Основні конструктивні елементи будівель
Конструктивні елементи, або будівельні конструкції будівель, є матеріальною основою будівель, що забезпечує їх експлуатаційні якості протягом усього терміну служби.
Будівельні конструкції призначені для сприйняття без руйнування та помітних деформацій всіх навантажень, що діють на будівлю (власна вага конструкцій, меблів, обладнання; навантаження від людей, що у ньому, вітру, снігу, сейсмічних коливань та інших.) і впливів (від сонячної радіації, атмосферної вологи тощо. буд.), і навіть захисту приміщень від впливу довкілля (холоду, спеки, шуму, вітру і інших несприятливих несилових впливів).
За розташуванням у обсязі будівлі конструктивні елементи поділяються на вертикальні та горизонтальні.
За функціональним призначенням конструктивні елементиділять на несучі та огороджувальні. При цьому один елементможе виконувати і несучі, і огороджувальні функції, наприклад, зовнішня стіна.
Такі будівельні конструкції називаються Конструкції суміщеного типу.Вертикальні несучі елементи в цивільних будинках, як правило, диференціюють на несучі та огороджувальні.
Несучі конструкціїпризначені для сприйняття навантажень у місці їх застосування та передачі навантажень на інші елементи. З геометричної погляду ми розрізняємо: точкові елементи (вузли, опори, шарніри); лінійні елементи(Балки, стрижні ферм, троси); площинні елементи(Плити, диски); корпусні (просторові) елементи. Несучі конструкції повинні відповідати вимогам міцності, геометричної незмінності, стійкості та довговічності.
Несучі конструктивні елементи характеризують трьома ознаками (по одному з кожної пари):
1.площинні - просторові;
2.суцільні (суцільностінчасті) - гратчасті (наскрізні, сітчасті);
3.безрозпірні - розпірні.
Захисні конструкціїЗахищають приміщення від зовнішніх впливів або вигороджують окремі приміщення обсягом будівлі. Щодо сприйняття навантажень та передачі їх на інші конструкціїрозрізняють самонесучі, навісні та комбіновані огороджувальні конструкції.
Самонесучі огороджувальні конструкціїКрім власної ваги (іноді ще й вітру), не сприймають жодних інших навантажень. Вони, як правило, спираються на фундаменти або на фундаментні балки, які, у свою чергу, спираються на фундаменти.
У комбінованих будівельних конструкціяхОдні елементи виконують несучі, інші - що захищають функції.
Навісні огороджувальні конструкціїСпираються на несучі конструктивні елементи на рівні кожного поверху і з усіх видів навантажень сприймають лише власну масу, наприклад, даху (покриття). Вони складаються з несучої конструкціїу вигляді площинних, просторових або лінійних елементів та огороджувальної (що захищає будівлю від атмосферних опадів).
Покриття- Верхня частина будівлі, що захищає її від атмосферних опадів. Складається з несучої та огороджувальної (основа під покрівлю, покрівля) частин. За наявності в обсязі покриття прохідного або напівпрохідного простору дах називається Горищної, за наявності житлових приміщень в обсязі даху - Мансардний. Якщо в обсязі горища розміщують інженерне обладнання, застосовують термін Технічний поверх.
Видимі площини даху називають Скатами, їм надають ухил для стоку дощових та талих вод. Атмосферну вологу з покриттів або скидають по всій лінії фасаду (неорганізований водосток) або видаляють через систему водостічних труб (організований водосток). В останньому випадку розрізняють зовнішній та внутрішній водовідведення.
Класифікація будівельних конструкцій
Поділ будівельних конструкційза функціональним призначенням на несучі та огороджуючі значною мірою умовно. Якщо такі конструкції, як арки, ферми або рами, є тільки несучими, то панелі стін і покриттів, оболонки, склепіння, складки тощо зазвичай поєднують огороджувальні та несучі функції, що відповідає одній з найважливіших тенденцій розвитку сучасних будівельних конструкцій. Залежно від розрахункової схеми несучі будівельні конструкції поділяють на:
плоскі (наприклад, балки, ферми, рами)
просторові (оболонки, склепіння, бані тощо).
