Текст книги "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 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.

Плиты перекрытия изготовляют сплошными, с пустотами и ребристыми. Пустотелые плиты производят длиной 6,9 и 12 м, шириной 2,4 и 1,5 м и толщиной 220–300 мм. Ребристые П-об-разного сечения плиты выполняют размером 8,8x1,5x0,4 м, массой до 4 т. Для больших пролетов предназначены ребристые плиты типа 2Т, их размер 15x3x0,6 м, масса до 11 тонн.

Лестничные марши выполняют в виде плит со ступенчатой поверхностью в средней части, а концевые участки образуют лестничные площадки. Размер марша составляет 3,9x1,5 м, масса – до 2,5 т, для их изготовления применяют тяжелый бетон классов В15—25. Лестничные марши можно изготовлять по конвейерному, агрегатно-поточному и стендовому способам.

Стремление максимально снизить трудовые затраты и ускорить строительство вызвало появление новых конструктивных решений зданий – объемных элементов. Такие объемные блоки или собирают на заводе из отдельных плоских элементов, или изготовляют в специальных объемных кассетах.

В зависимости от планировки блоки квартиры выпускают трех типов: две жилые комнаты; жилая комната, кухня и санитарный узел; лестничная клетка. Такая номенклатура блоков позволяет при различных их сочетаниях получать квартиры в одну, две и три комнаты.

Санитарно-технические блоки представляют собой сборные железобетонные стеновые элементы с вмонтированными в них трубами и соединительными элементами для водопроводной, канализационной, газопроводной систем. Различают два вида таких блоков: вертикальный и горизонтальный.

Вентиляционные блоки применяют в зданиях для вытяжной вентиляции. Они представляют собой прямоугольные бетонные плиты с круглыми или квадратными отверстиями. Высота вентиляционного блока зависит от высоты помещения, где он будет установлен; ширина – от наличия каналов в блоке. В верхней части плоскости блока, выходящей в помещение, устраивают квадратное отверстие, предназначенное для сбора воздуха и соединяемое с одним из вертикальных каналов. Вентиляционные блоки устанавливают в гнездах, специально для этой цели оставленных в стене здания.

Блок мусоропровода по внешнему виду представляет собой железобетонный вертикальный элемент с круглым внутренним отверстием диаметром 350–500 мм. Внутреннее отверстие блока облицовывают асбестовой оболочкой в целях предохранения бетона от биологической коррозии и разрушения при падении мусора. Блоки мусоропровода рассчитаны на высоту одного или двух этажей. На высоте 0,8–1,0 м от низа блока имеется отверстие для сброса мусора. Блоки мусоропроводов монтируют в стенах лестничной клетки.

Санитарно-технические кабины оборудуют ванной, смесителем горячей и холодной воды с душем на гибком шланге, фаянсовым умывальником, унитазом с низко расположенным бачком, полочкой для мыла, крючками для одежды, регистром дл сушки полотенца и зеркалом. Кабины выпускают двух видов, отличающихся конструкцией оболочки. Первые выполняются из металлического каркаса и обшиваются асбестоцементными листами. Вторые представляют собой монолитную железобетонную объемную скорлупу, изготовляемую в специальных кассетах. Пол кабины облицовывают керамической плиткой или настилают линолеум или релин (резиновый линолеум) по двум слоям асбестоцементных листов с гидроизоляцией на мастике. На строительную площадку кабины доставляют в законченном виде, устанавливают в проектное положение и включают в общую систему отопления, вентиляции, канализации и горячего водоснабжения.

Архитектурные детали и ограды. Сборные железобетонные изделия довольно широко применяют для изготовления элементов оград, используя бетон повышенной прочности (класса не ниже В25—30) и морозостойкости (не менее F25) с предварительным напряжением арматуры. Изделия выпускают самого разнообразного профиля и рельефного рисунка на поверхности.

