Железобетонный каркас: преимущества, виды и технология строительства

Железобетонный каркас: особенности конструкций многоэтажных зданий

Технология строительства железобетонных каркасных домов редко применяется для малоэтажных объектов. Наибольшую эффективность она доказала при проектировании и строительстве высотных зданий. В тоже время железобетонный каркас частного дома небольшой этажности станет причиной резкого удорожания конструкции.

На фото – ж/б каркас многоэтажного здания

Каркас из железобетона обладает рядом весомых преимуществ:

1. Длительность эксплуатации и отличные несущие характеристики, что можно считать одним из главных плюсов.
2. Увеличенная длина пролетов по сравнению со сборными конструкциями – до 6 м. Это еще один аргумент в непрактичности применения ж/б в строительстве зданий малой этажности.

Совет: если вам необходимо в материале сделать различные проходы для коммуникаций, используйте алмазное бурение отверстий в бетоне.

Бурение отверстий в бетонных конструкциях

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.

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

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.

2. Монолитные, они возводятся на месте строительства с применением готовой бетонной смеси определенной марки. Их изготавливают и отливают по индивидуальному проекту, с упором на выбранные формы.
   Этот вид каркаса чрезвычайно популярен среди застройщиков по ряду своих достоинств:

• нет ограничений по конфигурации и расположению элементов здания;
• способны принимать любые, даже самые невероятные архитектурные формы;
• выдерживать любую этажность и нагрузку.

Для производства монолитного железобетонного каркаса вместе с перекрытиями применяется съемная опалубка. Инструкция предполагает ее установку перед началом работ, поле чего происходит ее заливка бетоном. В результате скорость процесса значительно увеличивается, что позволяет закончить строительство в кратчайшие сроки.

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.

Температура окружающей среды оказывает влияние на усилия, возникающие в конструкциях. Чтобы ограничить это воздействие, здание разрезают на отсеки, при этом длина температурного блока железобетонного каркаса и другие его размеры зависят от материала каркаса, климатических условий региона строительства и теплового режима сооружения.

Температурный блок

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 высокие технологические показатели и качества безопасности, строители находятся в постоянном поиске улучшения свойств монолитных каркасов, эффективность их использования и сокращении расходов материалов.Одним из таких способов является повышение марки используемого бетона. За счет этого снижается расход дорогостоящей стальной арматуры и происходит сокращение сметы строительства.

Наибольшая эффективность достигается при армировании бетона на 3% и более.

Монолитный каркас оптимизируется по:

• сечению элементов из ж/б;
• марке;
• степени армирования используемого бетона.

Еще один способ, также применяемый в монолитно-каркасном строительстве, — углубление коробки здания в грунт на глубину до двух этажей. Подземная и цокольная части, включая наружные стены, выполняются в монолитном варианте. Таким образом, жесткость здания повышается за счет передачи нагрузок от здания более плотной структуре пластовых грунтов.

Строительство монолитно-каркасного частного дома

К сожалению, цена строительства малоэтажного дома для семьи по этой технологии пока что остается недоступной большинству граждан. Значительные статьи расходов – дорогостоящие системы опалубки и аренда техники для доставки бетонной смеси и производства бетона.

Для таких целей рекомендуется применение сборных конструкций, которые намного дешевле. Да и нагрузки на здание высотой в 2-3 этажа намного ниже и использование монолитного каркаса в таком случае становится нерациональным ввиду низкой эффективности его использования.

Вывод

Из статьи стало понятным, что каркасное строительство характеризуют два типа — сборный железобетонный каркас и монолитный.

Использование ж/б каркаса дает возможность создавать надежные здания свободной планировки. Видео в этой статье поможет найти вам дополнительную информацию по этой тематике.

КАРКАС «КАЗАНЬ XXI В» | Железобетонные каркасы

В данном разделе указана область применения; представлены конструктивные решения и размеры сборных колонн, ригелей и диафрагм жёсткости, также узлы сопряжения элементов; обоснованы принципы расчёта и обеспечения пространственной жёсткости несущих конструкций, указана область применения, данные об экспериментальных исследований фрагмента каркаса.

Основные положения сборно-монолитного железобетонного каркас изложены в патенте Российской Федерации на изобретение №2281362 «Сборно-монолитный железобетонный каркас многоэтажного здания «Казань-XXI В» с датой приоритета от 27 декабря 2004г, а также в патентах на узлы сопряжения конструктивных элементов каркаса.

Железобетонный каркас здания может реализовываться в трех вариантах:

1. со сборным каркасом;
2. с монолитным каркасом;
3. со сборно-монолитным каркасом.

Выбор той или иной системы каркасного дома зависит от множества факторов и определятся решением заказчика строительства по рекомендациям проектировщиков и строителей. В статьях данного раздела приводятся приемущества и недостатки различных конструктивных систем каркасных зданий.

ООО «ПКФ «Каркас» специализируется на проектировании несущих каркасных систем совместно с основаниями и фундаментами, в том числе сборно‑монолитных каркасов, основанных  на собственных запатентованных разработках. Благодаря узкой направленности нам удалось приобрести большой опыт и навыки в проектировании железобетонных конструкций каркасных домов.

На сегодняшний день технологию изготовления сборных изделий каркаса «КАЗАНЬ XXI» освоили 5 заводов ЖБИ (ЖБК) Казани и в других городах республики Татарстан, возведены — 5 жилых домов, находятся на стадии строительства — 4, на стадии проектирования — 2. Ниже представлены построенные, а также около 40  вариантов  планировок типовых этажей каркасных зданий, которые возможно в короткие сроки «привязать» к конкретным условиям и Вашим пожеланиям к объёмно-планировочному решению и этажности каркасного здания, даны планировочные показатели и экспликация помещений. Возможна реализация любого из представленных домов в сборном и монолитном вариантах.

1. Проекты с применением сборно-монолитного каркаса «КАЗАНЬ XXI В»
2. проекты со сборными каркасами (раздел публикуется)
3. наши новые, а также типовые проекты, предлагаемые для привязки

Каркасы зданий

Полный и неполный каркасы многоэтажных зданий

   В современном многоэтажном строительстве широко применяют каркасную конструктивную схему с полным каркасом и самонесущими или навесными стенами и с неполным каркасом и несущими стенами. По роду материалов каркасы в этих зданиях выполняют преимущественно из железобетона, но в малоэтажных каменных зданиях иногда применяют внутренний каркас с кирпичными столбами. Стальной каркас применяют в гражданских и промышленных зданиях при значительной высоте или больших пролетах. Кирпичные столбы внутреннего каркаса устраиваются из полнотелого кирпича на растворах высоких марок. Для увеличения несущей способности столбов применяют поперечное или продольное армирование, в первом случае сетки из проволоки укладывают через 2—4 ряда в швы кладки, во втором — вертикально установленные стержни арматуры снаружи столба связывают хомутами и покрывают защитным слоем раствора.

   Железобетонные каркасы разделяются на сборные и монолитные, причем первые являются более индустриальными. Монолитный каркас применяют редко, в уникальных зданиях или по особым технологическим требованиям. Колонны и прогоны в монолитном каркасе, армированные стержнями продольной арматуры и поперечными хомутами, составляют единое целое. Бетонирование каркаса осуществляется в опалубке.

   Сборные железобетонные каркасы (рис. 19) являются основным типом каркасов многоэтажных зданий. Этот каркас в гражданских зданиях состоит из одно- или двухэтажных стоек (колонн) -и ригелей таврового или прямоугольного сечения. По высоте стойки соединяются сваркой стальных оголовков колонн между собой или сваркой концов арматурных стержней, выпущенных из тела стоек с последующим замоноличиванием стыка. Стыки стоек при этом располагают в каждом этаже или через этаж на расстоянии 0,6—1 м от уровня пола. Ригели присоединяют к стойкам сбоку с помощью сварки закладных стальных деталей, предусмотренных в этих конструктивных элементах, и с последующей заделкой бетоном.

