Виды железобетонных конструкций

Июн 12, 2020 Ремонт

Виды железобетонных конструкций

Железобетонное строительство в России набирает свои темпы. Сама идея монолитного строительства с применением металлической арматуры возникла давно, много сотен лет назад, однако реализовываться она начала только с появлением портландцемента, с помощью которого строители могли получать очень качественные марки бетона, а также более высоких марок строительной стали, из которой изготавливается арматурный прут. Портландцемент был изобретен в первой четверти XIX века в Англии. Патент на него был получен в 1824-м году англичанином Д. Аспдином, однако еще до этого идея монолитного бетонирования воплощалась в том или ином виде. Так, в России первые строительные конструкции, которые можно считать железобетоном, были получены в 1802-м году, когда в Царском Селе под Санкт-Петербургом при строительстве дворца были изготовлены армированные металлическими стержнями плиты перекрытий.

Правда, в том случае использовался не очень прочный известковый бетон, но все же факт попытки изготовления железобетона был зафиксирован.

Однако, как только строители получили портландцемент и научились изготавливать с его помощью бетон, по характеристикам схожий с бетоном современным, начались и эксперименты по армированию бетонных элементов и конструкций. Основные работы по проверке качеств железобетона велись в Англии и Франции, правда, за полвека в этих странах было построено совсем немного железобетонных сооружений, первым из них можно считать церковь, целиком построенную из железобетона в 1864-м году под Парижем, и жилой дом в Англии.

Кстати, первый бетонный корабль был построен примерно в то же время (1846 г., Франция), правда, в виде небольшой лодки, но она плавала и не тонула.

Тогда же предпринимались попытки создать научные труды по этому материалу, выходили некоторые книжки, в которых освещался опыт создания и эксплуатации железобетонных конструкций, но по-настоящему научная работа по монолитному строительству появилась не в Европе, а в США в 1877-м году. Американцы очень внимательно следили за развитием железобетонных технологий, с помощью которых они впоследствии начали возводить небоскребы в своих мегаполисах.

Интересный факт: «отцом железобетона» считается не инженер-строитель, как можно было бы подумать, а французский садовник Жозеф Монье, который искал материал, из которого можно было бы изготовить очень прочную кадку под пальму. Когда его опыты увенчались успехом, он получил на свое изобретение патент (1967 г.).

Затем решил развить свою идею и стал строить из железобетона бассейны и мосты, он придумал железобетонные шпалы, перекрытия и трубы, и на каждое изобретение неизменно брал патент.

К слову сказать, самый первый в мире функциональный железобетонный мост был построен им на заказ собственноручно, и произошло это в 1875 году.

Умер Монье богатым человеком – его патенты оказались очень востребованными, и весьма парадоксально, что такое простое, по сути, но очень важное для мира инженерное решение принадлежало человеку, не имевшему к строительству практически никакого отношения.

Характеристики железобетонных конструкций

Основные характеристики:

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

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

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

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

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

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

Армирование

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

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

Основная работа заключается в создании металлической основы при стяжке.

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

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

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

Виды железобетонных конструкций

Теперь рассмотрим виды железобетонных конструкций.

Монолитные

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

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

Достоинства:

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

Недостатки:

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

Сборные ЖБИ

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

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

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

Железобетонные плиты

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

Фермы

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

Балки и ригели

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

Сваи

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

Стойки

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

Конструкционно стойки подразделяют на виды:

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

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

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

Колонны

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

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

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

Объёмные блоки

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

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

Санитарно-технические кабины (СТК)

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

Сборно-монолитные ЖБИ

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

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

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

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.

Железобетонные конструкции в России

Не отставала в проявлении интереса к железобетону и Россия. В 1881-м году в Петербурге при помощи российской строительной компании из железобетона было построено одно из зданий и ряд коммуникаций Государственного банка, правда, при этом использовался ячеистый известковый бетон с заполнителем из кирпичного щебня и шлака, но арматура использовалась из стали самой высокой марки. Однако быстро выяснилось, что для сооружения более прочных зданий требуется применение так называемого тяжелого бетона, без «воздушных» компонентов.

