Каркас железобетона: Каркасы зданий. — Общие правила подсчёта объёмов работ

Содержание

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.

Железобетон – зачем нужна арматура в бетоне? — Пугачев

В конце 19 века, англичанином Паркером в результате случайных испытаний, был изобретен цемент. После, уже в результате долгосрочных испытаний, был открыт бетон. Но его свойства были недостаточно прочными и несущие конструкции делать из него было невозможно. В те времена несущие конструкции делали из железа, но они не могли служить долго, поскольку железо, находясь в агрессивной среде, подвергается коррозии и теряет свои свойства, на нем появляются концентраторы напряжения, которые развиваются и образуется трещина, приводящая к обвалу. Чаще всего, изобретение человека было делом случая. Так и в этот раз, железобетон был изобретен садовником, который делал кадку под дерево с сильными корнями и использовал бетон, когда тот начал крошиться он укрепил его железными прутьями что дало феноменальный результат. Так впервые был изобретен железобетон, сейчас это целая наука, которая называется материаловедение – это наука о материалах, которая изучает структуру материала его механические и физические свойства.

Так для чего же все таки нужна арматура в бетоне? Проведя механические испытания, было обнаружено что бетон слишком прочный и жесткий и легко выдерживает нагрузку на сжатие, но вязкость при этом у него слишком маленькая, что способствовало разрушению его при испытании на растяжение и изгиб, а так же на ударную вязкость. При добавлении арматуры в бетон железо не дает бетону разрушаться при изгибе и растяжении. Такие выводы было бы невозможно сделать, если бы не технологии, которые пришли в 20 веке. Но арматура должна соответствовать определенным свойствам:

Для арматуры применяют конструкционную доэвтектоидную и эвтектоидную сталь. В таких сталях должно быть от 0,3 до 0,8 процента углерода. Так же сталь для арматуры поддают легированию, для повышения физических и механических свойств. Материал для арматуры должен иметь приличную прочность и в тоже время быть пластичным. Поэтому, его поддают термической обработке. Температуру закалки выбирают выше критической точки Ас1, которая составляет (800-950оС), следующим этапом термообработки идет отпуск. Отпуск выбирается в зависимости от условия работы арматуры, зачастую стандартным отпуском считается температура (300-450оС). Такая обработка, позволяет продлить работу стали и выдерживать нагрузки.
Кстати купить арматуру сейчас всегда можно в любом городе. Еще применяют поверхностное упрочнение, иными словами наклеп. Наклеп позволяет увеличить предел прочности стали на поверхности, а средина остается с исходными характеристиками.

Тип окружающей среды, это еще один фактор которым не стоит пренебрегать. Например, если конструкция из железобетона сооружается в условиях крайнего севера, соответственно при температуре -30оС или -50оС, то сталь, которая будет использована для арматуры должна иметь повышенную пластичность. Иначе будет образовываться эффект холодноламкости материала, арматурный каркас в железобетоне не будет пластичным и не сможет выдерживать допустимые нагрузки, что приведет к мгновенному излому конструкции.

В условиях морского климата или стройке на воде, арматура подвергается сильному воздействию коррозии в следствии чего конструкция быстро обрушается. Решение этой проблемы есть :

1) Дополнительно легировать сталь такими химическими элементами как хром, никель, алюминий. Но тут образуется новая проблема хром и никель — очень дорогие материалы поэтому использовать такой метод не целесообразно.

2) Покрыть сталь коррозионностойким материалом, которым является цинковое, алюминиевое, лакокрасочные и другие покрытия.

Непосредственно в начале строительства идет проверка качества бетона и металла, после того как образцы прошли испытания, делается металлический каркас, при том, этот каркас сваривается и каждый шов проходит дефектоскопический контроль, выясняя наличие пор, неметаллических включений, шлака и т.д. После того как конструкция прошла контроль в нее начинают заливать бетон. Заливка происходит таким образом, чтобы слой бетона покрыл все металлические стержни. Делается это для защиты арматуры.

Проанализировав данную информацию, можно прийти к выводу, что арматура в железобетоне выполняет функцию пластичной основы, которая берет на себя все нагрузки конструкции, позволяя бетону выполнять функции, отвечающие за прочность.

Плотность железобетонных изделий

При транспортировке и грузоподъемных операциях железобетонных конструкций учитывают важнейший параметр — плотность ж/б изделия. Несложная методика выполнения расчета данного показателя позволяет быстро применить его буквально в «полевых условиях».

Виды железобетона и его особенности

Бетонные конструкции отлично выдерживают сжимающие нагрузки. Недаром этот материал является самым популярным стройматериалом для возведения зданий и сооружений. Однако бетон недостаточно устойчив даже к незначительным растягивающим, скручивающим и изгибающим нагрузкам.

Для этих целей дополнительно применяют стальную или пластиковую арматуру, которая значительно повышает устойчивость всей конструкции к различным механическим воздействиям. В этом случае бетонная составляющая хорошо держит сжатие, а прутки отлично справляются с растяжением и скручиванием.

Арматура повышает механическую прочность и стойкость к трещинам в несколько раз, тем самым продлевая срок службы всей конструкции. Для оптимального распределения внутренних напряжений в ж/б изделии каркас из прутьев выполняют по форме объемного сетчатого каркаса, ширина ячейки которого лежит в пределах от 10 до 20 см.

Плотность ЖБИ определяет его прочность — по этому показателю различают следующие виды железобетона:

  • Особо тяжелый. Как правило, имеет узконаправленную сферу применения — например, востребован в атомной энергетике, металлургии, тяжелой промышленности. В его состав входят такие материалы, как барит, гематит, металлические скрапы, магнетит. Плотность такого бетона может превышать 2500 кг/м³.
  • Тяжелый. В состав его наполнителя входят гравийный, гранитный и известковый щебень. Плотность такого материала лежит в пределах 2–2,5 т/м³.
  • Облегченный. Практически тот же тяжелый вид железобетона, имеющий технологические щели, снижающие вес конструкции.
  • Легкий. Имеет ячеистую структуру, иногда армируется. Куб такого бетона весит порядка 500 кг.

