Домой Применение бетона Виды железобетонных конструкций: фундамент, колонны, панели, плиты и балки

Виды железобетонных конструкций: фундамент, колонны, панели, плиты и балки

Особенности конструкций

Железобетонная конструкция нашла применение в строительстве жилых зданий, производственных сооружений и инженерных построек. Наиболее часто применяют сборный железобетон, но встречается монолитный и сборно-монолитный. Чтобы получить изделие наименьшей массы, насколько это позволяет технология, снизить расходы на оплату труда и материалы, для железобетонных конструкций применяют качественный бетонный раствор и арматуру высокой прочности.

Основные виды железобетонного изделия применяются в строительстве, где температурный режим не превышает пятидесяти градусов по Цельсию и не опускается до минус семидесяти градусов. Железобетонными конструкциями пользуются чаще стальных или каменных в случае возведения следующих объектов:

  • аэродромы;
  • атомные реакторы;
  • бункера;
  • дымовые трубы большой высоты;
  • различные массивные сооружения;
  • здания складского назначения;
  • дороги;
  • фундаменты;
  • морские сооружения;
  • заводские постройки.

3ab3bfd999e15cba74c018dcfaaf22f1.jpgЧасто ЖБИ являются основой конструкций промышленных объектов и жилых домов.

В железобетонных конструкциях следующие преимущества:

  • прочность, которая со временем только увеличивается;
  • долговечность;
  • стойкость к воздействию огня;
  • относительно допустимая цена;
  • возможность собственноручного изготовления;
  • стойкость к сейсмической активности;
  • возможность железобетона принимать различные архитектурные формы.

К недостаткам относятся:

  • образование трещин;
  • большой вес;
  • требуется дополнительное утепление;
  • теплопроводность.

Строящиеся небоскребы со смешанной конструктивной схемой

Наименование Место строительства Высота, м Количество этажей Конструктивная система
Финансовый центр «Хуаньцью» г. Шанхай г. Шанхай 492 101 Железобетонный ствол ядра жесткости, железобетонные колонны с жесткой арматурой и стальные балки
Международный торговый центр г. Да Лень г. Да Лень 341 78
Китайский международный торговый центр (3-й объект) г. Пекин 317 73

В 1991 году в лаборатории Китайской строительной академии проводили эксперименты с использованием модели масштабом 1:20 23-этажной сталебетонного здания со смешанной конструктивной системой. Эксперименты включали вертикальное нагружение, изучение динамических и энергетических свойств модели. Эксперимент проводили на стадии упругой работы, на стадии упругой пластической работы при повторно действующих нагрузках и т.д. Результаты исследований показали, что смешанная конструктивная схема здания — это хорошая сейсмостойкая конструктивная система, которая может применяться в районах с сейсмичностью до 8 баллов. Перемещение вершины стапе- железобетонных комбинированных конструкций принимается 1/700… 1/300Я (Н- высота здания). Предельное допустимое перемещение составляет приблизительно (1/40)Н. Коэффициент затухания в сталебетонных смешанных конструкциях колеблется между стальными и железобетонными конструкциями и составляет — 3.. .4%.

В 2004 году в лаборатории Китайской строительной академии проводили эксперименты на модели в масштабе 1:10 30-этажной сталежелезобетонной комбинированной конструкции здания. Модель проектировали по нормам «Технической инструкции по проектированию конструкций высотных зданий». Высота модели — 10,9 м, вертикальная нагрузка составила 6ор&е Л50 т. Эксперимент в упруго-пластической стадии работы конструкций проводили при повторно действующих нагрузках. Измеряли тип колебания конструкции, период затухания и другие динамические свойства конструкций в разных стадиях. В конечном итоге перемещение вершины здания при разрушении не превысило 1/50 суммарной его высоты. Это подтвердило, что смешанная конструкция имеет хорошее сейсмостойкие свойства.

Плиты

9.8 Армирование плоских плит следует осуществлять продольной арматурой в двух направлениях, располагаемой у нижней и верхней граней плиты, а в необходимых случаях (согласно расчету) и поперечной арматурой, располагаемой у колонн, стен и по площади плиты.

