Виды железобетонных конструкций

Лекция 6: Бетонные и железобетонные конструкции

6.1 Общие сведения о бетоне и железобетоне

Бетон – искусственный каменный материал, состоит из цементного камня, тяжелых и легких заполнителей (гравий, щебень, керамзит, шлак, песок и пр.), пор и капилляров, заполненных воздухом и водой в жидкой и газообразной фазе.

Основные виды бетонов :

Цементный бетон – изготовленный из смеси цемента, заполнителей и

Силикатный бетон – изготовленный из смеси извести, воды, тонкомолотой добавки (из песка или шлака), песка и других заполнителей; применяется в изделиях автоклавного твердения

Ячеистый бетон – изготовленный из смеси вяжущего (цемент, известь), тонкодисперсного компонента (например, песок) и порообразователя; имеет равномерно распределенные поры размерами до 3 мм.

По объемному весу бетоны подразделяются:

Тяжелые – с объемным весом от 1800 до 2500 кг/м 3 ; изготавливаются с тяжелыми заполнителями (гравий, щебень)

Легкие – с объемным весом 600-1800 кг/м 3 ; к ним относятся бетоны с легкими заполнителями (керамзит, шлак, пемза) и ячеистый бетон

Железобетон – это рациональное сочетание двух различных по своим физико-механическим свойствам материалов – бетона и стали.

Свойства железобетона зависят от свойств исходных материалов , при этом появляется ряд ценных свойств, которыми не обладали составляющие материалы. Например, арматура воспринимает растягивающие напряжения, на которые плохо работает бетон. Бетон защищает арматуру от внешних воздействий (механических и химических), повышает несущую способность стальных элементов на сжатие.

Совместная работа бетона и стали обеспечивается силами сцепления , при этом благодаря близким коэффициентам линейного расширения практически не возникает внутренних напряжений при изменении температуры.

6.2 Виды железобетонных конструкций

В зависимости от создания начального напряжения железобетонные конструкции делятся на: обычные, предварительно напряженные

По способу производства железобетонные конструкции делятся на:

монолитные, сборные, сборно-монолитные

Из железобетона изготавливают :

− Фундаменты, подпорные стены

− Балки, плиты и настилы перекрытий и покрытий,

− Пространственные конструкции покрытий (оболочки, купола, складки)

− Башни, дымовые трубы

− Резервуары, бункера, напорные трубопроводы

− Конструкции мостов (опоры, устои), гидротехнических сооружений (плотины, катушки генераторов), атомных реакторов

Рисунок 6.1 — Монолитный железобетонный каркас с балочным

(ребристым) перекрытием: 1 – колонна, 2 – главная балка, 3 – второстепенная балка, 4 – плита, 5 – арматура плиты, 6 – арматура второстепенной балки, 7 – арматура главной балки, 8 – арматура колонны

6.3 Свойства бетона и железобетона

Основными свойствами железобетонных конструкций являются:

y морозостойкость (F)

y водонепроницаемость (W)

y стойкость против атмосферных явлений Прочность бетона в значительной степени зависит от :

− соотношений и свойств входящих в состав бетона материалов,

− методов укладки и обработки смеси,

− возраста к моменту загружения,

− размеров бетонного элемента, температуры и влажности среды, в

которой находится бетон.

Бетон имеет предел прочности при сжатии в 10-15 раз выше, чем при растяжении .

Стадии НДС бетона при сжатии

1 стадия – без видимых следов повреждения

σ т – напряжения сжатия в бетоне не достигли напряжений, при которых произойдет появление первых микротрещин.

R т =0,3-0,4R b – для слабых бетонов; R т =0,65-0,75R b – для прочных бетонов. 2а стадия – появление микротрещин

2б стадия – появление видимых трещин

3 стадия – развитие квазипластических деформаций, вызванных процессом микроразрушения бетона

На работу бетона в конструкции влияют :

• Длительность приложения нагрузки (разрушение бетона происходит при σ > R дл =0,8R b )

• Повторное приложение нагрузки (разрушение происходит при σ > R т )

Стадии НДС железобетона при изгибе

1 стадия – упругая (без трещин в растянутой зоне)

Бетон растянутой зоны сохраняет сплошность, деформации растянутой зоны не превышают значений ε bt = R bt /E b , арматура растянутой зоны практически не напряжена. Стадия характерна для малых нагрузок (15-20% от разрушающих).

