Железобетонные конструкции
Железобетонные конструкции обеспечивают свободу формы и вида конструкции, это дает большие возможности при проектировании современных зданий и других сооружений.
Что такое железобетонная конструкция?
Согласно Википедии, железобетон (железобетон) - это конструкционный композит, состоящий из бетона, усиленного арматурой или отдельным стальным элементом, называемым стальной вставкой. Железобетон формируется в конструктивные элементы или целые монолитные объекты с помощью деревянных (опалубка), стальных или пластиковых форм. Иногда его называют изобретением 19 века.
Бетон - это материал, который передает сжимающие напряжения, но его прочность на растяжение очень низкая. Сталь в железобетонном элементе несет в основном растягивающие нагрузки, хотя часто используется арматура на сжатие. Сочетание стали и бетона позволяет создавать различные типы конструкций. Армирование обеспечивается вставками в виде прутьев, канатов, струн, тросов и решеток. Существуют также конструкции с "жестким армированием", т.е. конструкции, в которых крупные стальные элементы (например, двутавровые сечения, швеллеры) используются в качестве стержня, например, в железобетонной колонне.
Правильное взаимодействие бетона и стали в конструкции возможно благодаря сцеплению бетона со сталью (для его увеличения используются ребристые стержни) и одинаковому тепловому расширению обоих материалов.
К преимуществам железобетона как строительного материала относятся: огнестойкость, устойчивость к значительным статическим и динамическим нагрузкам, свобода в формировании элементов, высокая устойчивость к коррозии (при условии соблюдения правильной фиксации стальных вставок и правильного уплотнения бетонной смеси). Устойчивость к атмосферным воздействиям может быть улучшена за счет относительно недорогой защиты покрытия. Этот тип защиты в основном используется для мостов, виадуков и перекрытий крыш.
Когда используются железобетонные конструкции?
При проектировании строительных конструкций необходимо начать с решения вопроса о том, в какой технологии хотим иметь строительную конструкцию. Все зависит от того, в каких условиях будет работать сооружение, какой цели оно должно служить и каковы параметры противопожарной защиты здания. Железобетонные конструкции используются в сложных условиях, где конструкция имеет прямой контакт с погодными условиями, водой и загрязнениями. Например, конструктивные элементы, контактирующие с грунтом, например, фундаменты, в 99% случаев изготавливаются из железобетона, подпорные стены очень часто изготавливаются из железобетона. Гидротехнические сооружения, контактирующие с водой, например, плотины, дамбы, набережные, речные и морские гавани, чаще всего изготавливаются из железобетона.
Где используются железобетонные конструкции?
Железобетонные конструкции также используются в зданиях, где важна огнестойкость конструктивных элементов, например, в жилых домах, общественных зданиях, гостиницах. Железобетонная конструкция может быть спроектирована таким образом, чтобы быть очень устойчивой к огню, чего часто не скажешь о других строительных конструкциях, таких как сталь или дерево. Железобетонные конструкции также не восприимчивы к динамическим воздействиям, они хорошо гасят вибрации и массивны. По этой причине они идеально подходят для масштабного строительства: жилых домов, общественных зданий, гостиниц и т.д.
Железобетонные конструкции относительно дешевы и легко поддаются формовке. Железобетонные конструкции обеспечивают свободу формы и очертаний сооружения, что дает большие возможности при проектировании современных зданий и других строительных объектов. Архитекторы могут полностью реализовать свое видение. Железобетон - очень гибкий в создании материал. Железобетонные конструкции можно разделить на монолитные - изготовленные на строительной площадке - и сборные. Монолитные конструкции предоставляют большие возможности для дизайна, но при этом являются очень жесткими. С другой стороны, сборные конструкции позволяют сократить время строительства за счет сборки элементов, ранее изготовленных на заводе по производству сборных конструкций. Сборные элементы могут быть построены при любых погодных условиях и имеют высокое качество изготовления, так как производятся в производственных цехах. Кроме того, гораздо проще строить предварительно напряженные железобетонные конструкции на заводе-изготовителе.
Таким образом, уже более ста лет железобетонные конструкции с большим успехом создают нашу реальность.
Как проектируются железобетонные конструкции?