9.9 На концевых участках плоских плит следует устанавливать поперечную арматуру в виде П-образных хомутов, расположенных по краю плиты, обеспечивающих восприятие крутящих моментов у края плиты и необходимую анкеровку концевых участков продольной арматуры.

9.10 Количество верхней и нижней продольной арматуры в плите перекрытий (покрытия) следует устанавливать в соответствии с действующими усилиями. При этом рекомендуется для нерегулярных конструктивных систем с целью упрощения армирования устанавливать: нижнюю арматуру одинаковой по всей площади рассматриваемой конструкции в соответствии с максимальными значениями усилий в пролете плиты; основную верхнюю арматуру принимать такой же, как и нижнюю, а у колонн и стен устанавливать дополнительную верхнюю арматуру, которая в сумме с основной должна воспринимать опорные усилия в плите. Для регулярных конструктивных систем продольную арматуру рекомендуется устанавливать по надколонным и межколонным полосам в двух взаимно перпендикулярных направлениях в соответствии с действующими в этих полосах усилиями.

Для сокращения расхода арматуры можно также рекомендовать установку по всей площади плиты нижней и верхней арматуры, отвечающей , а на участках, где действующие усилия превышают усилия, воспринимаемые этой арматурой, устанавливать дополнительную арматуру, в сумме с вышеуказанной арматурой, воспринимающей действующие на этих участках усилия. Такой подход приводит к более сложному армированию перекрытий, требующему более тщательного контроля арматурных работ.

Характеристики железобетона

Бетон обладает большой прочностью. Это позволяет строить здания с долгим сроком эксплуатации. К тому же он хорошо выдерживает перепады температуры. К другим полезным характеристикам этого материала причисляют:

  • морозостойкость,
  • высокую плотность,
  • водонепроницаемость,
  • огнестойкость.

Прочность бетона при сжатии в 10—20 раз больше, чем при растяжении. Этот параметр во многом зависит от используемого песка и гравия. Главную роль играет качество цемента. Именно цемент определяет, насколько прочным будет состав.

Заливка бетоном позволяет защитить арматуру от коррозии. Строения, выполненные из этого материала, отличаются долговечностью и стойкостью. Очень сильно на качество материала влияет пористость, а именно отношение пор к общему объёму.

Важно! Поры есть в любой конструкции. Они появляются в результате испарения воды, не вступившей в реакцию с цементом

Очень часто большая пористость является доказательством использования недостаточного количества цемента в смеси.

Плотность представляет собой отношение массы бетона к его объёму. Чем выше эта характеристика, тем более прочной будет железобетонная конструкция. Благодаря высокой плотности бетон хорошо противостоит сжатию.

Вне зависимости от толщины железобетонной конструкции она может эффективно передавать тепловой поток. Теплопроводность бетона в 50 раз меньше, чем у стали, но намного выше, нежели у кирпича.

Результатом невысокой теплопроводности железобетонных конструкций становится их огнестойкость. Благодаря этому данный материал также используют при обустройстве промышленных цехов, где приходится работать с высокими температурами.

Важно! Железобетонные конструкции могут выдерживать температуру до 1000 градусов на протяжении длительного времени. При этом изделия не разрушаются и не трескаются.

Важной является его морозоустойчивость. Этот материал при насыщении водой может выдерживать многократные перепады температур без каких-либо последствий. Процент снижения прочности минимальный.

7aea8b09a92f5647465a085430c2af7b.jpg

Тем не менее у бетона есть один весомый недостаток. Его сопротивление растяжению крайне мало. Поэтому в конструкцию добавляются армированные элементы. К примеру, стальная проволока или прутья.

Единая железобетонная конструкция обладает высокой прочностью и хорошим сопротивлением растяжению. К тому же технология создания данных изделий за последние 150 лет сильно изменилась и продолжает совершенствоваться каждый день.