2 стадия – образование трещин В бетоне растянутой зоны образуются и раскрываются трещины,

арматура включается в работу и при развитии трещин в ней развиваются неупругие деформации, свидетельствующие о приближении напряжений к пределу текучести σ y . Стадия характерна для эксплуатационных нагрузок (примерно 65% от разрушающих).

3 стадия – разрушение Самая короткая стадия. Напряжение в арматуре достигают предела

текучести. Различают два случая разрушения:

1 – пластическое разрушение нормально армированного элемента;

2 – хрупкое разрушение элемента с избыточным армированием.

6.4 Характерные дефекты бетонных и железобетонных конструкций

• Недостаточные прочность бетона, скорость схватывания, коррозионная стойкость

• Недостаточная звукоизоляция ограждающих конструкций

• Высокая теплопроводность ограждающих конструкций

• Принятая расчетная схема конструкций не соответствует принятым технологии производства работ, последовательности монтажа и конструкциям узлов.

• Недостаточное или избыточное армирование ж.б. элементов

• Низкая прочность бетона из-за:

• Изменения водоцементного отношения

• Изменения гранулометрического состава заполнителей

• Изменения состава бетона, свойств заполнителей, цемента, добавок

• Усадочные трещины из-за нарушения температурных и влажностных условий твердения, плохого уплотнения бетонной смеси

• Силовые трещины при обжатии бетона преднапряженной арматурой

• Технологические трещины в сборных конструкциях, связанные с нарушением условий распалубливания

• Проскальзывание ПН арматуры в бетоне из-за нарушений условий твердения и распалубливания сборной конструкции

• Нарушение схем армирования сборных ж.б. изделий

• Дефекты производства работ

• Применение бетона непроектной прочности

• Неравномерность бетонной смеси в опалубке монолитной конструкции, раковины, отверстия в бетоне

• Замораживание бетонной смеси на стадии твердения

• Нарушения технологических швов в бетоне, необработанные швы

• Сколы бетона от механических повреждений при распалубке, транспортировании, складировании, монтаже

• Силовые трещины при неправильном складировании, перевозке, монтаже

• Применение бракованных сборных ж.б. элементов (панели перекрытий, ригели и колонны каркаса, стеновые панели)

• Нарушение технологии выполнения узлов (полное или частичное отсутствие сварки, коррозионной защиты металлических деталей, герметизации и замоноличивания стыков)

• Недостаточное опирание сборных конструкций, крены, смещения осей, перекосы

• Осадочные трещины в узлах и сборных элементах

• Дефекты из-за нарушения норм эксплуатации

• Трещины в бетоне

• Силовые (нормальные и наклонные) трещины в растянутой зоне бетона из-за недостаточной несущей способности

• Продольные трещины по направлению рабочей арматуры изза коррозии арматуры

• Температурные трещины при перенапряжении бетона от температурных воздействий

• Коррозия арматуры и бетона (см. след. слайд)

Железобетонные конструкции и детали- Виды ЖБИ- Что такоеи зачем она нужна? +Фото и Видео

Железобетонные конструкции и их виды. Железобетонные конструкции появились в XIX веке. И сегодня ни один строительный план не обходится без них.

Ниже, мы подробно распишем, что представляют собой железобетонные конструкции, виды и классификации.

Понятие железобетон

Бетон имеет хорошую прочность на сжатие, чего не скажешь о растяжении. Именно из-за этого бетонные конструкции без арматуры используют очень редко. Для увеличения прочности на растяжение, в бетон при закладке фундамента закладывают металлическую проволоку или арматурные прутья. Из этого можно сделать вывод, что железобетон — это соединение бетона и стальной арматуры. В итоге получается идеальная конструкция, прочная и надежная.

В середине XIX века начали патентовать железобетонные конструкции. И спустя более 150 лет можно сказать, что данный материал существенно претерпел изменения. И его процесс изменения движется до сих пор.

Основные виды арматуры железобетонных конструкций

В строительстве на сегодняшний день бетон армируют не только для увеличения прочности на растяжение, но и для уменьшения веса конструкции. Кроме стандартного армирования, используют напряженные конструкции из железобетона. Их производят путем растяжения арматуры с одновременным сжатием бетона.

СПРАВКА! Данное напряжение повышает стойкость против трещин и снижает количество трещин.

Предварительному напряжению подвергают большие конструкции. Например, плиты перекрытия, у которых увеличена нагрузка на растяжение.

