Справочник строительных материалов, а также изделий и оборудования для строительства и ремонта квартиры

Железобетонные конструкции

Железобетонные изделия для сборного строительства – относительно новый вид конструктивных элементов. Начало практического применения их относят к концу XIX столетия, а в 20-х и 30-х годах XX столетия появились первые здания, выполненные в основном из сборных железобетонных изделий и конструкций.

Наряду со многими достоинствами железобетонные конструкции обладают и некоторыми недостатками: 1) большой массой;

2) высокой себестоимостью изделий; 3) значительными транспортными расходами. Все это снижает общую технико-экономическую эффективность строительства из сборных железобетонных изделий.

Первостепенной задачей производственников и конструкторов является уменьшение массы сборных железобетонных конструкций путем применения материалов высокого качества и более рациональных форм изделий, совершенствование организации технологического процесса.

Общие сведения и классификация железобетона

Железобетон представляет собой строительный материал, в котором выгодно сочетается совместная работа бетона и стали, по отдельности отличающихся своими механическими свойствами. Бетон, как и всякий каменный материал, хорошо сопротивляется сжимающим нагрузкам, но он хрупок и слабо противодействует растягивающим напряжениям. Прочность бетона при растяжении примерно в 10–15 раз меньше прочности при сжатии. В результате этого бетон невыгодно использовать для изготовления конструкций, в которых возникают растягивающие напряжения. Сталь же, обладая очень высоким пределом прочности при растяжении, способна воспринимать растягивающие напряжения, возникающие в железобетонном элементе.

Для строительства элементов, подверженных изгибу, целесообразно применять железобетон. При работе таких элементов возникают напряжения двух видов: растягивающие и сжимающие. При этом сталь воспринимает первые напряжения, а бетон – вторые, и в целом железобетонный элемент успешно противостоит изгибающим нагрузкам. Таким образом сочетается работа бетона и стали в одном материале – железобетоне.

Возможность совместной работы в железобетоне двух различных по своим свойствам материалов определяется следующими важнейшими факторами: прочным сцеплением бетона со стальной арматурой, вследствие чего при возникновении напряжения в железобетонной конструкции оба материала работают совместно, и почти одинаковым коэффициентом температурного расширения стали и бетона, чем обеспечивается полная монолитность железобетона – бетон не только не оказывает разрушающего влияния на заключенную в нем сталь, но и предохраняет ее от коррозии.

В зависимости от способа армирования и состояния арматуры различают железобетонные изделия с обычным армированием и предварительно напряженные. Армирование бетона стальными стержнями, сетками или каркасами не предохраняет изделия, работающие на изгиб, от образования трещин в растянутой зоне бетона, так как последний обладает незначительной растяжимостью (1–2 мм на 1 м), тогда как сталь выдерживает без разрушения в 5–6 раз большие растягивающие напряжения, чем бетон. Появление трещин отрицательно влияет на работу железобетонного элемента: увеличиваются прогибы, в трещины проникают влага и газы, отчего создается опасность коррозии стальной арматуры.

Избежать образования трещин в железобетонной конструкции можно предварительным сжатием бетона в местах, подверженных растяжению. В таком случае трещины появляются только в том случае, если растягивающие напряжения превышают напряжения предварительного сжатия. Сжатие бетона достигается предварительным растяжением арматуры. Различают два вида предварительного напряжения арматуры: до затвердения бетона и после приобретения бетоном определенной прочности. Если напряжение арматуры производится до бетонирования, то уложенная в форму арматура растягивается и в таком состоянии закрепляется в форме. После заполнения формы бетонной смесью и затвердения бетона арматура освобождается от натяжения, сокращается и увлекает за собой окружающий ее бетон, обжимая железобетонный элемент в целом. Если же напряжение арматуры производится после затвердения бетона, то в этом случае арматуру располагают в специально оставленном в бетоне канале. После затвердения бетона арматуру натягивают и закрепляют на концах конструкции анкерными устройствами. Затем заполняют канал раствором, который после затвердения сцепляется с арматурой и с бетоном конструкции, обеспечивая монолитность железобетона. Предварительное напряжение арматуры не только предупреждает появление трещин в растянутом бетоне, но и позволяет снизить массу железобетонных конструкций, увеличить их жесткость, повысить долговечность и сократить расход арматуры. В основу классификации сборных железобетонных изделий положены следующие признаки: вид армирования, плотность, вид бетона, внутреннее строение и назначение.