Что такое армирование

Армирование позволяет создавать железобетонные конструкции на века.

e4ff87629a80d9bb22b0ca36ccd9995a.jpg

Лучшим примером в данном контексте будет постройка прочного и долговечного пола. В процессе работы осуществляется стяжка на металлической основе. Бетонный пол бывает следующих видов:

  • наливной;
  • опирающийся на грунт или плиты;
  • стяжка со слоем теплоизоляции;
  • стяжка, базирующаяся на плитах перекрытия.

Кроме увеличения прочности железобетонной конструкции, армирование позволяет сократить затраты бетона. В процессе работы могут использоваться такие материалы, как:

  • арматурный каркас,
  • сетка из стекловолокна,
  • сетка из катанки,
  • сварная сетка с ячейками,
  • сетка из полимеров,
  • фиброволокно.

Широкий выбор даёт возможность подобрать оптимальный вариант для создания качественной и долговечной железобетонной конструкции.

Какие бывают ЖБИ и где их применяют

Основные виды железобетона, которые пользуются популярностью в строительной сфере:

4914bba43435945ad940460fc9b6c915.jpgДорожные плиты. Используются для постройки магистралей, взлетных полос на аэродроме. Обладают высокой прочностью, могут выдержать значительные нагрузки.

8073a7a4d859dfb167220eecf88346ca.jpgПлиты для перекрытий. Они применяются в строительстве жилых домов. Играют роль готовых полов и потолков одновременно. Такие перекрытия бывают ребристыми, цельными и пустотелыми. Для постройки небольших частных домов изготавливают специальные облегченные плиты (можно встретить такое название «многопустотные»).

391ed0b2f8c8f378889726b645ad24ab.jpegПеремычки. Используются для того, чтобы перекрыть проемы, повысить прочность конструкции. В зависимости от ширины перемычки бывают брусковыми, несущими плитными, фасадными и балочными.

05734020bdaa0dc74e0c150e6af9f0d9.jpgДиафрагмы жесткости. Предназначены для восприятия и перераспределения горизонтальных нагрузок.

4424fee4063a413d15badcdb5bf08c69.jpgФундаментные блоки. Их используют для оборудования подвальных помещений, закладки различных видов фундамента (ленточный, плитный, столбчатый). Блоки могут быть различных размеров: 30 кг – предназначены для частного строительства; от 350 кг – используются для постройки массивных конструкций. Они бывают сплошными, ленточными, стеновыми, с пустотами (п-образные).

a8aa66010041d09db2a2cce30e839378.jpgЖелезобетонные сваи. Этот строительный материал нужен для закладки свайного фундамента. Они бывают забивными, оболочными, винтовыми, вдавливаемыми.

b83c0c737528e815d9db27156eff51ae.jpgКольца. Речь идет о кольцах, которые используются для постройки колодцев.

Все вышеперечисленные ЖБИ считаются крупногабаритными. Но существуют и мелкие элементы. Это различные виды тротуарной плитки, бордюры, секции для забора, люки. Все к эти изделия производит ПК «Конструктив». в ПК «Конструктив» — это получить качественные изделия в минимальные сроки.

Конструктивные особенности сжатых элементов с гибкой

продольной арматурой и хомутами

Поперечное сечение сжатых элементов, как правило, принимают: при малых эксцентриситетах — квадратное, круглое, кольцевое, при больших — прямоугольное, двутавровое. Элементы квадратного и прямоугольного сечений просты в изготовлении, но более материалоемкие. Размеры поперечного сечения определяют расчетом и в целях унификации принимают кратными 50 мм, если размер сечения не превышает 500 мм, и кратным 100 мм — при

больших размерах.

В зависимости от особенностей армирования сжатые элементы различают: 1. по виду продольного армирования:

а) с гибкой продольной арматурой и хомутами (рис. а); б) с жесткой (несущей) продольной арматурой (рис.,6); 2. по виду поперечного армирования: с обычным поперечным армированием (хомутами) (см. рис., а); с косвенной

арматурой, учитываемой в расчете (рис. в, г).

