Общие сведения
Согласно ГОСТ 21.501—93, под строительной конструкцией понимают часть здания или сооружения функционального назначения (каркас здания, покрытие, перекрытие и т.п.).
Конструкция состоит из элементов, взаимно связанных в процессе строительных работ.
Строительным изделием считается элемент строительной конструкции (колонна, ригель, плита перекрытия, панель стены, арматурный каркас и т.п.), изготовленный не на месте установки.
Железобетонными называются конструкции, в которых совместно работают бетон и сталь. Общими положительными свойствами бетона являются его значительная прочность при сжатии, возможность придания выполняемой из него конструкции любой формы, огне-, водостойкость и т.п. Однако хорошо работая при сжатии, бетон хуже воспринимает растягивающие усилия (примерно в 10—15 раз). Чтобы избежать разрушения бетонной конструкции при работе ее на растяжение, в растянутую зону помещают стальные стержни — арматуру, которые хорошо воспринимают растягивающие усилия.
Кроме того, для стали в железобетоне создаются благоприятные условия работы, так как бетон предохраняет арматуру от коррозии и резких колебаний температуры. Таким образом, при растяжении железобетонной конструкции бетон вначале будет растягиваться вместе с арматурой, но удлинение конструкции может достичь величины, при которой в наиболее слабых местах бетона появятся трещины. Чтобы предотвратить это, бетон сжимают путем предварительного натяжения арматуры. В этом случае растягивающие усилия, возникающие при эксплуатационных нагрузках, поглощаются предварительным сжатием бетона. Железобетонные конструкции, в которых арматуру натягивают до бетонирования, называют конструкциями с предварительным напряжением. Предварительное натяжение арматуры может быть получено механическим или электротермическим способом.
Арматура может быть жесткой — из прокатных профилей (швеллер, двутавр, рельс и т.п.) и гибкой — из стержней малого сечения круглого или периодического профиля (рис. 11.1.1, а, б), придающего стержням лучшее сцепление с бетоном. Обозначение некоторых арматурных сталей приведено в табл. 11.1.1. В настоящее время новое обозначение арматурной стали еще не получило широкого распространения. Поэтому в спецификациях, приводимых в учебнике, оставлены старые обозначения.
В зависимости от работы, которую выполняет в железобетонных конструкциях арматура, различают ее следующие виды.
Рабочая арматура — это арматура, воспринимающая растягивающие усилия (рис. 11.1.2).
Распределительная арматура укладывается поперек рабочей и служит для более равномерного распределения нагрузки на рабочие стержни, сохранение их взаимного размещения при бетонировании, а также для восприятия усадочных и температурных усилий в бетоне.
Хомуты и поперечные стержни (в сварном каркасе) обеспечивают неизменное положение рабочей арматуры и одновременно воспринимают часть усилий. Хомуты применяются в балках, колоннах, арках и рамах. Они могут быть открытыми и закрытыми.
Монтажная арматура служит доя прикрепления хомутов и поперечных стержней. Обычно диаметр монтажной арматуры 10—12 мм.
Ненапрягаемую арматуру железобетонных конструкций выполняют, чаще всего, в виде сварных сеток и каркасов. Изготавливают их на специальных сварочных машинах.
Применяют плоские и рулонные сварные сетки (рис. 11.1.3, а, б). В рулонных сетках стержни одного направления обычно бывают рабочими, а другого — монтажными. Плоские сетки могут иметь рабочую арматуру в одном или двух направлениях. Диаметр проволоки и стержней в сварных сетках принимается от 3 до 9 мм.
Сварные каркасы (рис. 11.1.4, а, б) состоят из продольных и поперечных стержней, причем продольные стержни могут быть расположены в один или два ряда. Продольные стержни могут располагаться по одну или обе стороны от поперечного стержня. Одностороннее расположение предпочтительнее, так как упрощает сварку и обеспечивает лучшее сцепление с бетоном.
Пространственные каркасы образуют из отдельных плоских каркасов, соединяя их сваркой или сгибая плоские сетки (см. рис. 11.1.4, б).