Рис. 19. Сборный железобетонный каркас
1 — колонна; 2 — стык колонны; 3 — ригель; 4 — стык ригеля с колонной; 5—настил перекрытия

   В многоэтажных промышленных зданиях применяют балочную и безбалочную схемы каркасов. Элементами каркаса являются колонны с фундаментами под ними и ригели перекрытий, вместе образующие железобетонные рамы. Сборный железобетонный каркас с балочным ререкрытием проектируют как рамную, рамно-связевую или шарнирно-связевую системы. При рамной системе вертикальные и горизонтальные нагрузки, приходящиеся на здание, воспринимают железобетонные рамы с жесткими узлами. В рамно-связевой системе рамы с жесткими узлами воспринимают только вертикальные усилия, а горизонтальные усилия воспринимают перекрытия, передавая их на поперечные и торцовые стены и лестничные клетки. Если узлы рам имеют не жесткое, а шарнирное крепление, такая система называется шарнирно-связевой, передача нагрузок при этом происходит также, как и в рамно-связевой. Сборные железобетонные каркасы с балочным перекрытием (рис. 20) широко применяют при возведении многоэтажных промышленных зданий. Балочное перекрытие состоит из ригелей (прогонов), опирающихся на консоли колонн, и ребристых плит, уложенных по прогонам. Сборные элементы каркаса соединяются сваркой закладных деталей с последующим замоноличиванием.

Рис. 20. Многоэтажное здание с балочными перекрытиями

   При безбалочной схеме (рис. 21) на капители колонн, выполненные в виде усеченной пирамиды квадратного сечения в основании, опирают многопустотные надколонные панели. На эти панели укладывают панели перекрытия. При безбалочной схеме перекрытие получается меньшей высоты, чем при балочной, но требуется больше бетона и стали, кроме того, более трудоемок монтаж.

Рис. 21. Многоэтажное промышленное здание со сборными безбалочными перекрытиями

   Лучшие показатели имеют сборно-монолитные безбалочные перекрытия. В этой конструкции капителью служит плоская железобетонная плита с отверстием для колонны. На плиту опираются межколонные многопустотные панели, а на них — пролетные панели. Арматурную сетку, укладываемую по межколонным панелям, сваривают с арматурой пролетных панелей и заполняют бетонной смесью. Недостатком такой конструкции является применение монолитного бетона.

стр.1  стр.2  стр.3  стр.4  стр.5

Сборно-монолитный пространственный железобетонный каркас многоэтажного здания

Область применения

Заявляемое изобретение относится к области гражданского строительства и может быть использована в конструкциях сборных железобетонных каркасов, преимущественно многоэтажных зданий различного назначения, в том числе для жилых, и общественных зданий общего назначения.

Каркасная система предусматривает использование сборных железобетонных конструкций, монтаж которых осуществляется по соответствующим схемам, позволяющим создавать различные типы зданий.

Известна универсальная домостроительная система многоэтажного здания, в каркасе которого используются несущие элементы в виде Н-рам, содержащих две стойки и связанный монолитно с ними ригель (патент RU №2585330, МПК Е04В 1/20, Е04С 2/04, Е04С 3/20). Рамная Н-образная конструкция сборного железобетонного каркаса здания, выполненная из бетона с несущей арматурой и содержащая, по крайней мере, две вертикально ориентированные колонны прямоугольного сечения, снабженные соединительными элементами, и ригель, связывающий колонны и выполненный за одно целое с ними, по крайней мере, одну консоль для закрепления на ней балки и размещенную на боковой грани колонны, свободной от ригеля, при этом соединительные элементы расположены в верхней и нижней частях колонны с возможностью образования при стыковке вышестоящей рамной конструкции с нижестоящей стыковочных узлов, расположенных, по крайней мере, в угловых зонах колонн в области стыка.

Однако описанное решение в настоящее время не нашло применения в конструкциях каркасов многоэтажных зданий. В частности, это обусловлено сложностью выполнения стыковочного узла между колоннами рам смежных этажей.

Наиболее близкими к заявляемым решениям является сборная железобетонная каркасная конструкция многоэтажного здания, содержащая каркас с рамными конструкциями, по крайней мере, часть которых включает выполненные за одно целое, по крайней мере, колонную и ригельную части, при этом ригельная часть выступает за колонную часть, отличающаяся тем, что рамная конструкция имеет Н-образную форму, при этом стыки вертикальных частей рамной конструкции расположены в середине высот междуэтажного пространства (патент на полезную модель RU №. 62622, МПК Е04В 1/16).

Недостатком данного технического решения является недостаточная надежность каркаса при воздействиях на здание особых нагрузок (взрыв газа, сейсмические толчки).

В основу настоящего изобретения положена задача создать сборную железобетонную каркасную конструкцию и ее несущих элементов — рамных конструкций, которые позволили бы повысить устойчивость здания к воздействиям возникающим при чрезвычайных ситуациях (ЧС) и при этом повысить эффективность строительства многоэтажных зданий и снизить его стоимость при обеспечении возможности возведения многоэтажных зданий различного функционального назначения с применением гибкой планировки внутреннего пространства.

Поставленная задача решается тем, что сборная железобетонная каркасная конструкция многоэтажного здания, формируется из Н-рам, выполненных из железобетона, отличающийся тем, что Н-рамы устанавливаются в направлениях продольных и поперечных осей здания в различных сочетаниях, примыкают друг к другу с монтажным зазором между собой и соединяющихся в местах стыка друг с другом в горизонтальной плоскости стяжными элементами, а по вертикали выпусками арматуры из стоек и муфтами с последующим совместным омоноличиванием вертикальных стыков стоек в местах примыкания Н-рам монолитным бетоном. Стыки стоек Н-рам находятся посредине высоты этажа.

Техническим результатом является повышение пространственной устойчивости, прочности каркаса здания за счет пространственного расположения отдельных Н-рам, и объединения их в местах примыкания друг к другу горизонтальными связями и бетоном омоноличивания вертикальных стыков стоек, расположенных на уровне средины высоты этажа, а также упрощение монтажа за счет использования бессварных способов соединения несущих элементов конструкции и сокращения количества стыковочных узлов за счет монолитного соединения стоек с ригелем, что влечет увеличение скорости сборки. Для увеличения общей устойчивости пространственного каркаса дополнительно могут применяться диафрагмы жесткости в виде отдельных связей или стеновых элементов.

Изобретение поясняется чертежами, где на Фиг. 1 представлена Н-образная рама, общий вид, на Фиг. 2 — вариант компоновки этажа здания собранный из Н-рам располагаемых ортогонально друг к другу (перекрестно-рамная система), на Фиг. 3 показан фрагмент каркаса, Н-рамы расположены по высоте в два яруса, на Фиг. 4 показан узел соединения 2х Н-рам, на Фиг. 5 показан узел соединения 3х Н-рам, на На Фиг. 6, 7 показаны стыки рам омоноличенные бетоном. Фиг. 8 показан пример расположения Н-рам для многоэтажного здания (план), на Фиг. 9 показана схема расположения плит перекрытий (план).

Позициями на чертежах обозначены: 1 — стойка рамы, 2 — ригель, 3 — арматурные выпуски, 4 — отверстия для горизонтальных связей, 5 — шпонки, 6 — Н-рама продольного направления, 7 — Н-рама поперечного направления, 8 — рядовые плиты перекрытия, 9 — горизонтальный стяжной элемент, 10 — соединительные муфты, 11 — связевые плиты перекрытий по наружному контуру, 12, 13 — связевые плиты перекрытий внутренние, 14, 15 — доборные плиты лестнично-лифтового узла. 16 — бетон омоноличивания вертикальных стыков стоек рам.

Н-рама представляет собой две вертикальные (стойки) 1, соединенные горизонтально расположенным ригелем 2 с прямоугольным поперечным сечением (Фиг. 1), выполненным как одно целое образуя с ней единую конструкцию, при этом ригель выполнен примыкающим к стойкам преимущественно в их центральной части. Возможен вариант расположения ригеля в зонах, приближенных к периферии стоек (ближе к верхней или нижней частям стоек). Стойки 1 рамной конструкции могут быть выполнены с квадратным или прямоугольным поперечным сечением, при этом в варианте выполнения стойки с прямоугольным сечением, ригель может быть расположен как с узкой, так и с широкой стороны стойки.

