Główne elementy konstrukcyjne budynków
Elementy konstrukcyjne, czyli konstrukcje budowlane budynków, stanowią materialną podstawę budynków, zapewniającą ich sprawność przez cały okres ich użytkowania.
Budowa projekty są zaprojektowane tak, aby odbierać bez zniszczenia i zauważalnych odkształceń wszystkie obciążenia działające na budynek (ciężar własny). Struktury, meble, sprzęt; obciążenia od przebywających w nim ludzi, wiatr, śnieg, drgania sejsmiczne itp.) i uderzenia (promieniowanie słoneczne, wilgoć atmosferyczna itp.), a także ochrona pomieszczeń przed narażeniem otoczenie zewnętrzne(zimno, gorąco, hałas, wiatr i inne niekorzystne skutki inne niż siłowe).
Elementy konstrukcyjne dzielimy na pionowe i poziome ze względu na ich umiejscowienie w bryle budynku.
Przez cel funkcjonalny konstruktywny elementy dzielić przez nośne i zamykające. Jednocześnie jeden element może pełnić zarówno funkcje nośne, jak i zamykające, na przykład ściana zewnętrzna.
Takie struktury nazywane są Połączone struktury. Pionowe elementy nośne w budynkach cywilnych z reguły dzielą się na nośne i otaczające.
Konstrukcje nośne przeznaczone są do przejmowania obciążeń w miejscu ich zastosowania i przenoszenia obciążeń na inne elementy. Z geometrycznego punktu widzenia wyróżniamy: elementy punktowe (węzły, podpory, zawiasy); liniowy elementy(belki, kratownice, kable); planarny elementy(talerze, dyski); korpus (przestrzenny) elementy. Konstrukcje nośne muszą spełniać wymagania wytrzymałości, stabilności geometrycznej, stabilności i trwałości.
Łożysko konstruktywne elementy charakteryzuje się trzema cechami (po jednej z każdej pary):
1. planarny - przestrzenny;
2.solidne (solidne) - kratowe (przelotowe, siatkowe);
3. bezraspornye - spacer.
Murowanie Chronią pomieszczenia przed wpływami zewnętrznymi lub zamykają poszczególne pomieszczenia w bryle budynku. Poprzez postrzeganie obciążeń i ich przekazywanie innym projekty rozróżnić konstrukcje samonośne, zawiasowe i kombinowane.
Obudowa samonośna projekty Oprócz własnego ciężaru (czasem także wiatru) nie odczuwają żadnych innych obciążeń. Zwykle polegają własne fundamenty lub na belkach fundamentowych, które z kolei spoczywają na fundamentach.
W połączonych konstrukcjach budowlanych Niektóre elementy pełnią funkcje nośne, inne - zamykające.
Zawiasowe konstrukcje zamykające Opierają się na nośnych elementach konstrukcyjnych na poziomie każdej kondygnacji i ze wszystkich rodzajów obciążeń dostrzegają tylko własną masę, na przykład dachy (pokrycia). Składają się z nośnika projekty w postaci elementów płaskich, przestrzennych lub liniowych oraz ogrodzeniowych (zabezpieczających budynek przed opadami atmosferycznymi).
Powłoka - Górna część budynek, który chroni go przed czynnikami atmosferycznymi. Składa się z części nośnej i zamykającej (podstawa pod dachem, dachem). Jeśli w objętości pokrycia znajduje się przejście lub półprzejście, nazywa się dach strych, W obecności lokali mieszkalnych w objętości dachu - strych. Jeśli sprzęt inżynieryjny jest umieszczony w objętości poddasza, stosuje się ten termin Podłoga techniczna.
Widoczne połacie dachowe nazywane są stokami, mają nachylenie do odprowadzania deszczu i stopić wodę. Wilgoć atmosferyczna z powłok jest odprowadzana wzdłuż całej linii elewacji (niezorganizowany drenaż) lub usuwana poprzez system rury spustowe(zorganizowany drenaż). W tym drugim przypadku rozróżnia się drenaż zewnętrzny i wewnętrzny.
Klasyfikacja konstrukcje budowlane
Oddzielenie budynku Struktury zgodnie z ich przeznaczeniem funkcjonalnym, do nośności i obudowy, w dużej mierze warunkowo. Jeżeli takie konstrukcje jak łuki, kratownice czy ościeżnice pełnią jedynie funkcję nośną, wówczas płyty ścienne i dachowe, powłoki, sklepienia, fałdy itp. zazwyczaj łączą w sobie funkcję zamykającą i nośną, co wpisuje się w jeden z najważniejszych trendów rozwojowych nowoczesnych konstrukcji budowlanych. W zależności od schematu projektowego nośne konstrukcje budowlane dzielą się na:
płaski (np. belki, kratownice, ramy)
przestrzenne (muszle, sklepienia, kopuły itp.).
Przestrzenny projekty charakteryzują się korzystniejszym (w porównaniu do płaskiego) rozkładem sił i odpowiednio mniejszym zużyciem materiałów. Jednak ich produkcja i montaż w wielu przypadkach są bardzo pracochłonne. Nowe typy konstrukcji przestrzennych, takie jak konstrukcje konstrukcyjne z profili walcowanych z połączeniami śrubowymi, są zarówno ekonomiczne, jak i stosunkowo łatwe w produkcji i montażu. Według rodzaju materiału wyróżnia się następujące główne typy konstrukcji budowlanych: beton i żelbet, stal, kamień, drewno.
