Железобетонные каркасные здания: Монолитный железобетонный каркас здания
Монолитный железобетонный каркас здания
Железобетонные монолитные конструкции
Каркас называется полным, если на него передаются все вертикальные нагрузки, и неполными, если часть их передается стенам, например, при наружных несущих стенах. Конструктивные схемы каркасов и методы обеспечения их устойчивости.
Каркасные здания могут иметь два, три и более пролетов с размерами для помещений чаще всего 6—8 м, для коридора — 2—4 м
Рис. 1. Схемы постановки наружного ограждения в каркасном здании
с — при монолитном каркасе; б — при сборном каркасе; в — деталь ограждения при монолитном железобетонном каркасе; г — то же, при стальном каркасе; 1 — бортовая балка; 2 — консоль; 3 — наружная грань стойки; 4 — наружная грань балки; 5 — облицовочный кирпич; 6 — керамические блоки; 7 — плитная теплоизоляция; 8 — труба отопления; 9 — шлакобетонные камни; 10 — стальная колонна
Продольный шаг принимается 3—6 м.
Каркасы различаются по материалу и способу изготовления: стальные, железобетонные монолитные и железобетонные сборные. Встречаются также комбинированные системы, в которых одни элементы делаются из сборного железобетона или стали, другие железобетонные монолитные.
Например, для придания зданию необходимой жесткости и обеспечения его устойчивости при стальных или сборных железобетонных колоннах перекрытия делаются иногда железобетонными монолитными. В крупных гражданских зданиях большой этажности и в зданиях с большими помещениями, имеющими разнообразные формы и размеры, применяются стальной каркас и монолитный железобетонный. В зданиях, допускающих композицию из однообразных ячеек с одинаковыми пролетами и шагом несущих конструкций, применяется сборный железобетонный каркас.
Ограждения делаются полностью или частично вынесенными на бортовых балках за грани стоек, либо ставятся заподлицо с ними с устройством отепляющих пилястр. При стальных и монолитных железобетонных каркасах рекомендуются два последних способа, не требующих большого выноса бортовых балок и скрывающих частично или полностью стойки в толще ограждения (рис.
1, а). Полностью выносное ограждение применяется при сборных железобетонных каркасах (рис. 1, б)
Температурные швы в каркасах чаще всего выполняются в виде спаренных колонн на общем фундаменте с разрезкой между ними всего здания в одной вертикальной плоскости (рис. 2, а). Размер зазора между колоннами должен обеспечить возможность горизонтального расширения элементов здания. Он заполняется в ограждающих конструкциях, так же как в массивных стенах.
Рис. 2. Схемы деформационных швов в каркасах
а и б — температурных; в и г — осадочных; 1 — шов на спаренных стойках; 2 — шов на скользящей опоре; 3 — шов с помощью вкладыша; 4 — шов между
консолями
Другой тип конструкции температурного швазаключается в опирании прогонов каркаса или обвязочных балок одной части здания на консоли стоек другой с обеспечением горизонтального сколь ния между ними (рис. 2, б).
Осадочный шов в каркасном здании делает также путем спаренных колонн, но на раздельных фундаментах или в сер дине шага конструкций: при расстоянии между стойками не более 3 м на встречных консолях (рис. 2, г), при большем расстоянии — путем свободно опертого участка перекрытия, допускающего перекос (см. рис. 2)
Монолитный железобетонный каркас представляет жесткую пространственную систему, состоящую из стоек, поперечных и продольных ригелей, а также монолитных железобетонных перекрытий. По сравнению со стальным каркасом на него идет значительно меньше стали. Однако он требует возведения сложных лесов и опалубки и длительных сроков для достижения проектной прочности.
Разновидностью его является монолитный железобетонный каркас с жесткой арматурой. Он характеризуется тем, что стальной арматурой его элементов являются прокатные стальные профили, образующие стальной каркас, рассчитываемый на обеспечение 60—80% требуемой прочности. Параллельно его монтажу, с отставанием на несколько этажей, все стальные элементы обетониваются в подвижной опалубке с дополнением стержней гибкой арматуры для восприятия краевых, растягивающих напряжений в бетоне.
Монолитный железобетонный из жесткой арматуры
Каркас из жесткой арматуры используется для устройства подмостей для всех монтажных работ. По сравнению со стальным каркасом в железобетонном каркасе с жесткой арматурой экономия стали достигает 44%. Ограждения каркасных зданий нестандартного типа чаще всего делаются в виде заполнения по каркасу из мелко-штучных материалов, таких, как облегченные виды кирпича, пустотелые керамические и легко-бетонные камни: природные камни легких пород. При особых архитектурных требованиях или применении атмосферо-неустойчивых материалов ограждения выполняются разнородными с различного вида облицовками
Железобетонный каркас: сборный, монолитный
Для быстрого сооружения объектов в строительной технологии применяется железобетонный каркас. Этот способ позволяет сэкономить рабочее время и финансы при возведении промышленных и жилых многоэтажных зданий. Каркасный дом можно построить и на приусадебном участке. Метод прост и унифицирован, его надежность проверена десятилетиями практического использования.
Типы конструкций
Сборно-монолитные сооружения
Технологическая схема предполагает использование жестких металлических колонн, забетонированных в фундаменты построек. Эти конструкции обеспечивают несущие способности дома. Покрывает здание крыша из железобетона. Строительство сборно-монолитных построек имеет преимущества:
- Универсальность. Воплощается в реальность много архитектурных замыслов.
- Высокая жесткость и устойчивость. Каркасные строения прочные из-за перекрытий из 2-х монолитных элементов, связанных между собой колоннами.
- Много свободного пространства. Высота этажа составляет до 300 см, есть возможность выполнить перепланировку помещения.
- Постепенное увеличение прочности. Железобетон по прошествии времени становится более прочным и долговечным.
- Пожаробезопасность. Материал не подвержен воздействию огня.
Сборно-монолитные дома строятся на протяжении всего года. Заполнение опалубки в зимний период выполняют подогретым бетоном.
В зданиях такой конструкции перепланировка выполняется без особых затруднений.
Технология имеет минусы. Колонны из железобетона создают «мостик холода», преодолеть влияние которого можно с помощью теплоизоляционных мероприятий, что увеличит расходы на приобретение отделочных материалов и оплату за их монтаж. Чтобы построить объект монолитного типа с армированным каркасом, нужно использовать большое количество металлических стоек и сложную опалубку. Самостоятельное сооружение частной усадьбы по такой технологии затруднительно.
Монолитный каркас
Эти конструкции изготовляются прямо на месте строительства заполнением собранной опалубки бетонным раствором необходимой марки. Здания, построенные по этой технологии, прочные, устойчивы к механическим нагрузкам и выдерживают любую этажность. Используя опалубки разных конфигураций, можно предать конструкциям разные формы, делать колонны с сечением разной мощности. Каркас из железобетона монолитного вида перераспределяет нагрузки элементам сооружения, что позволяет экономно использовать стройматериалы.
Чтобы защитить помещения от холода, при строительстве используют теплоизоляционные материалы.
Производство конструкции прямо на территории будущего объекта гарантирует его повышенную крепость. Большие нагрузки такая конструкция не выносит.
Сборный
Использование каркаса из сборных элементов позволяет применять для строительства небольшое количество стройматериалов, в отличие от монолитного способа. Здания собираются по принципу конструктора, при этом работы можно выполнять при минусовой температуре окружающей среды. Сборный железобетонный каркас обладает невысокой несущей способностью, поэтому в нем используются жесткие узловые соединения.
Конструкция имеет отрицательные особенности:
- Рамный каркас не оказывает сопротивление перемещению конструкции по горизонтали. Поэтому вертикальные элементы должны стабилизировать устойчивость сооружения.
- Унифицированность бетонных деталей. Это ограничивает выбор конфигурации строящегося объекта.
Технология этого вида строительства предусматривает 3 основных составляющих каркаса — ригель, колонна, основа лестничного проема.
Бетонные детали изготовляются на специализированном предприятии, транспортируются на строительную площадку, где собираются. Конструкционные элементы изначально унифицируются, а формы соответствуют требования завода-изготовителя. Для монтажа в единое целое и закрепления стенных конструкций, кровли и прочих деталей используются металлические закладные приспособления.
Элементы конструкции соединяются по специальной методике.
Чтобы конструкции транспортировать и перемещать в процессе их изготовления монтируются петли для подъема из арматурных прутов марки А-1 или устраиваются вспомогательные отверстия.
Сферы применения
Метод строительства с использованием бетонных каркасных конструкций применяется в многих отраслях:
Нередко таким методом возводится МЖК.
- Возведение много- и одноэтажных промышленных зданий.
- Возведение административных объектов.
- Строительство МЖК (многоквартирных жилых комплексов) и сооружений социально-бытовой сферы.
- Монтаж индивидуальных усадьб.
Плюсы и минусы
Каркас из железобетона имеет позитивные и негативные свойства:
| Качество | Параметр | Характеристика |
| Плюсы | Долговечность | Сооружения эксплуатируются много десятков лет |
| Несущие характеристики | Хорошие показатели | |
| Качество исполнения | Высокое — элементы изготовляются на промышленной основе | |
| Длина пролетов | Достигает 600 см | |
| Живучесть построек | При повреждении некоторых элементов, остальная часть здания не разрушается | |
| Минусы | Тщательное проектирование | Перед строительством следует провести качественные исследования состояния почвы, так как конструкция строений жесткая и неподвижная |
| Вес элементов | Большой |
Строительство по технологии
Для подобной конструкции нужно предварительно правильно подготовить основание.
Сооружения с сборным каркасом возводят на заранее подготовленный железобетонный фундамент, в котором монтируются колонны. Фундаментные балки готовят из бетонного раствора марки от М200 до М400, на них будут упираться стенные элементы. Стыки между конструкциями заливают смесью М100. Когда основа строения готова, выполняют гидроизоляцию. Далее приступают к выгонке стен из штучных материалов — кирпичей, блоков.
Сборно-монолитный способ предполагает монтаж колонн в отверстия, выполненные в железобетонной плите. Далее производится сборка элементов конструкции, которые соединяются между собой свариванием арматурных прутов. После этого выполняется заливка пустот бетоном. При монолитном методе изготовляется опалубка, которая заполняется бетонной смесью при помощи специального оборудования — бетононасоса.
Каркас из железобетона | Про бетон
Строительство любого здания — это сложный и кропотливый процесс, который требует правильного подбора материалов и грамотных расчетах.
Существует огромное количество технологий, которые используются для возведения зданий различных конфигураций, этажности, площади. Методики могут отличаться в зависимости от назначения строения, например, для жилых помещений используют одни материалы и техники, а для промышленных цехов — совершенно другие.
Однако есть общая методика, которая используется при строительстве зданий любого назначения — это использование железобетонных каркасов. Такая технология используется уже давно и пользуется огромной популярностью. При соблюдении методики возведения железобетонного каркаса готовое строение прослужит долго.
Преимущества и недостатки
Каркасы из железобетонных элементов подходят для строительства частных и многоэтажных домов. Если при строительство высотных зданий использование железобетона обусловлено прочностью такого материала, то при возведении небольшого частного дома можно найти более экономичную технологию.
К преимуществам использования железобетонных каркасов в строительстве необходимо отнести длительный период их эксплуатации без существенного износа, способность выдерживать солидную несущую нагрузку, большую длину пролетов, а также идеальные технические характеристики железобетонных конструкций, поскольку они производятся в промышленных условиях в соответствии с государственными стандартами.
Благодаря железобетонным каркасам можно делать чрезвычайно прочное здания. Единственный недостаток — это очень большой вес, поэтому к строительству с использованием железобетонных элементов необходимо привлекать грузоподъемную технику.
Виды. Где используются в строительстве?
В современном строительстве используют как монолитные, так и сборные железобетонные конструкции. Также популярен промежуточный вариант, где сборные и монолитные железобетонные элементы соединяются воедино. Заметим, что раньше сборный железобетонный каркас разрешалось использовать только для промышленных или административных зданий, однако, со временем, такой вариант стал активно применяться и для жилого строительства.
Среди преимуществ сборного железобетонного каркаса стоит отметить возможность работы с ним даже в холодную погоду, а также уменьшение расхода строительных материалов. Поскольку при сборке используется жесткие узлы, то несущая способность у такого каркаса небольшая.
При его формировании используются ригели, колонны, а также основы под лестничные пролеты.
Все конструктивные элементы производятся исключительно на заводе в соответствии с разработанными нормами и стандартами. В готовом к сборке виде их поставляют на строительную площадку. Там рабочие должны выполнить соединение всех элементов в соответствии с чертежами.
