Железобетон – главный современный строительный материал

Нет времени читать? ЗакрытьОтправить эту статью вам на емейл?

Введение

Настоящий Свод правил разработан в развитие СНиП 52-01-2003«Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения».

Свод правил содержит рекомендации по расчету и проектированию предварительно напряженных железобетонных конструкций промышленных и гражданских зданий и сооружений из тяжелого бетона, которые обеспечивают выполнение обязательных требований СНиП 52-01-2003.

Решение вопроса о применении Свода правил при проектировании предварительно напряженных железобетонных конструкций конкретных зданий и сооружений относится к компетенции заказчика или проектной организации. В случае если принято решение о применении настоящего Свода правил, должны быть выполнены все установленные в нем требования.

В Своде правил не приведены особенности расчета и проектирования предварительно напряженных конструкций, подвергаемых циклическим и динамическим воздействиям, воздействиям высоких температур и агрессивных сред. Эти особенности, а также более детальные положения по расчету линейных железобетонных систем и плоских и пространственных железобетонных конструкций освещены в соответствующих сводах правил.

Настоящий Свод правил следует применять совместно с СП 52-101-2003«Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры».

Единицы физических величин, приведенные в Своде правил: сила выражена в ньютонах (Н) или в килоньютонах (кН); линейные размеры — в мм (для сечений) или в м (для элементов или их участков); напряжения, сопротивления, модули упругости — в мегапаскалях (МПа); распределенные нагрузки и усилия — в кН/м или Н/мм.

Свод правил разработали доктора технических наук А.С. Залесов, А.И. Звездов, ТА. Мухамедиев, (ГУП «НИИЖБ» Госстроя России).

Общая информация о железобетонных балках

ЖББ, используемые в жилищном и промышленном строительстве, представляют собой бетонные конструкции, армированные стальными прутками и имеющие специальные приспособления (стропы) для их подъема и перемещения с помощью грузоподъемной техники. Ж/б балки, для изготовления которых используют бетон марок М300, М400 или М500, обладают повышенными прочностными характеристиками: поэтому они способны выдерживать существенные вибрационные нагрузки и изгибающие моменты.

К другим достоинствам ЖББ относят:

Общая информация о железобетонных балках
  • их надежность и прочность;
  • способность обеспечивать хорошую устойчивость возводимому зданию;
  • длительный эксплуатационный срок, так как изделия, практически, не подвержены коррозии и гниению;
  • их использование позволяет значительно сократить сроки строительства (благодаря простоте и скорости монтажа этих изделий);
  • высокий класс пожароустойчивости.

Но ЖББ имеют и некоторые минусы. Это:

  • Повышенная теплопроводность балок (по сравнению с деревом).
  • Возможность образования трещин, в которые с течением времени попадает влага и начинается коррозия металла. Все это привлдит к выводу конструкций из строя, то есть, уменьшению их надежности.

Важно! Как правило, трещины образуются в ЖББ, при изготовлении которых использовали обычную арматуру. Если заменить ее на предварительно напряженную (то есть, растянутую еще до заливки бетона), то существует возможность увеличить срок эксплуатации ж/б изделий, а, значит, и всего здания в целом.

Общая информация о железобетонных балках
  • Внушительный вес изделий. Поэтому для погрузки и разгрузки в обязательном порядке понадобится грузоподъемная машина.
  • Значительные денежные затраты, которые понадобятся для приобретения балок. В случае же самостоятельного их изготовления избежать определенных капиталовложений тоже не удастся (понадобятся материалы, приспособления и инструменты).

Что такое железобетон?

Понятие и историческая справка

Железобетон – композиционный материал, получаемый путем соединения стального каркаса и бетона. Такая комбинация позволяет использовать достоинства обоих материалов и компенсировать недостатки.

Бетон – искусственный камень отличается высокой стойкостью к сжатию, но низкой к растяжению, что объясняет относительную его хрупкость. Металл обладает прекрасной стойкостью к растяжению, но не отличается стойкостью к сжатию. Стальной каркас, залитый бетоном, обладает устойчивостью и к растяжению, и к сжатию.