Как только вы решили, что будете проектировать железобетонную конструкцию, вы должны начать с фиксации ее геометрии. Для этого уточните у архитектурного проектировщика, какое пространство было отведено под конструкцию и какое было принято, например, толщина пола, толщина стен, размеры колонн. Затем произведите статические расчеты. Расчеты начинаются с определения того, какие нагрузки действуют на объект. У нас есть климатические нагрузки, например, снег, ветер; налагаемые нагрузки, например, скопление людей, оборудования, машин; и постоянные нагрузки, например, собственный вес конструкции, облицомывки, полов и т.д.
Затем определяем статическую схему конструкции, например, систему колонн и перекрытий, систему рам. Используя соответствующее программное обеспечение, рассчитываем внутренние усилия в элементах конструкции на основе предполагаемых комбинаций нагрузок. Сюда входят осевые силы, силы сдвига и изгибающие моменты. С помощью внутренних сил можем определить размеры элементов, т.е. выбрать точные размеры конструктивных элементов и точное армирование внутри. Определение размеров производится для условий несущей способности, т.е. прочности материалов, и для условий эксплуатации, т.е. деформаций: прогибы и наклоны конструкции.
Технические характеристики бара
Диаметр основных элементов варьируется от 12 мм, 16 мм, 20 мм и так далее до диаметра 40 мм, который очень редко используется в стандартном строительстве. Мастер-балки рассчитаны на растягивающие усилия в конструкцимыи. Как было сказано выше, обычно в железобетонной конструкции сжатие в конструкции осуществляется бетоном, а растяжение - арматурой, так как бетон обладает очень хорошими свойствами на сжатие, но очень слаб на растяжение (около 10% от сопротивления сжатию). Затем проектируем распределительные и вспомогательные шины с учетом возможностей монтажа и строительства. Иногда используем противоусадочные планки, чтобы, например, высокие элементы не растрескались. Для этого также проектируем поперечные брусья - стремена. Упоры проектируются из-за сдвигающих усилий в элементах. Их диаметр обычно намного меньше, чем у основных прутков, стандартные диаметры - 6 мм, 8 мм, 10 мм и 12 мм.
В случае монолитных железобетонных перекрытий также проектируем усиление на сдвиг, чтобы при приложении нагрузки колонна не пробила перекрытие. Здесь используем специальную арматуру, рассчитанную на основе возникающей сдвигающей силы. Уже несколько лет большой популярностью пользуются перфорированные срезные планки - системные решения, которые значительно ускоряют процесс сооружения потолка.
Расположение стержней в конструкции
После выбора арматуры остается точно нарисовать ее в элементах конструкции. Стандарты предусматривают специальные правила размещения арматурных стержней. Помните, что арматурные стержни изготавливаются определенного диаметра и коммерческой длины. Обычно нам приходится соединять бары в элементы. Наиболее распространенным методом сращивания является сращивание внахлестку, при котором перекрытие арматуры рассчитывается проектировщиком. Умелое вычерчивание стержней в железобетонных элементах - сложная и ответственная работа. К счастью, программное обеспечение, которое миспользуем, Nemetschek Allplan, немного помогает.
После распределения стержней остается не менее важная задача: создание перечней арматурной стали. Эти списки отправляются подрядчиком на арматурный завод, и стержни подготавливаются в соответствии со списками. Прутки нарезаются на отрезки необходимой длины и сгибаются в формы, которые разработали, например, стремена, гнутые прутки, U-образные прутки, L-образные прутки и т.д. После этого все должно быть собрано вместе и залито бетоном.
Отдельная категория - сборные железобетонные конструкции. Помимо выполнения всего того, что делается в случае монолитных конструкций, должны выбрать правильные системы для соединения элементов. На помощь приходят специализированные компании и их продукция, позволяющие создать практически любое соединение между различными элементами.
Отдельные элементы железобетонных конструкций
Фундаментные основания, ленточные фундаменты. Основы машиностроения. Фундаменты на сваях. Железобетонные подпорные стены, стены подвалов. Железобетонные колонны. Железобетонные потолки, плоские крыши. Железобетонные лестничные марши, лестницы, лифтовые шахты.