Монолитные каркасы не производятся на заводах, а изготавливаются непосредственно на строительной площадке. С помощью опалубки делается конструкция будущего железобетонного элемента, в ней раскладывается в определенном порядке арматура и сверху заливается бетонным раствором.
При использовании монолитных каркасов нет ограничений по форме и размерам каждого элемента. Монолитные элементы имеют высокую прочность и долговечность. С их помощью можно строить здания с любым количеством этажей.
Технология строительства железобетонных каркасных конструкций
Есть разные типы методики строительства помещений в зависимости от их этажности и площади.
Сборные конструкции
Они подходят для многоэтажных строений.
В первую очередь, делается расчетная схема, где показано соединение всех элементов конструкции. Их соединение осуществляется посредством сварки. Фундамент при этом должен быть железобетонным. В нем непременно монтируют колонны с интервалами 6-12 м. Для изготовления балок используется только бетон марки М200 или М400. Балки укладываются в таком же интервале, как и устанавливались колонны. В качестве опоры для балок используются несущие стены.
В промежутке между балками и колоннами образуются проемы, которые должны быть залиты раствором бетона. После того как уложен фундамент, делается гидроизоляционная прослойка. Для наружного утепления стен используются блоки из ячеистого бетона. Внутренняя часть стены выкладывается из мелких бетонных блоков. Внутренние стены и перегородки также делается из ячеистого бетона. Иногда при закладке перегородок добавляется минплита, плотностью 80-100 кг на кубометр, которая повышает звукоизоляцию в соответствии с требованиями нормативных документов.
Сборно-монолитные каркасы
При использовании такого технологического решения в железобетонных плитах делаются отверстия, в которых монтируются колонны. В панелях, которые находятся между колоннами, устанавливается арматурная сетка. Она соединяется с остальными продуктами в пролетных панелях с помощью сварки. После этого армирующая основа заливается бетоном.
Повышение эффективности монолитного каркасного жилья
Несмотря на высокие показатели прочности и надежности монолитного каркаса у современных строителей все же стоит вопрос относительно повышения его надежности. Например используется бетон более высокой марки, чем нужно. При этом сокращается расход арматурных элементов в каркасах.
Оптимизировать монолитный каркас можно по марке бетона, количеству стальных прутьев, а также по сечению арматуры.
При использовании монолитного каркаса его нижняя часть должна быть заглублена в землю примерно на 2 этажа. Благодаря этому упрочняются конструкция, а нагрузка с каркаса частично передается грунту.
Учитывая сложность монтажа, стоимость монолитного каркасного жилья является достаточно большой. Вот почему использование такой технологии обоснована только при строительстве многоэтажных зданий.
Заключение
Железобетонный каркас —это отличное решение для строительства многоэтажных зданий. Такая конструкция отличается большой прочностью и износостойкостью. Она выдержит вес здания. Для каждого вида строительных работ выбирают свой тип каркаса. В основном используются монолитные и сборные железобетонные каркасы.
Подробно в видео
Внутренние опоры и элементы каркаса. Железобетонные колонны
Тема: Внутренние опоры и
элементы каркаса.
Железобетонные колонны.
1. Внутренние опоры и элементы
каркаса
2. Железобетонные колонны
1. Внутренние опоры и элементы
каркаса
Внутренние опоры в малоэтажных зданиях
выполняют в виде столбов из кирпича или камня.
Основными частями каркасов гражданских зданий
являются колонны (стойки каркаса), ригели (прогоны) и
диафрагмы жесткости. В многоэтажных гражданских зданиях
каркас выполняется из монолитного или сборного
железобетона или металла.
Разработано несколько схем каркаса и способов его членения
на сборные элементы, которые отличаются различным
размещением стыков колонн и примыканий к ним ригелей, а
также конструкцией этих стыков. Стойки можно членить в
каждом этаже или через этаж непосредственно в уровне
перекрытия или выше его отметки; ригели —
непосредственно у ствола колонн или на некотором
удалении.
Рис. Типовые сборные железобетонные каркасы
а —двухпролетный; б—-трехпролетный; г—деталь опирания ригеля
на железобетонную консоль; в—то же, на стальную консоль; 1—
ригель; 2 —одноэтажная колонна; 3 —двухэтажная колонна; 4 —
монтажная деталь; 5 — соединительные стержни; 6 — стальная
консоль; 7—железобетонная консоль
С технологической точки зрения наилучшим является вариант
разрезки на многоэтажные колонны и однопролетные ригели.
В типовых решениях каркасных зданий со сборным
железобетонным
каркасом применяются
колонны с
выступающими консолями для опирания ригелей.
Каркасные здания можно возводить и без ригелей.
безригельно-стоечный каркас (полный и неполный) из
сборного железобетона применяют при устройстве
перекрытий из панелей размером на ячейку каркаса. При
полном каркасе панели опираются на стойки углами, при
неполном каркасе — одной стороной на стены, а двумя
противоположными углами на стойки каркаса.
Рис. Схемы узлов сопряжения ригелей со стойками
железобетонного каркаса
а—опирание ригелей на железобетонные консоли; б—стык со
скрытыми консолями; 1—стойка; 2 —ригель; 3 — консоль
Разработаны различные виды узлов сопряжения ригелей со
стойками. Возможно опирание ригеля на железобетонную
консоль (рис., а) или сопряжение ригеля со стойкой путем
сварки стальных закладных деталей ригеля с выступающими
из стойки двутавром и двумя стержнями круглого сечения.
Применяют также платформенный стык с опиранием стойки
на стык двух ригелей и стык с гнездовым опиранием ригелей
на стойки.
В результате поисков наилучшего решения узла сопряжения
ригеля со стойкой разработан стык со скрытой консолью
(рис., б). В этом стыке нет выступающей в помещение
консоли и ригель жестко защемлен в стойке.
Для стыкования стоек применяют стальные сварные оголовки
с центрирующими прокладками, которые облегчают выверку
стойки в вертикальном положении и устраняют возможность
внецентренной передачи нагрузки в стыке.
а — накладными стержнями, б — сваркой арматурных выпусков; 1,
3 — стыкуемые элементы колонны, 2 — стальной оголовок, 4 центрирующая пластина, 5 — накладные стержни, 6 — выступ
бетона, 7 — сварка выпусков арматуры, 8 -хомут
В зависимости от характера работы каркасов различают
следующие конструктивные схемы: связевую, в которой вся
ветровая нагрузка воспринимается связями, а рамы работают
только на вертикальные нагрузки;
рамную, в которой рамы воспринимают ветровую и
вертикальные нагрузки
рамно-связевую в которой ветровую нагрузку воспринимают
не только рамы, но и связи а степень их участия определяется
отношением жесткостей связевой системы и рам.
Схемы несущих остовов каркасных зданий:
а) рамная; б) рамно-связевая; в) связевая;
1 – ригель; 2 – диафрагма жесткости; 3 – жесткий диск перекрытия
В современных каркасных крупнопанельных зданиях
повышенной этажности применяют в основном связевую
схему. Она наилучшим образом отвечает требованиям
унификации элементов каркаса и экономична по расходу
бетона. Специальные вертикальные связевые системы в виде
плоских стенок жесткости или пространственных систем
обеспечивают пространственную жесткость здания. Типовые
схемы каркасов предусматривают расположение ригелей как
в поперечном, так и в продольном направлении.
2. Железобетонные колонны
Колонны гражданских и промышленных многоэтажных и
одноэтажных зданий существенно различаются между
собой. Первые в общем случае несут нагрузки от стен
вышележащих этажей и перекрытий, а вторые — от стен,
покрытия и мостовых кранов, что определяет их
конструктивные особенности.
На колоннах многоэтажных гражданских зданий нет обычно
тяжело нагруженных консолей, изгибающие моменты в
колоннах меньше, так как горизонтальные нагрузки
воспринимаются
междуэтажными
перекрытиями
и
поперечными стенами; эксцентрицитеты нагрузок от
элементов перекрытий относительно малы. Такие здания
имеют жесткую конструктивную схему., позволяющую
рассматривать колонны как центрально сжатые. В результате
колонны гражданских зданий имеют, как правило,
квадратное либо близкое к- нему прямоугольное сечение.
В одноэтажных промышленных зданиях поперечных стен
обычно нет, и поэтому все горизонтальные нагрузки от ветра,
торможения кранов и др. воспринимают поперечные рамы
здания, состоящие из колонн и покрытия; нагрузки от ферм и
подкрановых балок весьма значительны, а эксцентрицитеты
их приложения велики.
Все это вызывает в колоннах одноэтажных промышленных
зданий значительные изгибающие моменты, и поэтому
поперечные сечения таких колонн проектируют в виде
вытянутого прямоугольника, двутавровыми, а при большой
высоте —двухветвевыми.
Колонны двутаврового сечения
имеют несомненные преимущества в отношении экономии
материала, снижения веса, но из-за большей сложности изготовления распространения не получили.
При отсутствии мостовых кранов и высоте от пола до низа
несущих конструкций покрытия 6—7 м колонны делают
прямоугольного сечения, при большей высоте и кранах до
30 т следовало бы делать их двутавровыми, а при высоте от
пола до низа конструкций покрытия более 10,8 м —
двухветвевыми. . Колонны прямоугольного и двухветвевого
сечений применяются типовые.
Железобетонный каркас: сборный (основные элементы)
Преимущества и недостатки
Железобетонные каркасы незаменимы при сооружении высотных зданий, т.к. обладают отличной прочностью. При частном строительстве допустимо выбирать материалы с менее хорошими характеристиками. В связи с этим использование стального каркаса железобетонного при частном строительстве является экономически необоснованным.
Основные преимущества применения материала:
- высокая несущая способность;
- огнестойкость;
- длительная эксплуатация;
- малые эксплуатационные расходы;
- надежность конструкции;
- затраты на производство таких изделий намного ниже, чем на конструкции из камня или металла;
- длина пролетов позволяет создавать большие помещения без дополнительных опор (перегородок, колонн).
Недостатки материала:
- большая плотность;
- необходимость выдержки до приобретения прочности;
- высокая звуко- и теплопроводность;
- трудоемкость ремонтных работ, усиления конструкции;
- материал может покрыться трещинами из-за усадки и силовых воздействий.
Виды, где используется в строительстве
Различают 3 вида таких конструкций:
- Монолитный
. Производится путем заливки опалубки бетонным составом. Монолитные изделия не имеют ограничений по размеру, типу колонн и т.д. Они прочны, способны распределять нагрузку на балки и плиты перекрытия, благодаря чему удается сэкономить используемые материалы. Требуют использования термоизоляции, если применяются для возведения стен и перегородок. Чтобы соорудить такой вид конструкции, необходимо бетонную смесь заливать в съемную опалубку, т.к. это ускорит процесс.
- Сборный
. Применяется при сооружении промышленных зданий и в условиях индивидуального строительства.
Сборный железобетонный каркас многоэтажного здания дает возможность работать при низкой температуре. Его основные элементы (колонны, ригели, основы лестничных проемов) производятся на заводе, а собираются непосредственно на строительстве. - Сборно-монолитный.
Основой технологии является несущий каркас, который состоит из железобетонных элементов заводского изготовления (колонны, ригели, пустотные плиты). Благодаря этому представляется возможной сборка каркасов с большим расстоянием между несущими элементами. Жесткость и устойчивость конструкции достигается узлами сопряжения ригелей с колоннами. Бетонирование швов между плитами создает жесткий диск перекрытия.
Сборный железобетонный каркас многоэтажного здания дает возможность работать при низкой температуре. Его основные элементы (колонны, ригели, основы лестничных проемов) производятся на заводе, а собираются непосредственно на строительстве.Безбалочные каркасы
Такие конструкции собираются в виде сетки 6х6, 9х6 или 9х9 м. При этом наиболее популярным вариантом каркасов является первый. Основными элементами таких ЖБ-остовов являются:
- колонны с капителями;
- пролетные плиты;
- подоконные плиты.
Возводятся на таких каркасах здания гораздо реже, чем на балочных.
Используют эту технологию в основном только при строительстве промышленных зданий с повышенными требованиями к чистоте. К примеру, по такой технологии часто сооружают цеха молокозаводов и хлебозаводов, а также склады-холодильники.
Возводятся каркасы этой разновидности по очень простой технологии. Межэтажные плиты в данном случае просто укладываются на капители колонн и дополнительно закрепляются.
Технология строительства железобетонных каркасных конструкций
От типа металлической конструкции и количества этажей зависит способ возведения здания. Различают сборные, монолитные и комбинированные конструкции.