Просторові конструкціїхарактеризуються більш вигідним (порівняно з плоскими) розподілом зусиль і, відповідно, меншою витратою матеріалів. Однак їх виготовлення та монтаж у багатьох випадках виявляються дуже трудомісткими. Нові типи просторових конструкцій, наприклад, структурні конструкції з прокатних профілів на болтових з'єднаннях, відрізняються як економічності, так і порівняльною простотою виготовлення і монтажу. За видом матеріалу розрізняють такі основні типи будівельних конструкцій: бетонні та залізобетонні, сталеві, кам'яні, дерев'яні
Бетонні та залізобетонні конструкції- Найбільш поширені як за обсягом, так і за областями застосування. Для сучасного будівництва особливо характерним є застосування залізобетону у вигляді збірних. конструкційіндустріального виготовлення, що використовуються при зведенні житлових, громадських та виробничих будівельта багатьох інженерних споруд. Раціональні галузі застосування монолітного залізобетону - гідротехнічні споруди, дорожні та аеродромні покриття, фундаменти під промислове обладнання, резервуари, вежі, елеватори тощо. Спеціальні види бетонуі залізобетону використовують при будівництві споруд, що експлуатуються за високих та низьких температур або в умовах хімічно агресивних середовищ (теплові агрегати, будівлі та споруди чорної та кольорової металургії, хімічної промисловості та ін.). Застосування високоміцних бетонівта арматури, зростання виробництва попередньо напружених конструкцій, розширення областей використання легких та пористих бетонівсприяють зменшенню маси, зниженню вартості та витрати матеріалів у залізобетонних конструкціях.
Сталеві конструкціїЗастосовуються головним чином для каркасів великопрогонових будівель та споруд, для цехів з важким крановим обладнанням, домен, резервуарів великої ємності, мостів, споруд баштового типу та ін. сталевихта залізобетонних конструкційу ряді випадків збігаються. При цьому вибір типу конструкцій проводиться з урахуванням співвідношення їх вартості, а також в залежності від району будівництва та місцезнаходження підприємств будівельної індустрії. Істотна перевага стальних конструкцій порівняно із залізобетонними - їх менша маса. Цим визначається доцільність їх застосування в районах з високою сейсмічності, важкодоступних областях Крайньої Півночі, пустельних і високогірних районах. Розширення обсягів використання сталейвисокої міцності та економічних профілів прокату, а також створення ефективних просторових конструкцій, у тому числі з тонколистової сталі, дозволять значно знизити вагу будівель та споруд.
Основна сфера застосування Кам'яних конструкцій- стіни та перегородки. Будинкиз цегли, природного каменю, дрібних блоків тощо у меншою мірою задовольняють вимогам індустріального будівництва, ніж великопанельні будівлі. Тому їхня частка в загальному обсязі будівництва поступово знижується. Однак використання високоміцної цегли, армокам'яної та комплексної конструкцій(кам'яних конструкцій, посилених сталевийарматурою або залізобетонними елементами) дозволяє значно збільшити несучу здатність будівельз кам'яними стінами, а перехід від ручної кладки до застосування цегляних та керамічних панелей заводського виготовлення – суттєво підвищити ступінь індустріалізації будівництва та знизити трудомісткість зведення будівельіз кам'яних матеріалів.
Основний напрямок у розвитку сучасних Дерев'яні конструкції- перехід до конструкцій із клеєної деревини. Можливість індустріального виготовлення та отримання конструктивних елементівнеобхідних розмірів у вигляді склеювання визначає їх переваги проти дерев'яними конструкціями інших видів. Несучі та огороджувальні Клеєні конструкціїЗнаходять широке застосування у сільському будівництві.
У сучасному будівництві значного поширення набувають нові типи індустріальних конструкцій - Азбестоцементні вироби та конструкції, пневматичні будівельні конструкції, Конструкції з легких сплавів та із застосуванням Пластичних мас. Їхні основні переваги - низька питома маса та можливість заводського виготовлення на механізованих потокових лініях. Легкі тришарові панелі (з обшивками з профільованої сталі, алюмінію, азбестоцементу та з пластмасовими утеплювачами) застосовують як огороджувальні конструкції замість важких залізобетонних і керамзитобетонних панелей.
Будівельні конструкції дуже різноманітні за своїм призначенням та застосуванням. Проте, можна об'єднати за деякими ознаками спільності тих чи інших властивостей, тобто. прокласифікувати, уточнивши у своїй деякі поняття. Можливі різноманітні підходи до класифікації конструкцій.