Как изготавливают железобетонные изделия

Ребристые
и пустотные плиты перекрытий, элементы
оград, фундаментов и подвалов, перемычки,
детали колодцев, плиты дорожных покрытий
– все это представляет собой изделия
из железобетона. Очевидно, что каждое
из подобных изделий обладает характерной
для него системой армирования, технологией
изготовления и рецептурой бетона.

Перемычки
и плиты перекрытия, которые работают
на изгиб, изготавливаются из железобетона,
предварительно напряженного. На
специальные упоры в подготовленную
форму устанавливаются арматурные
стержни, их натягивают – с помощью
домкратов, механически, либо же
термомеханически – посредством разогрева
электрическим током. После этого их
закрепляют на бортоснастке формы в
натянутом положении.

Заливка
бетонных смесей с последующим их
виброуплотнением может осуществляться
на стендах – с последующим введением
пустотообразователей – либо же на
конвейерных линиях, в том числе методиками
роликового формования или проката.
После этого изделия в уже готовых формах
отправляется на тепловую обработку в
специальных камерах. Целью тепловой
обработки является ускорение затвердевания
бетона. И через 8-12 часов пропаривания
во время температуры среды 80-95С изделие
способно набрать 65-75% своей марочной
стоимости, что эквивалентно месяцу
затвердения в условиях естественного
функционала. После того, как изделие
уже отвердело, напряженные арматурные
стержни освобождаются от креплений на
стенках форм. По длине стержни частично
сжимаются, и напряжение от них передается
бетону в изделиях. При этом формируется
напряженное состояние в областях бетона,
прилегающих к арматурным стержням.

Изделия
цилиндрической формы – кольца, стойки,
изготавливают по методике центрифугирования.
В полуформу, размещенную на стенде
центрифуги, предварительно укладываются
арматурные стержни. При необходимости
они натягиваются. На стержни навивается
металлическая проволока – таким образом,
формируется каркас изделия. При помощи
ложковых бетонараздатчиков по всей
длине полуформы распределяются бетонные
смеси, одна полуформа накрывается сверху
другой и включается центрифуга.

Бетонная
смесь на первом этапе за счет центробежных
сил, распределяется у ограждающей
внешней поверхности цилиндрической
формы. На втором этапе, за счет того, что
изменяется частота вращения центрифуги,
происходит формование изделия, и
уплотнение бетонной смеси. После этого
изделия – распалубленные или в полуформах
– отправляются для последующей тепловой
обработки.

Общие сведения

Что такое железобетон

Бетон, как известно, отличаются высокой прочностью на сжатие, однако, его сопротивление на растяжение не велико – в 10-15 раз меньше прочности на сжатие. Поэтому неармированные бетонные конструкции используются очень редко. Чтобы устранить этот недостаток, в его структуру добавляют стальную проволоку или прутья, отлично работающие на растяжения (читайте также статью «Асфальтобетонные смеси: основные разновидности, особенности приготовления и использования»).

Таким образом, железобетон представляет собой материал, образованный бетоном и металлической арматурой, расположенной внутри него. В совокупности получается единая конструкция, которая обладает высокой прочностью, благодаря совокупности свойств бетона и металла.

Впервые железобетонные изделия стали патентовать в конце ХIX века. С тех пор прошло более 150 лет, и за это время, конечно же, железобетон серьезно усовершенствовался. Однако, можно с уверенностью сказать, что его «эволюционный» процесс еще не завершен.

826f72e6ab88792b8483e8d014be0ef3.jpg

Схема армирования изделий

Виды армирования

В наше время железобетонные конструкции армируются не только для увеличения прочности бетона на растяжение, но и на внецентренное и осевое сжатие, кручение и пр. Кроме того, рабочая арматура позволяет уменьшить размер сечения элементов, а также снизить вес конструкций.

Наряду с обычным армированием, на сегодняшний день широко распространены предварительно напряженные железобетонные конструкции. Их особенностью является то, что при изготовлении бетон подвергается обжатию, а сама арматура – предварительному растяжению.