Первый вариант имеет ряд преимуществ:
- Отсутствие необходимости подогрева рабочего места зимой, что существенно экономит затраты на энергоресурсы.
- Возможность оставлять железобетонные материалы на стройке, что обеспечивает непрерывность процесса сборки конструкции.
- Уменьшение необходимости непрофессиональной рабочей силы.
- Наличие дополнительного пространства, которое отсутствует при монолитном строительстве.
- Элементы каркаса изготовляются на заводе, что позволяет обойтись без сварочных работ.
- Быстрота сооружения здания.
- Достижение прочности сразу после установки.
Среди недостатков — большой расход материала на опоры, ограничение в формах, которые по умолчанию установлены заводом-изготовителем, т.к. арматура не поддается сгибанию.
Сборные конструкции
При возведении многоэтажных домов используют следующие типы сборных каркасов:
- Связевый
. Представляет собой пространственную конструкцию и колонны, которые шарнирно прикреплены к ней при помощи ригелей. Обеспечение жесткости происходит неравномерно. Из-за шарнирного крепления колонны почти не сопротивляются горизонтальным сдвигам. Элементы сжимаются вертикальными нагрузками (несущие стены, внутренние перегородки, плиты перекрытия).
- Рамно-связевый
. Отличается от предыдущего типа жестким креплением колонн и балок.
- Рамный
. Колонны и ригели закреплены жестко.
Они образуют плоские и пространственные рамы в 2-3 направлениях. Жесткость обеспечивается равномерно всеми составляющими системы. На несущую способность рамы влияет каждый элемент в отдельности, параметр снижается при увеличении шага установки колонн и с повышением высоты этажа.
Они образуют плоские и пространственные рамы в 2-3 направлениях. Жесткость обеспечивается равномерно всеми составляющими системы. На несущую способность рамы влияет каждый элемент в отдельности, параметр снижается при увеличении шага установки колонн и с повышением высоты этажа.Чтобы элементы каркаса было удобно транспортировать, на них устанавливаются специальные петли или проделываются отверстия. На строительной площадке детали сваривают.
Конструкция таких каркасов предполагает наличие железобетонного фундамента. На нем монтируют колонны с промежутками 6-12 м. Для фундаментных балок применяют бетон марок 200-400. Эти элементы будут служить опорой несущим стенам. Балки размещают так, чтобы уровень пола был на 3 см выше их верхней стороны. Пустое пространство заливается бетоном. Для этого подходит марка 100.
Для того чтобы пол был защищен от промерзания, а также, чтобы на нем не сказывалось влияние почвы на балки, производят гидроизоляцию. Большие конструкции возводятся при помощи колонн 1.
020, приспособленных к нагрузке до 500 т, что равняется 10 этажам. Наружные стены возводят из ячеисто-бетонных блоков, уложенных в 1 ряд. Благодаря нулевой жесткости сохраняется пластичность фасада. Блоки укладывают на балки или плиту перекрытия.
При строительстве несущей конструкции из блоков маленького размера кладку можно производить в 1 или несколько слоев. На этапе конструирования подобного строения нужно убедиться, что кладка не служит опорой каркаса. Толщина стен подбирается с учетом теплоизоляционных требований. В жилых домах этот параметр должен быть равен 50 см.
Ячеисто-бетонные блоки подходят и для внутренних перегородок (между комнатами, квартирами). Эти стены являются для каждого этажа самостоящими. Во время планирования толщины перегородок и перекрытий в первую очередь учитываются требования звукоизоляции (больше 50 дБ).
Существуют нормативные документы для расчета параметра. Он зависит от используемых блоков, раствора, бетона и пр. Избавиться от посторонних звуков поможет минплита, которой заполняются пустоты.
Плотность материала должна находиться в пределах 80-100 кг/м³.
Рекомендуемая толщина межкомнатных стен — 12 см, звукоизоляционный параметр — минимум 43 дБ.
Сборный каркас чаще всего применяется при возведении 2-5-этажных промышленных построек. Если строится более высокое здание, требующее больших крановых нагрузок, то целесообразно использовать стальное основание. Его составляющие (колонны, ригели и связующие элементы) бывают сплошные или решетчатые. Их изготавливают из швеллеров, уголков и прочих профилей, скрепленных при помощи сварочного аппарата.
Каркасы с опорами из камня устанавливают при возведении невысоких строений при отсутствии больших пролетов и чрезмерных нагрузок. Несущую способность повышают за счет армирования стальной сеткой, арматурой или усиливают, применяя железобетонные сердечники.
Сборно-монолитные каркасы
При применении таких каркасов можно снизить трудоемкость работ и уменьшить их срок, сохранив основные достоинства монолитных конструкций.
В этом варианте колонны и балки бетонируются в опалубке с тонкими стенками и квадратным сечением. Стыки арматуры и опалубки замоноличиваются, когда колонны и балки заливаются бетоном.
Элементы изготавливают из обыкновенного или преднапряженного бетона. При этом толщина стенок должна находиться в пределах 8-12 см. Если используется обыкновенный бетон, потребуется дополнительное армирование.
Технология возведения такой конструкции:
- Колонны монтируются в выемку в ж/б плите, на которой размещаются панели с пустотами, сверху устанавливают пролетные элементы.
- Арматурную сетку, которая расположена между панелями приваривают к армопрутьям пролетных элементов.
- Заливают бетонную смесь.
Монолитный каркас
Монолитный каркас можно соорудить при помощи как съемной, так и несъемной опалубки. Второй тип чаще применяется для возведения невысоких частных домов. После того как опалубку заливают бетоном, она соединяется с другими элементами и выполняет роль несущей конструкции.
В современном строительстве ее изготавливают из разных материалов, в т.ч. из пенопласта.
В зависимости от конструкции опалубки бывают 2 видов:
- Щитовой. Опалубку такого типа создают из отдельных деталей, которые соединяются специальными крепежными элементами. Таким образом формируют емкость для заливки бетона, который станет основанием будущей постройки.
- Туннельный. Опалубку приобретают в собранном виде, из-за чего такой тип конструкции подойдет не для всех монтажных работ. Купленные изделия не подлежат изменениям. Их заполняют раствором сразу после установки.
Если требуется большой объем бетона, его заказывают на предприятии. В другом случае раствор можно замесить самостоятельно.
После завершения работ по укладке бетона необходимо перейти к его уплотнению: это убережет конструкцию от образования пустот. Для выполнения задачи подойдут специальные инструменты (глубинный, а также поверхностный вибратор и пр.).
При помощи уплотнения монолитный каркас станет максимально прочным.
После завершения процесса переходят к армированию конструкции. Особенности технологии позволяют реализовывать различные дизайнерские идеи.
Состав железобетона
Он заслужил звание главного конструктивного материала современности благодаря оптимальному сочетанию компонентов – арматуры и бетона усиленной прочности:
- Согласно ГОСТ 7473-94, бетоном называют искусственный материал каменистой формы. Его производство заключается в правильном подборе комбинации вяжущих компонентов, воды и различных добавок, повышающих его прочность и свойства бетона. Далее происходит отвердевание бетонной смеси и рождение самого материала.
- Основой для производства стальной арматуры в соответствии с ГОСТ 10884-81 является низколегированная сталь. Ее получают горячекатаным методом, придавая ей рифленость, чтобы улучшить соприкосновение с бетоном.
Сочетание этих двух компонентов неслучайно, они хорошо дополняют друг друга. Сцепляясь с бетоном, арматура препятствует его крошению и ломке при изгибе или растяжении конструкций.
Кавабанга! Для чего нужна приставка из железобетона?
Вышеназванные качества, а также стойкость железобетона к нагрузкам, которым подвергается здание, позволяют применять материал на всех этапах строительства – от фундаментов до крыши.
Совет: для демонтажа ЖБИ лучше всего зарекомендовала себя резка железобетона алмазными кругами.
Демонтаж ж/б перекрытий
Разновидности железобетонных каркасов
В строительной индустрии выделяют два вида:
- Сборные, которые производятся из отдельных элементов на заводе. Они состоят из:
- ригелей;
- колонн;
- основ лестничных проемов.
Готовые элементы доставляют на стройплощадку для последующего монтажа.Недостаток очевиден –ограничение выбора форм из-за установленных предприятием стандартов деталей.
Железобетонный монолитный каркас здания на стройплощадке
Материал наружных стен не имеет для каркаса никакого значения, они могут быть:
- кирпичными;
- навесными;
- пенобетонные.
Здания на основе монолита прекрасно вписываются в архитектуру и ландшафтные особенности местности.
Совет: благодаря гибкости конструкций владельцы квартир могут себе позволить необычные решения планировки.
Положительные стороны монолитного каркаса
- Данный вариант предполагает распределение нагрузок между составляющими каркаса с целью экономии расходных материалов при возведении объектов. За это отвечают жесткие детали, которые перераспределяют нагрузки от колонн в пользу балок и перекрытий.
- Любое нетрадиционное сечение колонн – основных несущих элементов здания, естественно смотрится в планировке здания.
- При создании ограждающих барьеров и стен своими руками предпочтение отдается материалам с высокими показателями теплоизоляции. На сегодня таким являются однослойные блоки из ячеистого бетона. (См. также статью Уплотнение бетона: особенности.)
Как возводятся железобетонные каркасные дома
Незначительная деформация ж/б каркаса происходит ввиду провала под несущей колонной.
Он возникает из-за взаимодействия монолитного каркаса с плитой фундамента. Провал предусматривается проектом с целью сократить расходы материалов при возведении здания.
Но, больше всего цельный ж/б каркас ценят за стойкость к технологическим катастрофам. Жесткая основа выдержит мощный взрыв, повлекший разрушение наружных стен.
Многоэтажное жилье на его основе предлагается во всех ценовых категориях – от бюджетной до люксовой. Практика доказала, что потребительские свойства многоэтажного здания подобного типа намного выше по сравнению с панельным и кирпичным вариантом.
Повышение эффективности монолитного каркасного жилья
Несмотря на то что монолитный каркас приобрел доверие строителей, его свойства постоянно улучшают: повышают прочность, снижают расход материалов. Для достижения этих целей применяют бетоны более высоких марок. Благодаря этому удается снизить расход арматуры и стоимость постройки. Каркас здания считается эффективным, если армирование превышает 3%.
Монолитную конструкцию оптимизируют следующими способами:
- по марке бетона;
- по сечению железобетонных компонентов;
- по проценту армирования в бетоне.
При возведении монолитного здания руководствуются способом, который предполагает заглубление коробки сооружения на 2 этажа. При помощи этого метода удается сделать конструкцию максимально надежной, т.к. нагрузки передаются высокопрочным пластовым почвам.
Несмотря на эффективность, эта технология редко применяется при возведении домов высотой до 3 этажей включительно. Причина заключается в высокой стоимости такого строения (сооружение деревянной опалубки, применение дорогостоящей техники и пр.). При обустройстве невысоких зданий чаще применяют сборные каркасы, которые обладают достаточной прочностью, при этом стоят намного дешевле.
Отопление, водоснабжение, канализация
Каркасы одноэтажных зданий. Элементы каркаса. Основные элементы железобетонного сборного каркаса одноэтажных промышленных зданий: фундаменты, фундаментные балки (рандбалки), колонны, подкрановые балки, несущие элементы покрытия (фермы, балки) и связи.
Балки длиной 6 м изготовляют без предварительного напряжения, длиной 12 м—предварительно напряженными.
Фундаментные балки изготовляют из бетона марок 200—400, рабочую арматуру балок ФБ— из стали класса А-П, балок ФБН (фундаментные балки напряженные) — из стали класса А-Шв.
Кавабанга! Сваи из железобетона — характеристика 3 видов фундаментных опор
Для выверки положения колонн при их монтаже предусмотрены риски в виде вертикальных канавок треугольного профиля. Их наносят на четырех гранях колонн (вверху и внизу), а также на боковых гранях консолей колонн.
Колонны изготовляют из бетона марок 200, 300 и 400, рабочую арматуру — из стали класса А-Ш.
Колонны фахверка (вспомогательного каркаса) устраивают торцовых фахверках и фахверках продольных стен одноэтажных промышленных зданий при длине стеновых панелей 6 и 12 м.
Колонны рассчитывают на нагрузку от ветра и массыпанельныхстен. устанавливают колонны на самостоятельные фундаменты. Наружная грань колонн рассполагается в плоскости внутренней поверхности стен.
Колонны изготовляют из бетона марок 200—-400, рабочая арматура — из стали класса А-Ш.