В номенклатуру конструкций одноэтажных промышленных зданий входят несущие и ограждающие элементы одно– и много-пролетных зданий различной высоты (3,6—18 м), бескрановые и оборудованные мостовыми кранами, подвесными кран-балками, бесфонарные и с фонарями, а также зданий, имеющих скатную или плоскую кровлю. Номенклатура сборных конструкций одноэтажных промышленных зданий включает также фундаментные балки, колонны, подкрановые, стропильные и подстропильные балки, фермы, плиты покрытий и стеновые панели.

Фундаментные балки применяют под наружные и внутренние стены при отдельно стоящих фундаментах; шаг колонн – 6 и 12 м; длина балок соответственно – 4,3–5,95 и 10,2—11,96 м. Балки первой группы изготовляют таврового или трапециевидного сечения, высотой 300 и 450 мм, массой до 2,2 т, их производят по агрегатно-поточному способу из бетона классов В15—25 и армируют сварными каркасами класса А-III. Балки второй группы изготовляют трапециевидного сечения, высотой 400–600 мм, массой до 5,5 т из бетона класса В35, армируют напрягаемой арматурной сталью классов А-IV и А-V на коротких силовых стендах.

Колонны – основные элементы сборных каркасов одноэтажных промышленных зданий. В зданиях без кранового оборудования, с подвесным оборудованием, а также с мостовыми кранами при высоте зданий от пола до низа стропильных ферм до 10,8 м применяют колонны прямоугольного сечения массой до 12,4 т. Длина таких колонн – 4,5—11,8 м, максимальные сечения при грузоподъемности кранов 10–20 т – 400x600, 400x800 и 500x800 мм; их изготовляют из бетона классов В20—40.

В промышленных зданиях высотой от10,8до18мс мостовыми кранами грузоподъемностью до 50 т применяют двухветвевые колонны длиной 11,85–19,35 м. Такие колонны изготовляют из бетона классов В25—40 и армируют стержневой арматурой из стали класса A-III.

Кроме указанных типовых конструкций колонн производят более эффективные сечения – двутавровые, кольцевые (изготовляемые центробежным способом), а также сечения другой формы с предварительным напряжением арматуры.

Подкрановые балки делают предварительно напряженными из бетона классов В35—50. При шаге колонн 6 и 12 м балки изготовляют длиной 5,95 и 11,95 м. Для работы мостовых электрических кранов грузоподъемностью 5, 10, 20 и 30 т при пролете 6 м и тавровом сечении используют балки высотой 800 мм, шириной 600 мм и толщиной 1200 мм из бетона классов В35; 40.

Железобетонные ребристые плиты покрытия промышленных зданий применяют для скатных и плоских кровель. Типовые плиты имеют размеры 3x12 м (масса до 7,1 т) и 3x6 м (масса до 2,7 т). К этим плитам производят в качестве доборных элементов плиты размерами 1,5x12 и 1,5x6 м. Плиты этого вида имеют П-образное сечение и состоят из системы продольных и поперечных ребер и монолитно связанной с ними плоской полкой толщиной 30 мм. Продольные ребра имеют высоту 300 и 450 мм соответственно для плит длиной 6 и 12 м, поперечные – 150 мм; их устраивают через 1–1,5 м. Иногда в полках плит предусматривают отверстия для размещения водосточных колонок, вентиляционных шахт. Плиты покрытий изготовляют из бетона классов В20 по агрегатно-поточному и конвейерному способам.

Панели стен отапливаемых зданий с шагом колонн 6 м представляют собой однослойные плиты из легкого или ячеистого бетона длиной 6 м, шириной 0,9–1,8 м и толщиной 160–300 мм. В неотапливаемых зданиях предусматривают плиты тех же размеров, толщиной 70 мм; при шаге колонн 12 м применяют панели в виде ребристых предварительно напряженных плит массой до 4,5 т, размерами 1,2x12, 1,8x12 и 2,4x12 м, с высотой продольных ребер до 300 мм, поперечных 130 мм и толщиной полки до 300 мм. Армируют панели сетками или каркасами из стержневой арматуры класса A-III, предварительно напряженные конструкции – сталью классов А-IV и А-V. Для многоэтажных производственных зданий номенклатура типовых железобетонных конструкций включает элементы каркаса и перекрытий с балочными и безбалочными перекрытиями.