Konstrukcje betonowe i żelbetowe- najczęstszy zarówno pod względem objętości, jak i obszarów zastosowania. W nowoczesnym budownictwie zastosowanie żelbetu w postaci prefabrykatów Struktury produkcji przemysłowej, stosowanej w budownictwie mieszkaniowym, użyteczności publicznej i przemysłowej Budynki oraz wiele obiektów inżynierskich. Racjonalne obszary zastosowania monolitycznego żelbetu - konstrukcje hydrauliczne, droga i chodniki lotniskowe, fundamenty pod sprzęt przemysłowy, zbiorniki, wieże, windy itp. Typy specjalne Beton i żelbeton stosuje się do budowy konstrukcji pracujących w wysokich i niskich temperaturach lub w środowiskach agresywnych chemicznie (jednostki cieplne, budynki i konstrukcje hutnictwa żelaza i metali nieżelaznych, przemysł chemiczny itp.). Zastosowanie wysokiej wytrzymałości Beton i zbrojenia, wzrost produkcji konstrukcji sprężonych, poszerzenie obszarów zastosowań konstrukcji lekkich i komórkowych Beton pomagają zmniejszyć ciężar, zmniejszyć koszty i zużycie materiałów w konstrukcjach żelbetowych.
Konstrukcje stalowe Stosowane są głównie do szkieletów budynków i konstrukcji o dużej rozpiętości, warsztatów z ciężkim sprzętem dźwigowym, wielkich pieców, zbiorników o dużej pojemności, mostów, konstrukcji wieżowych itp. stal i żelbetu Struktury w niektórych przypadkach pokrywają się. Jednocześnie wyboru rodzaju konstrukcji dokonuje się z uwzględnieniem stosunku ich kosztów, a także w zależności od obszaru budowy i lokalizacji przedsiębiorstw. przemysł budowlany. Znacząca zaleta stal mniejsze konstrukcje w porównaniu z żelbetem – ich mniejsza waga. Determinuje to celowość ich stosowania w obszarach o dużej aktywności sejsmicznej, obszarach trudno dostępnych Daleka północ, pustynne i obszary wysokogórskie. Rozszerzanie wykorzystania stale wysoka wytrzymałość i ekonomiczne profile walcowane, a także tworzenie wydajnych konstrukcji przestrzennych, w tym wykonanych z cienkiej blachy stalowej, w znaczący sposób obniżą ciężar budynków i konstrukcji.
Główny zakres konstrukcje kamienne- ściany i ścianki działowe. Budynek z cegły, kamienia naturalnego, małych bloków itp. w mniejszym stopniu spełniają wymagania budownictwa przemysłowego niż budynki wielkopłytowe. Dlatego ich udział w całkowitym wolumenie budownictwa stopniowo maleje. Jednak zastosowanie cegieł o wysokiej wytrzymałości, kamienia zbrojonego i złożonych Struktury(konstrukcje kamienne, wzmocnione stal pręt zbrojeniowy lub żelbet elementy) pozwala znacznie zwiększyć nośność Budynki Z kamienne ściany oraz przejście od murowania ręcznego do stosowania cegieł i panele ceramiczne prefabrykowane - znacznie zwiększają stopień uprzemysłowienia budownictwa i zmniejszają złożoność konstrukcji Budynki z materiałów kamiennych.
Główny kierunek rozwoju nowoczesności Konstrukcje drewniane- przejście na konstrukcje z drewna klejonego. Możliwość produkcji przemysłowej i uzyskania konstruktywnego elementy wymagane wymiary poprzez klejenie decydują o ich zaletach w porównaniu z innymi rodzajami konstrukcji drewnianych. Łożysko i obudowa Klejone projekty Znajdować szerokie zastosowanie w budownictwie wiejskim.
W nowoczesna konstrukcja coraz większą popularność zyskują nowe rodzaje konstrukcji przemysłowych - wyroby i konstrukcje azbestowo-cementowe, pneumatyczne konstrukcje budowlane, konstrukcje ze stopów lekkich i z wykorzystaniem mas plastycznych. Ich główne zalety są niskie środek ciężkości oraz możliwość produkcji fabrycznej na zmechanizowanych liniach produkcyjnych. Lekkie płyty trójwarstwowe (z poszyciem z profilowanej stali, aluminium, azbestowo-cementu i izolacją z tworzywa sztucznego) są stosowane jako konstrukcje obudowy zamiast ciężkich płyt żelbetowych i ekspandowanych.
Konstrukcje budowlane są bardzo zróżnicowane pod względem przeznaczenia i zastosowania. Niemniej jednak można je łączyć według pewnych oznak wspólności pewnych właściwości, tj. klasyfikować, wyjaśniając jednocześnie niektóre pojęcia. Możliwe są różne podejścia do klasyfikacji konstrukcji.
Mając za główny cel końcowy podręcznika obliczenia konstrukcji, najbardziej celowe jest ich sklasyfikowanie według następujących kryteriów:
I) geometrycznie konstrukcje dzieli się zwykle na tablice, belki, płyty, powłoki (ryc. l.l) i systemy prętów (ryc. 1.3):
szyk- konstrukcja, w której wszystkie wymiary są tej samej kolejności, np. przy fundamencie wymiary mogą być następujące: A= 1,8 m; b= 1,2 m; h= 1,5 m. Wymiary mogą być różne, ale ich kolejność jest taka sama - metry;
Belka- element, w którym dwa wymiary są wielokrotnie mniejsze od trzeciego, tj. Oni inna kolejność: b « l, h « l . Na przykład dla belki żelbetowej mogą one wynosić: b \u003d 20 cm, h \u003d 40 cm i l \u003d 600 cm, tj. mogą różnić się od siebie o rząd wielkości (10 lub więcej razy).