Балки изготовляются из бетона марки 300—500, рабочая арматура—из высокопрочной проволоки Вр-П, стали класса А-Шв и др.
Стропильные балки. Их изготовляют односкатными, двускатными и с параллельными поясами (рис. 55).
В продольных температурных швах одну из балок устанавливают ца катковую опору.
Балки изготовляют из бетона марок 300, 400 и 500, рабочую арма-туру — из высокопрочной проволоки класса Вр-П или стержней из стали класса A-IV и А-Шв.
Стропильные фермы — конструкции, состоящие из отдельных соединенных между собой стержней, образующих каркас.
В зависимости от очертания верхнего пояса фермы делят на сегментные, с параллельными поясами и др. (рис. 56). Железобетонные фермы могут быть цельными или составными. Составные фермы выполняют из двух полуферм или нескольких блоков.
Фермы выполняют с предварительным напряжением нижнего пояса и растянутых раскосов (в фермах с параллельными поясами).
Изготовляют фермы из бетона марок 300—500, рабочую арматуру. — из высокопрочной проволоки Вр-Н и стержней из стали класса A-IV и др.
Подстропильные фермы и балки применяют в покрытиях одноэтажных многопролетных промышленных зданий наряду со стропильными фермами и балками (рис. 57),
Подстропильные фермы и балки применяют в средних рядах зданий для опирания ферм или балок покрытия в тех случаях, когда их шаг составляет 6 м, а шаг колонн средних рядов — 12 м.
Фермы (балки) изготовляют с предварительным напряжением нижнего пояса из бетона марок 400 и 500. Основная (напрягаемая) арматура — из высокопрочной проволоки класса Вр-11 и стали класса А-1У и др.
Каркасы многоэтажных зданий бывают рамного, связевого и рамно-связевого типа. Для зданий из сборных железобетонных элементов чаще применяют каркасы рамно-связевой системы (рис. 59).
Основными элементами такого каркаса являются колонны, ригели, плиты перекрытий, связи.
Колонны (рис. 60) каркаса многоэтажных промышленных зданий обычно имеют сплошное прямоугольное сечение размером 400×400 или 400×600 мм, высоту на один или два этажа и выполняются консольного типа.
В плане здания колонны имеют сетку 6×6 или 9×6 м.
Кавабанга! Железобетонные колонны (сборные, ЖБИ, ЖБ): монтаж, изготовление, характеристики
В каркасах многоэтажных зданий стык колонн для удобства монтажа обычно предусматривают на высоте 0,6 м от уровня пола.
Колонны изготовляют из бетона марок 200—500, рабочую арма-ТУРУ — из стали класса А-Ш.
Ригели (рис. 61) используют в составе сборных железобетонных междуэтажных перекрытий в многоэтажных зданиях. Ригели изготовляют с полками для опирания плит и прямоугольного сечения без ц0ч лок длиной 6 и 9 м, высотой 800 мм и шириной 300 мм.
По концам ригелей в верхней части имеются выемки, в которых размещаются выпуски верхней опорной арматуры ригеля, стыкуемые с выпусками арматуры колонн.
Плиты 1-го типа укладывают на полки железобетонных ригелей(1-го типа), плиты 2-го типа — поверх железобетонных ригелей прямоугольного сечения (2-го типа).
Изготовляют плиты из бетона марок 200—300 (плиты 1-го типа) 300—400 (плиты 2-го типа), а основную рабочую арматуру — из сТали класса А-И, А-Ш и А-Ш в.
Деформационные швы. В каркасах зданий значительной протяженности устраивают деформационные (температурные) швы, которые расчленяют каркас и все опирающиеся на него конструкции на отдельные участки — блоки (рис. 63). Различают швы поперечные и продольные.
железобетонная вставка; 5 — железобетонная плита покрытия; 6, 7 — компенсаторы; 8 — кирпичная стенка; 9 — доска; 10 — фартук
Продольные температурные швы в зданиях с железобетонным каркасом выполняют из двух рядов колонн со вставкой между раз-бивочными осями размером 500, 1000 и 1500 мм, а в зданиях со стальным или смешанным каркасом — из одного ряда колонн.
Сравнение железобетона и металлокаркаса | buildingbook.ru
В этой статье мы сравним 2-е технологии строительства промышленных зданий: металлокаркасного и железобетонного здания.
Прежде всего давайте определим что такое металлокаркасное и железобетонное здание.
Металлокаркасное здание
В металлокаркасном здании несущие элементы (колонны, связи, балки перекрытия и фермы) выполнены из стали.
Колонны выполняют преимущественно из двутавра или составного сечения из уголков, швеллеров.
Перекрытия до 12 м выполняют из прокатных или сварных балок, более 12 м из ферм. Поверх балок и прогонов монтируют профлист или кровельную сэндвич-панель. В межэтажном перекрытии иногда используют профлист как несъёмную опалубку и делают монолитное перекрытие. Также можно поверх стальных балок монтировать ж.б. перекрытия для увеличения скорости монтажа.
Жесткость каркаса обеспечивается жесткой заделкой колонн в фундамент и/или применением связей и ригелей, либо жестким соединением колонны с фермой или балкой.
Ограждающие стены, как правило, выполняют из сэндвич-панелей.
Преимущества металлокаркасного здания
— Высокая скорость монтажа, которая обеспечивается изготовлением элементов здания на заводе, а на строительной площадке элементы только соединяются при помощи болтового или сварного соединения.
— Отсутствие мокрых процессов, что позволяет вести строительство зимой без устройства тепляков.
— Меньшая нагрузка на фундамент: несмотря на то, что плотность стали выше чем у бетона, у нее и прочность гораздо выше чем у бетона и, при прочих равных условиях, здание из металлокаркаса будет легче чем из железобетона. Посоревноваться с металлом в этом показатели может только дерево.
— Нет необходимости иметь завод под рукой — элементы можно изготовить за тысячу километров от строительной площадки. При строительстве монолитного здания требуется наличие завода не далеко от строительной площадки или устройство мобильного бетонно-растворного узла, что ограничивает его применение в районах Крайнего Севера или Дальнего Востока.
— Металлокаркасное здание легко модернизировать под новые требования при модернизации производства. Элементы легко демонтируются, усиление несущих элементов производится просто приваркой к существующему усиливающего элемента (полосы стали или профиля). При этом усиление конструкции может производится без демонтажа элементов. Иметь способ модернизировать промышленное здание без существенных вливаний финансовых средств очень важно для успешной деятельности предприятия.
Установка нового оборудования может потребовать постройки нового здания, если старое не удовлетворяет условиям технологии. В этом случае рациональнее реконструировать здание чем сносить здание и строить новое.
— При демонтаже здания металл можно переплавить, что позволяет повторно использовать данный материал. Это, на мой взгляд, одно из самых важных преимуществ металлокаркасного здания для промышленности. Жизненный цикл пром.здания может быть совсем малым т.к. меняются технологии, из-за дорожания земли или по другим причинам рационально перенести производство в другое место, а старое здание не имеет смысла модернизировать. В этом случае использовать металл для переплавки гораздо эффективнее и экологичнее, чем выбрасывать железобетон на свалку.
— Возможность перенести здание в другое место. Здание можно не только демонтировать, но и смонтировать заново в другом месте. Выполнить это можно не во всех случаях, но иногда можно хотя бы частично. Например очень часть можно встретить бывшие в употреблении кровельные фермы с демонтированного здания.
— Есть множество типовых проектов складов, пром.зданий, административных зданий, что позволяет уменьшить срок проектирования, изготовления и строительства.
— Простота контроля за расходом материала. Иногда это очень важно т.к. не заметно своровать колонну или балку не получится в отличии от бетона, цемента.
— Для монтажа требуется меньше строительной техники, и в большинстве случаев можно ограничится краном.
— Возможность сделать большие пролеты здания. Хотя можно использовать стальные фермы и в железобетонном здании.
Недостатки металлокаркасного здания
— Одним из самых больших недостатков металлокаркасного здания является низкая пожаростойкость конструкций. Несмотря на то, что металл не горит, он очень сильно теряет свои несущие способности при пожаре. Существуют способы для увеличения пожаростойкости, но они приводят к удорожанию и увеличению срока строительства здания. Существуют специальные окрасочные материалы, которые могут увеличить пожаростойкость стальных конструкций до 30 минут.
Для большей защиты применяют конструктивную пожарозащиту (обшивка металлоконструкций минеральной ватой, гипсоволокнистыми листами или обетонирование конструкций).
— Низкая коррозионная стойкость, однако при правильном проектировании и эксплуатации этой проблемы нет. Конструкции должны быть хорошо окрашены, регулярно осматриваться на предмет увлажнения, появления коррозии, герметичности конструкции. При правильной эксплуатации конструкции будут служить вечно.
— Более высокая стоимость по сравнению с железобетонными зданиями. Если по близости есть завод по производству бетона, то молонит будет дешевле (на Севере и Востоке нашей страны с этим можно поспорить т.к. там бетон раза в 3 дороже чем в других регионах России). Хотя если мы будем сравнивать не только показатели по общей стоимости, но и разнице во времени на постройку и упущенной прибыли предприятия от работы в это время, то металлокаркас, возможно, выиграет и монолита. Кроме того при строительстве зимой стоимость монтажа мололита возрастает т.
к. необходимо прогревать бетон. В каждом конкретном случае нужно сравнивать варианты, но обычно кто что умеет, тот то и строит.
Железобетонное здание
В железобетонном здании несущие конструкции (стены, перекрытия) выполнены из армированного бетона.
Здание может быть монолитным или из сборных железобетонных конструкций (часть элементов изготавливается на заводе, а затем соединяются на площадке при помощи сварки выпущенной арматуры и замоноличивания участка).
Жесткость каркаса обеспечивается жесткой заделкой колонн в фундамент, жестким соединением колонны с перекрытием, использованием диафрагм (монолитных стен).
В промышленном строительстве не редко железобетонные и стальные конструкции используют вместе, например изготавливают колонны из железобетона, а жесткость каркаса обеспечивается наличием стальных связей. Перекрытие тоже может быть из стальных конструкций т.к. использование стальных ферм при больших пролетах более рационально чем использование монолита или плит перекрытия.
Для ограждающих конструкций также можно использовать сэндвич-панели, либо выполнить стены из блоков и утеплить снаружи.
Преимущества железобетонного здания
— Более низкая стоимость по сравнению с металлокаркасным (имеется ввиду там, где бетон имеет не завышенную стоимость). Этот вопрос уже поднимал выше, в каждом отдельном случае необходимо рассчитывать, но в большинстве случаев это утверждение верно.
— Высокая пожаростойкость конструкции. Бетон не сильно изменяет свои свойства от воздействия температуры и защищает арматуру.
— Высокая коррозионная стойкость, которая обеспечивается защитой арматуры бетоном.
— Высокая скорость монтажа при использовании готовых заводских изделий. По скорости монтажа может посоревноваться с металлокаркасным зданием если все изделия выполнены на заводе и на строительной площадке не требуется производить монолитных работ.
— Большой ассортимент готовых железобетонных изделий (плиты перекрытия, колонны, фундаментные блоки).
— Также как и у металлокаркасных зданий есть достаточно много типовых серий зданий.
Недостатки железобетонного здания
— Самым главным недостатком является наличие мокрых процессов при строительстве, что ограничивает, либо затрудняет монтаж конструкций в зимнее время, но это относится к монолитным конструкциям.
— Большие сроки строительства монолитного здания по сравнению с металлокаркасом. Это в основном связано с тем, что бетону нужно время для набора прочности (100% прочности бетон набирает за 28 дней).
— Усилить железобетонные конструкции при реконструкции более затратно и трудоемко чем в металлокаркасном здании.
— Можно еще добавить как недостаток сложность обследования здания т.к. чтобы узнать какая арматура находится в колонне или балке необходимо вскрывать её, но это только при отсутствии проектной документации на здание, что встречается нередко.
— Более ограниченные возможности при реконструкции по сравнению с металлокаркасом.
— Более высокие нагрузки на фундамент.
Вывод
Нельзя сказать что одна технология явно лучше другой, в каждой есть свои плюсы и минусы. Нет плохих материалов, есть не правильное их применение.
Кроме того очень часто в металлокаркасном здании испозуются ж.б. элементы и наоборот. Хорошим примером является использование ж.б. колонн и стальных ферм в промышленном здании, что позволяет сэкономить на колоннах, обеспечить пожаростойкость конструкции и при этом сделать большой и легкий пролет здания.
По стоимости эксплуатации здания практически не отличаются, единственное металлокаркасные здания требуют периодического осмотра на предмет появления коррозии и обновление огнезащитного покрытия (при ее наличии).
