Железобетонные конструкции и изделия

конструкции и изделия (далее Ж) элементы зданий и сооружений, изготовляемые из железобетона, и сочетания этих элементов. Высокие технико-экономические показатели Ж. к. и и., возможность сравнительно легко придавать им требуемую форму и размеры при соблюдении заданной прочности, обусловили их широкое применение практически во всех отраслях строительства. Современные Ж. к. и и. классифицируются по нескольким признакам: по способу выполнения (монолитные, сборные, сборно-монолитные), виду бетона, применяемого для их изготовления (из тяжелых, легких, ячеистых, жаростойких и др. бетонов), виду напряженного состояния (обычные и предварительно напряженные).

Монолитные конструкции, выполняемые непосредственно на строительных площадках, обычно применяются в зданиях и сооружениях, трудно поддающихся членению, при нестандартности и малой повторяемости элементов и при особенно больших нагрузках (фундаменты, каркасы и перекрытия многоэтажных промышленных зданий, гидротехнические, мелиоративные, транспортные и др. сооружения). В ряде случаев они целесообразны при выполнении работ индустриальными методами с использованием инвентарных опалубок - скользящей, переставной (башни, градирни, силосы, дымовые трубы, многоэтажные здания) и передвижной (некоторые тонкостенные оболочки покрытий). Возведение монолитных конструкций технически хорошо отработано; значительные достижения имеются также в применении метода предварительного напряжения при производстве монолитных конструкций (см. Предварительно напряженные конструкции). В монолитном выполнено большое количество уникальных сооружений (телевизионные башни, промышленные трубы большой высоты, реакторы электростанций и др.). В современной строительной практике ряда капиталистических стран (США, Великобритании, и др.) монолитные конструкции получили широкое распространение, что объясняется главным образом отсутствием в этих странах государственной системы унификации параметров и типизации конструкций зданий и сооружений. В СССР монолитные конструкции преобладали в строительстве до 30-х гг.; внедрение более индустриальных сборных конструкций в те годы сдерживалось из-за недостаточного уровня механизации строительства, отсутствия специального оборудования для их массового изготовления, а также монтажных кранов большой производительности. Удельный вес монолитных конструкций в общем объеме производства в СССР составляет примерно 35% (1970).

Сборные Ж - основной вид конструкций и изделий, применяемых в различных отраслях строительства: жилищно-гражданском, промышленном, с.-х. и др. Сборные конструкции имеют существенные преимущества перед монолитными, они создают широкие возможности для индустриализации строительства: применение крупноразмерных элементов позволяет основную часть работ по возведению зданий и сооружений перенести со строительной площадки на завод с высокоорганизованным технологическим процессом производства. Это значительно сокращает сроки строительства, обеспечивает более высокое качество изделий при наименьшей их стоимости и затратах труда; использование сборных конструкций позволяет широко применять новые эффективные материалы (легкие и ячеистые бетоны, пластмассы и др.), уменьшает расход лесоматериалов и стали, необходимых в др. отраслях народного хозяйства. СборныеЖ должны быть технологичны и транспортабельны; они особенно выгодны при минимальном количестве типоразмеров элементов, повторяющихся много раз.

Изготовление сборного в СССР приобрело большие масштабы после постановления ЦК КПСС и Совета Министров от 19 августа 1954 "О развитии производства сборных конструкций и деталей для строительства". За прошедшие годы в Советском Союзе в крупных городах и центрах сосредоточенного строительства возведено большое число механизированных заводов конструкций и изделий. Выпуск сборного с 1954 по 1970 увеличился в 30 раз и в 1970 составил 84 млн. м³. По объему применения сборных конструкций СССР опередил наиболее развитые капиталистические страны, причем производство Ж. к. и и. превратилось в самостоятельную отрасль промышленности строительных материалов. Одновременно с ростом производства и применения в строительстве сборного совершенствовалась технология его изготовления. Была осуществлена также унификация основных параметров зданий и сооружений различного назначения, на основе которой разработаны и внедрены типовыеЖ для них.

