Монолитные железобетонные конструкции

Монолитные железобетонные конструкции выполняемые непосредственно на строит. площадках, обычно
применяются в зданиях и сооружениях, трудно поддающихся членению, при нестандартности
и малой повторяемости
элементов и при особенно больших нагрузках (фундаменты, каркасы и перекрытия
многоэтажных пром. зданий, гидротехнич., мелиоративные, транспортные и
др. сооружения). В ряде случаев они целесообразны при выполнении работ
индустриальными методами с использованием инвентарных опалубок - скользящей,
переставной (башни, градирни, силосы, дымовые трубы, многоэтажные здания)
и передвижной (нек-рые тонкостенные оболочки покрытий). Возведение монолитных
железобетонных конструкций технически хорошо отработано; значительные достижения
имеются также в применении метода предварительного напряжения при производстве
монолитных конструкций (см. Предварительно напряжённые конструкции).
В
монолитном железобетоне выполнено большое количество уникальных сооружений
(телевизионные башни, пром. трубы большой высоты, реакторы атомных электростанций
и др.). В совр. строит. практике ряда капиталистич. стран (США, Великобритании,
Франции и др.) монолитные железобетонные конструкции получили широкое распространение,
что объясняется гл. обр. отсутствием в этих странах гос. системы унификации
параметров и типизации конструкций зданий и сооружений. В СССР монолитные
конструкции преобладали в строительстве до 30-х гг.; внедрение более индустриальных
сборных конструкций в те годы сдерживалось из-за недостаточного уровня
механизации строительства, отсутствия спец. оборудования для их массового
изготовления, а также монтажных кранов большой производительности. Удельный
вес монолитных железобетонных конструкций в общем объёме произ-ва железобетона
в СССР составляет примерно 35% (1970).

Сборные железобетонные
конструкции и изделия - осн. вид конструкций и изделий, применяемых
в различных отраслях строительства: жилищно-гражданском, пром., с.-х. и
др.

Рис. 1. Схема одноэтажного
промышленного здания с железобетонным каркасом: 1- фундаменты под внутренние
колонны; 2- колонны наружного ряда; 3- подкладка; 4- фундаментная
балка; 5- стеновые плиты; 6- консоли Колонн; 7- подкрановая
балка; 8- плиты покрытия; 9- балки покрытия: 10- внутренние
колонны.

Сборные конструкции имеют
существенные преимущества перед монолитными, они создают широкие возможности
для индустриализации строительства: применение крупноразмерных железобетонных
элементов позволяет осн. часть работ по возведению зданий и сооружений
перенести со строит. площадки на завод с высокоорганизованным технологич.
процессом произ-ва. Это значительно сокращает сроки строительства, обеспечивает
более высокое качество изделий при наименьшей их стоимости и затратах труда;
использование сборных железобетонных конструкций позволяет широко применять
новые эффективные материалы (лёгкие и ячеистые бетоны, пластмассы и др.),
уменьшает расход лесоматериалов и стали, необходимых в др. отраслях нар.
х-ва. Сборные конструкции и изделия должны быть технологичны и транспортабельны;
они особенно выгодны при минимальном количестве типоразмеров элементов,
повторяющихся много раз.

Изготовление сборного железобетона
в СССР приобрело большие масштабы после постановления ЦК КПСС и Совета
Министров от 19 авг. 1954 "О развитии производства сборных железобетонных
конструкций и деталей для строительства". За прошедшие годы в Сов. Союзе
в крупных городах и центрах сосредоточенного строительства возведено большое
число механизированных заводов железобетонных конструкций и изделий. Выпуск
сборного железобетона с 1954 по 1970 увеличился в 30 раз и в 1970 составил
84 млн. м³. По объёму применения сборных железобетонных
конструкций СССР опередил наиболее развитые ка-питалистич. страны, причём
производство Ж. к. и и. превратилось в самостоят. отрасль пром-сти строит.
материалов. Одновременно с ростом произ-ва и применения в строительстве
сборного железобетона совершенствовалась технология его изготовления. Была
осуществлена также унификация осн. параметров зданий и сооружений различного
назначения, на основе к-рой разработаны и внедрены типовые конструкции
и изделия для них.