Максимальные габариты рамных конструкций ограничены возможностями транспортировки, так как их изготовление осуществляют в заводских условиях.

Сечение стоек может меняться в зависимости от этажности здания и, соответственно, от величины вертикальной и горизонтальной нагрузок.

Стойки 1 рамной конструкции снабжены отверстиями 4 для размещения стяжных элементов используемых для соединения между собой соседних Н-рам, углублениями 5 на боковых поверхностях для образования шпонок, арматурными выпусками 3 на верхних и нижних торцах стоек для соединения Н-рам между собой по вертикали (Фиг. 1).

Н-образную раму изготавливают в заводских условиях в опалубочной форме на горизонтальных столах или в кассетах. Для соединения стоек рам по вертикали используются выпуски 3 (Фиг. 1) и муфты (обжимные, винтовые, комбинированные)

Для соединения Н-образных рамных элементов сборного каркаса здания между собой в горизонтальной плоскости используют стяжки — 9 (Фиг. 4, 5). Стяжка выполнена в виде арматурного прутка с резьбой на концах. Стяжка фиксируется с двух сторон стыка гайками и шайбами.

Изобретение реализуется следующим образом.

В соответствии с монтажной схемой устанавливаются рамы продольного и поперечного направлений первого этажа затем рамы соединяются между собой стяжками 9 (Фиг 4, 5). Стяжки 9 соединяют между собой стойки 1 Н-рам в уровне расположения ригелей, при этом стяжка 9 проходит через примыкающие друг к другу стойки 1 (Фиг. 4). Н-рамы 7 (Фиг. 6) ортогонального направления соединяются с рамами продольного направления 6 (Фиг. 6) также стяжками 9, проходящими через стойку 1 рамы 7 и вертикальный шов между рамами 6 (Фиг. 5). Между примыкающими друг к другу рамами 6-6-7 предусматриваются монтажные зазоры, которые после установки и фиксации рам заполняются раствором. После монтажа рам первого этажа, заделки монтажных швов и омоноличивания вертикальных стыков стоек рам в уровне фундамента устанавливаются плиты перекрытий первого этажа. После этого монтируются Н-рамы следующего этажа и так далее. На каждом этапе производится обетонирование вертикальных стыков примыкающих другу к другу стоек рам 6, 7, при этом все стыки, примыкающих друг к другу рам бетонируются одновременно.

Диск перекрытия состоит из рядовых и связевых плит: 8 — рядовая плита; 11 — связевая плита на контуре; 12, 13 связевые плиты внутренние (Фиг. 7). Также могут применяться доборные плиты 14, 15 (Фиг. 7) в лестнично-лифтовых узлах. Жесткость диска перекрытия в горизонтальной плоскости обеспечивается связями плит перекрытий между собой и ригелями каркаса.

Сравнение заявленного технического решения с уровнем техники известным из научно-технической и патентной документации на дату приоритета в основной и смежной рубриках не выявило средство, которому присущи признаки, идентичные всем признакам, содержащимся в предложенной заявителем формуле полезной модели, включая характеристику назначения. То есть, совокупность существенных признаков заявленного решения ранее не была известна и не тождественна каким-либо известным техническим решениям, следовательно, оно соответствует условию патентоспособности «новизна».

Данное техническое решение промышленно применимо, поскольку в описании к заявке и названии изобретения указано его назначение, оно может быть изготовлено промышленным способом и использовано для строительства.

Техническое решение работоспособно, осуществимо и воспроизводимо, а отличительные признаки позволяют получить заданный технический результат — упрощение и ускорение монтажа, повышение надежности здания при нагрузках на здание, возникающих при чрезвычайных ситуациях, т. е. являются существенными.

Изобретение в том виде, как она охарактеризована в каждом из пунктов формулы, может быть осуществлена с помощью средств и методов, описанных в прототипе, ставшим общедоступным до даты приоритета изобретения. Следовательно, заявленное техническое решение соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».

Как принципиально устроен и «работает» железобетонный каркас здания

Элементы каркасов в системе строительной конструкции

Основными несущими элементами железобетонных каркасов являются фундаменты, устои жёсткости, колонны и плиты перекрытий. При необходимости организации подземного пространства под каркасом и/или вокруг него устраиваются стены подвала, выполняющие помимо опорной функции для горизонтальных элементов плит ещё и функцию восприятия бокового давления грунта.

Основной функцией фундаментной конструкции здания или сооружения является восприятие нагрузок от вышележащей конструкции и передача их на грунт основания. Это утверждение верно для фундамента любой строительной конструкции, не только каркаса здания.

Основным назначением устоя каркаса является обеспечение общей геометрической неизменяемости и устойчивость конструкции. Наравне с основной своей функцией устой обеспечивает также и передачу нагрузок на фундаменты. Конструктивно устой каркаса может быть выполнен в виде ствола жёсткости или диафрагм жёсткости. Ствол (или устой) жёсткости представляет собой вертикальную тонкостенную трубу сложного, чаще всего замкнутого, поперечного сечения. Ту же функцию несут и диафрагмы жёсткости. Принципиальная разница между стволом и диафрагмой заключается в том, что ствол является пространственной стеновой конструкцией, а диафрагма по своей сути представляет собой плоскую стену. Чаще всего устой жёсткости выполняется на всю высоту каркаса (с низу до верху), в противном случае будет иметь место избыточная податливость тех этажей каркаса, на которых стены отсутствуют. Это может показаться странным, однако подобное решения иногда находят своё применение в практике проектирования многоэтажных зданий.

Наравне с термином «ствол жёсткости» в проектной практике используют и «ядра жёсткости». По всей видимости, второй вариант появился в связи с тем, что часто устой имеет замкнутое сечение и располагается в центре плана здания, поскольку такая форма и расположение являются предпочтительными для восприятия нагрузок.

Колонны каркаса являются вертикальными несущими элементами. Они однозначно воспринимают нагрузки с горизонтальных элементов — балок и плит перекрытий — и передают их на фундамент. А вот восприятие колоннами каркаса горизонтальных нагрузок зависит от того, присутствует ли в каркасе хотя бы один устой жёсткости. Дело в том, что жёсткость устоя на изгиб значительно превышает аналогичный параметр для колонны, такое положение дел определяется заметной разницей в размерах поперечных сечений этих элементов. Если в каркасе присутствует один или несколько даже относительно небольших в плане устоев жёсткости,

Варианты исполнения железобетонных конструкций

Железобетонная конструкция исполняется в двух вариантах — сборном или монолитном. В первом случае изделие изготавливается на заводе и поставляется на строительную площадку в полностью готовом виде, и её остаётся только установить в проектное положение. Во втором случае весь технологический процесс создания конструкции — установка опалубки, армирование и бетонирование и так далее — происходит непосредственно на площадке. У каждого из этих подходов есть свои преимущества и недостатки. Их мы рассмотрим в другой раз.

Фундаменты конструктивно выполняются в виде отдельных ростверков по сваям или в виде сплошной фундаментной плиты. В первом случае каждый из вертикальных несущих элементов (устой жёсткости или колонна) опирается на собственный ростверк, во втором — опорой для всех этих элементов является единая фундаментная конструкция. Железобетонные фундаменты выполняются монолитными.

Чаще всего приходится иметь дело с монолитным решением конструкций каркаса. Во всех проектах моего портфолио фундаменты (ростверки и фундаментные плиты) выполняются монолитными, равно как и плиты перекрытий и покрытий. Стены стволов жёсткости также чаще всего «заливаются» на стройплощадке. А вот диафрагмы жёсткости и колонны могут исполняться как монолитном, так и в сборном вариантах. Сваи фундаментов решаются либо сборными (забивные), либо монолитными (набивные и прочие). 

