Технико – экономическая оценка железобетонных конструкций

13. Конструктивные схемы компоновки железобетонных конструкций

Конструкции промышленных и  гражданских зданий состоят из отдельных  элементов, связанных в единую систему. Здание в целом должно надежно  сопротивляться деформированию в горизонтальном направлении от действия различных  нагрузок и воздействий, т. е. должно обладать достаточной пространственной жесткостью. При загружении одного из элементов здания в работу включаются и другие элементы, происходит пространственная работа. Отдельные элементы зданий — плиты и балки перекрытий, колонны, стены и др.— должны обладать прочностью и устойчивостью, достаточной  жесткостью и трещиностойкостью  и участвовать в общей работе здания. Учет пространственной работы зданий приводит к более экономичным  конструкциям.

Конструктивные схемы  зданий, удовлетворяющие изложенным требованиям, могут быть каркасными и панельными (бескаркасными), многоэтажными  и одноэтажными. Каркас многоэтажного  здания образуется из основных вертикальных и горизонтальных элементов —  колонн и ригелей. В каркасном  здании горизонтальные воздействия (циклон, сейсмика и т. п.) могут восприниматься совместно каркасом и вертикальными  связевыми диафрагмами, соединенными перекрытиями в единую пространственную систему, или же только каркасом, как  рамной конструкцией, при отсутствии вертикальных диафрагм. В многоэтажном панельном здании горизонтальные воздействия воспринимаются совместно поперечными и продольными стенами, также соединенными перекрытиями в пространственную систему. Каркас одноэтажного здания образуется из колонн, заделанных в фундамент, и ригелей, шарнирно или жестко соединенных с колоннами.

Железобетонные конструкции  при всех возможных конструктивных схемах зданий должны быть индустриальными  и экономичными. Их проектируют так, чтобы максимально использовались машины и механизмы при изготовлении и монтаже зданий и сводились  к минимуму расхода ручного труда  и строительных материалов. В наибольшей степени этим требованиям отвечают сборные железобетонные конструкции  заводского изготовления.

С изменением температуры  железобетонные конструкции деформируются  — укорачиваются или удлиняются, а вследствие усадки бетона укорачиваются. При неравномерной осадке основания  части конструкций взаимно смещаются  в вертикальном направлении.

В большинстве случаев  железобетонные конструкции представляют собой статически неопределимые  системы, и поэтому от изменения  температуры, усадки бетона, а также  от неравномерной осадки фундаментов  в них возникают дополнительные усилия, что может привести к появлению  трещин или к разрушению части  конструкции.

Чтобы уменьшить усилия от температуры и усадки, железобетонные конструкции делят по длине и  ширине температурно-усадочными швами  на отдельные части — деформационные блоки.

Для железобетонных конструкций  одноэтажных каркасных зданий допускается  увеличивать расстояния между температурно-усадочными швами на 20 % сверх значений, указанных  в таблице. Расстояния между температурными швами, указанные в таблице, допустимы  при расположении вертикальных связей каркасных зданий в середине деформационного  блока. Если же связи расположены  по краям деформационного блока, то работа здания при температурно-усадочных деформациях приближается по характеру к работе сплошных конструкций.

Температурно-усадочные  швы выполняются в надземной  части здания — от кровли до верха  фундамента, разделяя при этом перекрытия и стены. Ширина температурно-усадочных  швов обычно составляет 2—3 см, она уточняется расчетом в зависимости от длины  температурного блока и температурного перепада. Наиболее четкий температурно-усадочный  шов конструкции здания создается  устройством парных колонн и парных балок по ним.

Осадочные швы устраивают между частями зданий разной высоты или в зданиях, возводимых на участке  с разнородными грунтами; такими швами  делят и фундаменты. Осадочные  швы можно устраивать также с  помощью вкладного пролета из плит и балок. Осадочный шов служит одновременно и температурно-усадочным  швом здания.