В зданиях с балочными перекрытиями широко используют колонны прямоугольного сечения размерами 400x400 и 500x500 мм; длина колонн зависит от высоты этажа. Колонны нижних этажей обычно выполняют на два этажа, а для зданий с высотой этажей до

3,6 м – на три этажа. Длина колонн достигает 15 м. Колонны изготовляют из стали классов В25—40; их армируют сварными каркасами из бетона класса A-III. Ригели поперечных рам имеют прямоугольное или тавровое сечение. В зависимости от сетки колонн (6x6, 9x6 и 12x6 м) длина ригеля составляет 4,98–11,48 м. Производят ригели из бетона классов В15—40. При сетке колонн 6x6 м ригели армируют ненапрягаемой стержневой арматурой из стали класса A-III, а в других случаях – напрягаемой арматурой из стали классов A-IV и A-V.

Плиты перекрытий изготовляют с продольными и поперечными ребрами высотой 400 мм, шириной 3, 1,5 и 0,7 м из бетона классов В15—35, в качестве арматуры применяют стержни из стали классов А-III и А-IV. В номенклатуру элементов многоэтажных зданий с балочными перекрытиями входят лестничные марши, балки лестничных клеток, а также балки для специального назначения (установки технологического оборудования).

Безбалочные перекрытия применяют в многоэтажных производственных зданиях, где необходимы гладкие потолки. Каркасы таких зданий состоят из колонн, консолей, надколонных и пролетных плит, опертых по контуру. Колонны имеют квадратное сечение 400x400, 500x500 и 600x600 мм, для опирания на колоннах устраивают четырехсторонние консоли. Длина колонн зависит от высоты этажа и находится в пределах 3,8–7,63 м.

Консоли изготовляют двух типов: средние и крайние. Размер средних в плане 2,7x2,7 м, крайних – 1,95x1,95 из бетона классов В15-25.

Изделия для транспортного строительства следующие: 1) мостовые конструкции – пролетные строения предварительно напряженные из бетона класса не ниже В30, стойки опор мостов из бетона класса не ниже В25, морозостойкость бетона не менее F200;

2) плиты покрытий дорог и аэродромов из бетона класса В30 (аэродромные плиты предварительно напряженные), морозостойкостью не менее – F100—150 в зависимости от климатических условий;

3) шпалы и опоры контактной сети электрифицированных железных дорог, специфические изделия железнодорожного строительства.

Опоры представляют собой вертикальную стойку высотой 10–15 м, к которой крепится консоль, служащая подвеской для провода. В настоящее время применяют трубчатые, двутавровые и швеллерные опоры со сквозными и решетчатыми стенками. Класс бетона опор не ниже В30, морозостойкость F100—200 в зависимости от климатических условий. Для повышения долговечности и жесткости опоры изготовляют предварительно напряженными.

Изделия гидротехнического строительства — балки и балочные плиты перекрытий пролетом более 6 м между бычками и для образования водосливных поверхностей плотин, для шпунта свай, балок эстакад морских портов, фундаментные плиты, подпорные элементы речных набережных – производят из бетона класса В25 и более. Некоторые сборные элементы гидротехнических и мелиоративных сооружений, например дренажные блоки и трубы, блоки для волноломов и молов, изделия, применяемые в сетевых сооружениях мелиоративных систем и др., изготовляют из бетона класса В15. К бетону для гидротехнических сооружений предъявляются повышенные требования в отношении морозостойкости, водонепроницаемости и водостойкости, а к изделиям, подвергающимся воздействию потоков с большими скоростями, – износоустойчивости.