Закладные детали (рис. 11.1.5, а—в) предназначены для соединения отдельных конструкций. Они представляют собой закрепленные в бетоне полосовую, угловую сталь или стержни. Отдельные виды арматуры в железобетонной конструкции соединяют между собой с помощью специальной проволоки или сваркой.
Все железобетонные конструкции по способу изготовления делятся на монолитные и сборные.
Монолитные конструкции выполняют полностью на строительной площадке в том месте здания или сооружения, где они предусмотрены проектом. В настоящее время из монолитного железобетона строят целые здания.
Сборные конструкции изготавливают на специальных заводах и доставляют к месту строительства в готовом виде.
Конструкции из сборного железобетона лучшего качества; их применение позволяет сокращать сроки строительства, хотя и несколько удорожает его.
Плиты являются простейшей железобетонной конструкцией. В ее нижнюю растянутую зону укладывают арматуру. В направлении пролета укладывают рабочую арматуру, которая воспринимает все растягивающие усилия (рис. 11.1.6).
Распределительную арматуру диаметром 3—6 мм ставят без дополнительных расчетов. Железобетонные плиты армируют, в большинстве случаев, сварными сетками.
Толщину железобетонных плит, перекрытия и покрытий промышленных зданий принимают в пределах 25—60 мм для сборных и 50-80 мм для монолитных конструкций при арматуре диаметром 3—10мм. Защитный слой бетона, т.е. расстояние от внешней плоскости конструкции до арматуры, должен составлять 10—15 мм.
Панели, применяемые для устройства перекрытий, представляют собой плиты прямоугольной формы, рассчитанные по длине на перекрытие всего помещения. Обычно панели перекрытий пустотелые с круглыми или овальными пустотами (до 50 % пустот). Длина их около 6 м, ширина 0,8—1,5 м, а высота 20— 22 см. Поверхность панели, подготовленную под покраску, отмечают стрелкой.
Стеновые панели и блоки могут быть одно и многослойные. Однослойные панели выполняют из легкого бетона, а многослойные — с теплоизоляционным слоем.
Балки применяют прямоугольного (рис, 11.1,7), таврового и двутаврового сечений. Схема нагрузки балки дается на чертеже, В современном строительстве балки, чаще всего, армируют сварными каркасами, состоящими из рабочих стержней и поперечной арматуры.
Колонны сооружают, главным образом, квадратного, прямоугольного или двутаврового сечения. Различают также колонны одно- и двухветвевые. Колонны армируют отдельными стержнями или сварными каркасами. В первом случае, помимо рабочей арматуры, ставят замкнутые хомуты, привязанные к арматуре проволокой, а при армировании каркасами — поперечные стержни. Диаметр рабочей арматуры 12—14 мм, а хомутов и поперечных стержней — 6—10 мм. Расстояние между хомутами не должно превышать 15, а в сварных каркасах 20 диаметров рабочих стержней. Колонны в промышленных зданиях без мостовых кранов обычно имеют сечение 40x40 или 40x60 см. Защитный слой бетона 25—50 мм.
Железобетонные фундаменты являются основным видом фундаментов под колонны. Как правило, они имеют в плане квадратную форму. При большинстве внецентренных нагрузок фундаменту в плане придают прямоугольное очертание. В монолитных конструкциях чаще всего применяют фундаменты ступенчатого и стаканного типов. В фундаментах стаканного типа в верхней части устраивают гнездо (стакан), куда устанавливают колонну. Глубина гнезда должна быть не менее большего размера сечения колонны. Стенки стакана и нижнюю плиту фундамента армируют. Для армирования нижней плиты чаще всего используют сетки с диаметром стержней не менее 10мм. Защитный слой бетона 30—70 мм.
Железобетонные фундаменты применяют для опирания сплошных несущих стен и ряда колонн. Оба вида фундаментов могут быть сборными, сборно-монолитными и монолитными.
Сборные ленточные фундаменты под сплошные несущие стены выполняют из фундаментных плит и блоков. Плиты имеют трапециевидную форму, длина их 800 мм, 1000 мм, 1200 мм, ширина 1200—3200 мм, высота 400—500 мм. Фундаментные блоки имеют прямоугольную форму, их длина может достигать 3000 мм, толщина 400—600 мм, а высота 600 мм,