14. Особенности заводского производства железобетона

При проектировании железобетонных элементов предусматривают возможность  высокопроизводительного изготовления их на специальных заводах и удобного монтажа на строительных площадках  путем выбора оптимальных габаритов, экономичных форм сечения, рациональных способов армирования. Конструктивное решение элементов и технология заводского изготовления находятся  в тесной взаимосвязи. Элементы, конструкция  которых допускает их массовое изготовление на заводе или на полигоне с использованием высокопроизводительных машин и  механизмов без трудоемких ручных операций, являются технологичными. Производство сборных железобетонных элементов  ведется по нескольким технологическим  схемам.

Конвейерная технология. Элементы изготовляют в формах, установленных  на вагонетках и перемещаемых по рельсам  конвейера от одного агрегата к другому. По мере передвижения вагонетки последовательно  выполняют необходимые технологические  операции: установку арматурных каркасов, натяжение арматуры предварительно напряженных элементов, установку  вкладышей-пустотообразователей для  элементов с пустотами, укладку  бетонной смеси и ее уплотнение, извлечение вкладышей, термовлажностную обработку предмета торговли для  ускорения твердения бетона. Все  формы-вагонетки перемещаются с  установленным принудительным ритмом. Высокопроизводительная конвейерная  технология применяется на крупных  заводах при массовом выпуске  элементов относительно малой массы.

Поточно-агрегатная технология. Технологические операции производят в соответствующих отделениях завода, а форма с предметом торговли перемещается от одного агрегата к  другому кранами. Технологический  ритм перемещения форм заранее не установлен и не является принудительным.

Стендовая технология. Ее особенность  состоит в том, что предмета торговли в процессе изготовления и тепловой обработки остаются неподвижными, а  агрегаты, выполняющие необходимые  технологические операции, перемещаются вдоль неподвижных форм. Стенды оборудованы  передвижными кранами, подвижными бетоноукладчиками, а также вибраторами для уплотнения бетонной смеси, элементы изготовляют  в гладких или профилированных  матрицах или кассетах. По стендовой  технологии изготовляют крупноразмерные  и предварительно апряженные элементы промышленных зданий (фермы, балки покрытий, подкрановые балки, колонны и  др.). При изготовлении плит перекрытий и панелей стен гражданских зданий широко применяется кассетный способ. Элементы изготовляют на неподвижном  стенде в пакете вертикальных металлических  кассет, вмещающем одновременно несколько  панелей. Сборка и разборка кассет механизированы. Арматурные каркасы на панель устанавливают  в отсеках кассеты. Бетонирует подвижной бетонной смесью, подаваемой пневматическим транспортом по трубам. Благодаря формованию предметов торговли в вертикальном положении поверхность плит и панелей получается ровной и гладкой. При вибропрокатном способе плиты перекрытий и фланели стен изготовляют на непрерывно движущейся ленте, гладкая или рифленая поверхность которой служит формой предмета торговли. После укладки арматурного каркаса бетонная смесь, поданная на ленту, вибрируется и уплотняется с помощью расположенных сверху валиков. Последовательно прокатываемые предмета торговли, укрытые сверху и подогреваемые снизу, за время перемещения по ленте (в течение нескольких часов) набирают необходимую прочность и после охлаждения на стеллажах транспортируются на склад готовой продукции. Технологические операции подчинены единому ритму — скорости движения формующей ленты.

Изготовить весь комплекс сборных предметов торговли, необходимых  для возведения здания, по одной  технологической схеме нельзя. Поэтому  на заводах сборных железобетонных предметов торговли одновременно используют несколько технологических схем. Разработка новых прогрессивных  конструкций в ряде случаев вызывает необходимость совершенствования  технологической схемы или создания новой технологии, что, в свою очередь, может потребовать определенного  приспособления конструкции к технологическим  требованиям.