Маючи як основну кінцеву мету підручника розрахунок конструкцій, найдоцільніше прокласифікувати їх за такими ознаками:
I) за геометричною ознакою конструкції прийнято розділяти на масиви, бруси, плити, оболонки (рис. l.l) та стрижневі системи (рис. 1.3):
масив- конструкція, в якій всі розміри одного порядку, наприклад, у фундаменту розміри можуть бути такими: а= 1,8 м; b= 1,2 м; h= 1,5 м. Розміри можуть бути й іншими, але порядок їх один – метри;
брус- Елемент, в якому два розміри в багато разів менше третього, тобто. вони різного порядку: b «l, h «l . Наприклад, у залізобетонної балки можуть бути такими: b = 20см, h = 40 див, а l = 600 див, тобто. вони можуть відрізнятись один від одного на цілий порядок (у 10 і більше разів).
Брус із ламаною віссю прийнято називати найпростішою рамою, а з криволінійною віссю - аркою (рис. 1.2, а, б)
плита- Елемент, в якому один розмір у багато разів менше двох інших: h«a, h«l.Як приклад можна навести ребристу залізобетонну плиту (точніше поле плити), у якої товщина власне плити hможе бути 3-4 см, а довжина та ширина порядку 150 см. Плита є окремим випадком більш загального поняття - оболонки, яка на відміну від плити має криволінійне обрис (рис. 1.1, г). Розгляд оболонок виходить за межі нашого курсу;
стрижневі системиє геометрично незмінними системами стрижнів, з'єднаних між собою шарнірно або жорстко. До них належать будівельні ферми (балочні чи консольні) (рис. 1.3).
Розміри у всіх прикладах наведені як орієнтир і не виключають їх різноманіття. Є випадки, коли важко віднести конструкцію до того чи іншого виду за цією ознакою. У рамках цього підручника всі конструкції цілком вписуються у наведену класифікацію;
2) з погляду статики конструкції поділяються на статично визначальні та статично невизначені.першим відносяться системи (конструкції), зусилля або напруги в яких можуть бути визначені тільки з рівнянь статики (рівнянь рівноваги), до других - такі, для яких одних рівнянь статики недостатньо. У цьому підручнику переважно розглядаються статично визначені конструкції;
3) за використовуваними матеріалами конструкції поділяються на сталеві, дерев'яні, залізобетонні, бетонні, кам'яні (цегляні);
4) з точки зору напружено-деформованого стану, тобто. що виникають у конструкціях внутрішніх зусиль, напруг і деформацій під впливом зовнішнього навантаження, умовно можна розділити втричі группы: найпростіші, простіі складні(Табл. 1.1). Такий поділ не є загальноприйнятим, але дозволяє привести в систему характеристики видів напружено-деформованих станів конструкцій, які поширені в будівельній практиці і будуть розглянуті в підручнику. У представленій таблиці важко відобразити всі тонкощі та особливості зазначених станів, але вона дає можливість порівняти та оцінити їх у цілому. Докладніше про стадії напружено деформованих станів буде сказано у відповідних розділах.
Будівельні конструкції дуже різноманітні за своїм призначенням та застосуванням. Проте можна об'єднати за деякими ознаками спільності тих чи інших властивостей, тобто. прокласифікувати, уточнивши у своїй деякі поняття.
Можливі різноманітні підходи до класифікації конструкцій.
Маючи як основну кінцеву мету підручника розрахунок конструкцій, найдоцільніше прокласифікувати їх за такими ознаками:
1) за геометричною ознакою конструкції прийнято розділяти на масиви, бруси, плити, оболонки (рис. 1.1) та стрижневі системи (рис. 1.3):
Мал. 1.1. Класифікація конструкцій за геометричною ознакою: а) масив; б) брус; в) плита; г) оболонка
Масив -конструкція, в якій всі розміри одного порядку, наприклад у фундаменту розміри можуть бути такими: а = 1,8 м; Ъ - 1,2 м; І = 1,5 м. Розміри можуть бути й іншими, але порядок їх один - метри;
Брус - елемент, у якому два розміри набагато менше третього, тобто. вони різного порядку: Ь«/, А«/. Наприклад, у залізобетонної балки можуть бути такими: Ь- 20 див, І = 40 див, а /= 600 див, тобто. вони можуть відрізнятися один від одного на цілий порядок (у 10 і більше разів).
Брус із ламаною віссю прийнято називати найпростішою рамою, а з криволінійною віссю – аркою (рис. 1.2, а, б);
Плита - елемент, у якому один розмір у багато разів менший за два інші: І «а, І» /. Як приклад можна навести ребристу залізобетонну плиту (точніше, поле плити), у якої товщина власне плити І може бути 3-4 см, а довжина та ширина близько 150 см. Плита є окремим випадком більш загального поняття - оболонки, яка на відміну від плити має криволінійний контур (рис. 1.1, г). Розгляд оболонок виходить за межі нашого курсу;
Стрижневі системи є геометрично незмінними системами стрижнів, з'єднаних між собою шарнірно або жорстко. До них належать будівельні ферми (балочні чи консольні) (рис. 1.3).