Плюсы и минусы жб плит и конструкций

Плюсы

Если говорить о достоинствах данных конструкций, то это:

• — увеличенный срок эксплуатации. Из-за того, что арматура находится внутри бетона, вся конструкция будет обладать долговечностью. И атмосферные перепады давления на железобетон не действуют;
• — прочностные качества со временем увеличиваются, а не уменьшаются;
• — при возведении фундамента есть возможность выполнить их самостоятельно. Для этого вам понадобится опалубка, а в ней металлический каркас из арматуры. Все это заливается бетонным раствором и фундамент готов;
• — стойкость против открытого огня. Железобетонные конструкции отлично противостоят пожарам. Для увеличения огнестойкости в состав бетонной смеси добавляют шамот, базальт и шлаки;
• — сейсмическая устойчивость. Благодаря своей монолитной конструкции, железобетон отлично противостоит сейсмическим колебаниям;
• — высокие качества эксплуатации. Т.е. из железобетона можно выполнить любую конструкцию различной формы;
• — приемлемая стоимость. Если учесть материалы, которые необходимы для создания железобетона, то получится вполне доступная за перекрытие цена.

Минусы

К недостаткам конструкции можно отнести:

• — Относительно большой вес сооружения;
• — Увеличенная звукопроводность и теплопроводность;
• — Возможно растрескивание материала.

ВНИМАНИЕ! Для того, чтобы утеплить железобетонную конструкцию используйте материал для теплоизоляции, например, пенополистирол или минеральную вату.

Основные виды бетонных и железобетонных конструкций

Железобетонные конструкции можно разделить на три основных типа:

• — Сборные. С их помощью можно механизировать строительство. Такие ЖБИ наиболее популярны;
• — Монолитные. Предназначены для массивных неразделимых фундаментов. Например, гидротехнические здания и сооружения;
• — Монолитно-сборные. Включают в себя как монолит, так и сборные части. Некоторые закладные части для данных конструкций можно соединить между собой не только при помощи бетона, но и путем контактной сварки.

Область использования ЖБИ

Железобетонные конструкции чаще всего применяют:

• — для жилых домов;
• — общественных сооружений;
• — промышленных предприятий;
• — конструкций общего назначения.

Виды сборных бетонных железобетонных и стальных конструкций

В этом разделе мы подробно опишем распространенные конструкции из арматуры и бетона. К ним относятся:

У каждого вышеперечисленного элемента своя конструктивная особенность. Например, монолитные фундаменты устанавливают под дома, станки, столбы и колонны. Также существуют сборные фундаменты.

По типу их конструкций их можно разделить:

• — Ленточного типа, только под несущие стены;
• — Ступенчатого типа, под отдельно стоящие опоры.

Колонны и столбы получили свое распространение в промышленных зданиях, в которых идет огромная нагрузка на перекрытия от работающего оборудования. В каркасно-панельных зданиях сборного типа, колоны выполняют функцию несущих элементов.

Панели из железобетона используют в каркасно-панельных строениях. Некоторые плиты размером 25 м2. Но есть также панельные здания без каркаса. Тогда нагрузка идет непосредственно на панели.

Балки перекрытия и плиты испытывают в процессе эксплуатации огромные нагрузки. Поэтому их изготавливают предварительно напряженными.

Сборные бетонных и железобетонных конструкции бывают разнообразных видов. В нашей статье мы постарались рассказать об их основных классификациях. Желаем вам удачного ремонта!

Основные виды железобетонных конструкций

Строительство современных объектов не обходится без конструкций из железобетона. У таких сооружений много плюсов. Железный остов со всех сторон защищен бетоном, который имеет длительный срок работы и не боится ни дождя, ни снега, ни жары, ни мороза. Железо плюс бетон – отличный тандем! Железобетонные изделия консолидируют как при растяжении, сжатии и сгибании, так и во время скручивания, срезания. Металлокаркас помогает добиться устойчивости, прочности и твердости сооружения, служит для уменьшения размеров и веса устройства. Применяя различные технологии, изготавливают монолитные, сборные, сборно-монолитные бетонные и железобетонные конструкции с ненапрягаемой и напрягаемой арматурой.

Особенности конструкций

Железобетонная конструкция нашла применение в строительстве жилых зданий, производственных сооружений и инженерных построек. Наиболее часто применяют сборный железобетон, но встречается монолитный и сборно-монолитный. Чтобы получить изделие наименьшей массы, насколько это позволяет технология, снизить расходы на оплату труда и материалы, для железобетонных конструкций применяют качественный бетонный раствор и арматуру высокой прочности.