Следует помнить, что при уплотнении бетонной смеси на вибрационном столе каждый залитый куб тяжелеет приблизительно на 100 кг.

Плотность и вес

Простейший способ вычислить плотность можно применять непосредственно при изготовлении смеси. Просуммировав массы кубического метра всех компонентов и исключив воду (она со временем испарится), можно получить точное значение плотности стройматериала. Также можно воспользоваться различными справочными данными, в которых помимо плотности указаны сферы использования того или иного вида бетона и его марка

В качестве примера рассмотрим таблицу плотности для тяжелого бетона.

Марка бетонаСреднее значение плотности, кг/м³Область применения
M2002390Отмостки, ленточный фундамент небольших строений, стяжка пола
M2502397Заборы, лестницы, монолитный фундамент, ненагружаемые перекрытия
M3002407Монолитные фундаменты, плиты перекрытий, стены
M3502412Плиты, колонны, балки, бассейны, ригели, взлетно-посадочные полосы
M4002420Плотины, мосты

Также на плотность бетона влияет схема армирования. Сюда относятся диаметр связующих прутков, их шаг. Вес металла в ж/б-конструкциях невелик, однако его тоже следует учитывать.

В таблице ниже приведена справочная информация о массе металлического каркаса в составе того или иного ЖБИ.

Вид изделияДиаметр прутков, ммРасстояние между прутками (шаг ячейки), смОбщая длина арматуры, мСуммарная масса металла в одном кубическом метре бетона, кг
Отмостки, бетонные покрытия дорожек820166,5
Опорные балки, плитный и ленточный фундамент12–16181614-25
Безопорные балки и перекрытия16-18134977-97
Несущие конструкции14-18134859-97

Расчет массы бетона

А как в полевых условиях рассчитать массу потенциального изделия, имея при себе только простейший канцелярский набор?

На небольшом примере рассмотрим бетон марки М350 с армирующими прутьями 18 мм и их суммарной длиной 49 м.

  1. Определим объем арматуры в одном кубе железобетона по формуле:
    Vа = (D2/4) *L, где:
    D — диаметр прутка;
    L — суммарная длина прутков.
    После подстановки числовых значений получаем:
    Vа = (3,14*0,0182/4) *49=0,012 м3
  2. Вычисляем объем бетонной составляющей изделия:
    Vб=1–Va=1-0,012=0,088 м3
  3. Определяем массу арматуры:
    ma=7850*0,012=94,2 кг
  4. Масса бетона составляет:
    mб=2412*0,988=2384 кг
  5. Выводим значение итоговой массы конструкции:
    mж/б=mб+mа=2384+94,2=2476,2 кг
  6. Определив массу кубического метра бетона, также не составит труда определить плотность любой конструкции. Для этого необходимо лишь знать ее объем. Если конструкция имеет сложную форму, то можно разбить это изделие на простые элементы (параллелепипеды, кубы, конусы, призмы и т.д). Выполнение подобного расчета крайне важно на начальном этапе проектирования какого-либо сооружения. Считать весовую нагрузку необходимо для определения, выдержит ли ее будущий фундамент.

    Вес и итоговую массу ЖБИ лучше считать на этапе закупки необходимых материалов, чтобы включить стоимость доставки в общую сметную стоимость. Также подобные расчеты важны при осмечивании демонтажных работ. Специалисты выезжают на предварительные замеры и оценивают, какой объем строительного мусора необходимо вывезти с конкретной площадки.

    Для ориентировочного расчета принимают плотность бетона 2,5 т/м3, а затем умножают это значение на измеренный объем демонтируемых конструкций. Это позволит точно рассчитать стоимость самого демонтажа, загрузку, транспортировку, разгрузку строительного мусора и его дальнейшую утилизацию при необходимости.

Совместная работа каменного заполнения и железобетонного монолитного каркаса

%PDF-1.6 % 197 0 obj >/OCGs[199 0 R 320 0 R 375 0 R]>>/Type/Catalog>> endobj 194 0 obj >stream 2013-09-04T15:06:42+04:002013-08-26T13:55:20+04:002013-09-04T15:06:42+04:00PScript5.dll Version 5.2application/pdf

  • Совместная работа каменного заполнения и железобетонного монолитного каркаса
  • VYak
  • uuid:ecc4e4dd-f7c3-4f8e-a05c-6be165c95ba6uuid:ff6d7ef9-40aa-43c9-9a7e-b0f412715152Acrobat Distiller 8. 1.0 (Windows) endstream endobj 198 0 obj >/Encoding>>>>> endobj 193 0 obj > endobj 199 0 obj >>>/Name(Headers/Footers)/Type/OCG>> endobj 320 0 obj >>>/Name(Headers/Footers)/Type/OCG>> endobj 375 0 obj >>>/Name(Headers/Footers)/Type/OCG>> endobj 200 0 obj >/ColorSpace>/Font>/ProcSet[/PDF/Text]/ExtGState>>>/Type/Page>> endobj 1 0 obj >/ColorSpace>/Font>/ProcSet[/PDF/Text/ImageC/ImageI]/ExtGState>>>/Type/Page>> endobj 42 0 obj >/ColorSpace>/Font>/ProcSet[/PDF/Text/ImageC/ImageI]/ExtGState>>>/Type/Page>> endobj 86 0 obj >/ColorSpace>/Font>/ProcSet[/PDF/Text/ImageC/ImageI]/ExtGState>>>/Type/Page>> endobj 101 0 obj >/ColorSpace>/Font>/ProcSet[/PDF/Text/ImageC/ImageI]/ExtGState>>>/Type/Page>> endobj 132 0 obj >/ColorSpace>/Font>/ProcSet[/PDF/Text]/ExtGState>>>/Type/Page>> endobj 138 0 obj >/ColorSpace>/Font>/ProcSet[/PDF/Text]/ExtGState>>>/Type/Page>> endobj 144 0 obj >/ColorSpace>/Font>/ProcSet[/PDF/Text]/ExtGState>>>/Type/Page>> endobj 307 0 obj >/ColorSpace>/Font>/ProcSet[/PDF/Text]/ExtGState>>>/Type/Page>> endobj 270 0 obj >/ColorSpace>/Font>/ProcSet[/PDF/Text]/ExtGState>>>/Type/Page>> endobj 398 0 obj >stream HWmo6_qbI/PkeYuaPH%%kHIq7(C»ŗ{!XF/?(;

    ЕM N;\ ay%!,K 1;p. ҫ`=WPkxÕ̼

    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:

    1. 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.