В зависимости от назначения
в строительстве жилых, обществ., пром. (рис. 1) и с.-х. зданий и сооружений
различают следующие наиболее распространённые сборные Ж. к. и и.: для фундаментов
и подземных частей зданий и сооружений (фундаментные блоки и плиты, панели
и блоки стен подвалов); для каркасов зданий (колонны, ригели, прогоны,
подкрановые балки, стропильные и подстропильные балки, фермы); для наружных
и внутр. стен (стеновые и перегородочные панели и блоки); для междуэтажных
перекрытий и покрытий зданий (панели, плиты и настилы); для лестниц (лестничные
марши и площадки); для санитарно-технич. устройств (отопительные панели,блоки
вентиляционные и мусоропроводов, санитарно-технич. кабины).

Сборные Ж. к. и и. изготовляют
преим. на механизир. предприятиях и частично на оборудованных полигонах.
Технологич. процесс произ-ва железобетонных изделий складывается из ряда
последовательно выполняемых операций: приготовления бетонной смеси, изготовления
арматуры (арматурных каркасов, сеток, гнутых стержней и т. д.), армирования
изделий, формования изделий (укладка бетонной смеси и её уплотнение), тепловлажностной
обработки, обеспечивающей необходимую прочность бетона, отделки лицевой
поверхности изделий.

Рис. 2. Технологичеекая схема
агрегатно-поточного производства панелей покрытий 3 X 6 л с двумя формовочными
постами: 1- мостовой кран; 2- бетоноук-ладчик; 3-виброплощадка;
4- формоук-ладчик; 5 - самоходная тележка для вывоза готовых
изделий; 6
-
тележка-прицеп; 7
- установка для электротермического натяжения стержней; 8-
камеры
пропаривания; 9- стенд для контроля и ремонта изделий; 10- стенд
для сборки утеплённых панелей; 11- раздаточный бункер; 12- формы;
13-сварные арматурные сетки; 14- площадка складирования готовой
продукции.

В совр. технологии сборного
железобетона можно выделить 3 осн. способа организации производств. процесса:
агрегатно-поточный способ изготовления изделий в перемещаемых формах; конвейерный
способ произ-ва; стендовый способ в неперемещаемых (стационарных) формах.

При агрегатно-поточном способе
(рис. 2) все технологич. операции (очистка и смазка форм, армирование,
формование, твердение, распалубка) осуществляются на специализированных
постах, оборудованных машинами и установками, образующими поточную технологич.
линию. Формы с изделиями последовательно перемещаются по технологич. линии
от поста к посту с произвольным интервалом времени, зависящим от длительности
операции на данном посту, к-рая может колебаться от неск. мин (напр.,
смазка форм) до неск. ч (твердение изделий в пропарочных камерах).
Этот способ выгодно использовать на заводах средней мощности, в особенности
при выпуске изделий широкой номенклатуры.

Конвейерный способ (рис.
3, 4) применяют на заводах большой мощности при выпуске однотипных изделий
ограниченной номенклатуры. При этом способе технологич. линия работает
по принципу пульсирующего конвейера, т. е. формы с изделиями перемещаются
от поста к посту через строго определённое время, необходимое для выполнениясамой
длительной операции.