Мал. 1.2. Різновиди брусів: а) рама; б) арка
Мал. 1.3. Приклади найпростіших стрижневих систем: а) балочна ферма; б) консольна ферма
Розміри у всіх прикладах наведені як орієнтир і не виключають їх різноманіття. Є випадки, коли важко віднести конструкцію до того чи іншого виду за цією ознакою. У рамках цього підручника всі конструкції цілком вписуються у наведену класифікацію;
2) з погляду статики конструкції поділяються на статично визначальні та статично невизначені. До перших належать системи (конструкції), зусилля чи напруги у яких можна визначити лише з рівнянь статики (рівнянь рівноваги), до других - такі, котрим одних рівнянь статики недостатньо. У цьому підручнику переважно розглядаються статично визначені конструкції;
3) за матеріалами конструкції поділяються на сталеві, дерев'яні, залізобетонні, бетонні, кам'яні (цегляні)",
4) з погляду напружено-деформованого стану, тобто. що виникають у конструкціях внутрішніх зусиль, напруг і деформацій під впливом зовнішнього навантаження, умовно можна розділити втричі групи: найпростіші, прості і складні (табл. 1.1). Такий поділ не є загальноприйнятим, але дозволяє привести в систему характеристики видів напружено-деформованих станів конструкцій, які поширені в будівельній практиці і будуть розглянуті в підручнику. У представленій таблиці важко відобразити всі тонкощі та особливості зазначених станів, але вона дає можливість порівняти та оцінити їх у цілому. Докладніше про стадії напружено-деформованих станів буде сказано у відповідних розділах.
Будівельною конструкцієюназивають укрупнений будівельний елемент будівлі, споруди чи мосту, виготовлений із будівельних матеріалів та виробів.
Класифікуються будівельні конструкції за призначенням та будівельним матеріалом.
За призначенням бувають:
1. Несучі – ті конструкції будівель та споруд, які витримують силові навантаження. Вони забезпечують їх стійкість та міцність, а також дозволяють безпечно експлуатувати будівництво. До них відносять: несучі стіни, колони, фундаменти, перекриття та покриття та ін.
2. Огороджувальні – конструкції, які обмежують об'єм будівлі та поділяють її на окремі функціональні приміщення. Поділяють на: зовнішні (захищають від атмосферних впливів) та внутрішні (для забезпечення звукоізоляції та поділу внутрішнього простору). До конструкцій, що захищають, відносять перегородки, самонесучі стіни, заповнення прорізів і т.д.
За матеріалом будівельні конструкції ділять на:
Бетонні та залізобетонні;
Металоконструкції;
Дерев'яні;
Кам'яні та армокам'яні;
Пластмасові;
Комплексні (комбінують декілька видів матеріалів).
Основні вимоги до будівельних конструкцій:
1. Надійність.Це поняття включає три складові: міцність, жорсткість і стійкість.
Міцність - це здатність конструкції приймати всі навантаження без руйнувань;
Жорсткість - властивість, що дозволяє будівельній конструкції під дією навантажень деформуватися в допустимих межах;
Стійкість – здатність конструкції зберігати постійне становище у просторі під впливом навантажень.
2. Зручність експлуатації– це можливість використовувати будинки та споруди за своїм призначенням. Потрібно, щоб конструкції були запроектовані таким чином, щоб була можливість їх легко оглядати, ремонтувати, реконструювати і посилити.
3. Економічність. При проектуванні необхідно зробити так, щоб не було перевитрати будівельних матеріалів та намагатися забезпечити мінімальні трудові витрати під час монтажу конструкції.
9.2. Залізобетонні конструкції та вироби
Залізобетонні конструкції та вироби, елементи будівель та споруд, що виготовляються із залізобетону, та поєднання цих елементів.
Високі техніко-економічні показники залізобетонних конструкцій, можливість порівняно легко надавати їм необхідну форму та розміри при дотриманні заданої міцності, зумовили їхнє широке застосування практично у всіх галузях будівництва. Сучасні залізобетонні конструкції (ЖБК) класифікуються за декількома ознаками: за способом виконання (монолітні, збірні, збірно-монолітні), видом бетону, що застосовується для їх виготовлення (з важких, легких, комірчастих, жаростійких та ін бетонів), виду напруженого стану ( звичайні та попередньо напружені).