Об истории изобретения железобетона в познавательном видеосюжете:

Виды по технологии изготовления

Различают несколько видов изделия, что связано не столько со свойствами, сколько с технологией изготовления.

  • Монолитный – железобетон, получаемый непосредственно на строительной площадке. Типичный пример такой конструкции – фундамент, причем как дачного домика, так и высотного здания. В подготовленный котлован устанавливают опалубку, монтируют арматуру в соответствии с нагрузкой и заливают бетоном. Характеристики конструкции зависят от марки бетонной смеси и количества арматуры.
  • Сборный железобетон изготавливается на заводской площадке. Для этого арматуру закрепляют в специальной форме и туда же заливают бетон. Готовое изделие, уже достигшее нужной степени твердости, транспортируется на строительную площадку и собирается.
  • Сборно-монолитный железобетон означает, что сборные конструкции, изготавливаемые на заводе, играют роль несъемной опалубки. На практике так называют строительство, где часть конструкций производится монолитным способом, а часть – перекрытия, например, сборным.
Что такое железобетон?

Преимущества и недостатки

Прочность и стойкость к нагрузкам – главное достоинство материала. Монолитная или сборная конструкция намного превосходит каркасную и по прочности, и по надежности. Есть и другие достоинства.

  • Долговечность – соединение стали, и строительного камня создает крайне устойчивую конструкцию. Железобетонные строения относятся к самым долговечным.
  • Пожаростойкость – оба материала не горят и не поддерживают горения.
  • Химическая инертность – весьма немаловажное качество не только для промышленных объектов, но и для жилых. Не менее значима и биологическая стойкость: ни бетон, ни сталь, никогда не станут жертвами грызунов и большинства грибков.
  • Технологичность – железобетонной конструкции можно придать любую, физически возможную форму.
  • Низкая стоимость – и монолитные, и сборные конструкции имеют минимальную себестоимость.
  • Наличествуют и недостатки.
  • Невысокая прочность – показатель неудовлетворителен именно по сравнению с массой. Такая же конструкция, например, отлитая из металла, прочность имела бы намного выше.
  • Скорость изготовления – сборные элементы достигают твердости на заводе, монолитные – прямо на строительной площадке. И в том, и в другом случае процесс занимает немало времени.
Читайте также:  Как сделать адаптер для мотоблока своими руками?

Введение арматуры заметно повышает теплопроводность. При прочих равных условиях железобетон обладает более низкими теплоизоляционными свойствами.

Сказать, что железобетон – основа современного строительства, значит, ничуть не преувеличить положение вещей. Высотные здания и коттеджи, фундамент гаража и гидротехнические сооружения, бассейн и промышленный цех – везде в основе лежит железобетон.

Следующее видео содержит примеры расчета монолитного железобетона и построение в КП модели будущего изделия из него:

Анализируем технологию

Общие характеристики

Технология возведения зданий из монолитного железобетона известна, пожалуй, практически столько же, сколько сам материал.

Для нее характерны такие особенности:

Анализируем технологию
  • Все несущие элементы капитальной конструкции возводятся на месте путем заливки жидкого раствора в форму.

Внешний вид конструкции на промежуточном этапе

  • Конфигурация сооружения может быть произвольной, и зависит только от двух параметров: прочности застывшего бетона и возможностей по установке опалубки.
  • За механические характеристики и способность справляться с нагрузками отвечает внутреннее армирование конструкции, которое изготавливается непосредственно перед закладкой из стальных прутков разного диаметра.
  • В зависимости от объема элемента раствор можно готовить на площадке, либо же заказывать отдельно на производстве. Во втором случае существенно возрастает цена, но зато мы получаем возможность осуществлять заливку непрерывно, что радикально повышает качество материала.