Также не корректно сравнивать металлокаркасное и железобетонное здание по теплоизолирующим способностям — в обоих случаях каркас закрывается современными утеплителями снаружи и не контактирует с внешней средой, не создает мостика холода (естественно при грамотном проектировании).
При выборе технологии строительства нужно ответить на несколько вопросов:
— Какие строительные материалы и другие ресурсы доступны на месте строительства?
— Какие сроки строительства?
— Какие противопожарные требования предъявляются к зданию?
— Какие технологические требования предъявляются к будущему зданию?
— Продумать способы доставки материалов на строительную площадку.
— Предусмотреть возможность расширения и модернизации производства.
Архитектура «Каркасные малоэтажные жилые здания из сборного железобетона»(реферат)
Министерство образования Республики Беларусь Учреждение образования «Полоцкий государственный университет» . РЕФЕРАТ по дисциплине «Архитектура» тема: «Каркасные малоэтажные жилые здания из сборного железобетона» Выполнил: Науменко И. В. Группа: 15 ПГС – 1з Факультет: инженерно- строительный Проверил:_______________ Новополоцк, 2018 — 2 — ВВЕДЕНИЕ I. ХАРАКТЕРИСТИКА ЖЕЛЕЗОБЕТОНА с 5 II. ОСНОВНЫЕ КОНСТРУКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ИЗ СБОРНОГО ЖЕЛЕЗОБЕТОНА с 6 1.
Изделия для фундаментов и подземных частей зданий. с 6 2. Изделия для каркасов зданий. с 7 3. Стеновые блоки и панели. с 8 4. Изделия для междуэтажных перекрытий с 9 5. Изделия для покрытий. с 10 6. Изделия для сборных лестниц. с 12 7. Изделия различного назначения. с 13 III. ПРЕИМУЩЕСТВА МАЛОЭТАЖНЫХ ДОМОВ ИЗ СБОРНОГО ЖЕЛЕЗОБЕТОНА. с 14 IV. НЕДОСТАТКИ ТЕХНОЛОГИИ СТРОИТЕЛЬСТВА ИЗ СБОРНОГО ЖЕЛЕЗОБЕТОНА. с 16 ВЫВОД Список литературы — 5 — I. ХАРАКТЕРИСТИКА ЖЕЛЕЗОБЕТОНА Железобетон представляет собой строительный материал, в котором соединены в единое целое затвердевший бетон и стальная арматура, совместно работающие в конструкции. (бетон хорошо сопротивляется сжатию и плохо — растяжению, стальная же арматура хорошо работает на растяжение). Железобетонные конструкции (по способу изготовления): Монолитные Сборные Сборные железобетонные конструкции значительно экономичнее монолитных, так как их выполняют на специализированных заводах и полигонах с рационально организованным высокомеханизированным технологическим процессом производства.
Применение сборных железобетонных конструкций по сравнению с монолитными позволяет сократить расход стали и бетона, устранить нерациональное использование лесоматериалов при устройстве опалубки и поддерживающих лесов, перенести со строительной площадки на завод большую часть работ по возведению конструкций. При этом строительная площадка превращается в монтажную, значительно сокращается трудоемкость бетонных и железобетонных работ, повышается их качество, а так же резко ускоряются темпы строительства и снижается его стоимость. Сборные железобетонные конструкции и изделия создают широкие возможности для индустриализации строительства, они особенно выгодны при минимальном количестве типоразмеров элементов, повторяющихся много раз(унифицированных). Железобетонные изделия и конструкции изготовляют как с обычной, так и с предварительно напряженной арматурой. Применение железобетонных конструкций с предварительно напряженной арматурой позволяет снизить массу конструкций, повысить их трещиностойкость и долговечность, а также сократить расход стали.
— 6 — II. ОСНОВНЫЕ КОНСТРУКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ИЗ СБОРНОГО ЖЕЛЕЗОБЕТОНА 1. Изделия для фундаментов и подземных частей зданий. Фундаменты являются одной из ответственнейших частей здания, так как от прочности, долговечности устойчивости фундаментов зависит прочность и долговечность всего здания. По конструктивному решению фундаменты малоэтажных зданий бывают ленточные и столбчатые. Пример фундамента из сборного железобетона приведен на рис. 1. Рис. 1 Фундамент из сборных железобетонных блоков. 1 – подошва, 2 – отмостка, 3 – гидроизоляция, ФС – блок фундаментный стеновой, h – глубина заложения фундамента. Для возведения фундаментов и подземных частей зданий служат фундаментные блоки, блоки стен подвала, сваи и другие изделия. Фундаментные блоки изготовляют из тяжелого бетона марок М200, М250 и М300, армируют их плоскими сварными сетками. Блоки стен подвала, сплошные и пустотелые, выполняют из тяжелого бетона марок М100 и М150 прямоугольной формы и длиной до 2,5 м, толщиной до 500 мм, высотой 700 мм.
На торцевых сторонах блока делают пазы, заполняемые раствором при монтаже стен подвала. Пустотелые блоки экономичнее сплошных, так как при этом требуется меньше бетона. Сваи имеют квадратное поперечное сечение размером 300×300 мм и длину 6-12м. изготовляют их из бетона марки М300. Применение свайных фундаментов при возведении крупноблочных и крупнопанельных зданий ускоряет их сроки строительства и снижает его стоимость. — 7 — Рис. 2. Изделия для фундаментов: а — блок-подушка, б, в — блоки для стен подвалов сплошной и пустотелый, г — блок стаканного типа 2. Изделия для каркасов зданий. Каркасы жилых зданий возводят из железобетонных колонн, ригелей и прогонов и других элементов из тяжелого бетона марок М200-М500. Длину колонн обычно принимают равной высоте двух этажей здания. Колонны соединяют между собой с ригелями и прогонами сваркой закладных деталей. Рис. 3 Унифицированные сборные железобетонные элементы многоэтажных промышленных зданий. а — колонны; б — ригели; в — плиты перекрытий.
— 10 — Рис. 6. Железобетонные пустотные настилы: а — с круглыми пустотами; б — с вертикальными Панели перекрытий по конструкции могут быть плоские сплошные и пустотелые с круглыми и овальными пустотами, а также ребристые. Их выполняют из тяжелого и легкого бетона марок М200 и М300 с обыкновенным или предварительно напряженным армированием. При возведении крупнопанельных жилых зданий в настоящее время широко используют плоские панели перекрытий толщиной 160мм размером на комнату. Рис. 7 Конструктивные схемы железобетонных междуэтажных панельных перекрытий: а — со слоистым покрытием пола; б — с раздельным потолком; в — в раздельным полом; г — из двух несущих панелей; д — со слоистым покрытием пола и раздельным потолком; 1 — несущая панель перекрытия; 2 — звукоизолирующий слоистый пол; 3 — покрытие пола; 4 — панель раздельного потолка; 5 — несущая панель пола; 6 — панель раздельного пола 5. Изделия для покрытий. В современном жилищном строительстве наиболее распространены два типа крыш: чердачные и бесчердачные (совмещенные).
Чердачные крыши — 11 — монтируют из железобетонных стропильных балок, панелей и плит покрытий. Стропильные балки покрытий изготовляют обычно односкатными длиной 6 м из тяжелого бетона марки М300. Панели и плиты покрытий выполняют ребристыми и плоскими из тяжелого бетона марок М200-М300. Длина панелей и плит — 6, ширина — 1,5-3 м. Панель совмещенной крыши комплектуют на заводе-изготовителе из двух ребристых железобетонных панелей-скорлуп, уложенных ребрами внутрь. Нижняя скорлупа служит потолком верхнего этажа дома, а верхняя — основанием гидроизоляционного слоя кровли. Между скорлупами укладывают утеплитель (полужесткие минераловатные плиты). Верхняя скорлупа по отношению к нижней имеет заданный уклон. Рис. 8 Железобетонные стропильные балки. Рис. 9 Железобетонные балки покрытий: а), г) двутаврового сечения для односкатных и плоских покрытий; б) тоже, для многоскатных покрытий; в) — 12 — решетчатые, для многоскатных покрытий; д) крепление балки к колонне; 1 – анкерный болт, 2 – шайба, 3 – опорный лист балки.
Рис. 10. Чердачные покрытия из железобетонных панелей: а — общий вид; б — разрез 6. Изделия для сборных лестниц. Лестничные марши и площадки изготавливают из бетона марок М200 и М300 армируют сварными сетками и каркасами. Верхние поверхности площадок и проступи маршей выполняют из мозаичного раствора либо облицовывают керамическими плитами или пластмассовыми материалами. Размеры маршей и площадок устанавливают в соответствии с высотой этажа и шириной лестничной клетки. Более эффективными конструкциями являются совмещенные лестничные марши и полуплощадки. — 15 — варьируется от простой покраски или фактурной штукатурки до отделки сайдингом, клинкерным кирпичом, натуральным или искусственным камнем. Также возможен монтаж любых видов вентилируемых фасадов. Внешне дом из железобетонных панелей не будет отличаться от выстроенного по любой другой технологии Разнообразие фасадных решений. Железобетонные панели, изготавливаемые по проекту, позволяют создавать дома самых разных форм и размеров. Теплый дом.
С учетом использования современных утеплителей, устанавливающихся внутри панели при изготовлении, коэффициент сопротивления теплопередачи у железобетонных панелей сегодня превышает расчетные нормы. Нет усадки, нет щелей и сквозняков. Панели являются безусадочным строительным материалом. Отделку дома снаружи и изнутри можно начинать сразу после возведения стен и крыши. Хорошая звукоизоляция. В современных железобетонных панелях при изготовлении устанавливается слой утеплителя, который служит шумоизоляцией. В плитах перекрытий (в случае ребристых утепленных железобетонных панелей) на заводе тоже устанавливается слой шумо- и теплоизоляции. Надежные перекрытия. В доме из железобетонных панелей межэтажные перекрытия выполняются из железобетонных плит. Такие перекрытия не «гуляют» под ногами и не пропускают звук. Эти характеристики такие же, как в хорошей городской квартире с дополнительной шумоизоляцией пола. — 16 — IV. НЕДОСТАТКИ ТЕХНОЛОГИИ СТРОИТЕЛЬСТВА ИЗ СБОРНОГО ЖЕЛЕЗОБЕТОНА. Ограниченное количество компаний-производителей.
При большом количестве компаний, работающих с железобетоном, именно на рынке частного домостроения их практически нет. Это связано с тем, что большая часть компаний производят панели фиксированного размера, и только несколько фирм отливают панели различных форм под проект. Высокие требования к фундаменту. Как и любой капитальный дом, дом из железобетонных панелей требует надежного фундамента, что отражается на общей стоимости конструкции. С другой стороны, современные ребристые железобетонные панели примерно в три раза легче кирпичных стен (для аналогичного по площади дома). Традиционно в качестве фундамента для капитального дома используется ленточный заглубленный фундамент или шведская утепленная плита. Нужен подъезд к стройплощадке. Ширина подъезда к участку должна быть достаточной для проезда и разворота панелевоза и автокрана. На участке должно быть место для складирования привезенных плит. В условиях нехватки места применяются малые панелевозы, а монтаж может производиться «с колес», без выделения места под складирование панелей.
Необходимо организовывать не только подъезд к стройплощадке, но и оставлять крану свободное место для «маневра» Автокран в таких случаях может устанавливаться и за пределами участка, но с учетом пределах радиуса действия стрелы крана. Дом из железобетона не дышит. Считается, что по сравнению с деревом железобетонные дома не дышат, то есть не пропускают воздух внутрь дома. Однако деревянные дома требуют дополнительного утепления и гидро- и пароизоляции, установка которых делает их не более дышащими, чем кирпич или железобетон. Дом из железобетонных панелей в эксплуатации ведет себя так же, как городская квартира. Чтобы летом в доме не было душно, в нем устанавливается вентиляционная система и система кондиционирования. Железобетон и экология. Считается, что дом из железобетона может быть не экологичен, особенно если при изготовлении панелей используются «спорные» материалы – например, пенополистирол, который при нагревании может выделять вещества, вредные для человека. Однако практически все — 17 — современные производители утепленных панелей используют материалы, не наносящие вреда ни человеку, ни окружающей среде.