    2. 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.

    3. 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.

    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:

    1. Отсутствие необходимости подогрева рабочего места зимой, что существенно экономит затраты на энергоресурсы.
    2. Возможность оставлять железобетонные материалы на стройке, что обеспечивает непрерывность процесса сборки конструкции.
    3. Уменьшение необходимости непрофессиональной рабочей силы.
    4. Наличие дополнительного пространства, которое отсутствует при монолитном строительстве.
    5. Элементы каркаса изготовляются на заводе, что позволяет обойтись без сварочных работ.
    6. Быстрота сооружения здания.
    7. 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:

    1. 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).

    2. Рамно-связевый

      . Отличается от предыдущего типа жестким креплением колонн и балок.

    3. 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.

    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:

    1. Колонны монтируются в выемку в ж/б плите, на которой размещаются панели с пустотами, сверху устанавливают пролетные элементы.
    2. Арматурную сетку, которая расположена между панелями приваривают к армопрутьям пролетных элементов.
    3. 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:

    1. 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.
    2. 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:

    1. 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.
    2. 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:

    1. 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

    1. 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.
    2. Любое нетрадиционное сечение колонн – основных несущих элементов здания, естественно смотрится в планировке здания.
    3. 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.

    Завод ЖБИ (железобетонные изделия) в СПб

    Завод железобетонных изделий (ЖБИ)

    Завод «Баррикада» специализируется на производстве ЖБИ для объектов различного назначения в Санкт-Петербурге и Ленобласти. Вся продукция изготавливается исключительно на современном оборудовании.

    Железобетонные изделия широко используются не только в панельном домостроении, но и в кирпичном, а также в монолитном строительстве на всех этапах возведения — от нулевого цикла до установки каркаса для кровли.

    Ассортимент железобетонных изделий

    В нашем каталоге Вы сможете найти широкий ассортимент ЖБИ для возведения конструкций различного назначения. Для Вашего удобства мы разделили товары по назначению на дорожно-коммунальные, жилые и промышленные железобетонные изделия.

    Среди продукции завода Вы сможете найти:

    1. Фундаментные блоки — для быстрого возведения цокольных этажей и подвальных помещений.
    2. Сваи — для возведения устойчивой опоры для строящегося объекта как с фундаментом, так и без него.
    3. Конструкции каркасов — для создания устойчивой и надежной конструкции с применением колонн, балок и ригелей.
    4. Панели — для формирования наружных и внутренних стен помещения.
    5. Доборные изделия — представляют собой элементы лифтовых шахт и лестничных пролетов, позволяющие подготовить объект к эксплуатации.

    Для проведения дорожных работ в наличии представлены плиты, ограждающие сооружения и изделия для коммуникационных сетей.

    Преимущества собственного производства ЖБИ

    На нашем официальном сайте Вы можете заказать железобетонные изделия напрямую от производителя, что позволит получить ряд важных преимуществ:

    1. Высокое качество. Специалисты отслеживают качество продукции на каждом этапе производства. Благодаря этому мы можем гарантировать соответствие продукции действующим государственным и международным стандартам.
    2. Надежность. Сотрудничая с производителем, Вы выбираете путь надежности. Мы сможем изготовить и доставить необходимые изделия без брака и в рамках установленных сроков. За долгое время работы мы смогли начать партнерство со многими крупными организациями.
    3. Экономичность. Работа с поставщиком позволяет значительно сэкономить без потери качества изделий. Вам не придется переплачивать ввиду выгодных условий сотрудничества и отсутствия наценок от посредников.

    Для того чтобы заказать ЖБИ завода «Баррикада» в СПб, достаточно связаться с нами наиболее удобным для Вас способом.

    Железобетонные изделия: состав, производство и применение.

    Железобетон и его применение

    Железобетонные изделия представляют собой бетонный монолит с внутренним каркасом из стальной арматуры.

    В таком виде этот стройматериал применяется уже давно и в широком масштабе. По отдельности что бетон, что стальная арматура — суть материалы не очень долговечные, но соединённые в одном монолите обеспечивают высокую прочность, практичность и, что немаловажно, экономически очень выгодны, если сравнивать с другими строительными материалами. ..

    Здание, построенное из железобетонных блоков, отличается долговечностью и огнестойкостью, ему не требуются специальные мероприятия по защите от атмосферных явлений. Железобетон со временем только прочнеет, арматурный каркас защищён от коррозии со всех сторон толстым слоем бетона. Высокая прочность и несущая способность ЖБИ позволяет сооружениям хорошо выдерживать статические и динамические сейсмические нагрузки.

    Под термином «железобетон» понимается все семейство железобетонных изделий и конструкций, используемых в многоэтажном и промышленном строительстве. Железобетонными можно изготавливать конструкции различных форм, что по достоинству оценят архитекторы.

    Производство ЖБИ

    В состав бетона входят вода, цемент и песок или щебень. Вода и цемент — это активные компоненты бетона. Они взаимодействуют друг с другом, образуя цементный камень и скрепляя зёрна заполнителей в клейкую смесь. Цемент химически не взаимодействует со щебнем и песком, поэтому заполнители являются инертными материалами. Величина зерён заполнителя, начиная со щебня горных пород или известняка и заканчивая мелким речным песком, значительно меняет свойства и структуру бетона.

    Арматурный каркас железобетонного изделия изготавливается из стальных прутков или пучков проволоки. В составе ЖБИ выделяют монтажную и рабочую арматуру. Рабочую арматуру устанавливают в низ изделия. Монтажной арматурой формируется готовый «скелет» изделия, придающий ему необходимую жёсткость и прочность. А это важно для изделий, работающих на изгиб: балок, плит перекрытий, опорных блоков фундамента. На монтажной арматуре крепят стержни рабочей арматуры, фиксируют и закрепляют закладные элементы и петли.

    Железобетонные изделия из напряженного бетона

    В строительстве также применяется такая разновидность железобетона, как напряжённый железобетон. При заготовлении железобетонного изделия арматуру в бетоне слегка растягивают или сжимают, и она застывает в таком положении. Это делается вот для чего. Как правило, перекрытия из бетона и несущие балки всё время подвержены давлению на изгиб. Изогнуть железобетонную конструкцию стремятся её собственный вес, вес размещённых на ней предметов и нагрузка от стен на каркас сооружения.

    Если не предпринимать никаких мер, то постоянное воздействие на растяжение и изгиб конструкции может серьёзно её ослабить и в итоге уменьшить долговечность несущей балки и плиты перекрытия, что недопустимо. Для этого арматуру в процессе изготовления ЖБИ искусственно «напрягают», сжимая или растягивая её в сторону, противоположную предполагаемой нагрузке. Реальная нагрузка в итоге будет гаситься искусственным напряжением, и конструкция будет пребывать в нейтральном состоянии, испытывая лишь незначительное воздействие.

    Из железобетона изготавливают пустотные и ребристые плиты перекрытия, ограды, перемычки, фундаменты, плиты дорожного полотна, кольца колодцев и столбы линий электропередач. Для каждого вида железобетонных изделий разрабатывают собственный арматурный рисунок, подбирают требуемый состав бетона и определяют технологию изготовления.

    Как уже говорилось, конструкции, работающие на изгиб (перемычки, балки и плиты перекрытия), производят из напряжённого железобетона. Бетон заливают в подготовленную форму, в которой должны быть установлены на специальные упоры стальные стержни. Натяжение арматурных стержней производят домкратами или предварительно разогрев стальную деталь электрическим током. После натяжения арматуру фиксируют в таком состоянии на бортоснастке формы, где заливают бетон.

    Бетон в формы заливают на специальных стендах либо на специальном конвейере способом роликового формования или прокатом. Залитую смесь уплотняют вибрирующим уплотнителем, затем подают в специальные тепловые камеры. В тепловой камере бетон быстро затвердевает, где методом пропаривания при температуре 80-95 градусов Цельсия в течение 8-12 часов железобетонное изделие набирает 65-75 % паспортной прочности. Сушка в естественных условиях дала бы такой результат лишь по прошествии 28 дней твердения. После затвердевания изделия напряжённую арматуру отсоединяют от фиксаторов на стенках формы. Арматурные стержни немного ужимаются по длине, передавая напряжение на прилегающие к стержням слои бетона.

    Производство ЖБИ цилиндрической формы

    Железобетонные изделия цилиндрической формы производят способом центрифугирования. Для этого устанавливают полуформу на стенд центрифуги, внутрь полуформы укладывают металлические стержни (иногда в напряжённом состоянии), на которые навивают стальную проволоку для получения каркаса. Далее ложковый бетонораздатчик заливает бетон по всей длине полуформы, которую накрывают другой полуформой, затем включают центрифугу. Под действием центробежной силы бетон скапливается у внешнего ограждения формы, а затем, меняя частоту вращения центрифуги, уплотняют залитую бетонную смесь, получая готовую форму.

    Наконец, цилиндрическое изделие отправляют в тепловую камеру, где оно затвердевает и готово к использованию.


    Автор: СИСТЕМА 2 Google

    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:
    • 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 конструкциях, 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.
    Недостатки железобетонных конструкций:
    • Требуется тщательное перемешивание, отливка и отверждение, и все это влияет 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.

    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:
    • Метод рабочего напряжения
    • Метод предельного состояния
    Коды для проектирования структуры RCC:
    • IS (Индийский стандарт) 456-2000
    • ACI (Американский институт бетона) 318-89
    • ICC (Международный строительный кодекс) 2009
    • NZS (стандарт Новой Зеландии) 3101
    • Евро 2
    Читайте также: Что такое несущая рамная конструктивная система?

    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

    Пост-навигация

    Еще из тем

    Используйте фильтры ниже для поиска конкретных тем

    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 конструкция 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:

    1. Главные балки — передача нагрузок от пола и второстепенных балок на колонны.
    2. 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

    1. Хорошо сжимается по сравнению с другими материалами, используемыми в строительстве. Кроме того, конструкция хороша и на растяжение.
    2. Его огнестойкость выше, чем у стали, поэтому он способен противостоять огню в течение более длительного времени.
    3. Обладает длительным сроком службы при низких затратах на обслуживание.
    4. В некоторых конструкциях, таких как опоры, дамбы и фундаменты, это самый экономичный конструкционный материал.
    5. Ему можно придать любую форму, что делает его наиболее экономичным конструкционным материалом.
    6. Позволяет получить жесткие элементы с минимальным прогибом.
    7. 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.
    8. При использовании стали в бетоне размер поперечного сечения будет уменьшен.
    9. Для монтажа требуется менее квалифицированная рабочая сила по сравнению с другими конструкционными системами.

    Недостатки каркасной бетонной конструкции

    1. Требуется тщательное смешивание, отливка и отверждение, и все это влияет на окончательную прочность элемента.
    2. Стоимость опалубки, используемой для заливки бетона, относительно высока.
    3. 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.
    4. 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

    1. IS (Индийский стандарт) 456-2000
    2. ACI (Американский институт бетона) 318-89
    3. ICC (Международный строительный кодекс) 2009
    4. NZS (Новозеландский стандарт) 3101
    5. Евро 2
    6. 12 Читайте также: Строительство фундаментов, колонн, балок и перекрытий стальных каркасных конструкций
      Несущая конструкция и компоненты в сравнении с каркасной конструкционной системой

      Железобетонная конструкция – обзор

      5.

      1 Введение

      В железобетонных конструкциях связь между арматурными стержнями и окружающим бетоном играет важную роль в передаче напряжения от последнего к первому и стала одной из острых проблем при анализе железобетонных конструкций. Во многих численных моделях железобетонных конструкций обычно предполагалось идеальное сцепление между арматурными стержнями и бетоном. Хотя это допущение может обеспечить реальное упрощение реальных условий сцепления арматурных стержней при достаточной подготовке поверхности, при недостаточной подготовке поверхности, особенно в железобетонных конструкциях из стеклопластика, может иметь место сцепление-проскальзывание, влияние которого на конструкционную прочность поведение не следует игнорировать [1–3].Кроме того, при увеличении нагрузки неизбежно возникает растрескивание, что также приводит к снижению прочности соединения.