Литой фундамент — самая распространенная конструкция

Анализируем технологию

По данной технологии обычно производятся фундаменты зданий. Даже при использовании готовых блоков в качестве опор поверх них специалисты рекомендуют заливать железобетонный монолитный пояс с усиленным армированием для более равномерного распределения нагрузок.

Ключевые достоинства

Если говорить о целостных железобетонных конструкциях, возводимых путем монолитной заливки, то для них характерны такие достоинства:

  • Во-первых, относительно малое количество соединительных швов делает систему весьма устойчивой к механическим нагрузкам. Прочность оснований и стен обеспечивается эффективным сочетанием цементного раствора и внутреннего многоконтурного армирования.

Обратите внимание! Дом или коттедж из монолитного железобетона является значительно более сейсмоустойчивым, чем аналогичное строение, возведенное по другой технологии.

  • Во-вторых, для зданий характерны все плюсы, которые обеспечивает материал стен и фундамента: бетон не горит, не окисляется, практически не подвержен эрозии и т.д. При правильной эксплуатации сооружение может служить от 150 лет и более.
Анализируем технологию

Железобетонные монолитные колонны отличаются высокой прочностью

  • Если исключить воздействие разрушающих факторов (пожары, подземные толчки, вибрация ит.д.), то со временем прочность материала увеличивается за счет уплотнения бетона и более полной гидратации входящего в состав цемента.
  • Еще одна группа плюсов напрямую связана с технологией строительства: мы можем придать конструкции практически любую конфигурацию, не ограничивая себя формой и габаритами готовых блоков.

Конечно, нужно отметить, что заливка бетонных стен обычно требует привлечения значительных ресурсов, потому ее используют при реализации масштабных проектов. В то же время изготовить монолитный железобетонный гараж может практически каждый, причем по трудозатратам задача не будет слишком сильно превосходить другие технологии.

Минусы и сложности

Естественно, данный метод строительства не является универсальным.

Анализируем технологию

И для него, и для зданий, возведенных с его использованием, характерны такие минусы:

Для здания нужно закладывать мощный фундамент

  • Значительная масса. Под подобное сооружение необходимо закладывать мощный фундамент, поскольку и стены, и перекрытия получаются очень тяжелыми. Да и не любой грунт выдержит нагрузку, потому без геологических изысканий не обойтись.
  • Сами стены отличаются значительной звуко- и теплопроводностью. Практически все жилые и общественные здания из монолитного железобетона требуют дополнительной теплоизоляции.
  • Воздухопроницаемость стен, напротив, считается весьма низкой. Это приводит к нарушению естественного воздухообмена, и потому еще на этапе проектировки необходимо закладывать мощную вентиляцию.
  • У прочности материала тоже есть свой недостаток: конструкции после застывания практически невозможно обработать. Для монтажа незапланированных коммуникаций обязательно требуется алмазное бурение отверстий в бетоне, поскольку обычные перфораторы в большинстве случаев только царапают поверхность.

Обратите внимание! Демонтаж подобных зданий тоже является весьма проблемным. Даже для снесения одной стены используется резка железобетона алмазными кругами, и альтернатив этой дорогостоящей методике практически нет.

Анализируем технологию

В процессе демонтажа применяется алмазная резка

  • Что касается самого процесса возведения, то наиболее сложным участком является опалубка. При большом масштабе работ инструкция рекомендует делать ее с запасом прочности, поскольку разрушение даже небольшого участка может надолго остановить процесс заливки.
  • Если сооружение возводится в зимний период, то обязательно требуется прогрев бетона. Принимая во внимание значительный объем материала, расходы можно оценить как весьма существенные: придется тратиться и на провода, и на электроэнергию.