Предварительное напряжение позволяет существенно повысить трещиностойкость, а также снизить деформации элементов конструкций. С предварительным напряжением обычно выполняют большепролетные железобетонные конструкции, а также другие элементы, на которые предполагается большая нагрузка на растяжение.

Заливка железобетонного фундамента

Особенности железобетонных конструкций

Достоинства

Среди достоинств железобетонных конструкций можно выделить:

  • Долговечность – благодаря надежной сохранности арматуры, которая находится под слоем бетона, железобетон обладает исключительной долговечностью. Кроме того, материал отлично справляется с атмосферными воздействиями.
  • Прочность – со временем прочность железобетона не уменьшается, а даже увеличивается.
  • Возможность изготовления своими руками, к примеру, при возведении фундамента. Для этого надо лишь выполнить опалубку и изготовить металлический каркас из арматуры, после чего опалубка заливается бетонным раствором.
  • Пожаростойкость – железобетон отлично противостоит огню. Причем, для повышения огнестойкости, в состав добавляют специальные заполнители, такие как базальт, шамот, доменные шлаки и др. Кроме того, повысить огнестойкость можно путем увеличения защитного слоя до 3-4 см.
  • Сейсмостойкость – в отличие от других строительных материалов, железобетон, благодаря монолитности, хорошо противостоит сейсмической активности.
  • Хорошие эксплуатационные качества – железобетон может принять любые архитектурные или конструктивные формы.
  • Учитывая прочность и долговечность материала, его цена вполне доступная.

Недостатки

К недостаткам железобетонных конструкций относятся следующие моменты:

  • Большой вес;
  • Высокая тепло- и звукопроводность;
  • Склонность к растрескиванию.

Совет! Чтобы утеплить железобетон, используют теплоизоляционные материалы, такие как пенополистирол и минеральная вата. Инструкция по монтажу теплоизоляции довольно простая.

Сборные железобетонные конструкции

Колонны

9.2 Колонны армируют продольной, как правило, симметричной арматурой, расположенной по контуру поперечного сечения и, в необходимых случаях, внутри поперечного сечения, и поперечной арматурой по высоте колонны, охватывающей все продольные стержни и расположенной по контуру и внутри поперечного сечения.
Конструкцию поперечной арматуры в пределах поперечного сечения и максимальные расстояния между хомутами и связями по высоте колонны следует принимать такими, чтобы предотвратить выпучивание сжатых продольных стержней и обеспечить равномерное восприятие поперечных сил по высоте колонны.

Достоинства и недостатки комбинированных и комплексных конструкций

Комбинированные конструкции в сравнении с комплексными имеют следующие достоинства:

  1. меньший размер элемента конструкции. У элементов стальных и комплексных конструкций большая жесткость, поэтому при одинаковых уровнях нагруженности можно значительно уменьшать размеры колонн и увеличивать фактические эксплуатационные площади. Так же при больших пролетах, если в комплексных конструкциях использовать стальные балки, можно увеличить надежность здания;
  2. собственный вес конструкции. При повышении жесткости материала и уменьшении сечения элемента собственный вес конструкции уменьшается. По сравнению с железобетонными конструкциями стоимость смешанных конструкций значительно уменьшается;
  3. высокая скорость возведения. Железобетонный ствол и внешний каркас здания могут возводиться отдельно, скорость возведения смешанной конструктивной системы больше, чем у обычных железобетонных конструкций и приблизительно равна скорости возведения стальных конструкций;
  4. сейсмостойкие свойства. Пластичность элементов стальных или комбинированных конструкций обычно выше, чем железобетонных конструкций. Если ведется оптимальное рроектирование, то сейсмостойкие свойства смешанных конструкций достигаются более высокие, чем у железобетонных.

Особенности конструкций

Когда идет речь о комбинированных конструкциях, многие часто путают их с комплексными конструкциями. В тоже время между ними существуют принципиальные различия.

В комплексных конструкциях элементы состоят из нескольких материалов, вместе воспринимающих внешние нагрузки. Например, железобетонные балки с профилями из металлопроката, колонны со стальными профилями, трубобетонные колонны и т.д. Элементы таких конструкций состоят из стали и бетона и полностью используются достоинства разных материалов.