      Было разработано несколько моделей конечных элементов для анализа сталежелезобетонных балок с эффектом связи-проскальзывания. В нескольких исследованиях одномерные балочные элементы были разработаны на основе моделей волокон. Например, усовершенствованный элемент балки, предложенный Манфреди и Печче [4], включал в себя явную формулировку связи-скольжения, и каждый элемент балки был разделен на подэлементы, определяемые двумя последовательными трещинами, определяемыми либо полуэмпирическими формулировками, либо промежутками между хомутами.Оливейра и др. [5] представили многослойную модель балки, основанную на модели Манфреди и Печче [4], в которой отношение напряжения связи к проскальзыванию применялось к области конечного элемента, ограниченной двумя последовательными трещинами. Monti и Spacone [6] разработали конечный элемент железобетонной балки, который объединил основанную на силе модель сечения волокна с конечно-элементной моделью арматурного стержня с непрерывным проскальзыванием. В то время как это обеспечивало решение только для одного элемента балки, определение состояния элемента, основанного на силе, было сложным. Позже Spacone и Limkatanyu [7] представили модель волокна железобетонной балки на основе смещения, в которой элемент состоял из двухузловой бетонной балки и нескольких двухузловых стержней для арматурной стали, чтобы обеспечить скольжение. Следует отметить, что теория пучка Эйлера-Бернулли применялась во всех этих элементах пучка на основе модели волокна, в которых не учитывался эффект сдвига.

      В существующих двухмерных и трехмерных моделях часто используется отдельный элемент связи для учета проскальзывания между арматурными стержнями и окружающим бетоном.В исследовании, опубликованном Кваком и Филиппоу [8], восьмиузловые четырехугольные элементы и одномерные элементы фермы использовались для моделирования бетона и арматурной стали, соответственно, а элементы связующего звена использовались для учета эффекта связи-скольжения. Этот метод подходит для случаев без значительного проскальзывания связи и связанного с этим повреждения связи. Модель конечных элементов Халфаллаха [9] была построена с использованием восьмиузловых элементов плоскости напряжения серендипов для бетона, трехузловых элементов фермы для арматурных стержней и несовершенных элементов связи для связи-скольжения. В двумерной модели, предложенной Rabczuk et al. В [10] для соединения элементов из бетона и стали применялся связующий элемент, состоящий из двух двойных узлов. В модели Jendele и Cervenka [11] сплошные элементы (2-D или 3-D) использовались для моделирования бетона, элементы фермы с постоянной деформацией для моделирования арматурных стержней и связующие элементы для моделирования постоянного проскальзывания.

      Существующие 2-D и 3-D модели сталежелезобетонных балок с эффектом сцепления-скольжения обычно сложны по геометрии и моделированию и требуют больших вычислительных ресурсов из-за большого количества узлов и степеней свободы.В одномерных моделях неточности могут быть вызваны использованием упрощенных методов. Следовательно, для более эффективного анализа требуется простой и эффективный одномерный конечный элемент, учитывающий эффект скольжения связи.

      В этой главе одномерный многослойный элемент составной балки, представленный в главе 4, дополнительно расширен для моделирования железобетонных балок, в частности железобетонных балок из стеклопластика, с эффектом связи и скольжения. В этом элементе бетон разделен на несколько слоев бетона, а арматурные стержни представлены эквивалентными размазанными слоями арматуры.Используя послойный метод, можно не только учесть нелинейность материала, но и смоделировать сцепление-проскальзывание между арматурными стержнями и бетоном. Кроме того, в интегрированном элементе можно одновременно моделировать как бетон, так и арматурные стержни, поэтому при численном моделировании не требуются различные типы элементов. Помимо степеней свободы для поперечного смещения и поворота, элемент составной балки имеет две дополнительные степени свободы для представления осевых смещений эквивалентных растягивающих и сжимающих армирующих слоев.Таким образом, узловые степени свободы для бетона и арматурных стержней различны, что позволяет армирующим слоям проскальзывать относительно бетона. Соотношения между напряжением и скольжением сцепления, предложенные в CEB-FIP Model Code 1990 [12] и модифицированной модели BPE [13], используются для описания характеристик сцепления стальных и армирующих стержней из FRP соответственно. Поскольку этот элемент имеет только два узла и четыре степени свободы на каждый узел, он эффективен в вычислительном отношении.

      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!

      Железобетонные строительные элементы | Компоненты железобетонной конструкции

       

       

      См. Изображение элементов здания внизу

      1-й этаж

      Это этаж высотой 1 этаж над землей.

      Подвальный этаж

      Пол цокольного этажа здания. Его еще называют погребом. Цокольный этаж полностью или частично ниже первого этажа. Подвал можно использовать почти так же, как дополнительный надземный этаж дома или другого здания. Однако использование подвалов во многом зависит от факторов, характерных для конкретной географической области, таких как климат, почва, сейсмическая активность, строительные технологии и экономика недвижимости.

      Бетонный пол в большинстве подвалов конструктивно не является частью фундамента; только стены подвала. Поскольку теплый воздух поднимается вверх, в подвалах обычно прохладнее, чем в остальной части дома. Летом в подвалах становится сыро из-за более высокой относительной влажности.

      Стена подвала

      Стена, окружающая цокольный этаж, называется стеной цокольного этажа. Стены подвала конструктивно можно рассматривать как часть фундамента. Стены подвала представляют собой несущие стены, которые также могут противостоять боковым нагрузкам.Кроме того, эти стены должны быть очень непористыми и водостойкими.

      Кронштейн стойки

      Кронштейн колонны представляет собой выступ из колонны, который также используется для подвешивания или крепления к ней ламп, лампочек или других аксессуаров, таких как дорожные знаки.

      Капитель колонны

      Капитель колонны — это архитектурный элемент, используемый в эстетических целях и образующий самый верхний элемент колонны.