Монолітні залізобетонні конструкції, що виконуються безпосередньо на будівельних майданчиках, зазвичай застосовуються в будівлях і спорудах, що важко піддаються членуванню, при нестандартності та малої повторюваності елементів і при особливо великих навантаженнях (фундаменти, каркаси та перекриття багатоповерхових промислових будівель, гідротехнічні, меліоративні, транспортні та ін. споруди).
У ряді випадків вони доцільні при виконанні робіт індустріальними методами з використанням інвентарних опалубок - ковзної, переставної (вежі, градирні, силоси, димові труби, багатоповерхові будівлі) та пересувної (деякі тонкостінні оболонки покриттів).
Зведення монолітних залізобетонних конструкцій технічно добре відпрацьовано. Значні досягнення є також застосування методу попередньої напруги при виробництві монолітних конструкцій. У монолітному залізобетоні виконано велику кількість унікальних споруд (телевізійні вежі, промислові труби великої висоти, реактори атомних електростанцій та ін.). У сучасній будівельній практиці низки зарубіжних країн (США, Великобританії, Франції та ін.) монолітні залізобетонні конструкції набули широкого поширення, що пояснюється головним чином відсутністю в цих країнах державної системи уніфікації параметрів та типізації конструкцій будівель та споруд. У СРСР монолітні конструкції переважали у будівництві до 30-х років.
Впровадження більш індустріальних збірних конструкцій у роки стримувалося через недостатнього рівня механізації будівництва, відсутності спеціального устаткування їхнього масового виготовлення, і навіть монтажних кранів великої продуктивності. Питома вага монолітних залізобетонних конструкцій у загальному обсязі виробництва залізобетону СРСР становить приблизно 35% (1970).
Збірні залізобетонні конструкції та вироби- основний вид конструкцій та виробів, що застосовуються у різних галузях будівництва: житлово-цивільному, промисловому, сільськогосподарському та ін.
Збірні конструкції мають істотні переваги перед монолітними, створюють широкі можливості для індустріалізації будівництва. Застосування великорозмірних залізобетонних елементів дозволяє основну частину робіт зі зведення будівель та споруд перенести з будівельного майданчика на завод із високоорганізованим технологічним процесом виробництва. Це значно скорочує терміни будівництва, забезпечує більш високу якість виробів за найменшої їх вартості та витрат праці; використання збірних залізобетонних конструкцій дозволяє широко застосовувати нові ефективні матеріали (легкі та комірчасті бетони, пластмаси та ін.), зменшує витрату лісоматеріалів та сталі, необхідних у ін. галузях народного господарства. Збірні конструкції та вироби повинні бути технологічними та транспортабельними, вони особливо вигідні при мінімальній кількості типорозмірів елементів, що повторюються багато разів.
Зі зростанням виробництва та застосування у будівництві збірного залізобетону вдосконалювалася технологія його виготовлення. Було здійснено також уніфікацію основних параметрів будівель та споруд різного призначення, на основі якої розроблено та впроваджено типові конструкції та вироби для них.
Залежно від призначення у будівництві житлових, громадських, промислових та сільськогосподарських будівель та споруд розрізняють такі найпоширеніші збірні ЗБК:
Для фундаментів та підземних частин будівель та споруд (фундаментні блоки та плити, панелі та блоки стін підвалів);
Для каркасів будівель (колони, ригелі, прогони, підкранові балки, кроквяні та підкроквяні балки, ферми);
Для зовнішніх та внутрішніх стін (стінові та перегородкові панелі та блоки);
Для міжповерхових перекриттів та покриттів будівель (панелі, плити та настили); для сходів (сходові марші та майданчики);
Для санітарно-технічних пристроїв (опалювальні панелі, блоки вентиляційні та сміттєпроводів, санітарно-технічні кабіни).
Збірні ЗБК виготовляють переважно на механізованих підприємствах та частково на обладнаних полігонах. Технологічний процес виробництва залізобетонних виробів складається з низки операцій, що послідовно виконуються: приготування бетонної суміші, виготовлення арматури (арматурних каркасів, сіток, гнутих стрижнів і т. д.), армування виробів, формування виробів (укладання бетонної суміші та її ущільнення), тепловологостної обробки, що забезпечує необхідну міцність бетону, оздоблення лицьової поверхні виробів.