В зависимости от назначения в строительстве жилых, общественных, промышленных (рис. 1) и с.-х. зданий и сооружений различают следующие наиболее распространенные сборные Ж. к. и и.: для фундаментов и подземных частей зданий и сооружений (фундаментные блоки и плиты, панели и блоки стен подвалов); для каркасов зданий (колонны, ригели, прогоны, подкрановые балки, стропильные и подстропильные балки, фермы); для наружных и внутренних стен (стеновые и перегородочные панели и блоки); для междуэтажных перекрытий и покрытий зданий (панели, плиты и настилы); для лестниц (лестничные марши и площадки); для санитарно-технических устройств (отопительные панели, блоки вентиляционные и мусоропроводов, санитарно-технические кабины).

Сборные Ж. к. и и. изготовляют преимущественно на механизированных предприятиях и частично на оборудованных полигонах. Технологический процесс производства изделий складывается из ряда последовательно выполняемых операций: приготовления бетонной смеси, изготовления арматуры (арматурных каркасов, сеток, гнутых стержней и т. д.), армирования изделий, формования изделий (укладка бетонной смеси и ее уплотнение), тепловлажностной обработки, обеспечивающей необходимую прочность бетона, отделки лицевой поверхности изделий.

В современной технологии сборного можно выделить 3 основных способа организации производственного процесса: агрегатно-поточный способ изготовления изделий в перемещаемых формах; конвейерный способ производства; стендовый способ в неперемещаемых (стационарных) формах.

При агрегатно-поточном способе (рис. 2) все технологические операции (очистка и смазка форм, армирование, формование, твердение, распалубка) осуществляются на специализированных постах, оборудованных машинами и установками, образующими поточную технологическую линию, формы с изделиями последовательно перемещаются по технологической линии от поста к посту с произвольным интервалом времени, зависящим от длительности операции на данном посту, которая может колебаться от нескольких мин (например, смазка форм) до нескольких ч (твердение изделий в пропарочных камерах). Этот способ выгодно использовать на заводах средней мощности, в особенности при выпуске изделий широкой номенклатуры.

Конвейерный способ (рис. 3, 4) применяют на заводах большой мощности при выпуске однотипных изделий ограниченной номенклатуры. При этом способе технологическая линия работает по принципу пульсирующего конвейера, т. е. формы с изделиями перемещаются от поста к посту через строго определенное время, необходимое для выполнения самой длительной операции. Разновидностью этой технологии является способ вибропроката, применяемый для изготовления плоских и ребристых плит; в этом случае все технологические операции выполняются на одной движущейся стальной ленте. При стендовом способе (рис. 5) изделия в процессе их изготовления и до затвердевания бетона остаются на месте (в стационарной форме), в то время как технологическое оборудование для выполнения отдельных операций перемещается от одной формы к другой. Этот способ применяют при изготовлении изделий большого размера (ферм, балок и т. п.). Для формования изделий сложной конфигурации (лестничных маршей, ребристых плит и т. п.) используют матрицы - или стальные формы, воспроизводящие отпечаток ребристой поверхности изделия. При кассетном способе, являющемся разновидностью стендового, изделия изготовляют в вертикальных формах - кассетах, представляющих собой ряд отсеков, образованных стальными стенками. На кассетной установке происходят формование изделий и их твердение. Кассетная установка имеет устройства для обогрева изделий паром или электрическим током, что значительно ускоряет твердение бетона. Кассетный способ обычно применяют для массового производства тонкостенных изделий.

Готовые изделия должны отвечать требованиям действующих стандартов или технических условий. Поверхности изделий обычно выполняют с такой степенью заводской готовности, чтобы на месте строительства не требовалось их дополнительной отделки.

