Железобетонные конструкции что это
Виды ЖБИ и их использование
Железобетон поменял представление всего человечества о прочных сооружениях. Сейчас он – символ современной жизни, удобства и уверенности.
Сборные железобетонные конструкции — что это такое, общие сведения
Прежде чем железобетон появился в том виде, котором его знаю сейчас, прошло два столетия. Строители XIX века использовали металл с бетоном отдельно. Без отделки железо быстро подвергалось коррозии. Бетон использовался только в качестве перегородок. В конструкциях перекрытий не применялся, потому что самостоятельно не может работать на растяжение.
Открыт был железобетон случайно садоводом Жозефом Монье, но это был еще не тот железобетон.
Монье не был инженером, в его изделиях арматура была расположена не внизу конструкции, а в середине.
Бетонные конструкции исправил и усовершенствовал немецкий инженер Вайс. Изобретение железобетона позволило произвести новый виток в истории мостостроения, а также строительства зданий в целом.
Железобетон – это прочный материал из бетона (работает на сжатие), усиленный арматурой (работает на растяжение). Состав бетона рассчитывают технологи на заводах ЖБИ, однако на каждые железобетонные конструкции и изделия он разный. Армирование высчитывается в зависимости от заданной нагрузки.
Материал обладает рядом свойств:
Почему стоит предпочесть ЖБИ другим строительным материалам
Номенклатура плит перекрытий и других изделий в Советском Союзе ограничивала проектировщиков в создании свободных планировок квартир, что делало железобетонные изделия не очень привлекательными для создания архитектурных сооружений.
На современных заводах крупнопанельного домостроения производят высококачественные сборные железобетонные элементы, детали любой формы и размеров.
Конструктивно формы бывают сборно-разборными, неразъемными, матрицами. Полет фантазии, возможностей архитекторов, конструкторов, стал гораздо свободнее с данными изделиями.
К достоинствам ЖБИ можно отнести:
Нормативные и расчетные характеристики конструкций из железобетона
Бетонные конструкции рассчитывают по ГОСТ 27751 по предельным состояниям 1-й, 2-й группы.
Расчет бетонных ж/б конструкций по предельным состояниям 1-й, 2-й групп проводят по напряжениям, деформациям, усилиям и перемещениям (СП 63.13330.2018).
При расчете сборных конструкций учитывается прочность стыковых и узловых соединений. Соединяются выпуски арматуры, закладные детали заливаются бетоном.
Основные нормативные значения прочности бетона (данные берутся из таблицы СП 63.13330.2018):
Принимается прочность по стандартным испытаниям на производстве.
Главный показатель качества арматуры, принятый при проектировании, – класс по прочности на растяжение.
Наиболее распространенные виды конструкций из железобетона
Среди самых распространенных видов ЖБ конструкций выделяют следующие:
Также изготавливаются изделия для различных сфер:
Применение железобетонных изделий
Строительство монолитных домов выросло в несколько раз, спрос потребителей на жб изделия растет. Сегодня ЖБИ применяют для строительства фундаментов – это фундаментные блоки и железобетонные забивные сваи.
Сваи подходят для строительства любой этажности.
В свайный фундамент входят две составляющие: свайные опоры и обвязка – ростверк. Обладает повышенной несущей способностью, в отличие от ленточного.
Стены зданий возводят из жб панелей. Перекрытия выполняют из жб плит. Дороги устраивают дорожными жб плитами. Не редкость сегодня и железобетонные заборы.
На современных заводах освоено производство ПБ (плит перекрытий безопалубочных) с армированием предварительно напряженной арматурой. Плиты перекрытия бывают разной длины, с вырезами. К примеру, обычные ПК, которые производились по старым стандартам, в опалубке, бывают только определенных типоразмеров и имеют непримечательный внешний вид.
Главное достоинство железобетона — это удобство применения, как в массовом строительстве, так и частном. Каждому по силам изготовить самостоятельно бетон, нужны лишь природные материалы и цемент.
Что такое бетон — определение, виды и их применение
Виды ленточных фундаментов и их характеристики
Что такое арматура — описание сортамента для строительства
Какие бывают фундаменты — виды и классификация
Какими бывают ЖБ конструкции
Отправим материал на почту
В 99% случаев при строительстве различных промышленных, военных и бытовых объектов используются разные виды железобетонных конструкций. Такое положение вещей существует еще с середины XX века, когда применение ЖБ изделий постепенно начало завоевывать весь мир. Это не случайно, так как прочность такого композитного материала для строительства зданий и сооружений практически вне конкуренции, а по стоимости это один из самых дешевых материалов.
