектов;
- формирование сборных фундаментов ленточного типа;
- возведение стен подвалов;
- строительство помещений технического назначения.
Капитальная постройка начинается с фундамента
При подборе необходимых изделий основной акцент делается на следующие технические характеристики, определяющие область эксплуатации:
- прочностные параметры;
- однородность массива, его плотность;
- устойчивость к сезонным колебаниям температуры, длительным циклам замораживания.
Независимо от области применения, блочные изделия производятся из тяжелого бетона, определяющего срок эксплуатации всей конструкции.
Состав железобетона, как устроены ЖБИ
Железобетон, а так же готовые изделия из него, именуемые как ЖБИ, — это комплексный строительный материал, который состоит из основополагающих элементов: строительной арматуры и бетона. Благодаря уникальному соединению двух разноработающих элементов получается прочный и неприхотливый строительный материал обладающий целым рядом положительных характеристик. После застывания бетона в конструкции, он начинает воспринимать на себя все нагрузки на сжатие. Стоит заметить, что при длительном воздействии сжимающих сил, бетон уплотняется и становится ещё прочнее.
В противоположность бетону, стальная арматура отлично работает на растяжение. Достаточно сказать, что прочность арматуры на растяжение (устойчивость к растягивающим нагрузкам) почти в двести раз больше чем у бетона. Благодаря индивидуальным способностям этих двух материалов противостоять тем или иным нагрузкам, их союз в виде ЖБИ и конструкций из железобетона, представляет собой строительный материал с уникальными характеристиками.
В ЖБИ, бетон и арматура стоят на одной стороне баррикад, дополняя друг друга и удерживая «коллегу по борьбе» в заданных рамках. Они великолепно уживаются и совместно работают в ЖБИ благодаря своим основным физическим свойствам:
- Высокая прочность бетона и его устойчивость к сжимающим нагрузкам;
- Устойчивость стальной арматуры к нагрузкам на растяжение;
- Отличное сцепление затвердевшего бетона с рифленой поверхностью арматуры;
- Практически идентичное изменение линейных (в длину и ширину) размеров бетона и стали при больших колебаниях температуры;
- Низкая теплопроводность массива бетонного массива тоже помогает изделиям жби: бетон «своим телом» защищает арматуру от резких перепадов температуры.
- Бетонная оболочка так же берёт на себя функцию защиты арматуры от коррозии.
В совокупности все эти факторы и характеристики обоих материалов делают железобетонные конструкции и ЖБИ изделия сверхпрочными и качественными материалами для капитального строительства. Ни камень, ни металл, ни кирпич не способны соперничать с ЖБИ и монолитным железобетоном по прочности, долговечности, универсальности применения и цене одновременно.
Затвердевший бетон и стальная рифленая арматура в готовом изделии ЖБИ превращаются в прочнейший конструктивный элемент. При твердении бетона происходит процесс усадки и он уменьшается в объеме, уплотняется и обжимает рифленую поверхность арматуры словно тисками. Благодаря этому, он еще крепче сцепляется с ней. Такому тандему не страшны ни растягивания (при прогибании), ни сжатия при нагрузке веса здания на ЖБИ фундамент и т.п. Ещё один нюанс: сила сцепления рифленой арматуры и массива бетона со временем только возрастает.
Разновидности
В зависимости от назначения и особенностей конструкции, ЖБ продукция блочного типа, применяемая в строительстве, разделяется на следующие виды:
- Сплошные изделия, маркируемые ФБС и предназначенные для использования фундаментов зданий, возведения перемычек в помещениях подвалов. Специалисты называют эти железобетонные элементы стеновыми. Они отличаются повышенной устойчивостью к действующим нагрузкам, обладают низкими теплоизоляционными характеристиками. Установка осуществляется непосредственно на почву или предварительно подготовленное песчано-щебеночное основание.
- Монолитные конструкции блочного типа, обозначаемые ФБВ, имеющие специальный вырез, предназначенный для установки бетонных перемычек, прохождения инженерных коммуникаций. Монтаж железобетонных изделий производится в потолочной части подвальных помещений и подпольев технического назначения.
Правильно подобранные размеры и модификации железобетонных изделий создают прочное основание построек
Понятие железобетон
Бетон имеет хорошую прочность на сжатие, чего не скажешь о растяжении. Именно из-за этого бетонные конструкции без арматуры используют очень редко. Для увеличения прочности на растяжение, в бетон при закладке фундамента закладывают металлическую проволоку или арматурные прутья. Из этого можно сделать вывод, что железобетон — это соединение бетона и стальной арматуры. В итоге получается идеальная конструкция, прочная и надежная.
В середине XIX века начали патентовать железобетонные конструкции. И спустя более 150 лет можно сказать, что данный материал существенно претерпел изменения. И его процесс изменения движется до сих пор.