Такие сооружения очень быстро начали массово строиться по всей России, а в 1891-м году вышел первый научный труд российского специалиста Д. Ф. Жаринцева – «Слово о бетонных постройках». Этот труд основывался на 10-летнем опыте строительства из железобетона, и он стал основой для новых научных исследований, которые стали воплощаться в новых научных трудах. В 1899-м году железобетонное строительство зданий и прочих инженерных сооружений получило официальный статус, а в 1913-м году в Подмосковье была построена первая в России железобетонная церковь.

После революции в России очень долго практически ничего не строилось, но через несколько лет, когда страна была переименована в СССР, началось возрождение экономики. Потребовалось массовое возведение относительно дешевых промышленных и жилых зданий, и единственная технология, которая могла в этом случае помочь быстро восстановить страну, была именно железобетонная.

Развитие железобетонных конструкции в СССР

Новое советское правительство активно привлекало в сферу строительства старых российских специалистов, выписывало из-за рубежа иностранных инженеров, закупало европейские и американские железобетонные технологии, однако при этом активно развивало и отечественную строительную науку. Так, на основе собранного воедино зарубежного и отечественного опыта был создан свод норм и правил возведения железобетонных конструкций, по которым в 1929-м году было построен первый в СССР «небоскреб» — это было 14-этажное здание в Харькове, которое получило название «Дом государственной промышленности». Вслед за этим многоэтажные здания с железобетонными каркасами стали в большом количестве строиться по всей стране.

Так, в 1925-м году в Москве была создана акционерная строительная компания «Русгерстрой» с привлечением немецких специалистов. Позже для этой компании было построено 5-этажное железобетонное здание, и к окончанию строительства в 1934-м году компания была преобразована в трест «Теплобетон». Специалисты этого треста разработали новый по тем временам вид бетона («теплобетон»), в котором в качестве заполнителя присутствовали не только песок и щебень, но и пемза со шлаком.

По идее, такой бетон способствовал лучшей теплоизоляции железобетонных стен зданий, однако к 40-м годам были разработаны более качественные виды бетона, подходившие для монолитного строительства гораздо лучше.

Однако за годы, на протяжении которых действовала компания, а затем трест, было внедрено очень много технологических новшеств.

Сначала была сконструирована опалубка, которая с успехом применялась для создания стен многоэтажных зданий. Эта опалубка была многооборачиваемой, для ее изготовления применялись щиты, сбитые из досок и скрепленные снаружи рейками, а изнутри – распорками и проволокой. Ширина таких щитов составляла 1 м, а высота подбиралась под высоту этажа. Такая опалубка начала широко использоваться с 1927 года, и с ее помощью было построено множество многоэтажных зданий практически во всех крупных городах СССР.

Однако недостатком монолитного железобетонного строительства в те годы был дефицит одного из компонентов – пемзы, которая встречалась только на Кавказе. Поэтому от применения этого наполнителя пришлось отказаться, перейдя на те компоненты, которые можно было добывать практически повсеместно, так была внедрена технология изготовления трехкомпонентного бетона, состоявшего только из цемента, шлака и песка. Впрочем, в теплых кавказских регионах страны – Грузии, Армении и Азербайджане и Дагестане продолжали строиться 2-5 этажные дома из пемзобетона, а в остальной части СССР стал применяться так называемый шлакобетон, который показал не менее выдающие качества в деле теплоизоляции стен.

На каком-то этапе монолитного строительства зданий начали выявляться недостатки деревянной щитовой опалубки, и потребовалось внедрение новых конструкций. Внимание отечественных инженеров привлекла так называемая скользящая опалубка, которая применялась в США с начала ХХ-го столетия и показала все свои достоинства. Однако такой вид опалубки был гораздо сложнее в изготовлении и эксплуатации, чем опалубка многооборачиваемая, но, поскольку результаты строительства при ее использовании были впечатляющими, было принято решение освоить именно этот метод.

Следует отметить, что впервые скользящая опалубка в СССР начала использоваться в 1928-м году для строительства зерновых элеваторов, и только через несколько лет ее применили в строительстве жилищном.

Скользящая опалубка

Суть скользящей опалубки заключается в следующем: после закладки фундамента здания по всему его периметру устанавливается так называемое опалубочное кольцо, высота стенок этого кольца составляет около 120 см. В эту опалубку закладывается арматура и заливается бетонный раствор. После того, как он схватывается, опалубка с помощью домкратов (гидравлических, пневматических или механических) поднимается на уровень выше, и операция повторяется. Таким образом опалубочное кольцо постепенно «скользит» вверх, и внизу остаются готовые железобетонные стены. Скорость «роста» этих стен составляет около 30 см в час и зависит от скорости схватывания бетона и получения им прочности, необходимой для размещения на стене оборудования и людей, которые контролируют процесс.