Powszechnie nazywa się belkę o złamanej osi najprostsza rama oraz z osią krzywoliniową - łuk (ryc. 1.2, a, b)
płyta- element, w którym jeden rozmiar jest wielokrotnie mniejszy od pozostałych dwóch: h „a, h” l. Przykładem jest prążkowany płyta żelbetowa(dokładniej pole płyty), w którym określana jest grubość rzeczywistej płyty H może wynosić 3-4 cm, a długość i szerokość około 150 cm.Talerz jest szczególnym przypadkiem więcej ogólna koncepcja- skorupa, która w przeciwieństwie do płyty ma krzywoliniowy zarys (ryc. 1.1, d). Muszle wykraczają poza zakres naszego kursu;
systemy prętowe są geometrycznie niezmiennymi układami prętów połączonych ze sobą przegubowo lub sztywno. Obejmują one farmy budowlane(belka lub wspornik) (ryc. 1.3).
Wymiary we wszystkich przykładach mają charakter orientacyjny i nie wykluczają ich różnorodności. Zdarzają się przypadki, gdy na tej podstawie trudno przypisać strukturę do tego czy innego typu. W ramach tego podręcznika wszystkie konstrukcje dobrze wpisują się w powyższą klasyfikację;
2) pod względem statyki Struktury dzielą się na statycznie wyznaczalne i statycznie niewyznaczalne. Do pierwszych zalicza się układy (konstrukcje), w których siły lub naprężenia można wyznaczyć jedynie na podstawie równań statyki (równania równowagi), do drugich zaliczają się takie, dla których same równania statyczne nie wystarczą. Podręcznik ten dotyczy głównie konstrukcji statycznie wyznaczalnych;
3) zgodnie z użytymi materiałami Struktury dzielą się na stal, drewno, żelbet, beton, kamień (cegła);
4) z punktu widzenia stanu naprężenie-odkształcenie, te. powstające w konstrukcjach wysiłki wewnętrzne, naprężenia i odkształcenia pod działaniem obciążenia zewnętrznego, można je warunkowo podzielić na trzy grupy: najprostszy, prosty I złożony(Tabela 1.1). Podział taki nie jest powszechnie akceptowany, pozwala jednak wprowadzić do systemu charakterystykę typów stanów naprężenia-odkształcenia konstrukcji, które są szeroko rozpowszechnione w praktyce budowlanej i zostaną omówione w podręczniku. W prezentowanej tabeli trudno jest odzwierciedlić wszystkie subtelności i cechy tych warunków, ale umożliwia porównanie i ocenę ich jako całości. Więcej szczegółów na temat etapów stanów naprężenia-odkształcenia zostanie omówione w odpowiednich rozdziałach.
Konstrukcje budowlane są bardzo zróżnicowane pod względem przeznaczenia i zastosowania. Niemniej jednak można je łączyć według pewnych oznak wspólności pewnych właściwości, tj. klasyfikować, wyjaśniając jednocześnie niektóre pojęcia.
Możliwe są różne podejścia do klasyfikacji konstrukcji.
Mając za główny cel końcowy podręcznika obliczenia konstrukcji, najbardziej celowe jest ich sklasyfikowanie według następujących kryteriów:
1) zgodnie z cechą geometryczną konstrukcji zwyczajowo dzieli się na tablice, belki, płyty, powłoki (ryc. 1.1) i systemy prętów (ryc. 1.3):
Ryż. 1.1. Klasyfikacja konstrukcji na podstawie geometrycznej: a) tablica; b) drewno; c) piec; d) skorupa
Tablica to konstrukcja, w której wszystkie wymiary są tej samej kolejności, na przykład u podstawy wymiary mogą być następujące: a \u003d 1,8 m; b - 1,2 m; I \u003d 1,5 m. Wymiary mogą być różne, ale ich kolejność jest taka sama - metry;
Pręt to element, w którym dwa wymiary są wielokrotnie mniejsze od trzeciego, tj. są różnej kolejności: b « /, A « /. Na przykład dla belki żelbetowej mogą one wynosić: b - 20 cm, I \u003d 40 cm i / \u003d 600 cm, tj. mogą różnić się od siebie o rząd wielkości (10 lub więcej razy).
Belkę ze złamaną osią nazywa się zwykle najprostszą ramą, a z zakrzywioną osią - łukiem (ryc. 1.2, a, b);
Talerz to element, w którym jeden rozmiar jest wielokrotnie mniejszy od pozostałych dwóch: ORAZ „a, ORAZ” /. Jako przykład możemy przytoczyć żebrowaną płytę żelbetową (a dokładniej pole płyty), w której grubość samej płyty może wynosić 3-4 cm, a długość i szerokość około 150 cm. szczególny przypadek bardziej ogólnej koncepcji - skorupa, która w przeciwieństwie do płyty ma kształt krzywoliniowy (ryc. 1.1, d). Muszle wykraczają poza zakres naszego kursu;
Układy prętowe to geometrycznie niezmienne układy prętów połączonych ze sobą przegubowo lub na sztywno. Należą do nich kratownice konstrukcyjne (belki lub wsporniki) (ryc. 1.3).