Основные виды арматуры железобетонных конструкций
В строительстве на сегодняшний день бетон армируют не только для увеличения прочности на растяжение, но и для уменьшения веса конструкции. Кроме стандартного армирования, используют напряженные конструкции из железобетона. Их производят путем растяжения арматуры с одновременным сжатием бетона.
СПРАВКА! Данное напряжение повышает стойкость против трещин и снижает количество трещин.
Предварительному напряжению подвергают большие конструкции. Например, плиты перекрытия, у которых увеличена нагрузка на растяжение.
Плюсы и минусы жб плит и конструкций
Плюсы
Если говорить о достоинствах данных конструкций, то это:
— увеличенный срок эксплуатации. Из-за того, что арматура находится внутри бетона, вся конструкция будет обладать долговечностью. И атмосферные перепады давления на железобетон не действуют;
Минусы
К недостаткам конструкции можно отнести:
- — Относительно большой вес сооружения;
- — Увеличенная звукопроводность и теплопроводность;
- — Возможно растрескивание материала.
ВНИМАНИЕ! Для того, чтобы утеплить железобетонную конструкцию используйте материал для теплоизоляции, например, пенополистирол или минеральную вату.
Основные виды бетонных и железобетонных конструкций
Железобетонные конструкции можно разделить на три основных типа:
- — Сборные. С их помощью можно механизировать строительство. Такие ЖБИ наиболее популярны;
- — Монолитные. Предназначены для массивных неразделимых фундаментов. Например, гидротехнические здания и сооружения;
- — Монолитно-сборные. Включают в себя как монолит, так и сборные части. Некоторые закладные части для данных конструкций можно соединить между собой не только при помощи бетона, но и путем контактной сварки.
Маркировка железобетонной продукции
Предприятия-изготовители железобетонной продукции в соответствии с требованиями действующего стандарта маркируют выпускаемые ЖБ изделия, что позволяет строительным организациям, использующим продукцию, по маркировке получить полную информацию о размерах изделий и их виде. Рассмотрим аббревиатуру, используемую в обозначении.
На примере маркировки ФБС 24-4-6 Т рассмотрим индексы, приведенные в его обозначении:
- группа заглавных букв характеризует тип блока – ФБС и предоставляет информацию об особенностях его конструкции (сплошной);
- цифровой индекс, состоящий из группы цифр, предоставляет информацию о размерах Ж Б элемента, указанную в дециметрах, округленных до целого числа. Длина данного изделия составляет 2380 мм, ширина – 400 мм, высота – 580 мм;
- заглавная буква в конце маркировки предоставляет информацию о виде бетона, из которого изготовлено изделие. Т – обозначает тяжёлый бетон, удельный вес которого составляет 2,4 т/м³.
Зная маркировку, всегда можно определить габаритные размеры, получить информацию о материале блока, рассчитать потребность в необходимом количестве железобетонных изделий для выполнения поставленных строительных задач.
Прочность ЖБ блоков позволяет использовать их для возведения больших конструкций
Критерии выбора
Принимая решение об использовании фундаментных железобетонных блоков, воспринимающих нагрузку от конструкции здания и установленных на специально подготовленном или естественном основании (почве), руководствуйтесь следующими факторами:
- Назначением объекта строительства.
- Величиной усилий, воспринимаемых блоком.
- Геологическими особенностями конкретного региона, где осуществляется строительство.
Комплексно оценивая все факторы и руководствуясь требованиями нормативной документации, вы сможете сделать правильный выбор, гарантировать прочность возводимой конструкции.
Производство ЖБИ
В состав бетона входят вода, цемент и песок или щебень. Вода и цемент — это активные компоненты бетона. Они взаимодействуют друг с другом, образуя цементный камень и скрепляя зёрна заполнителей в клейкую смесь. Цемент химически не взаимодействует со щебнем и песком, поэтому заполнители являются инертными материалами. Величина зерён заполнителя, начиная со щебня горных пород или известняка и заканчивая мелким речным песком, значительно меняет свойства и структуру бетона.
Арматурный каркас железобетонного изделия изготавливается из стальных прутков или пучков проволоки. В составе ЖБИ выделяют монтажную и рабочую арматуру. Рабочую арматуру устанавливают в низ изделия. Монтажной арматурой формируется готовый «скелет» изделия, придающий ему необходимую жёсткость и прочность. А это важно для изделий, работающих на изгиб: балок, плит перекрытий, опорных блоков фундамента. На монтажной арматуре крепят стержни рабочей арматуры, фиксируют и закрепляют закладные элементы и петли.