Виды бетона

  • Гипсовый;
  • Цементный;
  • Силиконовый;
  • Смешанный;
  • Специальный (для специальных требований).
  • Очень лёгкий. Пригоден для изоляции, его плотность не больше 600 кг/куб.м;
  • Лёгкий. Подразделяется на крупнопористый и ячеистый, плотность около 1000 кг/куб.м;
  • Облегченный. Один из самых применяемых видов. Плотность 2100 кг/куб.м;
  • Тяжёлый. В его состав входит гравий и песок. Плотность 2300 кг/куб.м;
  • Особо тяжёлый. Применяется в специальных видах конструкций защитного типа. Плотность 2400 кг/куб.м.
  • Устойчивость к низким температурам, водонепроницаемость;
  • Марка бетона и его прочность.

Какие бывают дефекты, основные виды

Качество и прочность строительных объектов определяется по итогам обследований технического состояния зданий и сооружений, проводимого в соответствии требований СНиП

Выявленные в процессе обследований повреждения по степени важности и опасности разделяют на три группы:

  • дефекты, которые не уменьшают долговечности конструкций, не понижают прочностные характеристики. К данной группе относят поверхностные пустоты, раковины, сколы, при которых не произошло оголение арматуры, трещины, раскрытие которых не превышает 0,2 мм. Срочные действия по устранению таких дефектов не требуются. Важно только остановить расширение мелких трещин и предотвратить появление новых;
  • дефекты, ухудшающие эксплуатационные характеристики и срок службы изделий. Это трещины на участке рабочей арматуры, раскрытие которых больше 0,1 мм, сколы бетона с оголением арматуры, коррозионные трещины толщиной от 0,2 мм и больше и другие нарушения. В случае обнаружения принадлежащих ко второй группе повреждений приостановить дальнейшее разрушение поможет усиление железобетонных и каменных конструкций СП посредством проведения ремонтных работ;
  • дефекты, появление которых существенно ухудшает несущие способности выполненных из ЖБИ конструкций. Сюда относят значительные повреждения защитного слоя, большие пустоты и раковины в бетоне, трещины наклонные в стенах балок и горизонтальные в пролетных строениях или в сопряжении плиты. В зависимости от типа и сложности выявленного повреждения для восстановления несущей способности проводят ремонт по предварительно выполненным поверочным расчетам.

Рассматривая все существующие характерные дефекты сооружений из железобетона, наиболее опасными и часто встречающимися считаются трещин. В зависимости от степени тяжести, причины возникновения и других факторов существует определенная классификация трещин в железобетонных конструкциях.

Когда требуется проектирование бетонных и железобетонных конструкций

Для проведения перепланировки, текущих или капитальных ремонтов в зданиях и помещениях проектирование бетонных и железобетонных конструкций не требуется. Однако даже в этих случаях может потребоваться обследование конструкций, оценка их фактического состояния, расчет допустимых нагрузок и проектирование усилений.

Обычно проектирование бетонных и железобетонных конструкций нужно при строительстве и реконструкции. Из бетона и стали, либо их комбинации, могут проектироваться:

  • основания и фундаменты здания (даже если его другие конструкции будут из дерева или иных материалов);
  • несущие стены, перекрытия, лестничные марши и клетки, антресоли, другие элементы;
  • входные группы, подъездные пути, парковки, машино-места, вспомогательные строения.

При реконструкции проектирование может потребоваться для изменения параметров здания (например, для возведения еще одного этажа), для восстановления или замены существующих бетонных и железобетонных конструкций. В этих случаях также проводятся обследования, расчеты, выбор и обоснование параметров конструкций.