Сам домкрат закреплен на вделанных в свежеуложенный бетон металлических стержнях, он соединен с рамой опалубки, и при включении поднимает опалубку на следующий уровень

.

Впервые скользящую опалубку в СССР применили в 1930-м году, а через год – в зимних условиях, с применением добавок в бетонную смесь для лучшей схватываемости его на морозе. Это был огромный шаг в усовершенствовании железобетонного строительства, и он позволил значительно убыстрить процесс возведения зданий и повысить качество стен. Однако качество самих домкратов все же оставляло желать лучшего, да и деревянная конструкция уже себя изжила, поэтому в 1935-м году стали использоваться металлические щиты, при этом высота самого кольца увеличилась до высоты этажа возводимого здания.

Первый многоэтажный дом, который превзошел в своем качестве лучшие западные образцы железобетонного строительства, был построен в 1936-м году в Ленинграде. При этом скорость возведения одного этажа составляла менее недели, трудозатраты в сравнении с трудозатратами на строительство кирпичного дома такой же высоты были уменьшены на 20%, а общая стоимость сооружения снизилась почти на 15%, что являлось несомненным рекордом.

При этом стены получались многослойными: сперва шел массив из тяжелого бетона толщиной 10 см, затем – 25 см пемзошлакобетонного утеплительного слоя и около 5 см облицовочной плиты.

В предвоенные годы появлялось множество новых разработок, которые планировалось внедрять в процессе железобетонного монолитного строительства зданий, однако Великая Отечественная война нарушила практически все планы. После окончания войны потребовались совершенно новые технологии быстрого возведения недорогих и качественных жилых зданий, но монолитные технологии этим целям не соответствовали. Взамен им очень быстро начало развиваться панельные и блочные варианты строительства, которые позволили очень быстро решить проблему жилья, особенно на тех территориях, по которым прокатилась война, и жилой фонд был разрушен практически полностью.

Но наряду с достоинствами подобных технологий выявились и их недостатки – однообразие жилых районов и даже целых городов, которые основывались после войны, и это однообразие часто граничило с серостью, все дома были похожи на обычные коробки, и отличить их друг от друга не было никакой возможности. Впрочем, цель была все-таки достигнута – в послевоенные годы СССР стал лидером среди всех стран мира по жилищному строительству. Впрочем, железобетонные технологии продолжали применяться в промышленном строительстве, в частности – при возведении плотин гидроэлектростанций и промышленных предприятий.

Развитие железобетонных технологий после СССР

Однако идеи железобетонного монолитного жилищного строительства вновь стали востребованными в конце ХХ-го века, после распада СССР. Новообразовавшийся средний класс, имевший возможность платить за новое жильё, а не получать его бесплатно от государства, требовал большего разнообразия архитектурных составляющих своей недвижимости. В связи с «вновь открывшимися обстоятельствами» монолитное домостроение получило новый импульс и буквально за 10-15 лет почти вытеснило с рынка не только бетонные панели и блоки, но и кирпич.

Весьма развитая и емкая научная и техническая база, накопленная за предвоенные годы, позволила практически без остановки отечественной железобетонной строительной индустрии не только восстановить утерянные позиции, но и занять лидирующее положение на строительном рынке.

Мало того, железобетонные дома начинают привлекать внимание и загородных застройщиков, которым позарез требуется дешевый, практичный и экономичный стройматериал, а обычный бетон, укрепленный арматурой, практически не имеет на рынке конкурентов.

Таким образом мы видим, что монолитное железобетонное домостроение в нашей стране имеет очень давние традиции и основано на достаточно современных технологиях, которые сегодня постоянно обновляются как за счет привлечения зарубежных партнеров, так и усовершенствования отечественных научных разработок.

Современные монолитные здания стали еще прочнее, и при этом еще дешевле, в основном благодаря конкуренции и применения новых компонентов для закладки в бетон.

Практически все ведущие специалисты мира предрекают железобетонному строительству новое развитие и большое будущее, в том числе и в индивидуальном жилищном строительстве.

admin

Поadmin

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *