Строительное производство

Строительное производство

Основы строительного производства

Строительное производство RSS Feed
 
 
 
 

Монолитные конструкции

Monolitnye-konstrukciiНесмотря на широкое распространение сборного железобетона, объем применения монолитного железобетона для сооружения промышленных зданий остается достаточно большим . Можно полагать, что и в перспективе применение конструкций из монолитного железобетона не сократится. Основанием для такого утверждения является сопоставление расхода энергии на заводское изготовление, транспортирование на строительную площадку и монтаж конструкций из сборного и монолитного железобетона.

По расчетам, выполненным в Англии, на 1 т сборного железобетона в деле расходуется 2226 кВт, в то время как на 1 т монолитного — всего 488 кВт, т.е. в 4,5 раза меньше. Учитывая всевозрастающий дефицит энергии, можно полагать, что стоимость конструкций из сборного железобетона будет увеличиваться быстрее, чем из монолитного, а это послужит причиной более широкого применения последнего. Этому будет способствовать также снижение трудоемкости возведения монолитных железобетонных конструкций, что в принципе вполне реально.

В отечественном строительстве монолитный железобетон применяют главным образом при сооружении конструкций нулевого- цикла, т. е. элементов зданий, расположенных, ниже, уровня земли. До настоящего времени эти конструкции неунифицированы и проектируются с различными модулями опалубочных размеров, что приводит к большому числу типоразмеров . конструкций, опалубки и арматурных изделий.

В последние годы в ЦНИИ Промзданий были проведены работы по упорядочению опалубочных размеров монолитных железобетонных конструкций нулевого цикла для промышленных зданий. В качестве модуля, определяющего размеры этих конструкций, была принята величина 300 мм. С учетом этого модуля разработаны унифицированные опалубочные размеры различных конструкций нулевого цикла.

На основании унифицированных размеров монолитных конструкций были разработаны предложения по унификации арматурных изделий из сварных сеток шириной до 3000 мм с рабочей арматурой одного направления диаметром, до 25 мм включительно.

Следует отметить, что за рубежом армирование монолитных конструкций ведется, как правило, сварными арматурными сетками заводского изготовления. В Германии плоские сварные сетки применяют для армирования конструкций промышленных и жилых зданий, покрытий автомобильных дорог и т.д. В Швейцарии фирма «Текта» выпускает три вида плоских арматурных сеток из холоднотянутой проволоки. Обычные сетки фирма изготовляет шириной до 2,6 м и длиной до 8 м с диаметром рабочих стержней 3—12 мм. Их применяют для армирования перекрытий и стен в надземном строительстве. Если они рассчитываются на восприятие больших нагрузок, для увеличения площади поперечного сечения арматуры такие сетки укладывают в несколько слоев. Для армирования подземных конструкций выпускают специальные сетки, имеющие антикоррозионное покрытие. Специальные сетки изготовляют шириной до 2 м и длиной до 7 м с диаметром рабочей арматуры 2,5—8 мм. Применение сварных сеток значительно повышает производительность труда при проведении арматурных работ на строительной площадке. По данным фирмы «Текта», рост выработки на одного арматурщика возрастает в 10 раз.

В Австрии для производства сварных» арматурных сеток используют стержни из низкоуглеродистой стали диаметром до 12 мм, а из высокоуглеродистой стали диаметром до 25 мм. В Англии плоские сетки изготовляют из гладкой арматурной проволоки периодического профиля диаметром до 12 мм. Сетки могут быть трех типов: с квадратными ячейками 200X200 мм, с прямоугольными ячейками 100X200 и 100X400 мм. В США имеются специальные стандарты на изготовление сварных каркасов и сеток из различной стали. Для сеток применяют проволоку круглого и периодического профилей диаметром до 12 мм. Сетки поставляют, на строительную площадку либо в виде плоских элементов, либо в виде рулонов.

При унификации плоских сварных сеток должны выполняться следующие требования:

— унифицированный набор сеток должен удовлетворять требованиям оптимального армирования различных по своему характеру монолитных конструкций нулевого цикла;
— диапазон типоразмеров сеток, предусмотренных в сортаменте, должен представлять собой набор, построенный на основе равномерного нарастания несущей способности сеток, отнесенной к 1 м их длины, что определяется расчетным сопротивлением арматурной стали, шагом арматуры и набором применяемых диаметров;
— набор сеток должен содержать минимальное число типоразмеров и в то же время быть достаточно широким, чтобы не приводить к перерасходу стали.

Как показали расчеты, перечисленным выше требованиям в наибольшей степени отвечают сетки с размером ячейки 200X600 мм из продольных (рабочих) стержней диаметром 12, 14, 16, 18, 20 и 25 мм и поперечных — диаметром 8, 10 и 12 мм. Ширина сеток колеблется от 800 до 3000 мм, а длина — от 1450 до 7150 мм. Из плоских сеток можно получать гнутые Г- или П-образные пространственные сетки.