      Откидные панели

      Откидные панели используются для утолщения плиты вокруг колонны в плоских плитах, чтобы избежать пробивного сдвига.Поскольку плоские плиты не имеют хомутов, сдвигу сопротивляются за счет утолщения плиты вокруг колонны для увеличения прочности бетона на сдвиг. Также можно использовать балки, но обычно предпочитают откидные панели, чтобы избежать конфликтов с электромеханическими работами конструкции.

      Наружные колонны

      Колонны, поддерживающие основную конструкцию здания. Обычно в каркасных конструкциях внешние колонны имеют чрезвычайно важное значение и несут нагрузку здания, а также противостоят факторам окружающей среды, таким как ветер, дождь и другие физические факторы.

      Плоская пластина

      Плиты, соединяющиеся непосредственно с колоннами. Система с плоскими пластинами широко используется инженерами, поскольку она обеспечивает множество преимуществ. Система может уменьшить высоту здания, обеспечить более гибкое пространственное планирование благодаря отсутствию балок и дополнительно снизить стоимость материалов. Однако на практике основной проблемой является хрупкое разрушение плоской пластины при продавливании. Из-за относительно небольшой нагрузки на пол и близкого расстояния между колоннами предпочтительна конструкция с плоскими плитами. Для большей нагрузки и большего расстояния между колоннами требуются капители колонн, а для еще больших пролетов для уменьшения собственного веса используются вафельные плиты.

      Плоская плита

      Плоская плита представляет собой двухстороннюю железобетонную каркасную систему, в которой используется плита одинаковой толщины, простейшая из конструктивных форм. Плоская плита представляет собой двухстороннюю армированную конструкционную систему, которая включает в себя либо откидные панели, либо капители колонн на колоннах, чтобы выдерживать более высокие нагрузки и, таким образом, обеспечивать более длинные пролеты.Строительство плоских плит является одним из самых быстрых доступных методов. Сроки изготовления очень короткие, так как это одна из самых распространенных форм строительства.

      Внутренние колонны

      Внутренние колонны в рамной конструкции поддерживают плиту и балки внутри. Они не так подвержены короблению и воздействию окружающей среды, как внешние, но все же чрезвычайно важны с точки зрения безопасности и устойчивости здания. Внутренние колонны также могут служить эстетическим и архитектурным целям.

      Подставка

      Архитектурная опора или основание, как для колонны или статуи.

      Крыша

      Крыша — это покрытие в самой верхней части здания. Крыша защищает здание и его содержимое от воздействия погодных условий и нашествия животных. Строения, которым требуется крыша, варьируются от почтового ящика до собора или стадиона, причем жилые дома являются наиболее многочисленными.

      Элементами конструкции крыши являются:

      • материал
      • строительство
      • долговечность и
      • Удобство обслуживания

      Фундамент

      Для распределения нагрузки фундамента на грунт под фундамент здания устанавливаются распорные фундаменты.Этот тип фундамента является непрерывным ниже периметра стен дома и может быть утолщен или расширен в точках, где действуют сосредоточенные нагрузки, например столбцы. Эти компоненты изготавливаются из бетона и часто армируются арматурой или сталью для дополнительной поддержки. В зависимости от размера и конфигурации здания нижние колонтитулы могут быть закопаны чуть ниже уровня земли или на несколько футов ниже поверхности. В холодном климате их всегда размещают ниже линии промерзания, чтобы свести к минимуму проблемы с пучением бетона, возникающие во время циклов замерзания/оттаивания.Этот тип дизайна нижнего колонтитула очень полезен для строителей и домовладельцев. Так как они переносят вес здания на большую площадь, риск разрушения у них невелик

      Перевернутая балка

      Благодаря использованию перевернутых бетонных тавровых балок дизайнеры создали рабочее пространство с естественной вентиляцией, использующее тепловую массу открытого бетонного потолка. Этот бетон поглощает тепло в течение дня и очищается ночью прохладными бризами. Термин обычно используется в бетонном строительстве, в парковочных конструкциях, но вот как это работает:

      Балка находится над полом, который она поддерживает, или их комбинация. Возьмем парковочное сооружение, там есть необходимая ограждающая стена, поэтому, если вы повернете балку вверх, она станет опорой и преградой. Подумайте о своей простой диаграмме балки с равномерной нагрузкой на нее. Балка поддерживает эту нагрузку, поэтому не имеет значения, приложена ли нагрузка снизу (просто, кроме поверхности сжатия/растяжения)

      Это также хорошо работает в зданиях, вместо того, чтобы иметь большую балку под полом, балка отлита над и под этажами, действует как опора и напряжение сдвига, а арматура сжимающей поверхности будет несколько отличаться, но площадь поперечного сечения балки будет оставайся таким же.

       

      Залитый полимерный стержень, армированный углеродным волокном, в железобетонном каркасе и соединениях железобетонного каркаса со сверхвысокими характеристиками

      Численный анализ был проведен для исследования и проверки влияния поперечной нагрузки на встроенные стержни из углепластика в соединениях балки-колонны железобетонного каркаса и рама UHPC. На рис. 17 показаны шаги, предпринятые для численного анализа.

      Рис. 17

      Блок-схема численного исследования

      Программное обеспечение ABAQUS версии 6.11 (2011 г.) использовалось вместе с экспериментальным тестом.Кроме того, размеры поперечного сечения для моделей каркаса FEM составляли 2400 мм, 1800 мм и 200 мм для высоты колонны, длины балки и глубины соответственно. Свойства материалов для стали и углепластика представлены в таблицах 1 и 2. UHPC с 2% стальной фибры, которые использовались для моделирования каркаса UHPC, представлены в таблице 6.

      Таблица 5 Свойства материала модели бетона CDP класса B50 (Nagy et al. 2010) Таблица 6 Механические свойства UHPC с 2% стальной фибры (Dura Technology (Sdn. Bhd)

      Свойства бетонного материала как для эксперимента, так и числовые считаются одинаковыми. На рисунке 18 показана численная геометрия модели. бетон, сталь и углепластик.