Комбинированные конструкции — это конструкции, состоящие из элементов, которые выполнены из разных материалов. Пример комбинированных конструкций: внутренний железобетонный каркас с внешними несущими кирпичными стенами; стальной каркас с цилиндрическими железобетонными ядрами жесткости. В этой главе рассмотрены сталебетонные комбинированные конструкции — стальной каркас с железобетонными ядрами жесткости.

В практике комбинированные конструкции часто применяются совместно с комплексными конструкциями. Так комплексные конструкции широко применяются в конструкции ядра жесткости: железобетонного, стального, железобетонного с жесткой арматурой и др. В таких конструкциях используется большая жесткость ядра жесткости для восприятия горизонтальных нагрузок (железобетонные стены-диафрагмы, профилированные железобетонные стены-диафрагмы) и прочность стальных иду,других комплексных элементов, воспринимающих вертикальные нагрузки. В результате в остове здания используются все достоинства разных материалов.

Комплексные элементы, имеющие высокую прочность часто применяются в высотных железобетонных зданиях. Например, переходные балки, опоры каркаса, стены-диафрагмы высотных зданий.

Особенности железобетона

В нынешнее время для изготовления железобетона используют стальные стержни и бетон высокого качества. Если сравнивать этот строительный материал с неармированными бетонными блоками и металлическими конструкциями, то можно говорить о таких его преимуществах:

Как известно, в основе железобетона лежит сталь. Когда бетон остывает, уменьшаясь в объеме, то он прочно соединяется с металлической основой. На эту целостность не влияют даже резкие перепады температуры. Почему так происходит? Причина в том, что коэффициенты теплового расширения бетона и стали совпадают.

Армирование придает конструкции дополнительной прочности. Это дает возможность использовать железобетон для возведения несущих стен здания.

Если сравнить металлические конструкции с железобетонными, то последние более устойчивы перед высокими температурами. Также они не подвергаются коррозии.

Скорость сборки конструкции из железобетона занимает меньше времени. Ведь на строительную площадку привозят уже готовые изделия, которые нужно лишь правильно собрать.

Цена – тот фактор, который иногда играет главную роль в строительстве. В случае с железобетоном, невысокая стоимость материала не говорит о плохом качестве. Наоборот – за небольшие деньги потребитель сможет получить качественный материал. Пример качественного материала — . Завод с четкими сроками изготовления и большим ассортиментом.

Расчет прочности внецентренно сжатых железобетонных элементов прямоугольного профиля при малых эксцентриситетах

Случай 2 – x Rh0. Случай 2 объединяет два варианта напряженного состояния

элемента: когда все сечение сжато (эпюра 1) или когда часть сечения слабо растянута (эпюра 2). В обоих вариантах разрушение элемента наступает вследствие исчерпания несущей способности бетона сжатой зоны и сжатой арматуры. При этом прочность растянутой арматуры не доиспользуется, напряжения в ней остаются низкими. В целях упрощения расчетов действительные эпюры сжимающих напряжений ] или 2 в небольшое снижение запаса прочности заменяют прямоугольной эпюрой с ординатой Rb.

В элементах, разрушающихся по случаю 1, напряжение в растянутой арматуре принимают равным Rs, а разрушающихся по случаю 2 — равнымs Rs если она растянута, и Rsc если

арматура сжата. Напряжения в сжатой арматуре получают из условия, что в стадии

разрушения деформации бетона и арматуры, благодаря сцеплению их, одинаковы. В стадии Iа напряженно-деформированного состояния (см. стадии НДС при изгибе) в растянутой зоне образуются нормальные трещины, а в стадии IIIb — наступает хрупкое разрушение элементов, при этом напряжения в растянутой и сжатой арматуре и в бетоне сжатой зоны сечения достигают своих предельных значений:s, Rsc,, Rb т. е. разрушение наступает при

исчерпании несущей способности бетона и арматуры сжатой зоны сечения.