У сучасній технології збірного залізобетону можна виділити 3 основних способи організації виробничого процесу: агрегатно-потоковий спосіб виготовлення виробів у формах, що переміщуються; конвеєрний спосіб виробництва; стендовий спосіб у непереміщуваних (стаціонарних) формах.
При агрегатно-потоковому способівсі технологічні операції (очищення та мастило форм, армування, формування, твердіння, розпалубка) здійснюються на спеціалізованих постах, обладнаних машинами та установками, що утворюють потокову технологічну лінію. Форми з виробами послідовно переміщаються по технологічній лінії від посту до посту з довільним інтервалом часу, що залежить від тривалості операції на даному посту, яка може коливатися від декількох хвилин (наприклад, мастило форм) до декількох годин (твердіння виробів у пропарювальних камерах). Цей спосіб вигідно використовувати на заводах середньої потужності, особливо під час випуску конструкцій та виробів широкої номенклатури.
Конвеєрний спосібзастосовують на заводах великої потужності під час випуску однотипних виробів обмеженої номенклатури. При цьому способі технологічна лінія працює за принципом пульсуючого конвеєра, тобто форми з виробами переміщаються від посту до посту через певний час, необхідне для виконання найдовшої операції.
Різновидом цієї технології є спосіб вібропрокату, що застосовується для виготовлення плоских та ребристих плит; в цьому випадку всі технологічні операції виконуються на одній стальній стрічці, що рухається. При стендовому способі вироби у процесі виготовлення і до затвердіння бетону залишаються дома (в стаціонарної формі), тоді як технологічне устаткування виконання окремих операцій переміщається від однієї форми до інший. Цей спосіб застосовують при виготовленні виробів великого розміру (ферм, балок тощо). Для формування виробів складної конфігурації (сходових маршів, ребристих плит тощо) використовують матриці - залізобетонні або сталеві форми, що відтворюють відбиток ребристої поверхні виробу. При касетному способі, що є різновидом стендового, вироби виготовляють у вертикальних формах - касетах, що є рядом відсіків, утворених сталевими стінками. На касетній установці відбуваються формування виробів та його твердіння. Касетна установка має пристрої для обігріву виробів парою або електричним струмом, що значно прискорює твердіння бетону. Касетний спосібзазвичай застосовують для масового виробництва тонкостінних виробів.
Готові вироби повинні відповідати вимогам чинних стандартів чи технічних умов. Поверхні виробів зазвичай виконують з таким ступенем заводської готовності, щоб на місці будівництва не потрібно їх додаткової обробки.
При монтажі збірні елементи будівель та споруд з'єднуються один з одним омонолічуванням або зварюванням закладних деталей, розрахованих на сприйняття певних силових впливів. Велика увага приділяється зниженню металоємності зварних з'єднань та їх уніфікації. Найбільшого поширення збірні конструкції та вироби набули у житлово-цивільному будівництві, де великоелементне домобудування (великопанельне, великоблочне, об'ємне) розглядається як найбільш перспективне. Зі збірного залізобетону організовано також масове виробництво виробів для інженерних споруд (т.з. спеціального залізобетону): пролітні будови мостів, опори, палі, водопропускні труби, лотки, блоки та тюбинги для обробки тунелів, плити покриттів доріг та аеродромів, шпали, опори контактної мережі та ліній електропередачі, елементи огорож, напірні та безнапірні труби та ін.
Значна частина цих виробів виконується із заздалегідь напруженого залізобетону стендовим або потоково-агрегатним способом. Для формування та ущільнення бетону застосовуються дуже ефективні методи: вібропресування (напірні труби), центрифугування (труби, опори), віброштампування (палі, лотки).
Для розвитку збірного залізобетону характерна тенденція до подальшого укрупнення виробів та підвищення ступеня їхньої заводської готовності. Так, наприклад, для покриттів будівель використовуються багатошарові панелі, що надходять на будівництво з утеплювачем та шаром гідроізоляції; блоки розміром 3х18 м і 3х24 м, що поєднують у собі функції несучої та огороджувальної конструкцій. Розроблені та успішно застосовуються суміщені покрівельні плити з легкого та пористого бетонів. У багатоповерхових будинках використовуються попередньо напружені залізобетонні колони на висоту кількох поверхів. Для стін житлових будинків виготовляються панелі розмірами на одну-дві кімнати з різноманітним зовнішнім оздобленням, забезпечені віконними або дверними (балконними) блоками. Значні перспективи подальшої індустріалізації житлового будівництва має спосіб зведення будівель з об'ємних блоків. Такі блоки на одну-дві кімнати або на квартиру виготовляються на заводі з повним внутрішнім оздобленням та обладнанням; Складання будинків із цих елементів займає всього кілька днів.