      Арматура стальной арматуры моделируется в виде трехмерных элементов фермы. Трехмерный элемент фермы первого порядка с двумя узлами (T3D2) используется для моделирования арматурных стержней из углепластика в модели конечных элементов железобетонных каркасов.

      Твердотельный элемент используется для линейного анализа сложной нелинейности, связанной с контактом, пластичностью и большой деформацией. Трехмерный восьмиузловой континуальный элемент первого порядка полного интегрирования (C3D8) используется для моделирования бетонных каркасов.

      Граничное условие для трехмерного твердотельного каркаса было определено на опорах как Encastere, как показано на рис.19. Граничное условие encastre ограничивает все активные структурные степени свободы в кадре после создания сетки детали и создания задания. Это ограничение будет применяться ко всем узлам, занимающим кадр.

      Рис. 19

      Граничные условия и нагрузка

      Кроме того, тип сетки, использованной в этой модели, представляет собой элемент с шестигранной структурой, как показано на рис.  20. в соединениях были реализованы, чтобы отразить эффект и производительность углепластика в раме UHPC и получить более четкий результат за счет выбора меньшего размера сетки.

      Рис. 20

      Кроме того, взаимодействие между углепластиком и окружающим бетоном в модели КЭ рассматривается как идеальное сцепление. Элементы фермы используются для обозначения встроенных стержней из углепластика в основной железобетонный каркас. Кроме того, предполагается, что сплошной элемент со встроенной арматурой является идеальным соединением только во встроенных узлах. Следовательно, если закладной элемент имел узлы на краю основного элемента, арматура становилась свободной внутри основного элемента.Если с основным элементом используется несколько узлов, считается, что идеальное соединение является истинным.

      Численный результат RCF и RC-CFRP

      Сравнение голой рамы и рамы из углепластика показано на рис. 21. Максимальная грузоподъемность для RCF составила 69 кН при максимальном смещении 71 мм. Кроме того, соотношение нагрузка-смещение для рамы со встроенным углепластиком в соединениях RC-CFRP имело максимальную нагрузку 85 кН и максимальное смещение 150 мм. Эта рама продемонстрировала гибкость и большую грузоподъемность.Кроме того, результат показал, что грузоподъемность рамы со встроенным углепластиком увеличилась на 23% вместе с ее гибкостью. Более того, рама из углепластика RC-CFRP выдержала меньше повреждений при растяжении и сжатии по сравнению с RCF.

      Рис. 21

      Сравнение петли гистерезиса RCF и RC-CFRP

      Численный результат UHF и BU-CFRP

      Сравнение UHF и BU-CFRP показано на рис. 22. Абсолютная максимальная нагрузка для голого ультра -высокопрочный бетон УВЧ при циклической нагрузке составил 23 кН при максимальном смещении 33 мм.При этом максимальная нагрузка для сверхвысокопрочного бетона с закладным углепластиком в швах BU-CFRP составила 47 кН, а его максимальное смещение – 24 мм. Результат показал, что грузоподъемность рамы с углепластиком в соединениях улучшилась на 100% по сравнению с рамой без покрытия.

      Рис. 22

      Петля гистерезиса UHF по сравнению с BU-CFRP

      Пластичность, жесткость и рассеяние энергии

      Скелетный график RCF и RC-CFRP показан на рис. соединения увеличили боковое сопротивление нагрузки рамы RC-CFRP.Кроме того, пластичность и жесткость рамы увеличились на 77% и 13% соответственно. Кроме того, потеря энергии увеличилась на 200% по сравнению с RCF без CFRP в суставах.

      Рис. 23

      Каркасная диаграмма RCF и RC-CFRP

      Далее показано сравнение каркасной диаграммы UHF и BU-CFRP. Рис. 24. Пластичность рамы со встроенным углепластиком увеличилась на 5%, в то время как жесткость улучшилась на 63%, а рассеивание энергии увеличилось на 200%.

      Рис. 24

      Каркасный график UHF и BU-CFRP

      Распределение напряжений в RCF и RC-CFRP

      Распределения напряжений в RCF и RC-CFRP рамах представлены на рис. 25. На рисунке также показано распределение напряжений на бетоне для каркаса RCF. Было замечено, что напряжение увеличилось в стыке балки-колонны рамы без встроенного углепластика. Напротив, напряжение уменьшилось на 20% в RC-CFRP, как показано на рис. 26. Таким образом, можно согласиться с тем, что внедренный CFRP способствовал снижению напряжения в бетоне, выдерживая большую часть напряжения, снижая воздействие на бетон.

      Рис. 25 Рис. 26

      Кроме того, распределение напряжения на стальной арматуре в RCF и RC-CFRP вместе со встроенным углепластиком в RC-CFRP показано на рис. 27, 28 и 29. Стальная арматура в RCF выдержала напряжение 37 МПа и значительную деформацию, которая повлияла на бетон. Между тем, стальная арматура в RC-CFRP выдержала такое же напряжение, как и в RCF без какой-либо заметной деформации. Это произошло потому, что напряжения были распределены с помощью встроенного углепластика, который был усилен в соединениях.Таким образом, углепластик был важен для снижения напряжения в бетоне и стальной арматуре. Это доказало эффективность встроенного углепластика в суставы. В таблице 7 представлены максимальные значения главного напряжения для рам RCF и RC-CFRP.

      Рис. 27 Рис. 28

      Напряжение на стали в RC-CFRP

      Рис. 29

      Напряжение на встроенном углепластике

      BU-CFRP

      Распределение напряжения на бетоне для рам UHPC, UHF и BU-CFRP показано на рис.30 и 31. Заметно увеличилось напряжение в стыке и увеличился пролет балки. Кроме того, напряжения в BU-CFRP со встроенной арматурой из углепластика в стыке снизились на 68% по сравнению с UHF. Стоит отметить, что максимальное напряжение было расположено на внутренней стороне соединения балки и колонны, а стержни из углепластика поглощали большую часть напряжений от бетона. Кроме того, максимальное напряжение составляло 99,47 МПа, как показано на рис. 32. Углепластик доказал свою способность снижать напряжение в UHPC, поглощая большую часть напряжений. В таблице 8 представлены максимальные значения основного напряжения для рам UHF и BU-CFRP.