15. Области применения железобетона

Железобетонные конструкции  являются базой современного индустриального  строительства. Из железобетона возводят промышленные одноэтажные и многоэтажные здаиия, гражданские здания различного назначения, в том числе жилые  дома, сельскохозяйственные здания различного назначения. Железобетон широко применяют  при возведении тонкостенных покрытий (оболочек) промышленных н общественных зданий больших пролетов, инженерных сооружений: силосов, бункеров, резервуаров, дымовых труб, в транспортном строительстве для метрополитенов, мостов, туннелей на автомобильных и железных дорогах; в энергетическом строительстве для гидроэлектростанций (ГЭС), атомных установок и реакторов; в гидромелиоративном строительстве для и ирригационных устройств; в горной промышленности для надшахтных сооружений и крепления подземных выработок н т. д. На изготовление железобетонных стержневых конструкций расходуется в 2,5—3,5 раза меньше металла, чем на стальные конструкции. На изготовление настилов, труб, бункеров и т. п. железобетонных конструкций требуется металла в 10 раз меньше, чем на аналогичные стальные листовые конструкции.

Рациональное сочетание  применения железобетонных, металлических  и других конструкций с наиболее рациональным использованием лучших свойств  каждого материала имеет большое  народнохозяйственное значение.

По способу выполнения различают железобетонные конструкции  сборные, изготовляемые на заводах  стройиндустрии и затем монтируемые  на строительных площадках, монолитные, возводимые на месте строительства, и сборно-монолитные, которые образуются из сборных железобетонных элементов  и монолитного бетона.

Сборные железобетонные конструкции  в наибольшей степени отвечают требованиям  индустриализации строительства. Применение сборного железобетона позволяет существенно  улучшить качество конструкций, снизить  по сравнению с монолитным железобетоном  трудоемкость работ на монтаже в  несколько раз, уменьшить, а во многих случаях и полностью устранить  издержка материалов на устройство подмостей  и опалубки, а также резко сократить  сроки строительства. Монтаж зданий и сооружений из сборного железобетона можно производить и в зимний период без существенного его  удорожания, в то время как возведение конструкций из монолитного железобетона зимой требует значительных дополнительных издержек (на обогрев бетона прн  твердении и др.).

16. Технико-экономическая оценка железобетонных конструкций

Для технико-экономической  оценки отдельных элементов и  конструкций в целом при проектировании служат следующие показатели: затрата  арматуры, бетона; трудоемкость изготовления и монтажа, чел.-дн.; цена, российский рубль. Расчетной единицей измерения  служит одна конструкция. Кроме того, показатели рассчитывают на одну единицу  измерения — на 1 м³ или на 1 м², или на 1 м длины и т. д. Основным экономическим показателем железобетонных конструкций является цена, которая  слагается из стоимости материала  и работ по изготовлению и монтажу  конструкции, стоимости энергии, топлива  и материалов на технологические  нужды, а также цеховых и общезаводских  затрат, отражающих капиталовложения по организации производства и эксплуатационные расходы предприятия.

При проектировании зданий и сооружений чаще всего применяют  вариантный метод сравнения стоимости  железобетонных конструкций. Этим методом  оценку экономичности железобетонных конструкций производят сопоставлением технико-экономических показателей  нескольких вариантов конструктивных решений. Сравниваемые варианты конструктивных решений отвечают одной и той  же программе, одним и тем же требованиям, но отличаются конструктивной схемой, иногда геометрическими размерами, формой сечения элементов, способами  армирования и т. п. Показатели определяются на основе чертежей конструкций, разработанных  на той стадии проектирования, на которой  производится сравнение вариантов. Наиболее достоверные показатели можно  получить на основании рабочих чертежей конструкций.

Вопросы экономики железобетонных конструкций следует решать совместно  с вопросами прочности на протяжении всего процесса проектирования: при  выборе объемно-планировочной и  конструктивной схемы здания; членении конструкции на сборные элементы и выборе формы и размеров сечения  элементов; назначении класса бетона, класса стальной арматуры; установлении способов армирования и т. д.

Заключение

При работе с рефератом  я узнала об истории возникновения  бетона, свойствах железобетона, о  таких понятиях как предварительно напряженный железобетон, усадка и  ползучесть. Выявила особенности  заводского производства железобетона, технико–экономические показатели железобетонных конструкций. Поняла, что бетонные и железобетонные конструкции обладают высокой конструктивной прочностью, в то же время исходный материал этих конструкций хорошо поддается укладке в различные формы, что позволяет возводить из него самые разнообразные по очертанию элементы сооружений.