Автор статьи — Шатров Евгений Юрьевич
Копирование информации допускается только без видоизменений и со ссылкой на источник

Все статьи

перевод на английский, синонимы, антонимы, примеры предложений, значение, словосочетания

Сборный железобетонный каркас – оптимально с пазогребневыми блоками. : Новый тип быстровозводимого сборного железобетонного каркаса. : Цель нашей работы состоит в том, чтобы создавать дома, которые дают людям ощущение настоящего удовлетворения от жизни в них. : Тёплый дом

Каркас пятиэтажного многоквартирного жилого дома

Каркасы с Т и Г — образными колоннами эффективны при возведении жилья с годовым выпуском изделий каркаса для строительства общей площадью до 50 тыс. м3 в год и предназначены в основном для малоэтажного жилищного строительства с узким шагом колонн, для строительства административных зданий и объектов социального, культурного и бытового назначения. Они предполагают быструю организацию собственного производства, применение своих плит перекрытия, что важно для большего разнообразия фасадов и при отсутствии поставщиков многопустотных плит. При собственном производстве прибыль от поставки сборного железобетона остается у подрядчика строительства при минимальных капиталовложениях в производство.

Каркас эффективно применяется в тех случаях, когда в качестве стенового материала используются пазогребневые блоки с легкими заполнителями.

Применение каркаса, практически заменяет крупнопанельное домостроение при относительно небольших объемах производства и при минимальных капитальных вложениях в индустриальную технологию.

Что такое железобетонная каркасная конструкция?

Моналиса Патель — инженер-строитель, получившая степень магистра (ME) в Колледже инженерии и технологий L.J в Ахмадабаде в 2018 году. Она является инженером (гражданским) в SDCPL — Gharpedia. Помогать людям решать их вопросы о строительстве — это ее страсть. Помимо того, что она блоггер, она также участвует в проектировании конструкций в SDCPL. С ней можно связаться в LinkedIn, Twitter, Instagram и Facebook.

Железобетонные конструкции — один из самых популярных конструктивных элементов.Он очень конкурентоспособен со сталью, если экономично спроектирован и реализован практически там, где работа по центрированию и опалубке дешевая. Философия железобетонных конструкций гласит, что бетон прочен на сжатие, но очень слаб при растяжении. Следовательно, для простоты конструкции его пределом прочности на растяжение пренебрегают. Везде, где возникает растяжение, вероятны трещины, перпендикулярные растягивающему усилию. Следовательно, обеспечивается стальная арматура, и считается, что всему натяжению противостоит сталь.Из-за напряжения, развиваемого моментом, основная арматура помещается на поверхность растяжения, чтобы задержать трещины и обеспечить прочность на растяжение элемента.

Также читайте: Разница между R.C.C. Рама и несущая конструкция

Преимущества железобетонной конструкции:

• Хорошее сжатие по сравнению с большинством других материалов, используемых в строительстве, а также хорошее растяжение.
• Его огнестойкость лучше, чем у стали, поэтому он способен противостоять огню в течение более длительного времени.
• Обладает долгим сроком службы при низких затратах на техническое обслуживание.
• В некоторых конструкциях, таких как опоры, плотины и опоры; это самый экономичный конструкционный материал.
• Ему можно отлить любую требуемую форму, что делает его наиболее экономичным конструкционным материалом.
• Из него получаются жесткие элементы с минимальным прогибом.
• Предел текучести стали примерно в 15 раз превышает прочность на сжатие конструкционного бетона и более чем в 100 раз превышает предел прочности на растяжение.
• Использование стали в бетоне позволило бы уменьшить размер поперечного сечения.
• Для монтажа требуется менее квалифицированный персонал по сравнению с другими конструктивными системами.

Недостатки железобетонной конструкции:

• Она требует тщательного перемешивания, заливки и отверждения, все это влияет на конечную прочность элемента.
• Стоимость опалубки, используемой для заливки бетона, относительно высока.
• Обладает низкой прочностью на сжатие по сравнению со сталью, что приводит к образованию больших секций в колоннах / балках в многоэтажных зданиях. В бетоне возникают трещины из-за усадки и большое приложение динамических нагрузок.
• Если бетонирование не выполнено должным образом, сталь начинает корродировать, что приводит к потере прочности и, в конечном итоге, сокращается срок службы. К тому же ремонт в таком случае очень дорогой и сложный.

Проектирование конструкции можно рассматривать как процесс выбора подходящих материалов и пропорциональных элементов конструкции. Для выполнения своего предназначения конструкция должна соответствовать условиям безопасности, удобства эксплуатации, экономичности и функциональности.

Двумя основными методами проектирования усиленной структурной системы являются:

• Метод рабочего напряжения
• Метод предельных состояний

Коды для проектирования конструкции RCC:

• IS (Индийский стандарт) 456-2000
• ACI (Американский институт бетона) 318-89
• ICC (Международный строительный кодекс) 2009
• NZS (стандарт Новой Зеландии) 3101
• Euro 2

Также прочтите: Что такое структурная система несущей рамы?

Моналиса Патель — инженер-строитель, получившая степень магистра (ME) в Институте Л.J Колледж инженерии и технологий Ахмадабада в 2018 году. Она инженер (гражданский) в SDCPL — Гарпедия. Помогать людям решать их вопросы о строительстве — это ее страсть. Помимо того, что она блоггер, она также участвует в проектировании конструкций в SDCPL. С ней можно связаться в LinkedIn, Twitter, Instagram и Facebook.

Продемонстрируйте свои лучшие разработки

Навигация по сообщениям

Еще из тем

Используйте фильтры ниже для поиска конкретных тем

Компоненты железобетонных зданий

НОВОСТИ | ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ | ЛИСТ

Бетонные каркасные здания — очень распространенный вид современных построек.Обычно он состоит из бетонного каркаса или каркаса. Вертикальные стержни — это колонны, а горизонтальные — балки. Кроме того, бетонные конструкции зданий состоят из плит, которые используются в качестве опоры и потолка / крыши. Среди них колонна является жизненно важной по той причине, что несет основную нагрузку конструкции.

Конструкция армированного бетона каркаса на самом деле представляет собой связанный каркас из элементов, которые надежно связаны друг с другом. Такие ассоциации известны как моментные связи.Существуют даже различные виды ассоциаций, которые составляют шарнирные ассоциации, которые в основном используются в стальных конструкциях, хотя бетонные каркасные конструкции обладают моментными ассоциациями примерно во всех случаях.

Основные компоненты бетонных каркасных конструкций — Бетонные конструкции:

Плиты: это листовой компонент, который выдерживает нагрузки в основном из-за изгиба. Обычно они несут вертикальные нагрузки.

При работе с горизонтальными нагрузками из-за огромного момента инерции они могут выдерживать относительно значительные силы ветра и землетрясения, а затем смещать их в сторону балки.

Балки: Они несут нагрузки от плит и даже прямые нагрузки, такие как кирпичные стены и их собственные массы. Лучам могут помогать различные лучи или они могут поддерживаться через колонны, создающие важный компонент рамы. В основном это изгибные компоненты.

Колонны: это вертикальные компоненты, несущие нагрузки от балок, а также от более высоких колонн. Поддерживаемые нагрузки могут быть эксцентрическими или осевыми. Колонны жизненно важны в отличие от перекрытий и балок.

Это по той причине, что в случае обрушения одиночной балки это будет ограниченное обрушение пола, однако в случае обрушения колонны это может привести к разрушению всей конструкции.

Foundation: это компоненты, передающие нагрузку. Нагрузки от стен и колонн передаются на землю через фундаменты.

Различные значимые части бетонных каркасных конструкций:

1. Лифтовые шахты
2.Стенки сдвига

Для получения более подробной информации перейдите по следующей ссылке civildigital.com

Проблема с железобетоном

Сам по себе бетон является очень прочным строительным материалом. Великолепный Пантеон в Риме, крупнейший в мире купол из неармированного бетона, находится в отличном состоянии спустя почти 1900 лет. И все же многие бетонные конструкции прошлого века — мосты, шоссе и здания — рушатся. Многие бетонные конструкции, построенные в этом столетии, к его концу устареют.