      Рис. 30 Рис. 31 Рис. 32

      Напряжение на углепластике в BU-CFRP

      Таблица 8 Максимальное напряжение UHF по сравнению с BU-CFRP

      Железобетонные конструкции 90 Struct01ville

      Бетон, возможно, является наиболее широко используемым строительным материалом в мире. Он производится из смеси цемента, песка, гравия и воды с помощью процесса, известного как реакция гидратации.В свежем виде бетон можно заливать в различные формы и формы для достижения желаемой формы. Это одна из причин, почему это привлекательный строительный материал.

      В затвердевшем состоянии бетон очень хорош на сжатие, но слаб на растяжение. Чтобы усилить присущую бетону слабость при растяжении, обычно вводят стальную арматуру, воспринимающую растягивающие напряжения. Любая конструкция, состоящая из стальной арматуры, встроенной в бетон для формирования устойчивого к нагрузкам композита, известна как железобетонная конструкция.Процесс определения размеров бетонных элементов и площади стали, необходимой для обеспечения хороших характеристик конструкции под нагрузкой, известен как проектирование железобетона.

      Ключом к хорошим характеристикам железобетонных конструкций является взаимодополняющее действие бетона и стали. Это сложное, но дополняющее действие показано в таблице ниже;

        0

      Property Прочность на растяжение
      Бедные Бедные Хорошо Хорошо (но стройные элементы будут пряжны)
      Прочность на сдвиг Ярмарка Хорошо
      Долговечность Хорошо Ярмарка (будет разъедена, если незащищенные)

      Из приведенной выше таблицы видно, что все перечисленные желаемые свойства будут достигнуты при сочетании двух материалов. Конструктивное проектирование железобетонных конструкций направлено на использование преимуществ различных, но дополняющих друг друга характеристик бетона и стали. Вот некоторые из основных теоретических предположений, которые делаются при проектировании;

      • Сопротивление бетона растяжению равно нулю (практически это не так, предел прочности бетона на растяжение составляет около 10% его прочности на сжатие, но эта прочность обычно игнорируется при расчете предельных состояний по несущей способности)
      • Связь между сталью и бетоном идеальная

      Исходя из этих предположений, все растягивающие напряжения в конструкции передаются на арматуру во время проектирования.Эти растягивающие напряжения передаются связью между бетоном и арматурой. Предположение об идеальном соединении требует, чтобы напряжения в арматуре были идентичны напряжениям в соседнем бетоне (совместимость напряжений). Кроме того, коэффициенты теплового расширения для стали и бетона составляют порядка 10 х 10 -6 на ℃ и 7-12 х 10 -6 на ℃ соответственно. Эти значения достаточно близки, поэтому проблемы со сцеплением редко возникают из-за дифференциального расширения между двумя материалами в диапазоне нормальных температур.

      Практически, если связь между арматурой и сталью недостаточна. арматурные стержни будут скользить в бетоне, и композиционного действия не будет. Адекватное сцепление обеспечивается путем детализации конструкции таким образом, чтобы арматура была должным образом закреплена в бетоне. Арматурные стержни также имеют оребрение для облегчения сцепления с бетоном.


      Арматурные стержни ребристые для улучшения сцепления с бетоном

      Растрескивание бетона при растяжении или изгибе является нормальным явлением.Это растрескивание, однако, не означает, что конструкция небезопасна при условии, что она надлежащим образом усилена и ширина трещины сведена к минимуму. Если ширина трещины чрезмерна, в конструкции могут возникнуть проблемы с эксплуатацией и/или долговечностью (коррозия арматуры).

      Кроме того, когда сжимающие или сдвигающие усилия превышают прочность бетона, необходимо снова предусмотреть стальную арматуру для увеличения несущей способности бетона. Например, сжатая арматура обычно требуется в колонне, где она принимает форму вертикальных стержней, расположенных по периметру.Чтобы предотвратить коробление этих стержней, используются стальные связующие, чтобы усилить ограничение, обеспечиваемое окружающим бетоном.

      Железобетон имеет множество применений в строительстве и применяется во многих конструкциях по всему миру – мосты, промышленные объекты, жилые дома, высотные здания, бассейны, подпорные стены, автомагистрали (жесткое покрытие) и т.д. бетонная конструкция должна начинаться с понимания и поведения конструкции, которая будет спроектирована под нагрузкой.Проектировщику необходимо будет указать путь нагрузки (как нагрузка будет передаваться от надстройки к фундаменту).

      Например, чтобы спроектировать здание, конструкцию можно разбить на следующие элементы. Это то, что называется общим расположением здания.

      • Балки : горизонтальные элементы, несущие поперечную нагрузку пластинчатые элементы, воспринимающие вертикальные, боковые или плоские нагрузки
      • Основания и фундаменты : прокладки или полосы, опирающиеся непосредственно на землю, которые распределяют нагрузки от колонн или стен, так что они могут поддерживаться землей без чрезмерной осадки. В качестве альтернативы основания могут опираться на сваи.

      Знание проектирования железобетонных конструкций начинается со знания того, как проектировать отдельные элементы, перечисленные выше. Однако важно распознавать функцию элемента в полной структуре и то, что вся структура или ее часть должны быть проанализированы, чтобы получить действия по проектированию.

      Ожидается, что дизайнеры будут следовать общепринятым правилам при проектировании и детализации. Это сделано для того, чтобы другие инженеры могли быстро проверить и понять конструкцию.Вот некоторые своды правил, используемые при проектировании бетонных конструкций во всем мире;

      EN 1992-1-1:2004 – Еврокод 2: Проектирование бетонных конструкций – Часть 1-1: Общие нормы и правила для зданий (Европейский союз)
      BS 8110-1:1997 – Проектирование железобетонных конструкций – Правила и общие положения правила для зданий
      ACI 318-19: Строительные нормы и правила, требования к конструкционному бетону и комментарии
      IS 456-2000: Обычный и армированный бетон – Кодекс Практики (Индийские стандарты)
      CSA A23.

    LEAVE A REPLY

    Ваш адрес email не будет опубликован.