По виду армирования железобетонные изделия делят на предварительно напряженные и с обычным армированием. По плотности изделия бывают из тяжелых бетонов, облегченного, легкого и из особо легких (теплоизоляционных) бетонов. Для элементов каркаса зданий применяют тяжелый бетон, а для ограждающих конструкций зданий – легкий. По виду бетонов и применяемых вяжущих различают изделия: из цементных бетонов – тяжелых на обычных плотных заполнителях и легких бетонов на пористых заполнителях; силикатных бетонов автоклавного твердения – плотных (тяжелых) или легких на пористых заполнителях на основе извести или смешанном вяжущем; ячеистых бетонов – на цементе, извести или смешанном вяжущем; специальных бетонов – жаростойких, химически стойких, декоративных, гидратных. По внутреннему строению изделия могут быть сплошными и пустотелыми, изготовленными из бетона одного вида, однослойные или двухслойные и многослойные, изготовленные из разных видов бетона или с применением различных материалов, например теплоизоляционных.

Железобетонные изделия одного вида могут отличаться также типоразмерами, например стеновой блок угловой, подоконный и т. д. Изделия одного типоразмера также подразделяются по классам. В основу такого деления положено различное армирование, наличие монтажных отверстий или различие в закладных деталях.

В зависимости от назначения сборные железобетонные изделия делят на основные группы: для жилых, общественных, промышленных зданий, для сооружений сельскохозяйственного и гидротехнического строительства, а также изделий общего назначения.

Железобетонные изделия должны отвечать требованиям действующих государственных стандартов, а также требованиям рабочих чертежей и технических условий на них. Изделия массового производства должны быть типовыми и унифицированными для возможности применения их в зданиях и сооружениях различного назначения. Составные или комплексные изделия поставляют потребителю, как правило, в законченном, собранном и полностью укомплектованном деталями виде. Железобетонные изделия с проемами поставляют со вставленными оконными или дверными блоками, проолифенными или загрунтованными. Качество поверхности изделия должно быть таким, чтобы на месте строительства (если это не предусмотрено проектом) не требовалось дополнительной их отделки.

Номенклатура и технико-экономическая оценка железобетонных изделий

Изделия для жилых и гражданских зданий

Изделия для фундаментов и подземных частей зданий выполняют в виде массивных элементов с плоской нижней поверхностью – подошвой, устанавливаемых на уплотненный грунт или бетонную подготовку. В верхней части элемента устанавливают гнездо-стакан для установки нижнего конца колонны. Глубина стакана составляет 1–1,5 м высоты сечения колонны. При больших нагрузках на основания применяют сборные фундаменты. Они состоят из плит и блоков, укладываемых при монтаже в два-три яруса.

Фундаменты под колонны выполняют из бетона классов В15, 20 и 25; их армируют сетками и каркасами из стали класса A-III. Такие фундаменты изготовляют в основном по стендовой технологии. Ленточные фундаменты под стены производят из отдельных блоков трапециевидного или прямоугольного сечения, массой 0,5–4 т, из тяжелого бетона классов В10—20. Стены подвалов производят из сплошных блоков или из блоков с пустотами из тяжелого бетона классов В7, 9—10 массой до 2 тонн.

Панели наружных стен изготовляют сплошными или с оконными или дверными проемами, однослойными из легкого бетона на пористом заполнителе класса В7,5, а также из ячеистого бетона классов В2,5 и 5. Панели наружных стен жилых зданий на комнату производят размером 3,6x2,9x0,4 м, массой до 4 т, а панели на две комнаты с двумя оконными проемами имеют длину 6–6,6 м, массу до 8 т. Стеновые панели армируют сварными сетками, а при наличии проемов по их периметру устанавливаются каркасы. Для облегчения наружных стен и повышения их термоизоляции применяют трехслойные панели с наружным и внутренним слоями из ячеистого бетона, минерального войлока и других материалов. Панели внутренних стен выполняют однослойными сплошными и с дверными проемами длиной до 6 м, высотой до 2,9 м и толщиной до 200 мм из тяжелого или конструкционного легкого бетона классов В 12,5 и 15 по конвейерному, агрегатно-поточному и кассетному способам производства.

Колонны многоэтажных зданий производят сечением 300x300 и 400x400 мм и длиной на 1–4 этажа. Наиболее распространены колонны длиной 8,4 м, массой до 3,5 т на два этажа. По концам колонны имеют выпуски арматуры, а также выступающие консоли для опирания ригелей. Колонны делают из тяжелого бетона классов В15—40 и из конструкционного легкого бетона классов В15—30. Армируют колонны пространственными каркасами из стали класса A-III, а изготовляют их по агрегатно-поточному и стендовому способам.