Железобетонные изделия из напряженного бетона
В строительстве также применяется такая разновидность железобетона, как напряжённый железобетон. При заготовлении железобетонного изделия арматуру в бетоне слегка растягивают или сжимают, и она застывает в таком положении. Это делается вот для чего. Как правило, перекрытия из бетона и несущие балки всё время подвержены давлению на изгиб. Изогнуть железобетонную конструкцию стремятся её собственный вес, вес размещённых на ней предметов и нагрузка от стен на каркас сооружения. Если не предпринимать никаких мер, то постоянное воздействие на растяжение и изгиб конструкции может серьёзно её ослабить и в итоге уменьшить долговечность несущей балки и плиты перекрытия, что недопустимо. Для этого арматуру в процессе изготовления ЖБИ искусственно «напрягают», сжимая или растягивая её в сторону, противоположную предполагаемой нагрузке. Реальная нагрузка в итоге будет гаситься искусственным напряжением, и конструкция будет пребывать в нейтральном состоянии, испытывая лишь незначительное воздействие.
Из железобетона изготавливают пустотные и ребристые плиты перекрытия, ограды, перемычки, фундаменты, плиты дорожного полотна, кольца колодцев и столбы линий электропередач. Для каждого вида железобетонных изделий разрабатывают собственный арматурный рисунок, подбирают требуемый состав бетона и определяют технологию изготовления.
Как уже говорилось, конструкции, работающие на изгиб (перемычки, балки и плиты перекрытия), производят из напряжённого железобетона. Бетон заливают в подготовленную форму, в которой должны быть установлены на специальные упоры стальные стержни. Натяжение арматурных стержней производят домкратами или предварительно разогрев стальную деталь электрическим током. После натяжения арматуру фиксируют в таком состоянии на бортоснастке формы, где заливают бетон.
Бетон в формы заливают на специальных стендах либо на специальном конвейере способом роликового формования или прокатом. Залитую смесь уплотняют вибрирующим уплотнителем, затем подают в специальные тепловые камеры. В тепловой камере бетон быстро затвердевает, где методом пропаривания при температуре 80-95 градусов Цельсия в течение 8-12 часов железобетонное изделие набирает 65-75 % паспортной прочности. Сушка в естественных условиях дала бы такой результат лишь по прошествии 28 дней твердения. После затвердевания изделия напряжённую арматуру отсоединяют от фиксаторов на стенках формы. Арматурные стержни немного ужимаются по длине, передавая напряжение на прилегающие к стержням слои бетона.
Производство ЖБИ цилиндрической формы
Железобетонные изделия цилиндрической формы производят способом центрифугирования. Для этого устанавливают полуформу на стенд центрифуги, внутрь полуформы укладывают металлические стержни (иногда в напряжённом состоянии), на которые навивают стальную проволоку для получения каркаса. Далее ложковый бетонораздатчик заливает бетон по всей длине полуформы, которую накрывают другой полуформой, затем включают центрифугу. Под действием центробежной силы бетон скапливается у внешнего ограждения формы, а затем, меняя частоту вращения центрифуги, уплотняют залитую бетонную смесь, получая готовую форму.
Наконец, цилиндрическое изделие отправляют в тепловую камеру, где оно затвердевает и готово к использованию.
Автор: СИСТЕМА 2 Google
Параметры продукции
В зависимости от стоящих перед строителями задач, используются ЖБ блоки различных размеров.
Для сплошных изделий габариты регламентированы стандартом. Они составляют:
- длина 0,88; 1,18 и 2,38 м;
- ширина 0,3; 0,4; 0,5 и 0,6 м;
- высота 0,28 и 0,58 м.
Блок железобетонный может выпускаться длиной от 20 до 240 см
Для железобетонных блоков со специальными пазами размеры соответствуют следующим значениям:
- длина 0,88 м;
- ширина 0,3; 0,4; 0,5 и 0,6 м;
- высота 0,58 м;
Продукция с полостями, согласно стандарту, при неизменных длине и высоте, равных, соответственно, 2,38 и 0,58 м, характеризуется тремя типоразмерами по ширине, составляющими 0,4, 0,5 и 0,6 метра.
Масса изделий, изготовленных из тяжелого бетона, составляет от 300 килограмм до 2 тонн. Выполнение погрузочно-разгрузочных мероприятий, связанных с транспортировкой, а также установка железобетонных блоков непосредственно на объекте работ осуществляется с учетом специальной грузоподъемной техники.
Монтаж следует начинать с углов здания
Преимущества блоков
Применение при выполнении строительных работ армированных железобетонных изделий блочной формы характеризуется следующими положительными моментами:
- обеспечением высокого ресурса эксплуатации строительных конструкций, связанного с прочностными характеристиками железобетонных блоков;
- возможностью строительства зданий в любых регионах, независимо от климатических условий, особенностей почвы;
- расширенной областью использования элементов, позволяющей эксплуатировать их в качестве ограждающих конструкций, подвальных стен, капитальных опор, перегородок.