Дом из железобетона трудно прогреть. Железобетон, как и кирпич, медленно набирает тепло и медленно его отдает. Поэтому на его первоначальный прогрев – например, после долгого отсутствия хозяев и если в отопительной системе не был включен режим поддержания температуры – уходит больше времени, чем на прогрев каркасника. В доме плохо ловит мобильная связь. Качество мобильной связи в большей степени зависит от места расположения дома и количества и удаленности вышек мобильного оператора, чем от материала, из которого построен дом. Невозможность архитектурных изысков: дом – просто прямоугольная коробка. Времена, когда была возможность строить частные дома только из стандартных железобетонных панелей, рассчитанных на возведение стандартных многоэтажных панелек, прошли.
Бетонная каркасная конструкция — типы и основные компоненты
🕑 Время чтения: 1 минута
Строительство с бетонным каркасом — это метод строительства, который включает сеть колонн и балок для успешной передачи нагрузок, приходящихся на конструкцию, на фундамент.
В целом он образует структурный каркас здания, который используется для поддержки других элементов, таких как полы, крыша, стены и облицовка.
Рис. 1: Каркасная конструкция.
В этой статье мы изучаем типы, основные компоненты, преимущества и недостатки бетонного каркасного строительства.
Тип рамной конструкции
1.
Жесткая рама
Эти рамы изготавливаются на месте и могут быть залиты или не залиты монолитно. Они обеспечивают большую стабильность и эффективно сопротивляются вращению. Преимущество жесткого каркаса в том, что они обладают положительными и отрицательными изгибающими моментами по всей конструкции из-за взаимодействия стен, балок и плит.
2.
Раскосная Рамная конструкция
Эта рамная конструкция противостоит боковым силам за счет распорок диагональных элементов, используемых для сопротивления боковым силам.Конструкция крепится за счет вставки диагональных элементов конструкции в прямоугольные области несущей рамы.
Структурные рамы с раскосами более эффективны, чем жесткие конструктивные рамы.
Основные детали конструкции бетонного каркаса
1. Колонны в рамной конструкции
Колонны являются важным конструктивным элементом каркасного здания. Это вертикальные элементы, которые несут нагрузку от балки и верхних колонн и передают ее на фундамент.
Рис. 2: Колонна в каркасной конструкции.
Переносимые нагрузки могут быть осевыми или эксцентричными. Дизайн колонн более важен, чем дизайн балок и плит. Это связано с тем, что если выйдет из строя одна балка, то это будет локальный отказ одного этажа, а если выйдет из строя одна колонна, то это может привести к обрушению всей конструкции.
2. Балки в рамной конструкции
Балки — это горизонтальные несущие элементы каркасной конструкции. Они воспринимают нагрузки от перекрытий, а также прямые нагрузки от каменных стен и их собственного веса.
Рис. 3: Балки в рамной конструкции
Балки могут опираться на другие балки или могут поддерживаться колоннами, составляющими неотъемлемую часть рамы.
В первую очередь это изгибные элементы. Они подразделяются на 2 типа:
- Главные балки — передача нагрузок от пола и второстепенных балок на колонны.
- Второстепенные балки — передача нагрузок от пола на главные балки.
3. Плита в каркасной конструкции
Плита представляет собой плоское горизонтальное место, которое используется для покрытия здания сверху и обеспечивает укрытие для жителей.Это пластинчатый элемент, несущий нагрузки в основном за счет изгиба. Обычно они несут вертикальные нагрузки.
Рис. 4: Плиты в каркасной конструкции.
Под действием горизонтальных нагрузок из-за большого момента инерции они могут нести большие ветровые и сейсмические силы, а затем передавать их на балку.
4. Фундамент в рамной конструкции
Единственной функцией фундамента является передача нагрузки от вышеперечисленных колонн и балок на твердую почву.
Рис. 5: Фундамент в рамной конструкции
5.
Стены жесткости в рамной конструкции
Это важные конструктивные элементы высотных зданий. Стены сдвига на самом деле представляют собой очень большие колонны, из-за чего они выглядят как стены, а не колонны. Они заботятся о горизонтальных нагрузках, таких как ветровые нагрузки и нагрузки от землетрясений.
Рис. 6: Стены сдвига в рамной конструкции
Стены жесткости
также воспринимают вертикальные нагрузки. Важно понимать, что они работают только для горизонтальных нагрузок в одном направлении, которое является осью длинного размера стены.
6. Шахта лифта в рамной конструкции
Шахта лифта представляет собой вертикальную бетонную коробку, в которой лифт может двигаться вверх и вниз. Эти валы помогают противостоять горизонтальным нагрузкам, а также несут вертикальные нагрузки.
Рис. 7: Шахта лифта в рамной конструкции.
Преимущества каркасной бетонной конструкции
- Хорошо сжимается по сравнению с другими материалами, используемыми в строительстве. Кроме того, конструкция хороша и на растяжение.
- Его огнестойкость выше, чем у стали, поэтому он способен противостоять огню в течение более длительного времени.
- Обладает длительным сроком службы при низких затратах на техническое обслуживание.
- В некоторых конструкциях, таких как опоры, дамбы и фундаменты, это самый экономичный конструкционный материал.
- Ему можно придать любую форму, что делает его наиболее экономичным конструкционным материалом.
- Позволяет получить жесткие элементы с минимальным прогибом.
- Предел текучести стали примерно в 15 раз превышает предел прочности при сжатии конструкционного бетона и более чем в 100 раз превышает его предел прочности при растяжении.
- При использовании стали в бетоне размер поперечного сечения может быть уменьшен.
- Для монтажа требуется менее квалифицированная рабочая сила по сравнению с другими конструкционными системами.
Кроме того, конструкция хороша и на растяжение.Недостатки каркасной бетонной конструкции
- Требуется тщательное смешивание, отливка и отверждение, и все это влияет на окончательную прочность элемента.
- Стоимость опалубки, используемой для заливки бетона, относительно высока.
- Обладает низкой прочностью на сжатие по сравнению со сталью, что приводит к большим сечениям колонн/балок в многоэтажных зданиях, образованию трещин в бетоне из-за усадки и высоким приложениям временных нагрузок.
- Если бетонирование выполнено неправильно, сталь начинает корродировать, что приводит к потере прочности и, в конечном счете, к сокращению срока службы. Кроме того, ремонт потом очень дорогой и сложный.
Коды для проектирования рамных конструкций
- IS (Индийский стандарт) 456-2000
- ACI (Американский институт бетона) 318-89
- ICC (Международный строительный кодекс) 2009
- NZS (Новозеландский стандарт) 3101
- Она хорошо выдерживает сжатие по сравнению с большинством других материалов, используемых в строительстве, кроме прочности при растяжении.
- Его огнестойкость лучше, чем у стали, поэтому он способен сопротивляться огню в течение более длительного времени.
- Имеет длительный срок службы при низких затратах на обслуживание.
- В некоторых сооружениях, таких как опоры, дамбы и фундаменты; это самый экономичный конструкционный материал.
- Ему можно придать любую требуемую форму, что делает его наиболее экономичным конструкционным материалом.
- Позволяет получить жесткие элементы с минимальным прогибом.
- Предел текучести стали примерно в 15 раз превышает предел прочности на сжатие конструкционного бетона и более чем в 100 раз превышает его предел прочности при растяжении.
- При использовании стали в бетоне размер поперечного сечения будет уменьшен.
- Для монтажа требуется менее квалифицированная рабочая сила по сравнению с другими конструкционными системами.
- Требуется тщательное перемешивание, заливка и отверждение, все из которых влияют на окончательную прочность элемента.
- Стоимость опалубки, используемой для заливки бетона, относительно высока.
- Он имеет низкую прочность на сжатие по сравнению со сталью, что приводит к большим сечениям в колоннах/балках в многоэтажных зданиях. Развитие трещин в бетоне из-за усадки и приложения временных нагрузок является высоким.
- Если бетонирование выполнено неправильно, сталь начинает корродировать, что приводит к потере прочности и, в конечном счете, к сокращению срока службы. Кроме того, ремонт тогда очень дорогой и сложный.
- Метод рабочего напряжения
- Метод предельного состояния
- IS (Индийский стандарт) 456-2000
- ACI (Американский институт бетона) 318-89
- ICC (Международный строительный кодекс) 2009
- NZS (стандарт Новой Зеландии) 3101
- Евро 2
- 1.
Фардис, Миннесота; Панайотакос, Т.Б.: Сейсмический расчет и реакция железобетонных зданий без покрытия и с заполнением. Часть I: голые конструкции.
Дж. Земляк. англ. 1 (1), 219–256 (1997)Google Scholar
- 2.
IS 1893 (Часть I): Критерии проектирования конструкций на сейсмостойкость — Часть I: Общие положения и здания (5-я редакция). Бюро индийских стандартов, Нью-Дели (2002 г.)
- 3.
IBC, «Международные строительные нормы и правила», США: International Code Council Inc.Country Club Hills, Ill: ICC (2003)
- 4.
Скарлет, А.: Дизайн мягких историй — упрощенный энергетический подход. Землякв. Spectra 13 , 305–315 (1997)
Статья
Google Scholar
- 5.
UBC, «Единые строительные нормы и правила», США: International Code Council, Inc. Falls Church, Virginia (1997)
- 6.
ASCE, «Американское общество инженеров-строителей» 1801 Александр Белл Доктор Рестон, Вирджиния (2006)
- 7.
Долсек, член парламента; Фаджфар, П.: Эффект мягкого этажа в железобетонных каркасах с равномерным заполнением.
Дж. Земляк. англ. 5 (1), 1–12 (2001)Google Scholar
- 8.
Демир Ф.; Сиври, М.: Реакция заполненных каменной кладкой каркасов на землетрясения. В: Международный симпозиум ECAS2002 по строительной и сейсмостойкой инженерии, METU, Анкара (2002 г.)
- 9.
Mulgund, G.V.; Патил, Д.М.; Мурнал, П.Б.; Кулкарни, А.Б.: Сейсмическая оценка заполнения каменной кладки здания с железобетонным каркасом и этажом с мягким грунтом.В: Международная конференция по устойчивой застроенной среде (ICSBE-2010) Канди, 13–14 декабря (2010 г.)
- 10.
Кабир, М.З.; Шадан П.: Сейсмические характеристики стены из 3D-панелей на каркасе Piloti RC с использованием оборудования качающегося стола. В: Материалы 8-й Международной конференции по динамике конструкций, EURODYN 2011, Левен, Бельгия, 4–6 июля 2011 г. (2011 г.)
- 11.
Hirde S.; Ганга Т.: Сейсмические характеристики многоэтажного здания с мягким этажом на разных уровнях с ж/б стеной жесткости.
В: International Journal of Current Engineering and Technology E-ISSN 2277-4106, P-ISSN 2347–5161 (2014) - 12.
Карвар, Д.Б.; Лондхе, Р.С.: Характеристики железобетонной каркасной конструкции с использованием анализа второстепенных характеристик. Междунар. Дж. Эмерг. Технол. Доп. англ. 4 (6), 488–491 (2014)
- 13.
Сетиа, С.; Шарма, В.: Сейсмостойкость здания из железобетона с мягким перекрытием. Междунар. Дж. Заявл. англ. Рез. ISSN 0973-4562, 7 (11) (2012)
- 14.
Амит, С.Ж.: Сейсмический расчет каркаса с мягким грунтовым покрытием. Междунар. J. Pure Appl. Рез. англ. Технол 1 (8), 213–223 (2013)
Google Scholar
- 15.
Agrawal, N.: Анализ заполненной каменной кладкой железобетонной рамы с проемом и без проема, включая мягкий этаж, с использованием «метода эквивалентных диагональных распорок». Международный журнал научных и исследовательских публикаций, ISSN 2250-3153, 3 (9), (2013)
- 16.
Пинарбаси, С.; Константинидис, Д.: Сейсмоизоляция для малоэтажных зданий. В: 10-я Всемирная конференция по сейсмоизоляции, рассеиванию энергии и управлению активными вибрациями конструкций, Стамбул, 28–31 мая (2007 г.)
- 17.
Морбидуччи, Р.: Нелинейные параметры моделей каменной кладки. Междунар. J. Структура твердых тел. 40 (15), 4071–4090 (2003)
Артикул
МАТЕМАТИКАGoogle Scholar
- 18.
Поляков С.В. О взаимодействии кладки заполнителя стен с ограждающим каркасом при нагружении в плоскости стены.В: Перевод в области сейсмостойкого строительства. Инженерно-исследовательский институт землетрясений (EERI), Сан-Франциско, стр. 36–42 (1960)
- 19.
Астерис, П.: Боковая жесткость плоских каркасов, заполненных кирпичной кладкой. Структура англ. 129 , 1071–1080 (2003)
Статья
Google Scholar
- 20.
FEMA-306: Оценка зданий с бетонными и каменными стенами, поврежденными землетрясением — Руководство по основным процедурам.