Учитывая сохранившиеся древние постройки, это может показаться любопытным. Решающее отличие — это современное использование стальной арматуры, известной как арматура, скрытая внутри бетона. Сталь в основном состоит из железа, и одно из неизменных свойств железа — то, что оно ржавеет. Это ухудшает долговечность бетонных конструкций, что трудно обнаружить и дорого ремонтировать.

Хотя ремонт может быть оправдан для сохранения архитектурного наследия знаковых зданий 20-го века, например, спроектированных пользователями железобетона, такими как Фрэнк Ллойд Райт, сомнительно, будет ли это доступным или желательным для подавляющего большинства сооружений.Писатель Роберт Курланд в своей книге Concrete Planet оценивает затраты на ремонт и восстановление бетонной инфраструктуры только в Соединенных Штатах в триллионы долларов, которые будут оплачиваться будущими поколениями.

Стальная арматура была кардинальным нововведением 19 века. Стальные стержни добавляют прочности, позволяя создавать длинные консольные конструкции и более тонкие плиты с меньшей опорой.Это сокращает время строительства, поскольку для заливки таких плит требуется меньше бетона.

Эти качества, продвигаемые напористым, а иногда и двуличным продвижением бетонной промышленности в начале 20 века, привели к его огромной популярности.

Железобетон конкурирует с более прочными строительными технологиями, такими как стальной каркас или традиционные кирпичи и строительный раствор. Во всем мире он заменил экологически чувствительные, низкоуглеродные варианты, такие как сырцовый кирпич и утрамбованную землю — исторические практики, которые также могут быть более долговечными.

Инженеры начала 20 века думали, что железобетонные конструкции прослужат очень долго — возможно, 1000 лет. На самом деле продолжительность их жизни больше примерно 50-100 лет, а иногда и меньше. Строительные нормы и правила обычно требуют, чтобы здания сохранялись в течение нескольких десятилетий, но разрушение может начаться всего через 10 лет.

Многие инженеры и архитекторы указывают на естественное сходство стали и бетона: они имеют схожие характеристики теплового расширения, а щелочность бетона может помочь подавить ржавчину.Но по-прежнему отсутствуют сведения об их составных свойствах — например, в отношении изменений температуры, связанных с воздействием солнца.

Многие альтернативные материалы для армирования бетона, такие как нержавеющая сталь, алюминиевая бронза и фибро-полимерные композиты, еще не получили широкого распространения. Доступность простой стальной арматуры привлекает застройщиков. Но многие проектировщики и разработчики не принимают во внимание дополнительные расходы на обслуживание, ремонт или замену.

Существуют технологии, которые могут решить проблему коррозии стали, например, катодная защита, при которой вся конструкция подключается к антикоррозийному электрическому току. Существуют также интересные новые методы контроля коррозии с помощью электрических или акустических средств.

Другой вариант — обработать бетон составом, ингибирующим ржавчину, хотя он может быть токсичным и не подходящим для зданий.Есть несколько новых нетоксичных ингибиторов, включая соединения, извлеченные из бамбука, и «биомолекулы», полученные из бактерий.

По сути, однако, ни одно из этих достижений не может решить врожденную проблему, заключающуюся в том, что использование стали внутри бетона разрушает его потенциально большую долговечность.

Экологические затраты на реконструкцию

Это имеет серьезные последствия для планеты. Бетон является третьим по величине источником выбросов углекислого газа после автомобилей и угольных электростанций.Только на производство цемента приходится примерно 5% мировых выбросов CO₂. Бетон также составляет самую большую долю отходов строительства и сноса и составляет около трети всех отходов свалок.

Переработка бетона сложна и дорога, снижает его прочность и может катализировать химические реакции, ускоряющие распад. Миру необходимо сократить производство бетона, но это будет невозможно без строительства долговечных конструкций.

В недавней статье я предполагаю, что широкое признание железобетона может быть выражением традиционного, доминирующего и, в конечном итоге, разрушительного взгляда на материю как на инертную. Но железобетон на самом деле не инертен.

Бетон обычно воспринимается как каменный, монолитный и однородный материал. Фактически, это сложная смесь вареного известняка, глинистых материалов и большого количества каменных или песчаных заполнителей.Сам известняк представляет собой осадочную породу, состоящую из раковин и кораллов, на формирование которых влияют многие биологические, геологические и климатологические факторы.

Это означает, что бетонные конструкции, несмотря на все их каменные поверхностные качества, на самом деле состоят из скелетов морских существ, вымоченных в скалах. Эти морские существа живут, умирают и превращаются в известняк через миллионы и миллионы лет. Этот временной масштаб резко контрастирует с продолжительностью жизни современных зданий.

Сталь также часто считается инертной и упругой. Такие термины, как «железный век», предполагают древнюю долговечность, хотя артефакты железного века сравнительно редки именно потому, что они ржавеют. Если видна строительная сталь, ее можно обслуживать, например, если мост Харбор-Бридж в Сиднее неоднократно красится и перекрашивается.

Однако, будучи заделанной в бетон, сталь скрыта, но тайно активна. Влага, проникающая через тысячи крошечных трещин, вызывает электрохимическую реакцию.Один конец арматуры становится анодом, а другой — катодом, образуя «батарею», которая обеспечивает преобразование железа в ржавчину. Ржавчина может расширять арматурный стержень в четыре раза, увеличивая трещины и заставляя бетон расколоться в процессе, называемом скалыванием, более известным как «рак бетона».

Я предлагаю изменить наше мышление и признать бетон и сталь яркими и активными материалами.Это не случай изменения каких-либо фактов, а скорее переориентация того, как мы понимаем эти факты и действуем в соответствии с ними. Чтобы избежать отходов, загрязнения окружающей среды и ненужного восстановления, потребуется мыслить далеко за рамки дисциплинарных представлений о времени, и это особенно верно для строительной отрасли.

Разрушенные цивилизации прошлого показывают нам последствия краткосрочного мышления. Мы должны сосредоточиться на строительстве структур, которые выдержат испытание временем, чтобы не получить громоздкие, заброшенные артефакты, которые не больше подходят для своего первоначального назначения, чем статуи острова Пасхи.

Железобетон

Технология строительства железобетонных конструкций, первоначально использовавшаяся в промышленных сооружения на заре двадцатого века стали новаторскими современная система, которая имеет много преимуществ по сравнению с массивной кладкой аналоги, когда он стал популярным для коммерческих структур благодаря 1920-е годы Эта структурная система значительно повысила огнестойкость здания, что сделало его одним из первых фаворитов для использования в промышленных и производственных зданиях.

Наряду с другими технологиями, созданными в то время, такими как лифты и электрические системы, бетонная структурная каркасная система также позволил застройку все более высоких зданий.

Каркасы железобетонные с равномерно расположенными клетками системы колонн, позволяющие создать интерьер, который можно оставить как большое открытое пространство или разделены на помещения с непостоянными, не несущими стенами. Точно так же на внешней стороне здания эта система позволяла неструктурное заполнение между колоннами, которое может быть заполнено большие окна, декоративные пазухи или другие элементы.

В то время как бетон использовался для строительства с древних времен, а римские инженеры укрепляли свои бетонные здания с различными материалами, включая черепки старой керамики, кирпичи, конский волос и дерево, только в 1800-х годах современный железобетон начали складываться. Один из первых патентов на железобетон. был выпущен в 1867 году французскому садовнику Жозефу Монье, который изобрел способ заливки металлического каркаса в бетон для изготовления садовых кадок и плантаторы. К концу девятнадцатого века архитекторы и инженеры во Франции и Восточной Европе экспериментировали с перевод этой концепции в архитектуру и инженерию.