При монтаже сборные элементы зданий и сооружений соединяются друг с другом омоноличиванием или сваркой закладных деталей, рассчитанных на восприятие определенных силовых воздействий. Большое внимание уделяется снижению металлоемкости сварных соединений и их унификации. Наибольшее распространение сборныеЖ получили в жилищно-гражданском строительстве, где крупноэлементное домостроение (крупнопанельное, крупноблочное, объемное) рассматривается как наиболее перспективное (рис. 6). Из сборного организовано также массовое производство изделий для инженерных сооружений (т. н. специального пролетные строения мостов, опоры, сваи, водопропускные трубы, лотки, блоки и тюбинги для обделки туннелей, плиты покрытий дорог и аэродромов, шпалы, опоры контактной сети и линий электропередачи, элементы ограждений, напорные и безнапорные трубы и др. Значительная часть этих изделий выполняется из предварительно напряженного стендовым или поточно-агрегатным способом. Для формования и уплотнения бетона применяются весьма эффективные методы: вибропрессование (напорные трубы), центрифугирование (трубы, опоры), виброштампование (сваи, лотки).

Для развития сборного характерна тенденция к дальнейшему укрупнению изделий и повышению степени их заводской готовности. Так, например, для покрытий зданий используются многослойные панели, поступающие на строительство с утеплителем и слоем гидроизоляции; блоки размером 3 Х 18 м и 3х24 м, сочетающие в себе функции несущей и ограждающей конструкций. Разработаны и успешно применяются совмещенные кровельные плиты из легкого и ячеистого бетонов. В многоэтажных зданиях используются предварительно напряженные колонны на высоту нескольких этажей. Для стен жилых зданий изготовляются панели размерами на одну-две комнаты с разнообразной внешней отделкой, снабженные оконными или дверными (балконными) блоками. Значительные перспективы для дальнейшей индустриализации жилищного строительства имеет способ возведения зданий из объемных блоков (см. Блок объемный). Такие блоки на одну-две комнаты или на квартиру изготовляются на заводе с полной внутренней отделкой и оборудованием; сборка домов из этих элементов занимает всего несколько дней.

Сборно-монолитные конструкции представляют собой такое сочетание сборных элементов ( колонн, ригелей, плит и т. д.) с монолитным бетоном, при котором обеспечивается надежная совместно работа всех составных частей. Эти конструкции применяются главным образом в перекрытиях многоэтажных зданий, в мостах и путепроводах, при возведении некоторых видов оболочек и т. д. Они менее индустриальны (в отношении возведения и монтажа), чем сборные; их применение особенно целесообразно при больших динамических (в т. ч. сейсмических) нагрузках, а также при необходимости членения крупноразмерных конструкций на составные элементы из-за условий транспортировки и монтажа. Основное достоинство сборно-монолитных конструкций - меньший (по сравнению со сборными конструкциями) расход стали и высокая пространственная жесткость.

Наибольшая часть Ж. к. и и. выполняется из тяжелого бетона с объемной массой 2400 кг/м³ (см. Бетон). Однако доля изделий из конструктивно-теплоизоляционного и конструктивного легкого бетонов на пористых заполнителях, а также из ячеистого бетона всех видов непрерывно возрастает. Такие изделия используются преимущественно для ограждающих конструкций (стены, покрытия) жилых и производственных зданий. Весьма перспективны несущие конструкции из высоко-прочного тяжелого бетона марок 600-800 и легкого бетона марок 300-500. Существенный экономический эффект достигается в результате применения конструкций из жаростойкого бетона (вместо штучных огнеупоров) для тепловых агрегатов металлургической, нефтеперерабатывающей и др. отраслей промышленности; для ряда изделий (например, напорных труб) перспективно применение напрягающего бетона.