Федеральное агентство по чрезвычайным ситуациям (1999) - 21.
Рахим, Абдель: Оценка положений египетского кодекса для сейсмического проектирования многоэтажных зданий с несущей рамой. Междунар. Дж. Адв. Структура англ. 5 , 1–18 (2013)
Статья
Google Scholar
- 22.
Махмуд С.; Абдалла, В.: Анализ реакции многоэтажных железобетонных зданий на эквивалентные статические и динамические нагрузки в соответствии с египетскими нормами. Междунар. J. Гражданская структура. англ. Рез. 2 (1), 79–88 (2014)
Google Scholar
- 23.
Клаф, Р.В.; Пензен, Дж.: Динамика структур, 3-е изд. Компьютеры и структуры, Беркли (2003)
МАТЕМАТИКА
Google Scholar
- 24.
Чен, К.С.; Робинсон, А.Р.: Усовершенствованный временной анализ структурной динамики. I: лечение быстрого изменения возбуждения и нелинейности материала.
Дж. Инж. мех. 119 (12), 2496–2513 (1993) - 25.
Чен, X.; Махмуд, С.: Неявные методы Рунге-Кутты для непрерывных по Липшицу обыкновенных дифференциальных уравнений.СИАМ Дж. Нумер. Анальный. 46 , 1266–1280 (2008)
MathSciNet
Статья
МАТЕМАТИКАGoogle Scholar
- 26.
Махмуд С.; Чен, X .: Проверенный неточный неявный метод Рунге-Кутты для негладких ОДУ. Число. Алгоритмы 47 , 275–290 (2008)
MathSciNet
Статья
МАТЕМАТИКАGoogle Scholar
- 27.
Чопра, А.К.: Динамика конструкций: теория и приложения в инженерии землетрясений.Prentice-Hall, Englewood Cliffs (1995)
МАТЕМАТИКА
Google Scholar
7 Евро 2
5 Читайте также:
5 Евро 2
Строительство фундаментов, колонн, балок и перекрытий стальной рамы
Несущая конструкция и компоненты по сравнению сКаркасная структурная система
Железобетон
Здание Хайлера было спроектировано с использованием железобетонной конструктивной системы, облицованной на основных и наиболее заметных фасадах искусственным литым камнем.
Железобетонная технология строительства, первоначально использовавшаяся в промышленных
сооружения на заре ХХ века стали пионерскими
современная система, которая давала много преимуществ по сравнению со сплошной кладкой
аналогов, когда он стал популярен для коммерческих структур
1920-е годы.Эта конструктивная система значительно улучшила огнестойкость здания, что сделало ее одним из первых фаворитов для использования в промышленных и производственных зданиях.
Наряду с другими технологиями, созданными в то время, такими как лифты
и электрические системы, бетонная структурная система каркаса также
позволили построить все более высокие здания.
Железобетонные каркасы с регулярно расположенными клетками
системы колонн позволили создать интерьер, который можно было оставить как большое открытое пространство.
или разделены на помещения непостоянными, ненесущими стенами.Точно так же на внешней стороне здания эта система позволяла
неструктурное заполнение между колоннами, которое может быть заполнено
большие окна, декоративные перемычки или другие элементы.
В то время как бетон использовался для строительства с древних времен, а римские инженеры укрепляли свои бетонные здания
с различными материалами, включая черепки старой глиняной посуды, кирпичи, конский волос
и дерева, только в 1800-х годах современный железобетон
начал обретать форму. Один из первых патентов на железобетон
был выдан в 1867 году французскому садовнику Жозефу Монье, который разработал
способ заливки металлического каркаса в бетон для изготовления садовых ванн
и плантаторы.К концу XIX века архитекторы и
инженеры во Франции и Восточной Европе экспериментировали с
перевод этой концепции в архитектуру и инженерию.
Свойства бетона и его применение в архитектуре и
инженерные проекты были впервые реализованы в Соединенных Штатах с
масштабное строительство канала Эри
в начале 1800-х годов. При строительстве канала было обнаружено
чтобы из выкопанного камня можно было сделать отличное качество
гидравлический цемент.Хороший гидравлический цемент, водостойкий клей, был
обычное в Европе, но очень дорогое в Соединенных Штатах до этого
открытие.
Этот гидравлический цемент местного производства, продукт,
из районов Локпорт, штат Нью-Йорк и Ниагарского откоса, использовался в
строительство каналов и шлюзов, а позже стал ценным товаром
поставляется по всему региону.2
Однако прошло почти столетие, прежде чем бетон стал широко использоваться
для зданий в этом округе. Первое здание, построенное из
железобетон в Соединенных Штатах был Уильямом Э.Уорд Хаус,
расположен в Порт-Честере, штат Нью-Йорк (NR 1976; Википедия).
Дом был построен инженером-механиком Уордом между 1873 и 1876 годами.
был полностью построен из железобетона, включая мансардную крышу и башню в стиле неоготики.
В то время как здание оставило бетон открытым, отмечая его уникальный
строительный материал, стиль дома был в обычном
Внутренние словари эпохи Второй империи и готики, включая даже фигурки из литого бетона.
создать иллюзию традиционной каменной кладки и дизайна.В то время как впечатляющие инновации Уорда в железобетоне были
опубликованный в нескольких источниках, материал оставался в основном
малоиспользованная новинка того времени.
3
Архитектор английского происхождения Эрнест Лесли Рэнсом
(1852-1917) был одним из первых новаторов в США, исследовавшим потенциал
железобетона как строительного материала, экспериментируя с
витой арматурный стержень в 1880-х гг. В его работе установили усиленные
бетон как широко распространенная, практичная и экономичная технология.
Первоначально работая в районе Сан-Франциско, он построил несколько
здания и мосты за это время до переезда на восток
Морской берег.В 1897-1898 годах Рэнсому приписывают введение американской
строителей к железобетону как каркасной конструктивной системе,
а не как твердый, похожий на стену материал, с его новаторским Тихоокеанским
Завод по переработке буры на побережье в Байонне, штат Нью-Джерси. Пока это здание
наружные стены выполнены из самонесущей каменной кладки,
интерьер содержал балочно-балочную конструкцию пола. Когда
Опустошительный пожар охватил здание завода в 1902 г.,
уничтожая только его содержимое и любые деревянные элементы, Тихоокеанское побережье
Borax Building продемонстрировал огнестойкость армированного
бетонное здание.
В 1902 году Рэнсом запатентовал настоящий армированный скелет.
бетонный метод строительства при разработке дополнения к Тихому океану
Береговой завод по переработке буры, удлиняющий плиту пола за пределы фасада
здание, которое могло тогда иметь большие окна и кирпичные стены.
Эта система, которая, как полагают, была введена Рэнсомом, создала
первая настоящая железобетонная решетчатая наружная стена.4
К 1905 г. железобетон как архитектурное и инженерное
материал был хорошо зарекомендовал себя, отчасти благодаря новаторскому подходу Рэнсома.
Работа.В эту раннюю эпоху использование железобетона было в основном
ограничивается промышленными и производственными зданиями из-за проверенного
устойчивость к огню, его прочные и легко очищаемые поверхности, достаточное количество света
обеспечивается большими окнами, что стало возможным благодаря его неструктурному внешнему виду
стены, а также его устойчивость к вибрации. Детройтский архитектор и
инженер Альберт Кан был также хорошо известен тем, что использовал структурные
система для его многих заводских разработок той эпохи, включая Packard
Завод (1903 г.
, НРЭ) первое применение железобетона для завода в г.
Детройт, а также Джордж Х.Автомобильный завод компании Пирс
(1906-1907, NR 1974).5
В то время как железобетон широко использовался для заводских и
промышленных зданий, незадолго до того, как железобетон начал
для использования в других архитектурных приложениях. Рэнсом (с Карлтоном
Т. Стронг) спроектировал апартаменты Berkeley (также известные как отель Graystone) в Буффало в 1884–1887 годах (NR 1987), ранний пример большого многоэтажного здания из железобетона, приданного внешнему виду в стиле итальянского ренессанса.
В 1903 году 15-этажное здание Ingalls Building в Цинциннати, штат Огайо (NR 1975),
построен фирмой Эльзнера и Андерсона с использованием Рэнсома.
запатентованные витые стальные арматурные стержни были отмечены как первые
железобетонный каркас небоскреба. Это здание продемонстрировало успешное использование железобетона для высотных зданий.
При вскрытии и оставлении железобетонных конструкций
в значительной степени без орнамента в промышленных применениях, при использовании в
жилых или коммерческих приложений структурная система была
часто облаченный в более элегантную кожу из декоративного кирпича или
каменная кладка.
И апартаменты Беркли, и здание Ингаллс.
подчеркивают эту эстетику своими орнаментированными фасадами, облицованными
мрамор, терракота, глазурованный кирпич, литой бетон (в случае
Berkeley Apartments) и другие материалы, выполненные в самых популярных
архитектурные стили эпохи. Эти примеры свидетельствуют о стремлении
закамуфлировать концертный каркас неструктурным и чисто
декоративная кожа. Кажется очевидным, что архитекторы и дизайнеры
время хотел различать жилое и коммерческое применение
железобетон от объединений с заводами и промышленными
использует.Также очевидно устойчивое ощущение, что появление твердых
каменная конструкция была более эстетичной, особенно для
больше бытовых приложений. Эта тенденция сохранялась в течение нескольких десятилетий,
о чем свидетельствует здание Хайлера 1926 года, которое также было спроектировано с чисто декоративной и неструктурной обшивкой над железобетонным каркасом.
Литой камень
По иронии судьбы, здание Huyler Building представляет собой элегантный каменный
внешний вид отчасти благодаря другой популярной и инновационной технологии
эпохи — искусственный или литой камень.
Восточный и северный фасады здания облицованы искусственным камнем.
материал, известный как искусственный камень, литой камень, бетон
камень или многими другими именами. Он также использовался для изготовления таких элементов, как
молдинги, консоли и детализированные панели6
Этот материал был экономичным способом имитировать внешний вид и
внешний вид природного, добытого камня за небольшую часть стоимости и был
широко применялся во второй половине девятнадцатого века; он получил
еще более широкое признание в ХХ в.7
Материал изготовлен из смеси воды, песка, крупного заполнителя,
и вяжущие вещества, такие как натуральные цементы, портландцементы,
оксихлоридные цементы и цементы на основе силиката натрия, используемые в качестве вяжущих
агенты. В зависимости от различных используемых элементов, окраска и
внешний вид отлитого камня мог сильно различаться, имитируя многие
различные виды и цвета природного камня. Например, с помощью
легкая цементная матрица и добавление мраморной крошки, в результате чего литой камень
может напоминать известняк, который может быть смесью, используемой для
Хайлер Билдинг.
Кроме того, литые блоки могут быть вырезаны или обработаны для
еще больше усиливают их сходство с натуральным камнем.8
В здании Huyler Building использовался литой камень, чтобы создать иллюзию
натуральный камень за малую часть стоимости, улучшающий ощущение здания
величия, изысканности и элегантности в главном торговом центре Буффало
улица.
1 Рисунки Хортона обозначают многие декоративные элементы, такие как
молдинги, панели и консоли из резного известняка; тем не мение
они идеально соответствуют цвету и текстуре искусственного
каменная кожа здания.Эти элементы, кажется, были визуализированы
из литого или искусственного камня.
2 Дженнифер Валковски, исторические ресурсы разведывательного уровня
Обзор — город Локпорт, округ Ниагара, штат Нью-Йорк. (Баффало, апрель
2011) 4-16.
3 Л.Э. Гобрехт, Уильям Э. Уорд Хаус Национальный регистр
Номинация «Исторические места», 1976 год. Государственный исторический заповедник штата Нью-Йорк.
Офис. Веб.
4 Бетси Х. Брэдли, Работы: промышленная архитектура Соединенных Штатов (Нью-Йорк: Оксфорд, Великобритания, 1999) 156–157.
5 Брэдли 157-159.
6 Хотя на рисунках Хортона указано, что детали должны были быть вырезаны
из известняка, трудно понять, было ли это сделано в
финальное здание. Эти элементы настолько искусно представлены и
прекрасный внешний вид, соответствующий окраске и текстуре
поверхностный камень; они, кажется, были завершены в литом камне. Этот
метод широко использовался для такой повторяющейся, детализированной резьбы в
время.
7 Интересно отметить, что Фредерик Рэнсом, отец
пионер железобетона Эрнест Л.Рэнсом был пионером в
искусственный камень, получение патента на искусственный песчаник в
Англия в 1844 г. См.: The Mechanic’s Magazine, изд. Р.А. Бруман, Том.