Збірно-монолітні залізобетонні конструкції являють собою таке поєднання збірних елементів (залізобетонних колон, ригелів, плит і т. д.) з монолітним бетоном, при якому забезпечується надійна робота всіх складових частин.
Ці конструкції застосовуються головним чином у перекриттях багатоповерхових будівель, мостах і шляхопроводах, при зведенні деяких видів оболонок і т.д.
Вони менш індустріальні (щодо зведення та монтажу), ніж збірні. Їх застосування особливо доцільно при великих динамічних (в т. ч. сейсмічних) навантаженнях, а також при необхідності розчленування великорозмірних конструкцій на складові елементи через умови транспортування та монтажу. Основна перевага збірно-монолітних конструкцій - менша (порівняно зі збірними конструкціями) витрата сталі та висока просторова жорсткість.
Найбільша частина ЗБК та ЗБВ виконується з важкого бетону із середньою щільністю 2400 кг/м 3 . Однак частка виробів з конструктивно-теплоізоляційного та конструктивного легкого бетонів на пористих заповнювачах, а також із пористого бетону всіх видів безперервно зростає. Такі вироби використовуються переважно для конструкцій, що захищають (стіни, покриття) житлових і виробничих будівель.
Дуже перспективні несучі конструкції з високоміцного важкого бетону класів С30/35 та С32/40 та легкого бетону класів С20/25 та С25/30. Істотний економічний ефект досягається внаслідок застосування конструкцій із жаростійкого бетону (замість штучних вогнетривів) для теплових агрегатів металургійної, нафтопереробної та інших галузей промисловості; для ряду виробів (наприклад, напірних труб) перспективне застосування напружувального бетону.
Залізобетонні конструкції та вироби виконуються в основному з гнучкою арматурою у вигляді окремих стрижнів, зварних сіток та плоских каркасів. Для виготовлення ненапружуваної арматури доцільно використання контактного зварювання, що забезпечує високий рівень індустріалізації арматурних робіт. Конструкції з несучою (жорсткою) арматурою застосовують порівняно рідко і головним чином монолітному залізобетоні при бетонуванні в підвісній опалубці. У згинальних елементах поздовжня робоча арматура встановлюється відповідно до епюри максимальних згинальних моментів; в колонах поздовжня арматура сприймає переважно стискаючі зусилля і розташовується по периметру перерізу. Крім поздовжньої арматури, в ЗБК встановлюється розподільна, монтажна та поперечна арматура (хомути, відгини), а в деяких випадках передбачається т.з. непряме армування у вигляді зварних сіток та спіралей.
Всі ці види арматури з'єднуються між собою і забезпечують створення арматурного каркаса, що просторово незмінюється в процесі бетонування. Для напруженої арматури попередньо напружених ЗБК використовують високоміцні стрижневу арматуру та дріт, а також пасма та канати з неї. При виготовленні збірних конструкцій застосовується переважно метод натягу арматури на упори стендів або форм; для монолітних та збірно-монолітних конструкцій – метод натягу арматури на бетон самої конструкції.
Широкі формоутворюючі та технічні можливості залізобетонних конструкцій вплинули на світову архітектуру 20 століття. На основі залізобетонних конструкцій склалися нові масштаби, архітектоніка та просторова організація будівель та споруд. Прямолінійні каркасні конструкції надають будинкам строгий геометризм форм та мірний ритм членувань, чіткість структури. Горизонтальні плити перекриттів на тонких опорах, легка стіна, будучи позбавлена несучої функції, нерідко перетворюється на скляний екран-завісу. Поступово розподіл статичних зусиль створює тектонічну рівнозначність елементів будівництва. Великою пластичною і просторовою виразністю мають криволінійні конструкції (особливо тонкостінні оболонки різних, іноді химерних обрисів), з їх складною тектонікою форм (іноді наближаються до скульптурних) і ритмом елементів, що безперервно змінюються. Криволінійні конструкції дозволяють перекривати без проміжних опор величезні зальні приміщення та створювати незвичайні формою об'ємно-просторові композиції. Деякі сучасні залізобетонні конструкції (наприклад, гратчасті) мають орнаментально-декоративні якості, що формують вигляд фасадів і покриттів. Пластично осмислені сучасні залізобетонні конструкції надають естетичної виразності не тільки житловим та цивільним будинкам, а й інженерним та промисловим спорудам (мостам, естакадам, греблям, градирням та ін.).