Монтажные мероприятия
Железобетонные блоки при монтаже устанавливаются на различную поверхность:
- Ленточные основания.
- Бетонные подушки.
- Песчано-гравийные основы.
Монолитность сборной конструкции обеспечивается благодаря использованию при кладке песчано-цементного состава или бетона. Торцевые пазы обеспечивают надежное бетонное соединение – своеобразный замок.
Установка элементов осуществляется строительным краном с обеспечением зазора до 4 см, который бетонируется. После монтажа всей кладки используются специальные составы для гидроизоляционной защиты фундамента.Спустя пару дней после завершения фундаментных мероприятий работы по дальнейшему возведению здания можно возобновлять.
Железобетон и железобетонные изделия
Железобетон – это нужный и полезный материал, который используется во многих отраслях строительства, промышленности. Его получают из соединения бетона и железа (арматуры). С появлением такой технологии удалось значительно расширить возможности строительства.
Железобетонные изделия долговечные и прочные. Качество продукции из ЖБ во многом зависит от правильной технологии изготовления. В статье мы расскажем, где чаще всего применяется железобетон и как выбрать качественные ЖБИ.
История появления железобетона
Впервые такое изделие появилось в 1867 году. Придумал его садовник из Франции. Это был цветочный горшок. Француз задумался о том, как сохранить растения при их транспортировке. Глиняные горшки не выдерживали тряску, поэтому было принято решение придумать более прочные емкости. Так на свет появился железобетонный горшок. Он был выполнен из цементного раствора, а внутри находилась стальная арматура.
Далее инженеры начали активно применять такую технологию для изготовления различных построек. Первые дома из ЖБИ появились во Франции, США и Британии в XIX веке. В нашей стране изучение полезных свойств такого материала пришлось на конец XIX-начало XX века.
В наше время сложно встретить хотя бы один объект, где не использовался бы железобетон. Даже в деревянных домах фундамент заливают бетоном с армирующим веществом.
Характеристики железобетонных изделий
Сочетание железа и бетона делают ЖБИ очень прочными. В результате такой материал обладает отличной сопротивляемостью к сжатию. А это крайне важная опция для строительства высотных зданий и крупных объектов.
Перечислим и другие полезные свойства:
- Пожаробезопасность. ЖБИ не реагируют на огонь и защищают другие материалы от пожара. Железобетон толщиной в 2 см надолго остановит распространение огня. Что уже говорить о более широких конструкциях.
- Долгий срок службы. По сравнению с деревом и даже кирпичом конструкции из железобетона прослужат в разы дольше. Перекрытия из ЖБИ можно эксплуатировать столетиями.
- Стойкость к коррозии. Железобетонным конструкциям не страшна влага и дождь, поэтому ржавчина на них не появляется.
Наиболее распространенные изделия из железобетона
С появлением ЖБИ возможности в сфере строительства значительно расширились. Сегодня сложно встретить хотя бы один объект, где не использовался бы этот материал. Перечислим основные изделия, которые изготавливаются из бетона с добавлением армирующих элементов.
Фундамент
Основа дома должна быть прочной. С появлением такого материала удалось, наконец, предотвратить большую усадку зданий, повысить их долговечность. Особенно хорошо зарекомендовали себя ЖБ фундаменты на нестабильном грунте, где раньше в принципе невозможно было возводить дома.
Плиты перекрытия
Отличное решение для перекрытия этажей и настила пола в каменных домах. ЖБ плиты надежны и влагостойки, поверх них можно укладывать плитку, теплый пол и другие материалы.
Внимание! Дома с плитами перекрытия требуют хорошей и прочной опалубки.
Стены
Дома из монолита довольно сложные в реализации, поэтому редко где можно встретить коттеджи, выполненные полностью из ЖБИ. Зато нередко монолитные конструкции встречаются в многоэтажных жилых, офисных и производственных зданиях.
Площадки
Учитывая, что бетон не боится влаги и больших нагрузок, он активно используется для строительства различных площадок и отмостков.
Лестницы
Такая лестница прослужит сотни лет, не потеряв своих первоначальных свойств. Потому именно этот материал применяется для изготовления лестничных маршей в многоэтажных домах. В загородном строительстве ЖБИ для производства лестницы используется реже.
Оконные и дверные перемычки
Тротуарные плиты, крышки колодца и другие элементы.
ТПК «Время строить» занимается собственным производством железобетонных изделий. У нас можно заказать лестничные марши, кольца колодцев, плиты перекрытия и другое.
Источник https://strop-snab.ru/konstrukcii/tehnologiya-sbornogo-zhelezobetona.html
Источник https://nwfasad.ru/beton/zh-b-eto.html
Источник https://72snab.ru/ctati/zhelezobeton-i-zhelezobetonnye-izdeliya.html