Ryż. 1.2. Odmiany prętów: a) rama; b) arch
Ryż. 1.3. Przykłady pierwotniaków systemy prętowe: a) farma belek; b) farma konsolowa
Wymiary we wszystkich przykładach mają charakter orientacyjny i nie wykluczają ich różnorodności. Zdarzają się przypadki, gdy na tej podstawie trudno przypisać strukturę do tego czy innego typu. W ramach tego podręcznika wszystkie konstrukcje doskonale wpisują się w powyższą klasyfikację;
2) z punktu widzenia statyki konstrukcje dzieli się na statycznie wyznaczalne i statycznie niewyznaczalne. Do pierwszych zalicza się układy (konstrukcje), w których siły lub naprężenia można wyznaczyć jedynie na podstawie równań statyki (równań równowagi), do drugich zaliczają się takie, dla których same równania statyczne nie wystarczą. Podręcznik ten dotyczy głównie konstrukcji statycznie wyznaczalnych;
3) ze względu na użyte materiały konstrukcje dzieli się na stalowe, drewniane, żelbetowe, betonowe, kamienne (ceglane)”,
4) z punktu widzenia stanu naprężenie-odkształcenie, tj. powstające w konstrukcjach siły wewnętrzne, naprężenia i odkształcenia pod działaniem obciążenia zewnętrznego, można je warunkowo podzielić na trzy grupy: proste, proste i złożone (tabela 1.1). Podział taki nie jest powszechnie akceptowany, pozwala jednak wprowadzić do systemu charakterystykę typów stanów naprężenia-odkształcenia konstrukcji, które są szeroko rozpowszechnione w praktyce budowlanej i zostaną omówione w podręczniku. W prezentowanej tabeli trudno jest odzwierciedlić wszystkie subtelności i cechy tych warunków, ale umożliwia porównanie i ocenę ich jako całości. Więcej szczegółów na temat etapów stanów naprężenia-odkształcenia zostanie omówione w odpowiednich rozdziałach.
struktura budynku zwany powiększonym elementem budowlanym budynku, konstrukcji lub mostu, wykonanym z materiałów i wyrobów budowlanych.
Konstrukcje budowlane są klasyfikowane według przeznaczenia i materiału budowlanego.
Po wcześniejszym umówieniu są:
1. Przewoźnicy - te konstrukcje budynków i konstrukcji, które wytrzymują obciążenia energetyczne. Zapewniają ich stabilność i wytrzymałość, a także pozwalają na bezpieczną eksploatację budynku. Należą do nich: ściany nośne, słupy, fundamenty, stropy i powłoki itp.
2. Załączając - konstrukcje ograniczające kubaturę budynku i dzielące go na osobne pomieszczenia funkcjonalne. Dzielą się na: zewnętrzne (chronią przed wpływami atmosferycznymi) i wewnętrzne (w celu zapewnienia izolacji akustycznej i podziału przestrzeni wewnętrznej). Konstrukcje otaczające obejmują przegrody, ściany samonośne, otwory wypełniające itp.
Według materiału konstrukcje budowlane dzielą się na:
Beton i żelbet;
Konstrukcje metalowe;
Drewniany;
Kamień i kamień zbrojony;
Plastikowy;
Złożone (połącz kilka rodzajów materiałów).
Główne wymagania dotyczące konstrukcji budowlanych:
1. Niezawodność. Koncepcja ta obejmuje trzy elementy: wytrzymałość, sztywność i stabilność.
Siła to zdolność konstrukcji do postrzegania wszystkich obciążeń bez zniszczenia;
Sztywność to właściwość, która pozwala konstrukcji budynku na odkształcenie w dopuszczalnych granicach pod wpływem obciążeń;
Stateczność - zdolność konstrukcji do utrzymania stałego położenia w przestrzeni pod wpływem obciążeń.
2. Łatwość użycia to umiejętność wykorzystania budynków i budowli zgodnie z ich przeznaczeniem. Konieczne jest projektowanie konstrukcji w taki sposób, aby można było je łatwo przeglądać, naprawiać, rekonstruować i wzmacniać.
3. Gospodarka. Projektując, należy upewnić się, że nie ma nadmiernych wydatków na materiały budowlane i starać się zapewnić minimalne koszty pracy podczas montażu konstrukcji.
9.2. Konstrukcje i produkty żelbetowe
Konstrukcje i produkty żelbetowe, elementy budynków i konstrukcji żelbetowych oraz połączenia tych elementów.
Wysokie wskaźniki techniczne i ekonomiczne konstrukcji żelbetowych, możliwość stosunkowo łatwego nadania im wymaganego kształtu i rozmiaru przy zachowaniu określonej wytrzymałości, doprowadziły do ich szerokiego zastosowania w prawie wszystkich sektorach budownictwa. Nowoczesne konstrukcje żelbetowe (RCS) klasyfikuje się według kilku kryteriów: ze względu na sposób wykonania (monolityczny, prefabrykowany, prefabrykat-monolityczny), rodzaj betonu użytego do ich wykonania (od ciężkiego, lekkiego, komórkowego, żaroodpornego i inny beton), rodzaj stanu naprężenia (konwencjonalny i sprężony).