Свойства бетона и его применение в архитектуре и инженерные проекты были впервые реализованы в США с масштабное строительство канала Эри в начале 1800-х гг. При строительстве канала было обнаружено что из выкопанного камня можно было сделать отличное качество гидравлический цемент. Хороший гидравлический цемент, водостойкий клей, был обычное дело в Европе, но очень дорогое в Соединенных Штатах до этого открытие. Гидравлический цемент местного производства, который в основном продается из районов Локпорт, штат Нью-Йорк и Ниагарский откос, использовался в строительство каналов и шлюзов, а затем стал ценным товаром отгружается по региону.2

Однако до широкого распространения бетона прошло почти столетие. для зданий в этом округе. Первое здание, построенное из железобетон в Соединенных Штатах был Дом Уильяма Э. Уорда, расположен в Порт-Честере, штат Нью-Йорк (NR 1976; Википедия). Построенный инженером-механиком Уордом между 1873 и 1876 годами, дом был полностью построен из железобетона, включая его мансардную крышу и башню в стиле готического возрождения. В то время как здание оставило бетон открытым, отмечая его уникальный строительный материал, стиль дома был в общепринятом Внутренняя лексика эпохи Второй Империи и Возрождения готики, включая даже лепные бетонные цитаты дать иллюзию традиционной каменной конструкции и дизайна.В то время как впечатляющие инновации Уорда в области железобетона были опубликованный в нескольких источниках, материал оставался в основном малоиспользуемая новинка того времени. 3

Архитектор английского происхождения Эрнест Лесли Рэнсом (1852-1917) был одним из первых новаторов в США, исследовавших потенциал железобетона в качестве строительного материала, экспериментируя с витая арматура в 1880-х гг. Его работа укрепилась бетон как широко распространенная, практичная и экономичная технология. Первоначально работая в районе Сан-Франциско, он построил несколько здания и мосты за это время до переезда на восток Берег.В 1897-1898 годах Рэнсом приписывают введение американского строители к железобетону как каркасной конструкционной системе, а не в виде твердого материала, похожего на стену, с его новаторским Pacific Нефтеперерабатывающий завод Coast Borax в Байонне, Нью-Джерси. Пока это здание наружные стены, задуманные как самонесущая кладка, внутри — балочно-балочная конструкция перекрытия. Когда разрушительный пожар охватил здание фабрики в 1902 году, уничтожив только его содержимое и любые элементы древесины, Тихоокеанское побережье Borax Building продемонстрировал огнестойкость усиленного бетонное здание.В 1902 году Рэнсом запатентовал настоящий усиленный скелет. бетонный метод строительства при разработке пристройки к Тихому океану Нефтеперерабатывающий завод Coast Borax, расширяющий плиту перекрытия за поверхность здание, которое тогда могло бы включать большие окна и кирпичные стены. Эта система, которая, как полагают, была введена Рэнсомом, создала первая настоящая железобетонная сетчатая внешняя стена 4

К 1905 году железобетон как архитектурный и инженерный материал был хорошо зарекомендовал себя, отчасти благодаря новаторству Рэнсома Работа.В эту раннюю эпоху использование железобетона в значительной степени ограничивается промышленными и производственными зданиями из-за его проверенных огнестойкость, прочные и очищаемые поверхности, достаточный свет обеспечивается большими окнами, что стало возможным благодаря его неструктурному внешнему виду стены, а также его устойчивость к вибрации. Детройтский архитектор и инженер Альберт Кан также был хорошо известен тем, что использовал конструкционные система для его многих заводских разработок этой эпохи, в том числе Packard Завод (1903, NRE) первое использование железобетона для завода в г. Детройт, а также Джордж Х.Автомобильный завод Pierce Company (1906-1907, NR 1974) .5

В то время как железобетон широко использовался для заводов и промышленных зданий, это было незадолго до начала производства железобетона. для использования в других архитектурных приложениях. Рэнсом (с Карлтоном Т. Стронг) спроектировал апартаменты Berkeley (также известные как отель Graystone) в Буффало в 1884–1887 (NR 1987), ранний пример большого многоэтажного железобетонного здания, оформленного в стиле итальянского Возрождения.

В 1903 году 15-этажное здание Ingalls Building в Цинциннати, штат Огайо (NR 1975), построенный фирмой Эльзнера и Андерсона с использованием Ransome’s запатентованная витая стальная арматура, была отмечена как первая железобетонный каркас небоскреба. Это здание продемонстрировало успешное использование железобетона для высотных зданий.

Пока железобетонные конструкционные системы были выявлены и оставлены в значительной степени непригоден для промышленного применения, при использовании в жилых или коммерческих приложений структурная система была часто облаченные в более элегантную кожу из декоративного кирпича или каменная кладка.И апартаменты Беркли, и здание Ингаллс подчеркнут эту эстетику своими орнаментированными фасадами, облицованными мрамор, терракота, глазурованный кирпич, литой бетон (в случае Berkeley Apartments) и другие материалы, выполненные в самых популярных архитектурные стили эпохи. Эти примеры показывают желание замаскировать концертную раму неструктурным и чисто декоративная кожа. Кажется очевидным, что архитекторы и дизайнеры time хотел различать жилые и коммерческие применения железобетон от объединений с заводами и промышленными использует.Также очевидно сохраняющееся ощущение того, что появление твердого кладка была более эстетичной, особенно для больше бытовых приложений. Эта тенденция продолжалась несколько десятилетий, о чем свидетельствует здание Хайлера 1926 года, которое также было спроектировано с чисто декоративной и неструктурной облицовкой поверх железобетонного каркаса.

Литой камень

По иронии судьбы, здание Хайлер представляет собой элегантное каменное здание. внешний вид отчасти благодаря другой популярной и инновационной технологии эпохи — искусственный или литой камень.Восточный и северный фасады здания облицованы искусственным камнем. материал, известный как искусственный камень, литой камень, бетон камень или под многими другими названиями. Он также использовался для изготовления таких элементов, как молдинги, консоли и детализированные панели6

Этот материал был экономичным способом имитации внешнего вида и внешний вид натурального камня, добытого в карьерах, за небольшую часть стоимости и был широко использовался во второй половине девятнадцатого века; он получил еще более широкое признание в двадцатом веке.7

Материал изготовлен из смеси воды, песка, крупного заполнителя, и вяжущие вещества, такие как натуральные цементы, портландцементы, оксихлоридные цементы и цементы на основе силиката натрия, используемые в качестве связующих агенты. В зависимости от различных используемых элементов окраска и внешний вид литого камня мог сильно различаться, имитируя многие разные виды и цвета натурального камня. Например, используя легкая цементная матрица и добавление дробленого мрамора, полученный литой камень может напоминать известняк, который может быть смесью, используемой для Здание Хайлера.Кроме того, литые блоки могут быть вырезаны или обработаны еще больше усиливают их сходство с натуральным камнем.8

В здании Хейлер использовался литой камень, чтобы создать иллюзию натуральный камень за небольшую плату, улучшающий внешний вид здания величия, изысканности и элегантности в лучших магазинах Буффало улица.

1 На чертежах Хортона обозначены многие декоративные элементы, такие как лепные украшения, панели и консоли из резного известняка; тем не мение они кажутся идеально соответствующими цвету и текстуре искусственного каменная обшивка здания.Эти элементы, похоже, были отрисованы из литого или искусственного камня.

2 Дженнифер Валковски, Исторические ресурсы разведывательного уровня Обзор — город Локпорт, округ Ниагара, штат Нью-Йорк. (Буффало, апрель 2011) 4-16.

3 L.E. Gobrecht, William E. Ward House Национальный регистр Номинация «Исторические места», 1976 год. Государственный исторический заповедник штата Нью-Йорк. Офис. Интернет.

4 Бетси Х. Брэдли, Работы: Промышленная архитектура Соединенных Штатов (Нью-Йорк: Оксфорд, Великобритания, 1999) 156-157.

5 Брэдли 157–159.