Несучі конструкції.
Залізобетонні колони:
Мал. 9.1. Колона двогілкова середнього ряду
Мал. 9.2. Колона двогілкова крайнього ряду
Мал. 9.3. . Колони безригельного каркасу
Мал. 9.4. Колона одноповерхових промислових будівель
а) Колона середнього ряду із двома консолями
Мал. 9.5. Одногілка колона середнього ряду
б) Колона крайнього ряду з однією консоллю
Мал. 9.6. Одногілка колона крайнього ряду
Мал. 9.7. Колона середнього ряду одногілка для багатоповерхових будівель.
Мал. 9.8. Одногілка колона адміністративно-побутових будівель
Мал. 9.9. Одногілка колона складських будівель
Мал. 9.10. Одногілки колони багатоповерхових адміністративно-побутових будівель.
Мал. 9.11. Залізобетонний ригель із полицями
Мал. 9.12. Залізобетонний ригель зв'язковий
Ригелі призначені для каркасів багатоповерхових будівель, виробничого, адміністративного та побутового призначення, промислових підприємств, житлових будинків та торговельно-розважальних комплексів.
Морозостійкість не нижче F50.
Мал. 9.13. Балки залізобетонні таврового перерізу
Мал. 9.14. Балки залізобетонні таврового перерізу
Балки призначені для каркасів багатоповерхових будівель, виробничих, адміністративних та побутових будівель промислових підприємств, житлових будинків та торгово-розважальних комплексів.
Морозостійкість не нижче F50.
Основи конструктивних рішень будівель
За призначеннямбудівельні конструкції поділяють на несучі, огороджувальні та суміщені.
Конструкції несуть– будівельні конструкції, що сприймають навантаження та впливи та забезпечують надійність, жорсткість та стійкість будівель. Несучі конструкції, що утворюють кістяк будівлі (конструктивну систему) відносять до основних: фундаменти, стіни, окремі опори, перекриття, покриття тощо. інші несучі конструкції відносяться до другорядних, наприклад, перемички над отворами, сходи, блоки шахт ліфтів.
Конструкції що огороджують- будівельні конструкції, призначені для ізоляції внутрішніх обсягів у будинках від зовнішнього середовища або між собою з урахуванням нормативних вимог щодо міцності, теплоізоляції, гідроізоляції, пароізоляції, повітронепроникності, звукоізоляції, світлопропускання тощо. Основні огороджувальні конструкції – ненесучі стіни, перегородки, вікна, вітражі, ліхтарі, двері, ворота.
Конструкції суміщені– будівельні конструкції будівель та споруд різного призначення, що виконують несучі та огороджувальні функції (стіни, перекриття, покриття).
За просторовим розташуванням несучібудівельні конструкції будівлі поділяють на вертикальні та горизонтальні.
Горизонтальні несучі конструкції-покриття і перекриття - сприймають всі вертикальні навантаження, що припадають на них, і поверхово передають їх вертикальним несучим конструкціям (стінам, колонам та ін), які, у свою чергу, передають навантаження підставі будівлі. Горизонтальні несучі конструкції, як правило, відіграють у будинках також роль жорстких дисків – горизонтальних діафрагм жорсткості, вони сприймають і перерозподіляють горизонтальні навантаження та впливи (вітерові, сейсмічні) між вертикальними конструкціями, що несуть.
Передача горизонтальних навантажень з перекриттів на вертикальні конструкції здійснюється за двома основними варіантами: з розподілом на всі вертикальні несучі елементи або тільки на окремі вертикальні елементи жорсткості (стіни-діафрагми, решітчасті вітрові зв'язки або стовбури жорсткості). При цьому всі інші опори працюють лише на вертикальні навантаження. Застосовують також проміжне рішення: розподіл горизонтальних навантажень і впливів у різних пропорціях між елементами жорсткості і конструкціями, що працюють переважно на сприйняття вертикальних навантажень.
Перекриття-діафрагми забезпечують спільність та рівність горизонтальних переміщень вертикальних несучих конструкцій при вітрових та сейсмічних впливах. Така сумісність і вирівнювання досягаються жорстким поєднанням горизонтальних несучих конструкцій з вертикальними.
Горизонтальні несучі конструкції капітальних цивільних будівель висотою більше двох поверхів однотипні і є зазвичай залізобетонним диском - збірним, збірно-монолітним або монолітним.