LXVI Лондон: Робертсон, Бруман и Ко, 3 января — 27 июня 1857 г.:
126.
Что такое железобетонная каркасная конструкция?
Моналиса Патель — инженер-строитель, получившая степень магистра (ME) в Инженерно-технологическом колледже L.
J в Ахмадабаде в 2018 году. Она работает инженером-строителем в SDCPL — Gharpedia.Помогать людям решать их вопросы, связанные со строительством, — ее страсть. Помимо блоггера, она также участвует в проектировании конструкций в SDCPL. Она доступна в LinkedIn, Twitter, Instagram и Facebook.
Железобетонные конструкции являются одним из самых популярных конструктивных элементов. Он очень конкурентоспособен со сталью, если он экономично спроектирован и выполнен практически там, где труд по центрированию и опалубке дешев. Философия железобетонных конструкций гласит, что бетон прочен на сжатие, но очень слаб на растяжение.Поэтому для простоты конструкции его прочностью на растяжение пренебрегают. Везде, где возникает растяжение, трещины, вероятно, возникают перпендикулярно растягивающей силе. Следовательно, предусмотрено стальное армирование, и считается, что все напряжения воспринимаются сталью. Из-за напряжения, развиваемого моментом, основная арматура размещается на натянутой поверхности, чтобы остановить трещины и обеспечить прочность на растяжение элемента.
Читайте также: Разница между R.C.C. Каркас и несущая конструкция
Преимущества железобетонной конструкции:
Недостатки железобетонных конструкций:
Проектирование конструкции можно рассматривать как процесс выбора надлежащих материалов и пропорциональных элементов конструкции. Чтобы выполнить свое назначение, конструкция должна соответствовать условиям безопасности, удобства эксплуатации, экономичности и функциональности.
Два основных метода расчета армированной конструктивной системы:
Коды для проектирования структуры RCC:
Читайте также: Что такое конструктивная система несущей рамы?
Монализа Патель — инженер-строитель, получившая степень магистра (ME) в Университете Л.J Инженерно-технологический колледж Ахмадабада в 2018 году. Она инженер (строитель) в SDCPL – Gharpedia. Помогать людям решать их вопросы, связанные со строительством, — ее страсть. Помимо блоггера, она также участвует в проектировании конструкций в SDCPL. Она доступна в LinkedIn, Twitter, Instagram и Facebook.
Продемонстрируйте свои лучшие разработки
Навигация по записи
Еще из тем
Используйте фильтры ниже, чтобы найти конкретные темы
Стальные конструкции или железобетон?
Каждый строительный проект должен начинаться с воображения на вопрос «как он будет выглядеть?» но в конце концов реальность подводит нас к более ценному вопросу — «как и из чего это сделано»?
Строительные проекты любого масштаба требуют мудрых и осторожных решений, потому что пути назад нет.
Ошибочное решение может навредить нам во многих отношениях – как минимум, впустую потраченное время, усилия и деньги.
Чтобы лучше понять, некоторые плюсы и минусы конструкционной стали и железобетона объясняются в различных аспектах следующим образом: конкретный. Железобетонные элементы громоздки и могут достигать веса 2700 кг/м³.
Стоимость
Стальная конструкция экономична.Огромная часть предложения на рынке приходится на переработку, что делает сталь намного дешевле, чем другие материалы. Будучи легким, он обеспечивает значительное снижение трудозатрат благодаря простоте обращения и транспортировки, а также более быстрой установке.
Бетон состоит из множества компонентов, таких как цемент, песок и гравий, вода и различные добавки. А чтобы изготовить железобетонный элемент, арматурные стержни должны быть интегрированы, затем сформированы и отлиты до нужного сечения. Количество ингредиентов и его длительная сборка приводят к высоким затратам на строительство.
Согласно исследованию, типичная система Стальная рама Структура стоит на 5-7% меньше, чем железобетонная рама.
Прочность
Сталь имеет самое высокое отношение прочности к весу среди строительных материалов, включая бетон. Сталь в восемь раз (8X) прочнее бетона на растяжение и сдвиг; сталь упруга в отличие от бетона; а сталь лучше сопротивляется растяжению, сжатию и изгибу.
Японские инженеры, как правило, отказываются от использования бетона для надземных конструкций, поскольку он жесткий, непрочный и тяжелый, а контроль качества представляет собой сложную задачу.
Строительство
Стальные конструкции Компоненты изготавливаются за пределами площадки, в то время как железобетонные компоненты в основном отливаются на месте. Использование стальной конструкции имеет огромное преимущество перед железобетоном в этом сценарии, поскольку изготовление нескольких стальных компонентов может выполняться одновременно, в то время как железобетонные компоненты отливаются шаг за шагом, часть за частью, по одной за раз с интервалом 28 дней (отверждение).
после другого.
Кроме того, учитывая, что стальная конструкция относительно легкая, конструкции, особенно стальная конструкция здания со стальным каркасом, требуют фундаментов меньшего размера, чем железобетонные конструкции.Когда необходимы модификации, простое удаление элемента стальной конструкции гораздо более возможно, чем снос громоздкого железобетонного элемента.
Стальные конструкции Строительство также требует меньшего количества рабочей силы и навыков. С другой стороны, железобетонное строительство требует огромной рабочей силы для выполнения многих процессов — сталелитейных, столярных, литейных, кладочных и т. д. , они имеют ограниченную способность преодолевать огромные высоты и расстояния.Элементы стальной конструкции можно укладывать длинными сегментами без промежуточных опор, устраняя препятствия и максимально увеличивая пространство.
Безопасность
Стальная конструкция и железобетон создают конструкции, достаточно прочные, чтобы противостоять огню, сильному ветру, сильному снегу, термитам и пожарам.
Тем не менее, стальные конструкции могут иметь наиболее значительное преимущество перед железобетонными конструкциями, когда дело доходит до поведения при землетрясениях.
Легкость и пластичность стали помогают каркасу конструкции поглощать и уменьшать разрушительное воздействие землетрясения.Соединения из высокопрочной стали допускают небольшую деформацию в местах соединения, но удерживают элементы от разделения, предотвращая легкое обрушение здания или секций под нагрузкой. Согласно The New York Times , сталь имеет лучшие характеристики, чем бетон, в сейсмоопасных зонах.
Устойчивое развитие и воздействие на окружающую среду
До 90% всех стальных конструкций на современном рынке создается путем вторичной переработки. Сталь можно перерабатывать снова и снова без потери прочности.Сталелитейная промышленность поддерживает выбросы парниковых газов ниже допустимого уровня производства и продолжает улучшаться. Бетонные ингредиенты являются естественными для нашей окружающей среды, а это означает, что они не вредны для нашего мира.
Как насчет комбинации стальных конструкций и железобетона?
НО, что, если два материала используются вместе при создании композитной конструкции? Будет ли он настолько сильным, насколько это возможно. Это то, что вы узнаете в следующей части.
_________________________________________________________________________
Все еще нужна помощь? Стальные конструкции ESC всегда готовы служить вам.Посетите сайт www.escsteelstructures.com, чтобы ознакомиться с полным спектром возможностей стальных конструкций и основными проектами: Мостовые конструкции , Быстровозводимые здания , Портовые и морские сооружения , Морские платформы , Сосуды под давлением , Стальные мосты , Горнодобывающая промышленность , Стальные башни , Железнодорожная инфраструктура и другие.
Преимущества использования железобетона в строительстве
Железобетон содержит сталь, заделанную в бетон, поэтому эти два материала дополняют друг друга для сопротивления растягивающим, сдвиговым и сжимающим нагрузкам в бетонной конструкции.
Обычный простой бетон может выдерживать сжимающие напряжения, но плохо справляется с растяжением и напряжениями, например, вызванными ветром, землетрясениями и вибрациями.
Термин «армированный» используется потому, что сталь усиливает бетон и делает его еще более прочным конструкционным материалом. Железобетон сегодня используется во многих сферах. К преимуществам использования железобетона в строительстве относятся:
Способность противостоять высоким нагрузкам
Железобетон был разработан, чтобы компенсировать недостатки производительности простого бетона, особенно в условиях высоких нагрузок.Бетон – один из лучших строительных материалов, широко известный своей прочностью и долговечностью. Известно, что материал, из которого он изготовлен, выходит из строя в условиях сильного стресса со стихийными бедствиями, такими как землетрясения и торнадо. Армирующая ценность стали в бетоне сделала железобетон очень востребованным материалом в районах, подверженных стихийным бедствиям.
Огнестойкость и атмосферостойкость
Железобетон также обладает отличной атмосферостойкостью и огнестойкостью.Природа бетона не позволяет ему загореться или сгореть. На материал не влияют погодные условия, такие как дождь и снег.
Неограниченный диапазон форм
Железобетону можно придать неограниченный диапазон форм. Это отличный материал для создания художественных архитектурных конструкций, таких как арки и купола. Вначале материал является жидким, а стальная рамная конструкция служит основой для окончательного дизайна. Как только жидкий материал оседает вокруг стальной рамы, он создает удивительное разнообразие геометрических и абстрактных форм.
Низкие эксплуатационные расходы
Из-за того, что железобетон долговечен, техническое обслуживание часто сводится к минимуму. Когда конструкция принимает форму и бетон затвердевает, вы можете положиться на железобетон, который усердно выдержит испытание временем.
Требуется меньше рабочей силы
Строительство из железобетона требует меньше трудозатрат при возведении этих конструкций. Стальной каркас может поставляться производителем.Жидкая бетонная смесь наносится на стальной каркас путем заливки или распыления в форму. Это также ускоряет строительство, и вы можете сэкономить время на рабочей силе. После нанесения бетона его оставляют сохнуть, прежде чем он будет готов. Для возведения железобетонной конструкции может потребоваться вдвое меньше труда.
Вам нужно правильно выполнить следующий проект по отделке бетона? Мы являемся подрядчиком, который может предоставить лучшие бетонные услуги для вас и вашей компании. Звоните в компанию Ocumulgee Concrete Services!
Анализ динамики железобетонных каркасных зданий с мягкими этажами
Дж. Земляк. англ. 1 (1), 219–256 (1997)
Дж. Земляк. англ. 5 (1), 1–12 (2001)
В: International Journal of Current Engineering and Technology E-ISSN 2277-4106, P-ISSN 2347–5161 (2014)
Федеральное агентство по чрезвычайным ситуациям (1999)
Дж. Инж. мех. 119 (12), 2496–2513 (1993)| Резюме: | Акцент на сейсмическом проектировании и оценке железобетонных (ЖБ) каркасных конструкций сместился с расчета сил на проектирование и оценку на основе характеристик, чтобы приспособиться к прочность и пластичность для требуемых характеристик здания. Конструкция железобетонной рамы может подвергаться различным уровням повреждений при сейсмических движениях грунта с возможностью образования шарниров в элементах конструкции в зависимости от уровня жесткости конструкции.Таким образом, требуется контролировать сейсмическое поведение и характеристики зданий, которые зависят от конструктивной системы, года постройки и уровня неровностей в конструктивной системе. Целью текущего исследовательского проекта является оценка сейсмических характеристик зданий с железобетонным каркасом в Канаде, а также разработка кривых хрупкости в качестве аналитических инструментов для такой оценки. Это было сделано с помощью динамического неупругого анализа путем моделирования выбранных строительных конструкций и использования PERFORM-3D в качестве программного обеспечения для анализа, при этом применялся инкрементный динамический анализ для получения данных о производительности при постепенно возрастающей сейсмической интенсивности выбранных записей землетрясений. Результаты привели к вероятностным инструментам для оценки характеристик зданий, спроектированных в соответствии с Национальным строительным кодексом Канады, в разные годы строительства с нарушениями и без них. Исследование состоит из трех этапов; i) стандартные здания, спроектированные после 1975 г., ii) стандартные здания, спроектированные до 1975 г., и iii) здания неправильной формы, спроектированные до 1975 г. Последние два этапа относятся к более старым зданиям до разработки современных строительных норм и правил сейсмостойкости. Все три этапа были выполнены путем выбора и проектирования зданий в Оттаве, представляющих сейсмический регион восточной Канады, а также зданий в Ванкувере, представляющих сейсмический регион западной Канады.Здания имели три высоты (2, 5 и 10 этажей), чтобы охватить широкий диапазон периодов строительства, встречающихся на практике. Полученные кривые хрупкости показали, что более старые здания демонстрировали более высокую вероятность превышения уровня безопасности жизни и/или уровня эффективности предотвращения обрушения. |