Рис. 3. Технологическая схема
конвейерного производства керамзитобетонных стеновых панелей: 1- распакетировщик;
2- кантователь; 3- механизм закрытия бортов и смазки форм;
4- фактуроукладчик; 5- бетоноукладчик; 6- виброплощадка;
7- раствороукладчик; 8- пакетировщик; 9 - тоннельная камера твердения;
10- кран-балка; 11-камера обработки фактурного слоя готовых панелей;
12 - отделение подготовки песка; 13 - вывозная тележка; 14
- установка для изготовления вентиляционных панелей; 15 - установка
для изготовления карнизных блоков; 16 - ямные камеры твердения;
17 - центральный пульт управления; 18 - вспомогательный пульт
управления; 19 - отделение подготовки фактуры; 20 - ленточный
транспортёр заполнителей; 21 - пневмоосадительная установка для
цемента; 22 - винтовой конвейер для цемента; 23 - бункера
для компонентов раствора; 24 - растворосмесители; 25 - бункера
для компонентов лёгкого бетона; 26 - смесительные роторные бегуны;
27 - самоходная раздаточная вагонетка; 28 - бункера для компонентов
тяжёлого бетона; 29 - бетоносмесители принудительного действия;
30 - приготовление добавок к бетону; 31 - баки для воды.

Разновидностью этой технологии
является способ вибропроката, применяемый для изготовления плоских и ребристых
плит; в этом случае все технологии, операции выполняются на одной движущейся
стальной ленте. При стендовом способе (рис. 5) изделия в процессе их изготовления
и до затвердевания бетона остаются на месте (в стационарной форме), в то
время как технология, оборудование для выполнения отд. операций перемещается
от одной формы к другой. Этот способ применяют при изготовлении изделий
большого размера (ферм, балок и т. п.).

Для формования изделий сложной
конфигурации (лестничных маршей, ребристых плит и т. п.) используют матрицы
- железобетонные или стальные формы, воспроизводящие отпечаток ребристой
поверхности изделия. При кассетном способе, являющемся разновидностью стендового,
изделия изготовляют в вертикальных формах - кассетах, представляющих собой
ряд отсеков, образованных стальными стенками. На кассетной установке происходят
формование изделий и их твердение. Кассетная установка имеет устройства
для обогрева изделий паром или электрич. током, что значительно ускоряет
твердение бетона. Кассетный способ обычно применяют для массового произ-ва
тонкостенных изделий. Готовые изделия должны отвечать требованиям действующих
стандартов или технич. условий. Поверхности изделий обычно выполняют с
такой степенью заводской готовности, чтобы на месте строительства не требовалось
их дополнит. отделки.

Рис. 6. Схема крупнопанельного
жилого здания: 1- несущая панель поперечной стены; 2- фундаментный блок;
3- плита перекрытия; 4- наружная стеновая панель; 5- кровельная
плита.

При монтаже сборные элементы
зданий и сооружений соединяются друг с другом омоноличиванием или сваркой
закладных
деталей, рассчитанных на восприятие определ. силовых воздействий. Большое
внимание уделяется снижению металлоёмкости сварных соединений и их унификации.

Рис. 5. Технологическая схема
стендового производства предварительно напряжённых линейных изделий (стропильных
балок): 1- эстакада для подачи бетона; 2- гидродомкрат; 3- бетонораздатчик;
4- самоходная тележка для вывоза готовых изделий; 5- бухтодержатель.

Наибольшее распространение
сборные конструкции и изделия получили в жилищно-гражданском строительстве,
где
крупноэлементное домостроение (крупнопанельное, крупноблочное, объёмное)
рассматривается как наиболее перспективное (рис. 6). Из сборного железобетона
организовано также массовое произ-во изделий для инженерных сооружений
(т. н. спец. железобетона): пролётные строения мостов, опоры, сваи, водопропускные
трубы, лотки, блоки и тюбинги для обделки туннелей, плиты покрытий дорог
и аэродромов, шпалы, опоры контактной сети и линий электропередачи, элементы
ограждений, напорные и безнапорные трубы и др. Значительная часть этих
изделий выполняется из предварительно напряжённого железобетона стендовым
или поточно-агрегатным способом. Для формования и уплотнения бетона применяются
весьма эффективные методы: вибропрессование (напорные трубы), центрифугирование
(трубы, опоры), виброштампование (сваи, лотки).