Железобетонные фундаменты: разновидности

  1. Высотки или здания на грунтах с низкой несущей способностью могут возводиться на свайном железобетонном фундаменте. Его структурные единицы – забивные сваи. Формируемые из них ЖБ колоны, составные либо цельные, обладают высотой, зависящей от требований конкретного проекта. Обвязка оголовков свай осуществляется ростверковой конструкцией.
  1. Для сооружений, обладающих небольшой массой (гараж, баня, деревянный или пеноблочный дом), могут подойти столбчатые монолитные железобетонные фундаменты. Это наиболее экономичный вид несущих опор. Их структурными элементами служат армированные бетонные столбики, связываемые в единую конструкцию, как и сваи, балками ростверка. Существенные недостатки столбчатых оснований – они не подходят для сильнопучинистых грунтов и участков с выраженными уклонами.
  1. Чаще других видов на строительных площадках можно встретить ленточные железобетонные фундаменты – монолитные или блочные (сборные). Первые полностью возводятся на месте – от обвязки арматурного каркаса до формовки. Составные части вторых – стандартные блоки (продукция заводов ЖБИ). Скрепляясь между собой раствором, они складываются по месту в ленту требуемой формы. Характерные свойства ленточных армированных монолитов – высокие прочность, надежность, устойчивость. Эти качества позволяют возводить на них тяжелые строения на многих типах проблемных грунтов.
  1. Еще один тип высоконесущего основания – фундамент железобетонная плита. Он предназначен для сложных грунтов (переувлажненных, с неоднородной структурой, пучинистых) или строений с очень большой массой. Плитные опоры не подходят для склонов, а стоимость их строительства может оказаться самой высокой благодаря значительной материалоемкости несущей конструкции.

Преимущества монолитных фундаментов

Монолитное основание, формуемое по месту установки, приобретает очевидные преимущества перед своими сборными аналогами:

  • оно устойчивей к разновекторным нагрузкам;
  • позволяет создавать конструкции со сложными нестандартными и точными формами;
  • не имеет швов, снижающих гидрозащитные и теплоизоляционные параметры;
  • в малом строительстве, зачастую, не требует использования тяжелой грузоподъемной техники.

Конструкции из бетона и железобетона

Изготовление любой конструкции с применением бетона, включает в себя три основных этапа работ: установка опалубки, монтаж арматуры и непосредственно бетонирование. Любые изделия: как сборные, так и монолитные, изготовленные из всех видов бетонов, указанных в ГОСТ 25192 (на специальные бетоны ГОСТ не распространяется), должны отвечать требованиям стандарта 13015-2012.

Конструкции из бетона и железобетона

Контроль качества бетона на стройплощадке

Конструкции из бетона и железобетона

В этом документе обобщены все технические требования к изделиям бетонным и железобетонным для строительства. Определение прочности бетона регламентируется другим стандартом. Оно осуществляется по контрольным образцам, для чего производится отбор проб бетона (ГОСТ 10180-2012).

Конструкции из бетона и железобетона

Требования к изготовлению и монтажу изделий

Конструкции из бетона и железобетона

Самым главным требованием к любой конструкции является то, что к моменту эксплуатации, её прочность по факту должна соответствовать проектной прочности:

Конструкции из бетона и железобетона
  • В сборных изделиях, прочность бетона должна соответствовать проектному показателю уже в момент отпуска потребителю.
  • В монолитных конструкциях, ещё имеет значение распалубочная прочность – то есть, прочность в момент снятия опалубки.
Конструкции из бетона и железобетона

Бетонирование стенок бассейна в инвентарной опалубке

Конструкции из бетона и железобетона
  • Подъём бетонных конструкций осуществляется либо посредством монтажных петель, либо с использованием приспособлений, которые должны быть предусмотрены проектом. Условия подъёма и перемещения должны быть такими, чтобы исключить вращение, раскачивание, опрокидывание конструкции, или её разрушение. Это касается не только поверхности бетона, но и монтажных петель и выпусков арматуры.
  • Строительство зданий из сборного железобетона всегда осуществляется по проекту – а вернее, той его частью, что отвечает за производство работ. В ППР предусматривается технологическая последовательность сборки, а так же комплекс мероприятий, обеспечивающих точность пространственного положения конструкций, их устойчивость, и, конечно же, безопасность монтажных работ.
Конструкции из бетона и железобетона
  • Когда конструкции бетонируются на месте, проектом предусматривается последовательность работ, связанных с распалубкой, дальнейшей перестановкой опалубки, бетонированием. При монолитном бетонировании основное внимание уделяется мероприятиям, исключающим образование и раскрытие трещин в бетоне.
Конструкции из бетона и железобетона