Основные виды железобетонного изделия применяются в строительстве, где температурный режим не превышает пятидесяти градусов по Цельсию и не опускается до минус семидесяти градусов. Железобетонными конструкциями пользуются чаще стальных или каменных в случае возведения следующих объектов:

• аэродромы;
• атомные реакторы;
• бункера;
• дымовые трубы большой высоты;
• различные массивные сооружения;
• здания складского назначения;
• дороги;
• фундаменты;
• морские сооружения;
• заводские постройки.

Часто ЖБИ являются основой конструкций промышленных объектов и жилых домов.

В железобетонных конструкциях следующие преимущества:

• прочность, которая со временем только увеличивается;
• долговечность;
• стойкость к воздействию огня;
• относительно допустимая цена;
• возможность собственноручного изготовления;
• стойкость к сейсмической активности;
• возможность железобетона принимать различные архитектурные формы.

К недостаткам относятся:

• образование трещин;
• большой вес;
• требуется дополнительное утепление;
• теплопроводность.

Вернуться к оглавлению

Основные виды конструкций

По типу изготовления различают:

• Сборные. Имеют большую популярность за счет максимально механизированного строительства.
• Монолитные. Применяют в строительстве монолитных сооружений, например, гидротехнических построек, тяжелых фундаментов.
• Сборно-монолитные. Сборно-монолитные элементы соединяются как бетоном, так и сваркой.

По сфере использования бывают:

• для жилых домов;
• для промышленных построек;
• для общественных зданий и сооружений.

Изделия из железобетона могут быть: ненапряженные и предварительно напряженные. Наиболее популярные ЖБИ, которые используют для строительства:

Панели

Распространенным видом железобетонных конструкций являются панели, которые используются в строительстве зданий и сооружений жилищного и промышленного назначения. Панель имеет плоскую прямоугольную форму, в которой могут быть проемы для дверей и окон, также — выступы для подоконников.

При перевозке панелей их устанавливают в вертикальном положении под наклоном в десять градусов. Транспортируя сразу несколько панелей, нужно исключить их соприкосновение, поэтому между ними прокладывают подкладки.

Фермы

Железобетонные фермы используют для перекрытий в производственных сооружениях и культурных зданиях. Имеют вид плоской прямоугольной конструкции с решетками. При транспортировке изделий им придают вертикальное положение.

Фермы из железобетона имеют высокую прочность, жесткость, отличаются противопожарными свойствами и морозостойкостью. Производятся изделия из тяжелого, легкого или конструкционного бетона, в основном это аглопоритобетон и керамзитобетон. Применяя железобетонную ферму, следует тщательно подойти к ее установке. Проводят точный расчет несущей способности постройки. Проверяют качество элементов, размеры и готовят место опоры.

Балки и ригели

Балки и ригели нашли применение в строительстве фундаментов и покрытий, они выступают в роли несущих элементов для монтажа крановых механизмов. Балки производят односкатными, 2-скатными или прямоугольными. В процессе транспортировки балки ригели устанавливают в транспортное средство вертикально. Для опоры балок и ригель используют подкладки, установленные под нижнюю плоскость изделий. В зависимости от длины конструкции определяется расстояние между подкладками. Сбоку балок и ригелей проводят крепление по всей их высоте. Перевозка балок допускается только в вертикальном положении, горизонтальная транспортировка запрещена, так как существует риск разрушения изделий. Транспортируя одновременно несколько элементов, между ними прокладывают разделители толщиной больше десяти сантиметров.

Железобетонную конструкцию в виде свай используют для оснований промышленных и жилых сооружений. Сваи применяют для возведения конструкций на неустойчивых грунтах. При транспортировке свай им придают горизонтальное положение, обеспечивая опирание на специальные подкладки. Разрешается укладка свай на транспортное средство при перевозке ярусами.

Железобетонные сваи отличаются высокой устойчивостью к воздействию химических веществ и коррозии, обладают водонепроницаемостью и морозостойкостью. Сваи легко монтируются при наличии специального оборудования и способны обеспечить возводимому сооружению долговечность, высокую прочность и надежность.

Стойки

Железобетонные стойки или стойки линий электропередач представляют собой опорный элемент для светильников и линий электропередач. При транспортировке разрешается перевозить стойки вместе одной группой, обеспечивая горизонтальное положение. При перевозке следует подготовить опору для стоек в виде специальной подкладки.