Для развития сборного железобетона
характерна тенденция к дальнейшему укрупнению изделий и повышению степени
их заводской готовности. Так, напр., для покрытий зданий используются многослойные
панели, поступающие на строительство с утеплителем и слоем гидроизоляции;
блоки размером 3 X 18 л и 3 X 24 м, сочетающие в себе функции несущей
и ограждающей конструкций. Разработаны и успешно применяются совмещённые
кровельные плиты из лёгкого и ячеистого бетонов. В многоэтажных зданиях
используются предварительно напряжённые железобетонные колонны на высоту
неск. этажей. Для стен жилых зданий изготовляются панели размерами на одну-две
комнаты с разнообразной внешней отделкой, снабжённые оконными или дверными
(балконными) блоками. Значит. перспективы для дальнейшей индустриализации
жилищного строительства имеет способ возведения зданий из объёмных блоков
(см. Блок объёмный). Такие блоки па одну-две комнаты или на квартиру
изготовляются на заводе с полной внутр. отделкой и оборудованием; сборка
домов из этих элементов занимает всего неск. дней.

Сборно-монолитные железобетонные
конструкции представляют собой такое сочетание сборных элементов (железобетонных
колонн, ригелей, плит и т. д.) с монолитным бетоном, при котором обеспечивается
надёжная совм. работа всех составных частей. Эти конструкции применяются
главным образом в перекрытиях многоэтажных зданий, в мостах и путепроводах,
при возведении нек-рых видов оболочек и т. д. Они менее индустриальны (в
отношении возведения и монтажа), чем сборные; их применение особенно целесообразно
при больших динамич. (в т. ч. сейсмических) нагрузках, а также при необходимости
членения крупноразмерных конструкций на составные элементы из-за условий
транспортировки и монтажа. Осн. достоинство сборно-монолитных конструкций
- меньший (по сравнению со сборными конструкциями) расход стали и высокая
пространственная жёсткость.

Наибольшая часть Ж. к. и
и. выполняется из тяжёлого бетона с объёмной массой 2400 кг/м³
(см. Бетон). Однако доля изделий из конструктивно-теплоизоляционного
и конструктивного лёгкого бетонов на пористых заполнителях, а также из
ячеистого бетона всех видов непрерывно возрастает. Такие изделия используются
преим. для ограждающих конструкций (стены, покрытия) жилых и производственных
зданий. Весьма перспективны несущие конструкции из высокопрочного тяжёлого
бетона марок 600- 800 и лёгкого бетона марок 300-500. Существенный экономич.
эффект достигается в результате применения конструкций из жаростойкого
бетона (вместо штучных огнеупоров) для тепловых агрегатов металлургич.,
нефтеперераб. и др. отраслей пром-сти; для ряда изделий (напр., напорных
труб) перспективно применение напрягающего бетона.

Железобетонные конструкции
и изделия выполняются в основном с гибкой арматурой в виде отд. стержней,
сварных сеток и плоских каркасов (см. Арматура железобетонных конструкции).
Для
изготовления ненапрягаемой арматуры целесообразно использование контактной
сварки, обеспечивающей высокую степень индустриализации арматурных работ.
Конструкции с несущей (жёсткой) арматурой применяют сравнительно редко
и гл. обр. в монолитном железобетоне при бетонировании в подвесной опалубке.
В изгибаемых элементах продольная рабочая арматура устанавливается в соответствии
с эпюрой максимальных изгибающих моментов; в колоннах продольная арматура
воспринимает преим. сжимающие усилия и располагается по периметру сечения.
Кроме продольной арматуры, в Ж. к. и и. устанавливается распределит., монтажная
и поперечная арматура (хомуты, отгибы), а в нек-рых случаях предусматривается
т. н. косвенное армирование в виде сварных сеток и спиралей. Все эти виды
арматуры соединяются между собой и обеспечивают создание арматурного каркаса,
пространственно неизменяемого в процессе бетонирования. Для напрягаемой
арматуры предварительно напряжённых Ж. к. и и. используют высокопрочные
стержневую арматуру и проволоку, а также пряди и канаты из неё. При изготовлении
сборных конструкций применяется в основном метод натяжения арматуры на
упоры стендов или форм; для монолитных и сборно-монолитных конструкций
- метод натяжения
арматуры на бетон самой конструкции. Способы расчёта и конструирования
Ж. к. и и. в СССР подробно разработаны и опубликованы в качестве нормативных
документов. Для проектировщиков созданы многочисл. пособия в виде инструкций,
указаний и вспомогательных таблиц.