Monolityczne konstrukcje żelbetowe, wykonywane bezpośrednio na budowach, stosowane są najczęściej w budynkach i konstrukcjach trudnych do podziału, o niestandardowej i małej powtarzalności elementów oraz przy szczególnie dużych obciążeniach (fundamenty, ramy i stropy wielokondygnacyjnych budynków przemysłowych, hydrauliczne, rekultywacyjne , transport i inne konstrukcje).
W niektórych przypadkach są one wskazane przy wykonywaniu prac metodami przemysłowymi przy użyciu szalunków inwentaryzacyjnych - przesuwnych, regulowanych (wieże, chłodnie kominowe, silosy, kominy, budynki wielokondygnacyjne) i mobilnych (niektóre cienkościenne powłoki powłok).
Budowa monolitycznych konstrukcji żelbetowych jest dobrze rozwinięta technicznie. Znaczących osiągnięć dokonano także w zastosowaniu metody sprężania do wytwarzania konstrukcji monolitycznych. W monolitycznym żelbecie wykonano wiele unikalnych konstrukcji (wieże telewizyjne, rury przemysłowe wysoki pułap, reaktory elektrowni jądrowych itp.). We współczesnej praktyce budowlanej wielu obcych krajów (USA, Wielka Brytania, Francja itp.) Monolityczne konstrukcje żelbetowe otrzymały szerokie zastosowanie, co wynika głównie z braku w tych krajach państwowego systemu ujednolicania parametrów i typowania konstrukcji budynków i budowli. W ZSRR do lat trzydziestych XX wieku w budownictwie dominowały konstrukcje monolityczne.
Wprowadzenie w tych latach bardziej przemysłowych konstrukcji prefabrykowanych było wstrzymywane ze względu na niewystarczający poziom mechanizacji budownictwa, brak specjalistycznego sprzętu do ich masowej produkcji, a także dźwigów montażowych o dużym udźwigu. Udział monolitycznych konstrukcji żelbetowych w całkowitej wielkości produkcji żelbetu w ZSRR wynosi około 35% (1970).
Prefabrykowane konstrukcje i produkty betonowe- główny rodzaj konstrukcji i produktów stosowanych w różnych sektorach budownictwa: cywilnym, przemysłowym, rolniczym itp.
Konstrukcje prefabrykowane mają znaczną przewagę nad konstrukcjami monolitycznymi, stwarzają szerokie możliwości industrializacji budownictwa. Zastosowanie wielkogabarytowych elementów żelbetowych pozwala na przeniesienie głównej części konstrukcji budynków i budowli budowa do zakładu o wysoce zorganizowanym procesie technologicznym produkcji. To znacznie skraca czas budowy, zapewnia wyższą jakość produktów przy najniższych kosztach i kosztach pracy; Zastosowanie prefabrykowanych konstrukcji żelbetowych pozwala na szerokie zastosowanie nowych, efektywnych materiałów (beton lekki i komórkowy, tworzywa sztuczne itp.) oraz zmniejsza zużycie drewna i stali potrzebnej w innych gałęziach gospodarki narodowej. Prefabrykowane konstrukcje i produkty muszą nadawać się do produkcji i transportu, są szczególnie korzystne przy minimalnej liczbie powtarzających się rozmiarów elementów.
Wraz ze wzrostem produkcji i zastosowania w budownictwie prefabrykatów żelbetowych udoskonalono technologię jego wytwarzania. Dokonano także ujednolicenia głównych parametrów budynków i budowli do różnych celów, na podstawie których opracowano i wdrożono dla nich standardowe projekty i produkty.
W zależności od przeznaczenia budynków i konstrukcji mieszkalnych, użyteczności publicznej, przemysłowych i rolniczych wyróżnia się następujące najczęstsze prefabrykowane konstrukcje żelbetowe:
Do fundamentów i części podziemnych budynków i konstrukcji (bloki i płyty fundamentowe, płyty i bloki ścian piwnic);
Do ram budowlanych (kolumn, poprzeczek, dźwigarów, belek podsuwnicowych, kratownic i belek kratowych, kratownic);
Na zewnątrz i ściany wewnętrzne(płyty i bloczki ścienne i działowe);
Do stropów podłogowych i pokryć budynków (panele, płyty i podłogi); na schody ( ciągi schodów i platformy)
Do urządzeń sanitarnych (panele grzewcze, centrale wentylacyjne i wywozowe, kabiny sanitarne).
Prefabrykowane konstrukcje żelbetowe produkowane są głównie w przedsiębiorstwach zmechanizowanych i częściowo na wyposażonych składowiskach. Proces technologiczny wytwarzania wyrobów żelbetowych składa się z szeregu kolejno wykonywanych operacji: przygotowanie mieszanki betonowej, produkcja zbrojenia (klatki zbrojeniowe, siatki, pręty gięte itp.), zbrojenie wyrobów, formowanie wyrobów (układanie mieszanka betonowa i jej zagęszczanie), obróbka cieplna i nawilżająca, zapewniająca niezbędną wytrzymałość betonu, wykańczająca przednią powierzchnię produktów.
We współczesnej technologii prefabrykatów żelbetowych można wyróżnić 3 główne sposoby organizacji procesu produkcyjnego: metodę kruszywo-in-line do wytwarzania wyrobów w formach ruchomych; przenośnikowy sposób produkcji; metoda ławkowa w formach nieruchomych (stacjonarnych).