Ж выполняются в основном с гибкой арматурой в виде отдельных стержней, сварных сеток и плоских каркасов (см. Арматура железобетонных конструкций). Для изготовления ненапрягаемой арматуры целесообразно использование контактной сварки, обеспечивающей высокую степень индустриализации арматурных работ. Конструкции с несущей (жесткой) арматурой применяют сравнительно редко и главным образом в монолитном при бетонировании в подвесной опалубке. В изгибаемых элементах продольная рабочая арматура устанавливается в соответствии с эпюрой максимальных изгибающих моментов; в колоннах продольная арматура воспринимает преимущественно сжимающие усилия и располагается по периметру сечения. Кроме продольной арматуры, в Ж. к. и и. устанавливается распределительная, монтажная и поперечная арматура (хомуты, отгибы), а в некоторых случаях предусматривается т. н. косвенное армирование в виде сварных сеток и спиралей. Все эти виды арматуры соединяются между собой и обеспечивают создание арматурного каркаса, пространственно неизменяемого в процессе бетонирования. Для напрягаемой арматуры предварительно напряженных Ж. к. и и. используют высокопрочные стержневую арматуру и проволоку, а также пряди и канаты из нее. При изготовлении сборных конструкций применяется в основном метод натяжения арматуры на упоры стендов или форм; для монолитных и сборно-монолитных конструкций - метод натяжения арматуры на бетон самой конструкции. Способы расчета и конструирования Ж. к. и и. в СССР подробно разработаны и опубликованы в качестве нормативных документов. Для проектировщиков созданы многочисленные пособия в виде инструкций, указаний и вспомогательных таблиц.

Лит.: Сахновский К. В., конструкции, 8 изд., М., 1959; Якубовский Б. В., и бетонные конструкции, М., 1970; Справочник проектировщика, (т. 5) - Сборные конструкции, М., 1959; Строительные нормы и правила, ч. 2, раздел В. гл. 1. Бетонные и конструкции. Нормы проектирования, М., 1970; Михайлов В. В., Предварительно напряженные конструкции, М., 1963; Гершберг О. А., Технология бетонных и изделий, 3 изд., М., 1971; Инструкция по проектированию конструкций, М., 1968; Ferguson . М., Reinforced concrete fundamentals, 2 ed., . ., 1965.

К. В. Михайлов.

Широкие формообразующие и технические возможности конструкций оказали огромное влияние на мировую архитектуру 20 в. На основе конструкций сложились новые масштабы, архитектоника и пространственная организация зданий и сооружений. Прямолинейные каркасные конструкции придают зданиям строгий геометризм форм и мерный ритм членений, четкость структуры. Горизонтальные плиты перекрытий покоятся на тонких опорах, легкая стена, будучи лишена несущей функции, нередко превращается в стеклянный экран-завесу. Равномерное распределение статических усилий создает тектоническую равнозначность элементов постройки. Большой пластической и пространственной выразительностью обладают криволинейные конструкции (особенно тонкостенные оболочки различных, иногда причудливых очертаний), с их сложной тектоникой форм (порой приближающихся к скульптурным) и непрерывно сменяющимся ритмом элементов. Криволинейные конструкции позволяют перекрывать без промежуточных опор огромные зальные помещения и создавать необычные по форме объемно-пространственные композиции. Некоторые современные конструкции (например, решетчатые) обладают орнаментально-декоративными качествами, формирующими облик фасадов и покрытий. Пластически осмысленные современные конструкции придают эстетическую выразительность не только жилым и гражданским зданиям, но и инженерным и промышленным сооружениям (мостам, эстакадам, плотинам, градирням и др.).

Новые, прогрессивные способы использования Ж. к. и и. в массовом жилищном и гражданском строительстве (например, строительство из объемных блоков или на основе каталога унифицированных индустриальных изделий для строительства) создают возможность богатого варьирования планировки зданий и их объемно-пространственной структуры.

Лит.: Раафат Али Ахмед, в архитектуре, пер. с англ., М., 1963; Казаринова В., Взаимосвязь архитектуры и строительной техники, М., 1964; Маркузон В., О закономерностях развития и семантике архитектурного языка, "Архитектура СССР", 1970, № 1; Neryi . L., Costruire correttamente. Caratteristiche e possibilità delle strutture cementizie armate, Mil., 1955 (сокр. рус. пер. - Нерви П. Л., Строить правильно, М., 1956); Collins ., Concrete. The vision of a new architecture, L., 1959.

В. В. Кириллов.

		Новости 22.12.2024 13:48:58

	Copyright © 1999-2024 Oval.ru, All Rights Reserved.