Особенности ЖБИ
Слово «железобетон» на сегодняшний день стало именем нарицательным, и когда его произносят, не всегда подразумевают строительный материал, но под этим непременно кроется определение какой-либо прочности и незыблемости. И в самом деле, если учитывать качества, которыми обладают монолитные и сборные железобетонные конструкции, такое сравнение не лишено смысла.
Армирование бетона
Создание любых конструкций из железобетона предусматривает армирование стальными прутьями того или иного сечения, о чем упоминается уже в определении самого строительного материала. Для этой цели используется стальная проволока сечением 6 мм, но это чаще всего идет как вспомогательный элемент для общего каркаса. В основном армирование монолитных, сборных и монолитно-сборных конструкций производится стальным прутком диаметром от 10 до 16 мм. При этом используют разную арматуру, то есть, она может быть либо гладкой, либо рифленой (AIII).
Армирующие каркасы собираются «мягким» способом, то есть, на соединении не используется сварка, так как такой метод себя не оправдал – он не выдерживает внутреннего напряжения и деформации, которой подвергаются различные бетонные конструкции. Соединения производятся при помощи:
Примечание: вязальная проволока, используемая в 90% случаев, может быть с цинковым покрытием либо без него, но учитывая чуть ли не полное отсутствие доступа кислорода и влаги внутрь цементного камня, это практически не имеет значения.
Виды ЖБ конструкций
Под видом железобетонных конструкций подразумевается их тип изготовления, и они бывают:
Монолитные конструкции
На сегодняшний день монолитные железобетонные конструкции приобретают все большую и большую популярность, как надежный эффективный и недорогой вид строительства. Его используют в жилой, промышленной и даже в военной сфере. Процесс создания монолитного железобетона достаточно прост. Если это большое промышленное строительство каких-либо зданий или сооружений, то сначала идет сборка армирующего каркаса, затем выставляется опалубка, в которую шлангом подается бетонная смесь того или иного класса прочности и марки (зависит от производственных расчетов).
В домашних условиях (в частном секторе) монолитные конструкции из железобетона – это широко распространенные ленточные фундаменты для строительства домов, хозпостроек и заборов. В данном случае армирующий каркас вяжется в виде прямоугольного куба, опускается в предварительно вырытую траншею и заливается бетоном. Бетон чаще всего изготавливают на стройплощадке в бетономешалке, но иногда (если есть возможность), делают заказ на каком-либо частном или государственном предприятии и раствор доставляется в автобетономешалке в готовом состоянии. Если есть потребность, то над траншеей устанавливают опалубку, как на верхней фотографии, и ленточный фундамент заливают одновременно с цоколем.
Сборные конструкции
Сборные конструкции из железобетона известны у нас еще со времен Советского Союза как жилые дома брежневского периода или «брежневки». Но СССР не был новатором в подобном строительстве, и первые проекты появились у нас при содействии чехословацких инженеров, которые стали известны как «чешки». Тем не менее, суть заключалась в следующем: на заводе ЖБИ по заданным чертежам отливаются какие-либо детали (плиты, перекрытия, колонны и т.д. и т.п.), и все это транспортируется на стройплощадку по железной дороге и/или автотранспортом. На месте из привезенных деталей собирается конструкция по заранее разработанному проекту. Среди обывателей такое жилье обычно называют «блочным домом».
Монолитно-сборные конструкции
По большому счету, сборно-монолитные железобетонные конструкции используются для строительства мостов, хотя это не является какой-то монополией, а просто прерогативой. Из монолитных деталей здесь, как правило, одни опоры, да и то не полностью, но, тем не менее, они есть – все остальной относится к сборным деталям, которые изготавливаются на ЗЖБИ по проектным чертежам. В современном строительстве такого типа к железобетону добавляются пластмассы и ячеистые материалы, улучшающие механические характеристики бетона на противостояние механическим нагрузкам. Самое важное в таких сооружениях, это прочность и надежность соединения сборных и монолитных элементов, в данном случае – несущих опор и остальных блоков.
Видео описание
ЖБ изделия
Для сборных железобетонных конструкций применяется целый ряд изделий, которые изготавливаются на ЗЖБИ на пару путем вибрации. Безусловно, в домашних условиях такое сделать, невозможно, так как не позволят технические условия (элементарное отсутствие необходимого оборудования). Единственное, что может хоть как-то напоминать заводское ЖБ изделие, это то, что в бытовых условиях можно сделать на импровизированном вибростоле. Но в данном случае из-за невозможности применять пар, изделие будет иметь просадку, так как вода при выпаривании освобождает объем.