Metodą przepływu agregatowego Wszystko operacji technologicznych(czyszczenie i smarowanie form, zbrojenie, formowanie, hartowanie, striping) wykonywane są na wyspecjalizowanych stanowiskach wyposażonych w maszyny i instalacje tworzące linię produkcyjną. Formy z produktami przemieszczają się sekwencyjnie wzdłuż linii produkcyjnej od stanowiska do stanowiska z dowolnym odstępem czasu zależnym od czasu trwania operacji na tym stanowisku, który może wahać się od kilku minut (np. smarowanie form) do kilku godzin (utwardzanie wyrobów w komorach utwardzania). Metodę tę warto stosować w zakładach o średniej wydajności, zwłaszcza przy wytwarzaniu konstrukcji i wyrobów o szerokim asortymencie.
sposób przenośnika stosowane w fabrykach dużej mocy do produkcji tego samego rodzaju produktów o ograniczonym asortymencie. W tej metodzie linia produkcyjna działa na zasadzie przenośnika pulsacyjnego, co oznacza, że formy z produktami przemieszczają się od słupka do słupka po ściśle określonym czasie niezbędnym do wykonania najdłuższej operacji.
Odmianą tej technologii jest metoda wibrowalcowania stosowany do produkcji płyt płaskich i żebrowanych; w tym przypadku wszystkie operacje technologiczne wykonywane są na jednym ruchomym pasie stalowym. W metodzie laboratoryjnej wyroby pozostają na miejscu (w formie stacjonarnej) w trakcie ich wytwarzania aż do stwardnienia betonu, natomiast urządzenia technologiczne do wykonywania poszczególnych operacji przemieszczają się z jednej formy do drugiej. Metodę tę stosuje się przy wytwarzaniu wyrobów wielkogabarytowych (kratownice, belki itp.). Do formowania produktów o złożonej konfiguracji (biegi schodowe, płyty żebrowane itp.) stosuje się matryce - formy żelbetowe lub stalowe, które odtwarzają odcisk żebrowanej powierzchni produktu. Metodą kasetową, będącą swego rodzaju metodą stołową, produkty wytwarzane są w formach pionowych – kasetach, które stanowią szereg przegród utworzonych przez stalowe ściany. Podczas montażu kasety następuje formowanie produktów i ich utwardzanie. Instalacja kasetowa posiada urządzenia do podgrzewania produktów parą lub prądem elektrycznym, co znacznie przyspiesza twardnienie betonu. Metoda kasetowa zwykle używany do masowej produkcji wyrobów cienkościennych.
Gotowe produkty muszą spełniać wymagania obowiązujących norm lub specyfikacji. Powierzchnie wyrobów wykonywane są zazwyczaj w takim stopniu prefabrykacji, że na budowie nie jest wymagane żadne dodatkowe wykończenie.
Podczas montażu prefabrykowane elementy budynków i konstrukcji są łączone ze sobą za pomocą monolitycznych lub spawanych części osadzonych, zaprojektowanych tak, aby wytrzymać określone działanie sił. Dużą uwagę przywiązuje się do zmniejszenia zużycia metalu w złączach spawanych i ich ujednolicenia. Konstrukcje i produkty prefabrykowane są najpowszechniej stosowane w budownictwie mieszkaniowym i cywilnym, gdzie budownictwo wielkoelementowe (duże panele, duże bloki, wolumetryczne) uważane jest za najbardziej obiecujące. Z prefabrykatów żelbetowych organizowana jest także masowa produkcja wyrobów dla obiektów inżynierskich (tzw. żelbetu specjalnego): przęseł mostów, podpór, pali, przepustów, korytek, bloków i rur do okładzin tuneli, płyt chodnikowych drogowych i lotniskowych, podkładów , podporowe sieci trakcyjne i linie energetyczne, elementy ogrodzeń, rury ciśnieniowe i bezciśnieniowe itp.
Znacząca część tych wyrobów wykonywana jest ze zbrojonego betonu sprężonego metodą stołową lub liniową. Do kształtowania i zagęszczania betonu stosowane są bardzo skuteczne metody: wibrokompresja (rury ciśnieniowe), wirowanie (rury, podpory), tłoczenie wibracyjne (pale, tace).
Rozwój prefabrykatów żelbetowych charakteryzuje się tendencją do dalszego powiększania asortymentu i zwiększania stopnia ich gotowości fabrycznej. Na przykład do pokrycia budynków stosuje się panele wielowarstwowe, które są dostarczane do budowy z izolacją i warstwą hydroizolacji; bloki o wymiarach 3x18 m i 3x24 m, łączące funkcje konstrukcji nośnej i otaczającej. Opracowano i z powodzeniem stosowano płyty dachowe kombinowane z betonu lekkiego i komórkowego. W budynkach wielokondygnacyjnych stosuje się słupy żelbetowe sprężone do wysokości kilku pięter. Do ścian budynków mieszkalnych panele wykonywane są w rozmiarach dla jednego lub dwóch pomieszczeń z różnymi wykończeniami zewnętrznymi, wyposażonymi w bloki okienne lub drzwiowe (balkonowe). Duże perspektywy dla dalszej industrializacji budownictwa mieszkaniowego ma metoda wznoszenia budynków z trójwymiarowych bloków. Takie bloki dla jednego lub dwóch pokoi lub mieszkania są produkowane fabrycznie w całości dekoracja wnętrz i sprzęt; Montaż domów z tych elementów zajmuje zaledwie kilka dni.