Расстояние от продольной силы до центра тяжести арматуры As e=e0 + 0,5h – a. Прочность

нормального сечения внецентренно сжатых элементов, разрушающихся по случаям 2, считают обеспеченной, если момент от внешних нагрузок M меньше или равен моменту внутренних сил Mu (M Mu ), взятых, например, относительно центра тяжести растянутой

(или слабо сжатой) арматуры As

N e M b M sc R bx(h 0,5x)R A’ (h a’ )
b 0 sc s 0
N N b N ‘ N s R bx R A’ A
s b sc s s s

Расчет прочности сжатых железобетонных элементов прямоугольного профиля со случайным эксцентриситетом

Под внецентренно сжатыми (колонны, перегородки истены зданий, элементы ферм и арок) принимают элементы, в которых расчетные продольные сжимающие силы действуют с начальным эксцентриситетом e0 по отношению к вертикальнойоси элемента

или на которые одновременно действуют осевая продольная сжимающая сила и изгибающий моментМ .

Величину случайного эксцентриситета e0 принимают не менее:

1/600 длины элемента или длины части элемента (между точками закрепления); 1/30 высоты сечения и не менее e0 10 мм.

В общем случае расчет элементов со случайным эксцентриситетом производится как для внецентренно сжатых элементов. Однако для элементов прямоугольного сечения при расчетной длине l0 20h и

симметричным Арматуре классов A-I,A-II,A-IIIдопускается расчет с использованием Формулы центрального сжатия. Условие прочности

Металлические конструкции

Металлические конструкции — это совокупность различных простых металлоизделий, собранных в одно целое и выполняющих роль несущего каркаса, или основы для агрегата, строения или определенного узла.

Важное значение в основных качественных показателях металлоконструкции, имеют ее отдельные элементы, обычно, представляющие собой металлический профиль (балка, двутавр, металлический уголок, листовой прокат, швеллер, ферма и т. д.)

Именно от качества данного проката зависит долговечность и надежность всей конструкции.

А также важным пунктом при изготовлении металлических конструкций является соединение отдельных элементов, которое осуществляется следующими способами:

  • Сварка.
  • Болтовое соединение.
  • Клепка.

Для каких бы целей ни предназначалась конструкции из металла, в первую очередь — это конструкторское решение , для которого необходимо производить точные расчеты. С технологической точки зрения, металлоконструкции отличаются простотой изготовления и быстрой сборкой. Металлические конструкции являются важным элементом как в промышленности и строительстве, так и в быту. В основном их составные части производится в заводских условиях, а основная сборка осуществляется уже на строительной площадке.

Виды металлоконструкций

Различных видов металлических конструкций существует довольно большое количество, рассмотрим основные из них:

  • Каркасы строений. Такие конструкции включают в себя профильные элементы — балки, фермы, двутавры, уголки, швеллера и т. д.
  • Ограждающие конструкции — витражи, ворота, оконные переплеты и т. д. Для создания таких изделий используются уголок, листовой прокат, прут.
  • Цельнометаллические конструкции. К ним относятся различные емкости. Изготавливаются из листового проката.
  • Высотные металлоконструкции — опоры линий электропередач, мачты, башни. На их производство в основном идет металлический уголок.
  • Арматура. Данная конструкция делается из проволоки, прутьев, сетки.

Преимущества металлоконструкций

В качестве достоинств таких конструкционных изделий можно выделить следующие показатели:

  • Высокие прочностные характеристики. Данная характеристика обусловлена качествами стали — сопротивление нагрузкам, невосприимчивость к механическим повреждениям, пластичность и т. д. Следует отметить что здания построенные с применением металлоконструкций способны переносить довольно сильные землетрясения.
  • Сезонная независимость. Монтаж металлоконструкций можно производить практически в любую погоду при любой температуре воздуха, что, естественно, ускорят процесс строительства.
  • Простота монтажа. Процесс сборки металлоконструкций не отличается большой сложностью и не требует применения специализированной техники.

Основным недостатком конструкций из металла является их восприимчивость к коррозии, но после обработки антикоррозийными материалами этот нюанс сводится к нулю.