6 Хотя рисунки Хортона указывают, что детали должны быть вырезаны известняка, трудно определить, проводилось ли это в финальное здание. Эти элементы так искусно переданы и прекрасный внешний вид, соответствующий цвету и текстуре поверхностный камень; они, кажется, были завершены из литого камня. Этот метод широко использовался для такой повторяющейся, детальной резьбы на время.

7 Интересно отметить, что Фредерик Рэнсом, отец пионер железобетона Эрнест Л.Рэнсом был одним из первых пионеров в искусственный камень, получив патент на искусственный песчаник в г. Англия в 1844 году. См .: The Mechanic’s Magazine, ed. Р.А. Brooman, Vol. LXVI Лондон: Робертсон, Бруман и Ко, 3 января — 27 июня 1857 г .: 126.

Железобетон

Хороший структурный анализ и проектирование должны быть дополнены соответствующими деталями армирования, чтобы гарантировать, что конструкция в целом ведет себя так, как моделируется проектировщиком.С другой стороны, плохо детализированная конструкция может страдать от неприглядных трещин, чрезмерного прогиба или даже обрушения. Хорошие детали и конструкции стержней должны быть практичными, удобными в сборке, рентабельными и подходящими для предполагаемого использования.

Арматура предназначена в основном для сопротивления внутренним растягивающим силам, рассчитанным на основе анализа. Кроме того, в зонах сжатия предусмотрено усиление для увеличения способности к сжатию, увеличения пластичности, уменьшения длительных прогибов или увеличения способности балок к изгибу.

Кроме того, арматура необходима для предотвращения чрезмерного растрескивания в результате усадки или температурных изменений удерживаемых элементов конструкции. Боковое армирование (хомуты, стяжки и обручи) используется для обеспечения сопротивления основным растягивающим напряжениям, возникающим в результате сдвига. Боковое армирование в высоконапряженных участках зон сжатия балок и стыков колонн обеспечивает удержание. Это особенно важно для конструкций, расположенных в зонах повышенного сейсмического риска.

Важно обеспечить адекватную площадь арматуры, необходимую для противодействия внутренним силам растяжения или сжатия, необходимым для достижения расчетной прочности сечения.Предусмотренная область армирования не будет полностью эффективной, если она не будет полностью развита. Основным требованием для разработки арматурных стержней является то, что арматурный стержень должен быть встроен в бетон на достаточном расстоянии с каждой стороны критического сечения, чтобы развить пиковую силу растяжения или сжатия в стержне в этом сечении. Армирование может быть выполнено с помощью длины заделки, крючков, механических анкерных устройств, деформированной арматуры с головкой или комбинации этих методов.

Публикации

Примечания PCA к Строительному кодексу ACI 318-11, EB712
Акцент делается на «как использовать» код, включающий обсуждение положений кодекса и полностью проработанные проектные решения для реальных проблем.Было установлено, что это руководство также является неоценимым подспорьем для преподавателей, подрядчиков, производителей материалов и продукции, органов строительного кодекса, инспекторов и других лиц, участвующих в проектировании, строительстве и регулировании бетонных конструкций. Публикация на более чем 900 страницах помогает лучше понять искусство и науку строительной инженерии за счет представления последних исследований и процедур проектирования. Включая обсуждения истории и философии конкретного дизайна, документ стремится проинформировать читателя как о «букве закона», так и, что более важно, о «духе», лежащем в основе положений кодекса.

Упрощенное проектирование железобетонных зданий, EB204
В этом новом, четвертом издании практикующим инженерам представлены экономящие время методы анализа, проектирования и детализации основных элементов каркаса железобетонного здания. Пересмотренный и обновленный до ACI 318-11, он включает положения о сейсмической и ветровой нагрузке в соответствии с Международным строительным кодексом (IBC 2009). Все уравнения, вспомогательные средства проектирования, графики и требования к кодам были обновлены до текущих кодов.Были добавлены расширенные иллюстрации теории и основ, а также новые средства проектирования, позволяющие экономить время, чтобы включить более широкий диапазон значений прочности бетона. Также содержит новую главу об экологичном дизайне.

PCA 100-2012, Предписательное проектирование наружных бетонных стен для одно- и двухквартирных домов, EB562
В этой публикации предлагается упрощенный подход к проектированию бетонных оснований, фундаментных стен и надземных стен с учетом обеих нагрузок. несущие и ненесущие, предназначены в первую очередь для использования в отдельно стоящих одно- и двухквартирных домах.Это второе издание стандарта пересмотрено для согласования с критериями минимальных расчетных нагрузок для зданий и других конструкций Американского общества инженеров-строителей (ASCE) от 2010 года, изложенными в Требованиях к зданиям Американского института бетона для конструкционного бетона от 2011 года. Стоимость в 70 долларов. Доступен в формате PDF с паролем.

Сейсмическая детализация бетонных зданий , SP382
Эта публикация содержит исчерпывающий обзор требований к сейсмической деталировке, содержащихся в Требованиях Строительных норм для конструкционного бетона (318-05) и Комментариях (318R-05), которые приняты посредством ссылки в Международный строительный кодекс 2006 года.Дополнительный компакт-диск включен с деталями армирования балок, колонн, двусторонних плит, стен и фундаментов. 2007 г., 80 стр. Доступно в виде печати

Примечания PCA к требованиям строительных норм ACI 318-08 для конструкционного бетона с проектными приложениями

Бетонные полы на земле, EB075

Долговечные характеристики бетонных полов не случайны.Необходимо обратить внимание на различные факторы, влияющие на толщину плиты и другие элементы конструкции, такие как стыки и земляное полотно. Это расширенное четвертое издание, предназначенное для дизайнеров, описывает проектирование, строительство и ремонт бетонных полов на земле, уделяя особое внимание достижению наилучшего возможного баланса между требованиями к обслуживанию, стоимостью и техническим обслуживанием.

Щелкните здесь, чтобы получить техническую заметку о модуле упругости грунтового основания.

Сейсмическая детализация бетонных зданий , SP382

Эта публикация содержит исчерпывающий обзор требований к сейсмической деталировке, содержащихся в Требованиях Строительных норм для конструкционного бетона (318-05) и Комментариях (318R-05), которые приняты ссылка в Международном строительном кодексе 2006 года.Дополнительный компакт-диск включен с деталями армирования балок, колонн, двусторонних плит, стен и фундаментов. 2007, 80 стр.

Щелкните здесь для получения технической заметки.

Системы бетонных перекрытий и многое другое, CD013

На этом компакт-диске представлен авторитетный обзор систем бетонных полов, который раскрывает проблемы и соображения, которые специалисты по проектированию используют при выборе системы бетонных полов.Мультимедийный формат помогает архитекторам, инженерам и преподавателям извлекать выгоду из преимуществ каждого типа напольных покрытий.

Длиннопролетные системы бетонных полов , SP339

Обсуждаются популярные длиннопролетные системы бетонных перекрытий: ленточно-балочные и широкомодульные. Включает предварительные оценки и параметры количества материалов для различных пролетов и условий нагружения. Диаграммы относительной стоимости помогают сделать выбор экономичным.Печатная копия доступна в библиотеке PCA.

Отраслевые ресурсы

Институт железобетонной арматуры (CRSI) предлагает множество ресурсов для инженеров, архитекторов, подрядчиков — почти всех, кто работает с железобетоном. Руководство CRSI по стандартной практике предлагает стандарты для оценок, детализации, изготовления и размещения арматурной стали, а их Руководство по проектированию (основанное на ACI 318-98 Требования строительных норм для конструкционного бетона) является ценным справочным материалом.Институт сборного / предварительно напряженного бетона (PCI) и Институт последующего натяжения (PTI) также предлагают ресурсы для работы с железобетоном.