Prefabrykowane monolityczne konstrukcje żelbetowe stanowią połączenie elementów prefabrykowanych (słupy żelbetowe, poprzeczki, płyty itp.) z beton monolityczny co zapewnia niezawodną wspólną pracę wszystkich podzespołów.
Konstrukcje te stosowane są głównie w sufitach. budynki wielokondygnacyjne, w mostach i wiaduktach, podczas budowy niektórych typów skorup itp.
Są mniej przemysłowe (pod względem montażu i instalacji) niż prefabrykowane. Ich stosowanie jest szczególnie wskazane przy dużych obciążeniach dynamicznych (w tym sejsmicznych), a także wtedy, gdy istnieje konieczność podziału konstrukcji wielkogabarytowych na elementy składowe ze względu na warunki transportu i montażu. Główną zaletą prefabrykowanych konstrukcji monolitycznych jest mniejsze (w porównaniu do konstrukcji prefabrykowanych) zużycie stali oraz duża sztywność przestrzenna.
Największa część wyrobów żelbetowych i żelbetowych wykonana jest z ciężkiego betonu średnia gęstość 2400 kg/m 3. Jednak udział wyrobów wykonanych z betonu konstrukcyjno-termoizolacyjnego i lekkiego betonu konstrukcyjnego na kruszywach porowatych, a także z wszelkiego rodzaju betonów komórkowych, stale rośnie. Takie produkty są stosowane głównie do obudowywania konstrukcji (ścian, powłok) budynków mieszkalnych i budynki przemysłowe.
Bardzo obiecujące konstrukcje nośne od wysokiej wytrzymałości ciężki beton klas C30/35 i C32/40 oraz lekkich betonów klas C20/25 i C25/30. Znaczący efekt ekonomiczny uzyskuje się w wyniku zastosowania konstrukcji z betonu żaroodpornego (zamiast kawałków materiałów ogniotrwałych) dla jednostek cieplnych przemysłu metalurgicznego, rafinacji ropy naftowej i innych gałęzi przemysłu; w przypadku wielu produktów (na przykład rur ciśnieniowych) obiecujące jest zastosowanie betonu rozciąganego.
Konstrukcje i produkty żelbetowe wykonywane są głównie ze zbrojenia elastycznego w postaci pojedynczych prętów, siatki zgrzewane i płaskie ramy. Do produkcji zbrojenia nienaprężonego zaleca się stosowanie zgrzewania oporowego, co zapewnia wysoki stopień uprzemysłowienia prac zbrojeniowych. Konstrukcje ze zbrojeniem nośnym (sztywnym) stosuje się stosunkowo rzadko i głównie w żelbecie monolitycznym przy betonowaniu w szalunkach podwieszanych. W elementach zginanych podłużne zbrojenie robocze montuje się zgodnie z wykresem maksymalnych momentów zginających; w kolumnach zbrojenie podłużne odbiera głównie siły ściskające i jest zlokalizowane wzdłuż obwodu przekroju. Oprócz zbrojenia podłużnego w konstrukcji żelbetowej montuje się zbrojenie rozkładowe, montażowe i poprzeczne (zaciski, łuki), a w niektórych przypadkach tzw. zbrojenie pośrednie w postaci zgrzewanych siatek i spiral.
Wszystkie te rodzaje zbrojenia są ze sobą powiązane i zapewniają utworzenie klatki wzmacniającej, która podczas betonowania pozostaje przestrzennie niezmieniona. Do zbrojenia sprężonego konstrukcji żelbetowych stosuje się pręty zbrojeniowe o wysokiej wytrzymałości i drut, a także sploty i liny z nich. Przy produkcji konstrukcji prefabrykowanych stosuje się głównie metodę napinania zbrojenia na przystankach stojaków lub form; dla konstrukcji monolitycznych i prefabrykowanych-monolitycznych - metoda naprężania zbrojenia na betonie samej konstrukcji.
Szerokie możliwości kształtowe i techniczne konstrukcji żelbetowych wywarły ogromny wpływ na architekturę światową XX wieku. Na bazie konstrukcji żelbetowych rozwinęły się nowe skale, architektura i organizacja przestrzenna budynków i budowli. Prostoliniowe konstrukcje szkieletowe nadają budynkom ścisłą geometrię form i miarowy rytm podziałów, a także przejrzystą strukturę. Poziome płyty podłogowe wsparte są na cienkich podporach, lekka ściana pozbawiona funkcji nośnej często zamienia się w szklaną kurtynę. Równomierny rozkład sił statycznych tworzy równoważność tektoniczną elementów budynku. Konstrukcje krzywoliniowe (zwłaszcza cienkościenne muszle o różnych, czasem dziwacznych kształtach) charakteryzują się dużą wyrazistością plastyczną i przestrzenną, złożoną tektoniką form (czasami zbliżającą się do rzeźbiarskich) i stale zmieniającym się rytmem elementów. Konstrukcje krzywoliniowe pozwalają blokować ogromne hale bez podpór pośrednich i tworzyć kompozycje wolumetryczne i przestrzenne o nietypowych kształtach. Niektóre nowoczesne konstrukcje żelbetowe (na przykład kratowe) mają walory zdobnicze i dekoracyjne, które kształtują wygląd fasad i powłok. Plastycznie znaczące nowoczesne konstrukcje żelbetowe nadają wyraz estetyczny nie tylko budynkom mieszkalnym i cywilnym, ale także budynkom inżynieryjnym i przemysłowym (mosty, wiadukty, tamy, chłodnie kominowe itp.).