Железобетонные плиты
Железобетонные плиты перекрытия в современном строительстве можно назвать самым востребованным материалом, так как из них делают не только потолки, но и полы, либо одно перекрытие выполняет двойную функцию. Такая заливка имеет полую конструкцию, где внутренние отверстия не только значительно понижают массу изделия (почти вдвое), но также могут послужить в качестве кабель-каналов для прокладки различных коммуникаций. Как правило, это разводка проводов для потолочного (верхнего) освещения, но иногда это могут быть кабеля сигнализации, ТВ или Интернета.
Транспортировка железобетонных перекрытий на ЖД или специализированных автомобильных платформах осуществляется в лежачем положении (плашмя). Каждая плита укладывается на деревянные бруски, чтобы толчки, которые неизбежно возникают при перевозке, не нанесли ущерб изделиям. Для погрузочно-разгрузочных работ у перекрытий предусмотрены специальные петли из стальной проволоки сечением 6 мм, которые фиксируются к армирующему каркасу плиты.
Железобетонные фермы
Железобетонные фермы выполняют функцию стропильной системы только в больших масштабах, то есть, их используют для перекрытия производственных цехов, торговых комплексов, спортзалов и т.д. Изделие имеет арочную или прямоугольную форму с решетками жесткости, то есть, без проблем несет на себе любую кровлю. Фермы делают из тяжелого, легкого или конструкционного бетона, но в любом случае, это жесткий элемент, не рассчитанный на какую-либо деформацию. Транспортировка железобетонных ферм любыми видами транспорта осуществляется только в вертикальном положении без уклона и с деревянными прокладками между элементами.
Балки и ригели
Железобетонные балки и ригели служат в качестве перемычек для соединения колонн, подвесов или стен (перегородок) и бывают односкатными, двухскатными или прямоугольными. Такие элементы служат в качестве поддерживающей части крыши или пола здания. Транспортировка изделий осуществляется на боковой грани, но, ни в коем случае не плашмя, так как это может привести к разрушению.
Железобетонные сваи
Все железобетонные сваи следует классифицировать по их конструкционным особенностям и в современном строительстве можно выделить:
Железобетонные опоры (стойки)
Железобетонные стойки известны абсолютно всем, так как они служат концевыми, промежуточными, угловыми или анкерными опорами для линий электропередач и связи. В народе чаще всего эти опоры называют бетонными столбами, но суть от этого не меняется. Стойки бывают с квадратным, трапециевидным и круглым сечением, причем последние делают полыми, чтобы компенсировать массу ЖБИ. Транспортировка опор осуществляется в горизонтальном положении с деревянными прокладками, чтобы исключить критические удары при перевозке.
Железобетонные колонны
Прежде всего, железобетонные колонны служат в качестве несущих конструкций зданий различного типа, но одновременно могут являться одним из декорирующих элементов архитектурного ансамбля. По своей структуре они очень похожи на стойки, но в данном случае сечение столба может быть либо круглым, либо квадратным. Транспортировка осуществляется в горизонтальном положении с деревянными защитными прокладками.
Объемные железобетонные блоки
Объемные железобетонные блоки представляют собой готовые помещения, для которых остается только наружная и внутренняя отделка (облицовка). С экономической точки зрения это чрезвычайно выгодный вариант, так как трудовые затраты уменьшаются в два раза, а время, потраченное на строительство помещения, вообще сокращается в три-четыре раза. Жилье может состоять, как из одного блока, так и из нескольких конструкций, соединенных между собой.
Видео описание
Заключение
Единственным недостатком железобетонных монолитных и сборных конструкций является большая масса, причем, это распространяется не только на тяжелые, но и на легкие бетоны. В остальном, это сплошные плюсы, а любая железобетонная конструкция вне зависимости от погодных условий имеет эксплуатационный ресурс не менее 100 лет.
Что такое железобетон: виды, область применения
Железобетонные конструкции — достаточно распространенный вид материалов в строительстве, без которого не обходится сегодня ни одна современная стройка по всему миру.
Что такое железобетон?
Железобетон это – композитный строительный материал, для производства которого используется сталь и бетон. При его изготовлении, заранее подготовленный железный каркас заливается раствором из цемента, песка и воды. После его затвердевания и получается железобетон, обладающий прочностью стали и стойкостью к факторам окружающей среды бетона, компенсируя при этом их недостатки. В частности стойкостью к сжатию и растяжению.