Лит.: Сахновский К.
В., Железобетонные конструкции, 8 изд., М., 1959; Якубовский Б. В., Железобетонные
и бетонные конструкции, М., 1970; Справочник проектировщика, [т. 5] - Сборные
железобетонные конструкции, М., 1959; Строительные нормы и правила, ч.
2, раздел В. гл. 1. Бетонные и железобетонные конструкции. Нормы проектирования,
М., 1970; Михайлов В. В., Предварительно напряженные железобетонные конструкции,
М., 1963; Гершберг О. А., Технология бетонных и железобетонных изделий,
3 изд., М., 1971; Инструкция по проектированию железобетонных конструкций,
М., 1968; Ferguson Р. М., Reinforced concrete fundamentals, 2 ed., N. Y.,
1965. К. В. Михайлов.

Широкие формообразующие и
технические возможности железобетонных конструкций оказали огромное влияние
на мировую архитектуру 20 в. На основе железобетонных конструкций сложились
новые масштабы, архитектоника и пространств. организация зданий
и сооружений. Прямолинейные каркасные конструкции придают зданиям строгий
геометризм форм и мерный ритм членений, чёткость структуры. Горизонтальные
плиты перекрытий покоятся на тонких опорах, лёгкая стена, будучи лишена
несущей функции, нередко превращается в стеклянный экран-завесу. Равномерное
распределение статич. усилий создаёт тектонич. равнозначность элементов
постройки. Большой пластич. и пространств. выразительностью обладают криволинейные
конструкции (особенно тонкостенные оболочки различных, иногда причудливых
очертаний), с их сложной тектоникой форм (порой приближающихся к скульптурным)
и непрерывно сменяющимся ритмом элементов. Криволинейные конструкции позволяют
перекрывать без промежуточных опор огромные зальные помещения и создавать
необычные по форме объёмно-пространств. композиции. Нек-рые совр. железобетонные
конструкции (напр., решётчатые) обладают орнаментально-декоративными качествами,
формирующими облик фасадов и покрытий. Пластически осмысленные совр. железобетонные
конструкции придают эстетич. выразительность не только жилым и гражданским
зданиям, но и инженерным и пром. сооружениям (мостам, эстакадам, плотинам,
градирням и др.).

Новые, прогрессивные способы
использования Ж. к. и и. в массовом жилищном и гражданском стр-ве (напр.,
стр-во из объёмных блоков или на основе каталога унифицированных индустр.
изделий для стр-ва) создают возможность богатого варьирования планировки
зданий и их объёмно-пространств. структуры.

Лит.: Раафат Али Ахмед,
Железобетон в архитектуре, пер. с англ., М., 1963; Казаринова В., Взаимосвязь
архитектуры и строительной техники, М., 1964; Маркузон В., О закономерностях
развития и семантике архитектурного языка, "Архитектура СССР", 1970, №
1; Nervi P. L., Costruire correttamente. Caratteristiche e possibilita
delle strutture cementizie armate, Mil., 1955 (сокр. рус. пер.- Нерви П.
Л., Строить правильно, М., 1956); Со11ins P., Concrete. The vision of a
new architecture, L., 1959. В. В. Кириллов.

А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я