Konstrukcje nośne.
Słupy żelbetowe:
Ryż. 9.1. Dwuramienna kolumna środkowego rzędu
Ryż. 9.2. Dwugałęziowa kolumna skrajnego rzędu
Ryż. 9.3. . Bezbelkowe kolumny ramowe
Ryż. 9.4. Kolumna parterowych budynków przemysłowych
a) Kolumna w środkowym rzędzie z dwiema konsolami
Ryż. 9,5. Kolumna jednogałęziowa środkowego rzędu
b) Kolumna rzędu zewnętrznego z jedną konsolą
Ryż. 9.6. Kolumna jednogałęziowa skrajnego rzędu
Ryż. 9.7. Kolumna środkowego rzędu jednogałęziowa do budynków wielokondygnacyjnych
Ryż. 9,8. Jednogałęziowa kolumna budynków administracyjnych
Ryż. 9,9. Jednogałęziowa kolumna budynków magazynowych
Ryż. 9.10. Jednogałęziowe kolumny wielokondygnacyjnych budynków administracyjnych
Ryż. 9.11. Poprzeczka żelbetowa z półkami
Ryż. 9.12. Poprzeczka żelbetowa
Poprzeczki przeznaczone są do ram budynków wielokondygnacyjnych, przemysłowych, administracyjnych i cel domowy, przedsiębiorstwa przemysłowe, budynki mieszkalne oraz kompleksy handlowo-rozrywkowe.
Mrozoodporność nie jest niższa niż F50.
Ryż. 9.13. Teowniki żelbetowe
Ryż. 9.14. Teowniki żelbetowe
Belki przeznaczone są do ram budynków wielokondygnacyjnych, budynków przemysłowych, administracyjnych i bytowych przedsiębiorstw przemysłowych, budynków mieszkalnych oraz kompleksów handlowo-rozrywkowych.
Mrozoodporność nie jest niższa niż F50.
Podstawy konstruktywne rozwiązania Budynki
Po wcześniejszym umówieniu Konstrukcje budowlane dzielą się na nośne, zamykające i kombinowane.
konstrukcje nośne- konstrukcje budowlane odbierające obciążenia i uderzenia oraz zapewniające niezawodność, sztywność i stabilność budynków. Konstrukcje nośne tworzące szkielet budynku ( konstruktywny system) zalicza się do podstawowych: fundamenty, ściany, podpory indywidualne, stropy, powłoki itp. pozostałe konstrukcje wsporcze mają charakter wtórny, np. nadproża nad otworami, schody, bloki szybów wind.
Zamykanie struktur- konstrukcje budowlane przeznaczone do izolowania objętości wewnętrznych w budynkach od środowiska zewnętrznego lub między sobą, biorąc pod uwagę wymogi regulacyjne pod względem wytrzymałości, izolacyjności termicznej, wodoodporności, paroizolacji, szczelności powietrznej, izolacji akustycznej, przepuszczalności światła itp. Główne konstrukcje otaczające - ściany kurtynowe, przegrody, okna, witraże, latarnie, drzwi, bramy.
Połączone projekty- konstrukcje budowlane budynków i budowli o różnym przeznaczeniu, pełniące funkcje nośne i zamykające (ściany, stropy, powłoki).
Zgodnie z rozmieszczeniem przestrzennym nośników konstrukcje budowlane budynku dzielą się na pionowe i poziome.
Poziome konstrukcje wsporcze-pokrycia i podłogi - odbierają wszystkie przypisane im obciążenia pionowe i przenoszą je piętro po piętrze na pionowe konstrukcje nośne (ściany, kolumny itp.), które z kolei przenoszą obciążenia na podstawę budynku. Poziome konstrukcje nośne z reguły pełnią również rolę dysków twardych w budynkach - poziome membrany usztywniające, odbierają i redystrybuują obciążenia poziome i efekty (wiatr, sejsmiczne) pomiędzy pionowymi konstrukcjami nośnymi.
Przenoszenie obciążeń poziomych z podłóg na konstrukcje pionowe przeprowadza się według dwóch głównych opcji: z rozłożeniem na wszystkie pionowe elementy nośne lub tylko na poszczególne usztywnienia pionowe (ściany szczelinowe, wiatrownice kratowe lub usztywnienia). W tym przypadku wszystkie pozostałe podpory działają tylko przy obciążeniach pionowych. Stosowane jest również rozwiązanie pośrednie: rozkład obciążeń poziomych i uderzeń w różnych proporcjach pomiędzy usztywnieniami i konstrukcjami, które działają głównie na percepcję obciążeń pionowych.
Zachodzące na siebie membrany zapewniają kompatybilność i równość ruchów poziomych pionowych konstrukcji nośnych pod wpływem wiatru i skutków sejsmicznych. Taką kompatybilność i wyrównanie osiąga się poprzez sztywne połączenie poziomych konstrukcji nośnych z pionowymi.
Poziome konstrukcje nośne głównych budynków cywilnych o wysokości większej niż dwa piętra są tego samego typu i są zwykle dyskiem żelbetowym - prefabrykowanym, prefabrykowanym monolitycznym lub monolitycznym.