Главным назначением железобетонных стоек является возможность надежного удержания электропроводов на требуемом расстоянии от поверхности земли или воды. Надежность и прочность опор достигается путем применения в конструкции изделий арматурного каркаса и специального типа бетонного раствора. По отдельности каждая стойка линий электропередач различается по назначению и конструкции. Выделяют концевые, промежуточные, угловые и анкерные опоры из железобетона. Также изготавливают одноцепные и многоцепные.

Колонны

Железобетонная колонна представляет собой несущий элемент жилых, культурных, промышленных и бытовых сооружений. Колонны изготавливают прямоугольной формы и двухветвевой, которая предназначена для тяжелой крановой нагрузки. Перевозят элементы штабелем, где первый ряд колонн кладут на грузовое место транспортного средства, а последующие ряды укладывают на предыдущий, застеленный специальными подкладками.

Объемные блоки

Железобетонные объемные блоки нашли применение при возведении общественных и жилых сооружениях. Представляют собой почти готовые строительные элементы с полой тонкостенной прямоугольной призмой и с проемами для дверей и окон.

Объемные блоки могут иметь изоляционные и утеплительные панели. При перевозке объемных блоков им придают вертикальное положение, при этом обеспечивая опирание элементов по четырем углам на грузовую платформу. Объемные блоки, выполненные из железобетона, имеют чувствительность к динамическим перегрузам, которые образуются в процессе перевозки. Эти строительные изделия из железобетона имеют особенность смещать центр тяжести от геометрического центра в поперечном и в продольном направлении. Чтобы избежать смещения блока в процессе перевозки, на грузовой площадке устанавливают специальные упорные выступы.

Санитарно-технические кабины

Санитарно-технические кабины используются при возведении зданий общественного и жилого назначений. Представлены объемными элементами с большой массой и габаритами. При перевозке шахты лифтов и санитарно-технических кабин разрешается вертикальное положение с опорой на грузовую площадку с двумя прокладками. Шахты лифтов, имеющие высоту до 140 сантиметров можно перевозить в 2 яруса по высоте, при этом устанавливая деревянные подкладки между рядами в высоту больше 10 сантиметров.

Вывод

Железобетонные конструкции применяют в строительстве различных зданий и сооружений, и не только. Разновидности ЖБИ (панели, объемные блоки, фермы, сантехнические кабины) за счет своих габаритов, масс и условий, которые нужно соблюдать в процессе перевозки, требуют узкой специализации подвижного состава.

Сборно-монолитные железобетонные конструкции

Это целый комплекс элементов. Согласно данной технологии сборный и монолитный железобетон укладывается вместе.

Главную роль в данной технологии играет качество сцепления сборных элементов с монолитными. Чтобы достичь нужного результата сборные конструкции могут иметь разную форму и размер. В комплексах такого рода может использоваться напрягаемая и ненапрягаемая арматура. Всё зависит от конкретной ситуации и назначения объекта.

Если поверхность сборно-монолитных железобетонных конструкций имеет высокий уровень шероховатости, то можно обойтись без шпонок. В местах, где сборные элементы контактируют с бетоном, предусматривается выпуск поперечной арматуры. Анкеровка укладывается в монолитном бетоне дополнительно.

Сборно-монолитные железобетонные конструкции сочетают в себе достоинства обоих предыдущих видов. Они весьма экономичны и позволяют строить здания посредством современных методов быстро и качественно.

В монолитных элементах широко применяются лёгкие и ячеистые бетоны. Допускается использование искусственных пористых заполнителей. Из-за чего значительно уменьшается удельный вес конструкции.

Правила создания надёжных железобетонных конструкций

В процессе работы должны быть соблюдены все СНиПы и нормы строительства. Некоторые организации дополнительно ориентируются на международные стандарты, чтобы получить важное конкурентное преимущество. Тем не менее есть свод обязательных правил, которые должны соблюдаться при создании бетонных перекрытий:

1. Сетка или каркас не должны создавать препятствий для равномерного распределения бетона.
2. Сначала на площадку укладывается материал для армирования и только после этого осуществляется заливка.
3. Необходимо избегать попадания в железобетонную конструкцию масляных веществ. Они препятствуют образованию крепкой связи между бетоном и каркасом.
4. Чтобы защитить ЖБК от коррозии, бетон должен полностью скрывать элементы армирования.

Каркасное армирование используется тогда, когда фундамент и пол — единая система фиксации дома. Подобная технология применяется при постройке на грунтах с низкой степенью надёжности.

Итоги

В современном строительстве используются все виды железобетонных конструкций в зависимости от их конкретных преимуществ. Главное — это соблюдение всех правил и норм строительства, которые гарантируют безопасность и долговечность постройки.