1. Конструктивные особенности сжатых элементов.

В реальных строительных конструкциях
центральное сжатие отсутствует, т.к.
такие элементы испытывают действие
продольной сжимающей силы и поперечного
изгибающего момента (иногда и двух
ортогональных моментов), т.е. являются
внецентренно сжатыми. Примером
внецентренно сжатых элементов являются
колонны одно- и многоэтажных зданий,
элементы ферм, арок, оболочек и т.д.

В соответствии с характеристиками
силовых воздействий поперечное сечение
сжатых элементов принимают обычно
развитым в плоскости действия момента
и может быть прямоугольным, тавровым,
двутавровым, коробчатым, а иногда и
квадратным, круглым или кольцевым (рис.
14).

Сжатые элементы проектируют с ненапрягаемой
и напрягаемой арматурой. Предварительное
напряжение сжатых элементов целесообразно
применять лишь при относительно больших
эксцентриситетах приложения сжимающей
продольной силы N и большой гибкости
элементов, что улучшает их работу в
стадиях изготовления, транспортирования
и монтажа. Во всех случаях сжатые элементы
из тяжелого бетона и бетона на пористых
заполнителях должны иметь гибкость l=lo/i£200
в любом направлении, а колонны зданийl£120.

По характеру армирования сжатые элементы
подразделяются на три типа:

а) с гибкой продольной арматурой и
поперечными стержнями (хомутами);

б) с гибкой продольной арматурой и
поперечной арматурой в виде спиралей
и сеток;

в) с жесткой продольной рабочей арматурой.

Минимальные размеры сечения сжатых
элементов 250×250мм. Поперечные размеры
колонны до 500мм выбирают кратными 50мм,
а при большем размере — кратными 100мм.
Для таких элементов используют
разнообразные бетоны классов В15-В50; в
качестве продольной арматуры обычно
используют арматуру классов А-I, A-II и
A-III диаметром Æ12-40мм. В качестве поперечной
арматуры используют арматуру классов
А-I, A-II или В-I и Вр-I. Диаметр хомутов в
вязанных каркасах принимают не меньше
5мм и не менее (0.2 — 0.25) диаметра продольной
арматуры. Диаметры поперечных стержней
в сварных каркасах сжатых элементов
должны также удовлетворять условиям
свариваемости.

Основное
назначение поперечной арматуры
в
сжатых элементах – удержать сжатые
продольные стержни от потери устойчивости;
то есть они уменьшают свободную длину
для продольных стержней, закрепляя их.
Поперечные стержни (хомуты), удерживающие
продольную арматуру от выпучивания,
размещаются на расстоянии £500мм, а также:

а) при использовании вязанных каркасов
— на расстоянии не более 15d.

б) при использовании сварных каркасов
— на расстоянии не более 20d, где d —
минимальный диаметр продольной арматуры.

Примечание.
Обращаем Ваше внимание на принципиальное
отличие основного назначения поперечной
арматуры в сжатых и изгибаемых
железобетонных элементах!

Смешанные конструкции по сравнению со стальными конструкциями имеют следующие достоинства

  1. меньший расход стали при производстве конструкций. Железобетонный ствол является главным элементом, который оказывает сопротивление горизонтальным силам, и расход стали на смешанный вариант ствола меньше, чем у каркасно-опорных систем стальных конструкций;
  2. высокая жесткость монолитных зданий. Жесткость железобетонного ствола намного больше жесткости ствола со стальными опорами. Монолитные участки смешанной конструктивной системы здания имеют большую жесткость, и такие решения всегда удовлетворяют требованиям комфортности при нормальных условиях эксплуатации и в тоже время после землетрясения степень разрушения несущих и неконструктивных элементов очень мала;
  3. конструкции имеют хорошую огнестойкость и коррозионную стойкость. Огнестойкость и коррозионная стойкость железобетонного ствола намного выше, чем у каркасно-опорных систем стальных конструкций.

Оставьте ответ

Введите свой комментарий
Введите имя