Монтаж каркаса здания из сборных элементов: ригель, опирающийся на консоли колонн

Конструкции из бетона и железобетона

Внимание! Более подробно процессы бетонирования и требования к ним, изложены в СНиП под названием «Несущие и ограждающие конструкции». Он распространяется на все работы, связанные с возведением монолитных конструкций, подводным бетонированием, торкретированием, а так же на возведение ограждающих и несущих конструкций из сборного железобетона и бетонных блоков.

Конструкции из бетона и железобетона

Документация на основные виды изделий из бетона

Конструкции из бетона и железобетона

Общие требования, касающиеся изготовления бетонных и железобетонных изделий, а так же их маркировки, хранения, транспортировки, изложены в ГОСТ 13015*2012 . Не смотря на то, что на каждый их вид есть свой стандарт, при изготовлении, а так же при проектировании нестандартных изделий и конструкций, должны учитываться требования данного документа.

Конструкции из бетона и железобетона

В приведённой ниже таблице вы найдёте ГОСТы на основные виды строительных изделий и конструкций из бетона и железобетона:

Конструкции из бетона и железобетона

В таблице мы привели стандарты только на самые распространённые, применяющиеся в гражданском строительстве изделия. Этот список можно ещё долго продолжать. Это и перемычки, и плиты парапетов, подоконники, изделия для лифтовых шахт.

Читайте также:  Пора побелки. Пошаговая инструкция для садоводов

Это и элементы каркасов зданий: колонны, фундаментные стаканы, ригели, фермы, балки и прогоны. Причём, изделия для промышленных и сельскохозяйственных зданий нередко имеют собственный стандарт. На те же перекрытия есть ещё несколько ГОСТов: на сплошные, на ребристые, для панельных зданий, для промышленных.

Элементы железобетонных колодцев

А ведь из железобетона изготавливают не только элементы зданий, но и коммуникаций. Взять хотя бы трубы, стеновые кольца, всевозможные опоры, столбы, лотки.

Не обходится без сборного бетона и железобетона и дорожное строительство, для которого выпускаются не только крупноформатные плиты покрытий дорог и тротуарные покрытия, но даже газонные решётки для парковок. Так что, бетоны по ГОСТ 26633, с которыми мы старались подробно ознакомить своего читателя, имеют широчайшее применение.

Для расширения информационного кругозора по данной теме, предлагаем вашему вниманию видео: «Смеси бетонные по ГОСТ».

Виды железобетонных конструкций

Конец XIX века ознаменовался тем, что в эти годы появился железобетон. Строительная сфера начала его активно использовать для различных конструкций. Города стали расширяться – появлялись новые высотные дома, промышленные здания, которые возводились с помощью железобетона. На сегодняшний день без таких конструкций нельзя представить ни одно здание. Ведь железобетон отличается своей прочностью и надежностью, а его цена остается доступной для большинства потребителей.

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 — производство ЖБИ в СПБ. Завод с четкими сроками изготовления и большим ассортиментом.

Классификация

ЖБИ бывают с предварительным напряжением и без него. Если в процессе изготовления стальная арматура, которая находится внутри, растягивается, то изделия принято называть предварительно напряженными. Такие манипуляции проводятся с целью повышения надежности постройки.

В зависимости от того, для какого именно здания будет использоваться материал, железобетон принято разделять на такие группы:

  • для помещений общественного использования, домов;
  • для промышленных помещений.

Какие бывают ЖБИ и где их применяют

Основные виды железобетона, которые пользуются популярностью в строительной сфере:

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

Плиты 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»).

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

Диафрагмы жесткости. Предназначены для восприятия и перераспределения горизонтальных нагрузок.

Кольца. 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». купить чугунные люки в спб в ПК «Конструктив» — это получить качественные изделия в минимальные сроки.