При армировании конструкций сварные сетки в направлении продольных (рабочих) стержней стыкуются внахлестку. В направлении поперечных стержней, если не требуется распределительной или противоусадочной арматуры, сетки укладывают без перепуска с расстоянием до 200 мм между крайними продольными (рабочими) стержнями соседних сеток. Если противоусадочная или распределительная арматура требуется, то стыкование сеток в направлении поперечных стержней выполняют перепуском последних или установкой дополнительных рабочих стержней. В необходимых случаях сетки укладывают в два слоя в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Таким образом можно армировать, например, подошвы фундаментов колонн промышленных зданий.

В связи с развитием легких конструкций в практике зарубежного строительства все более широкое применение находят конструкции из монолитного железобетона, в которых в качестве арматуры используются стальные профилированные листы различного профиля. Такие конструкции применяют, например, в перекрытиях многоэтажных зданий при устройстве различного рода антресолей, встроенных помещений и т. п. При этом стальной профилированный лист, укладываемый по прогонам или иным несущим элементам, служит вначале подмостями, затем используется в качестве опалубки и, наконец, «работает» в качестве листовой арматуры. Для обеспечения совместной работы бетона с профилированным листом последний имеет рифление, на боковых стенках ребер.

В ряде случаев в качестве анкеров используют специально прикрепленные к обращенной в сторону бетона поверхности листа стержни, петли и тому подобные элементы. Однако этот способ анкеровки следует считать нерациональным в связи со значительной его трудоемкостью.

Наиболее широкое распространение в США получили перекрытия с профилированной листовой, рабочей арматурой толщиной 0,8—2 мм, с высотой профиля 38— 76 мм. Эти листы имеют рифление на боковых гранях ребер. По листам можно укладывать легкую сварную сетку, которая выполняет роль противоусадочной арматуры.

Во Франции для комбинированных перекрытий применяют профилированные листы высотой 38—215 мм и толщиной 1—3 мм. Здесь кроме профилированного листа устанавливают еще и стержневую рабочую арматуру. Максимальная несущая способность таких перекрытий при двухпролетной схеме и пролетах, равных 6 м, составляет 10 кНм2.
В нашей практике комбинированные перекрытия из монолитного железобетона и стального профилированного листа не применяют. Не налажен в стране и выпуск листов с боковым рифлением для » «повышения сцепления бетона с листом. Можно полагать, что в связи с определенным дефицитом профилированного листа в ближайшее время комбинированные перекрытия массового применения не найдут. Однако в легких зданиях комплектной поставки такие конструктивные решения могут оказаться целесообразными для устройства рабочих площадок, перекрытий с большим количеством отверстий, перекрытий во встроенных многоэтажных частях зданий и т. п.

Для определения несущей способности плит с внешней листовой арматурой из профилированных стальных листов, выпускаемых в РФ, а также разработки конструктивных приемов, обеспечивающих совместную работу листа и бетона, были проведены экспериментальные исследования таких конструкций. С этой целью были изготовлены образцы, у которых связь профилированного листа с бетоном осуществлялась или только на опорах путем приварки к листу соответствующих арматурных анкеров, или по всей длине образца.

Сопоставление результатов исследований выявило существенную зависимость характера работы плит от условий анкеровки стального листа.
При устройстве связи только на опорах начало сдвигов, зафиксированное при нагрузке, составляющей 30— 35% разрушающей, вызвало отслоение листа в середине пролета, которое по мере повышения нагрузки распространялось до опор. Это не привело к разрушению, но понизило жесткость конструкции. Образцы разрушались по нормальному сечению в середине пролета.

Вертикальные анкеры обеспечивали меньшую прочность и жесткость связи, чем горизонтальные и комбинированные. По-видимому, это объясняется не только гибкостью вертикального анкера, но и приложением к нему сдвигающей силы с большим эксцентрицитетом, возможно, этим и объясняется зафиксированное в опытах развитие трещин над опорами. Прочность плит с вертикальными связями была на 19—26% ниже, чем при горизонтальных, жесткость — на 20—22%.

При использовании распределенной по длине элемента связи в виде стержней, приваренных с шагом 150 мм к верхней полке настила поперек его гофров, несущая способность плит возросла на 25—45% (по сравнению с плитами, имеющими концевые анкеры), а жесткость — на 30—40% при меньшем на 25% расходе стали на анкеровку. Разрушение происходило по нормальному сечению в середине пролета.

Неудовлетворительные результаты были получены при испытаниях плит с клеевым соединением. Разрушение плит было внезапным и хрупким и произошло вследствие разрушения клеевого соединения в основном по контакту клея с металлом.

Анализ приведенных исследований показал, что до освоения промышленностью выпуска настилов с рифами (выштамповками) из всех рассмотренных типов связей наиболее надежной представляется анкеровка настила с помощью арматурных стержней, приваренных к верхней полке настила поперек гофров и распределенных по всей длине элемента.