Сейсмическое поведение соединений железобетонных каркасов в прибрежной атмосфере

Целью исследования является изучение влияния циклов коррозии соляным туманом на сейсмические характеристики соединений балок и колонн железобетонного каркаса в прибрежной атмосфере. Основываясь на испытаниях на низкую циклическую нагрузку шести образцов соединения балки и колонны железобетонной рамы, это исследование анализирует характер отказов, петли гистерезиса, несущую способность, смещение, кривые основной цепи и способность рассеивания энергии поврежденных коррозией соединений балки и колонны железобетонной рамы.Влияние циклов коррозии соляного тумана и степени осевого сжатия испытывают неоднократно. Результаты показывают, что при одинаковом уровне осевого сжатия образцов шарниров рамы по мере увеличения циклов соляного тумана прочность, пластичность, рассеяние энергии, несущая способность и деформационная способность соединений ухудшались в разной степени． Когда уровень коррозии такой же, ухудшение жесткости оказалось более очевидным по мере увеличения степени осевого сжатия. Затем по результатам испытаний анализируется и формируется правило дегенерации поведения соединений балки и колонны железобетонного каркаса; модели восстанавливающей силы вырождения корродированных стыков балки и колонны RC каркаса сформированы и проверены на основе трехлинейной модели вырожденной восстанавливающей силы Клафа и введения в индекс циклического вырождения.Результаты показывают, что модель восстанавливающей силы может лучше описать гистерезисные характеристики соединений балка-колонна корродированных RC-рам. Исследование является теоретическим ориентиром для сейсмического анализа каркасной конструкции ЖБ при воздействии прибрежной атмосферной среды.

1. Введение

Коррозия арматуры является основной причиной разрушения железобетонных конструкций [1, 2]. Коррозия продольной арматуры приведет к уменьшению эффективной площади поперечного сечения, ухудшению механических свойств и ослаблению сцепления между стальным стержнем и бетоном [3].Коррозия стремена уменьшит удержание на бетонной основе [4], что ухудшит характеристики железобетонных конструкций [5]. Из-за более высокого уровня влажности воздуха и хлорид-иона, совокупная скорость потери массы стали в прибрежной атмосфере выше, чем в общей атмосфере. В результате хлорид-ионная эрозия является основной причиной коррозии стальных стержней в прибрежной атмосфере [6]. Кроме того, Китай — страна с протяженной береговой линией и частыми землетрясениями, а RC-конструкции в прибрежной атмосфере также расположены в районах землетрясений.Следовательно, необходимо изучить влияние проникновения хлорид-ионов на сейсмические характеристики ЖБ конструкций в прибрежной атмосфере.

В настоящее время отечественными и зарубежными учеными проведены обширные исследования ухудшения сейсмических характеристик корродированных железобетонных конструкций. Оу и Нгуен [7, 8] экспериментировали с сейсмическими характеристиками корродированных железобетонных балок. Это показало, что коррозия в продольной растянутой арматуре оказала значительное пагубное влияние на дрейф текучести, нагрузку текучести и пиковую нагрузку [7].Коррозия обручей существенно повлияла на деформационную способность балок, но не оказала значительного влияния на несущую способность балок [8]. Zheng et al. [9] экспериментировали с сейсмическим поведением корродированных балок железобетонного каркаса, которые вышли из строя в режиме изгиба-сдвига в условиях искусственного климата. Он показал, что пластичность, несущая способность, жесткость и гистерезисная энергия образцов постепенно уменьшались с увеличением степени коррозии стальных стержней. Режим разрушения будет переходить от разрушения при сдвиге при изгибе к разрушению при сдвиге.Ou et al. В [10] изучались характеристики большой части корродированных RC-балок, подвергнутых циклической нагрузке. Экспериментальные результаты были аналогичны результатам Zheng et al. [9]. Группа исследований изучила влияние степени коррозии и степени осевого сжатия на сейсмические характеристики RC колонн [11–14]. Zheng et al. [11] показали, что несущая способность, деформационная способность и способность рассеивать энергию образцов уменьшались по мере увеличения коррозии стали.

Gan et al. [15] предложили соединительную систему, которая соединяла тонкостенную квадратную железобетонную стальную трубу (RCFST) колонну с ж / б балками с обеих сторон соединения. Чжоу и др. [16] провели циклические испытания прямоугольной железобетонной колонны на стыках железобетонных балок и изучили сейсмические характеристики стыков. Канчанадеви и Раманджанеюлу [17] исследовали сейсмический отклик поврежденных коррозией узлов балки-колонны. Результаты показали, что корродированные образцы показали плохие гистерезисные характеристики в виде огромной нециклической деградации прочности.Ян и др. [18] провели циклические испытания десяти корродированных соединений балки и колонны системы SCOPE, и исследования показали, что коррозия стальных стержней значительно повлияла на сейсмическое поведение конструкции. Судя по вышеуказанным исследованиям, исследования сейсмических характеристик корродированных бетонных конструкций в основном были сосредоточены на изгибаемых и сжимающихся элементах, а образцы соединений железобетонной рамы были еще меньше. Следует отметить, что в большинстве исследований для ускорения коррозии стали использовались электрохимические методы [7, 8, 12–14, 19, 20], в то время как Yuan et al.[21] и Zhang et al. [22] указали, что механизм коррозии и характеристики поверхности стальных стержней после коррозии в условиях электричества, очевидно, отличались от таковых в естественных условиях, но искусственная погодная среда для ускорения коррозии была в основном такой же, как и коррозия естественной окружающей среды. Технология моделирования искусственной климатической среды является важным способом разработки методов испытаний на прочность элементов железобетонных конструкций [21].

В этом исследовании используется технология ускоренной коррозии в искусственных климатических условиях (испытание на коррозию в солевом тумане) для моделирования прибрежной атмосферной среды для проведения ускоренного испытания на коррозию шести образцов соединения балки и колонны железобетонной конструкции и псевдостатических испытаний для исследования влияние степени коррозии стали и степени осевого сжатия n (, где N — осевая сила, — прочность бетона на сжатие, и — ширина и высота сечения бетонной колонны, соответственно) на сейсмическое поведение Стыки балки и колонны ЖБ.

В последние годы было проведено множество исследований по моделированию восстанавливающих сил конструкций в стране и за рубежом. Типичные модели восстанавливающей силы включают вырожденную билинейную модель Клафа и Джонстона [23], модель восстанавливающей силы Рамберга – Осгуда [24], вырожденную трехлинейную модель Такэда [25], модель восстанавливающей силы Бука и Вена [26, 27] и т. Д. Однако эти исследования основаны на неповрежденных образцах и не учитывают влияние факторов окружающей среды, например, исследование влияния коррозии соляного тумана в прибрежной атмосфере на сейсмические характеристики конструкций железобетонного каркаса меньше, и исследование соответствующей модели возвращающей силы почти пусто.

Целью данного исследования является исследование сейсмического поведения соединений железобетонного каркаса в прибрежной атмосфере, а по результатам сейсмических экспериментов получены модель основной кривой коррозионных соединений и индекс циклического разрушения на основе повреждения соляным туманом. Затем создается и проверяется модель восстанавливающей силы соединения с учетом коррозионного повреждения стального стержня. Исследование может стать основой для оценки сейсмических характеристик существующих бетонных конструкций в прибрежной атмосфере.

2. Экспериментальная программа

2.1. Конструирование и изготовление образцов

Основываясь на принципе проектирования «сильный компонент, слабое соединение», в этом эксперименте были спроектированы и изготовлены шесть образцов соединения балки и колонны железобетонной рамы, которые были взяты из сборки балка-колонна между обычным каркасом, препятствующим образованию трещин. точки изгиба. Принимая во внимание ограничение размеров камеры окружающей среды, использованной в этом исследовании, геометрическое уменьшение соединенного образца составляло 1: 3.Основными параметрами исследования были степень осевого сжатия и степень коррозии стали, а расчетные параметры образцов соединений приведены в таблице 1. Образцы соединений имели длину 2,2 м, высоту 1,45 м, а поперечное сечение балки составляло 150 × 250 мм ² , поперечное сечение колонны 200 × 200 мм ² , марка прочности бетона C30, продольные стержни балок-колонн все HRB335, хомуты все HPB235 . Поперечное сечение и детали армирования шести образцов соединений показаны на рисунке 1.