Понятие и историческая справка
Первым железобетон изготовил французский садовник, выращивающий экзотические растения в оранжерее Версаля — Жозеф Монье. Он занимался продажей саженцев пальмы, получая при этом мало дохода. Большую часть выручки приходилось отдавать бондарю, который готовил для будущих пальм деревянные горшки.
Дешевым вариантом стал керамический сосуд, но он является очень хрупким изделием, и при случайном падении садовника, не заметившего на полу мешок с цементом, попросту разбился. Но данный случай навел его на мысль изготавливать горшки из цемента и песка. И здесь наш герой потерпел фиаско — материал легко разрушали со временем, обладающие большой силой роста корни растений. Для укрепления конструкции он зашил ее в металлический каркас, но изделие при этом, потеряло эстетический внешний вид, поэтому садовник покрыл его еще одним внешним слоем бетона.
В результате подобные горшки получились практичными и недорогими. После этого, Жозеф Монье запатентовал свою технологию и не прогадал, ведь свойства подобного материла стали востребованными в строительстве. Железобетон стали использовать повсеместно для создания зданий и сооружений, которые отличались прочностью и надежностью, стойкостью к разным факторам окружающей среды.
Виды по технологии изготовления
Железобетонные изделия бывают:
Технология изготовления напряженного бетона достаточно проста и ничем особо не отличается от применяемой при производстве обычного. Единственным отличием является то, что армирующая сетка предварительно натягивается, и после затвердевания бетона при снятии натяжителей энергия напряжения работает на сжатие, передается всему изделию, обеспечивая ему повышенную стойкость, компенсацию весовым растягивающим нагрузкам.
Преимущества и недостатки
Он представляет собой плотный, прочный, тяжелый материал, который плохо впитывает влагу и пропускает воздух, устойчив к влиянию температур в широком диапазоне.
Свойства и состав
В состав железобетона входят цемент, вода, песок и железо. В изделии используется больше бетона, чем металла. При этом удельный вес железа и конструкция стального каркаса может быть разной. Все зависит от изделия, которое планируется создать – плита, колона, свая, фундамент и т.д.
Виды арматуры
1) в зависимости от назначения:
2) в зависимости от технологии производства:
Поверхность армирующих элементов может быть гладкой или рифлёной.
Виды бетона
При производстве избыточных железобетонов применяются бетоны, которые имеют прочность на сжатие не ниже класса В15. В состав изделия включается стержневая арматура классов А240, А300, А400, А500, В500, диаметр которой должен быть не меньше 40 мм. Созданная для заливки конструкция имеет вид пространственных каркасов и плоских сеток. Нередко может быть использовано жесткое армирование с применением профилированных стальных заготовок – швеллеры, уголки, двутавры.
Для изготовления перенапряженных железобетонов применяются марки бетонов В20 — В60 (относятся к тяжелым), арматурная сталь — А540, А600, А800, А1000, Вр1200, Вр1300, Вр1400, Вр1500, К1400 и К1500.
Сталефибробетоны изготавливаются из специальных бетонных смесей с применением для армирования металлических пластин небольшого размера.
Характеристики
Что такое железобетон? Это удачное сочетание свойств двух разных материалов, которые можно объединить в одну монолитную конструкцию. Вначале создается форма для заливки. После этого из стали каркас. Далее замешивается раствор, который заливается в форму. Изделие должно определенное время выстояться, чтобы приобрести требуемые свойства. В процессе затвердевания между арматурой и бетоном возникают существенные силы сцепления, поэтому под определенной нагрузкой оба материала деформируются совместно.
В число полезных и востребованных в современном строительстве свойств этого материала входит:
Как тот, так и другой материал имеют приблизительно одинаковый коэффициент линейного расширения. По этой причине даже при воздействии повышенных температур не наблюдается внутренних разрывов и разрушения, сохраняется изначальная целостность.
Прочное соединение входящих в железобетон материалов обеспечивается:
Область применения
Железобетонные изделия являются широко используемым в строительстве материалом, в частности при создании:
Все используемые в строительстве элементы железобетонных изделий разделяются на следующие группы – предназначенные для создания:
Кроме этого, железобетон имеет узконаправленное применение. Его используют для создания:
Для обеспечения повышенной стойкости к воздействию влаги в бетон при создании подобных конструкций добавляют специальные вещества, которые отталкивая воду, обеспечивают ему антикоррозийные свойства.
Что такое железобетон?
Железобетон – искусственный строительный материал, в котором соединены в монолитное целое стальная арматура и бетон. В современном строительстве этот «союз» имеет чрезвычайно широкое распространение, что не удивительно – ведь железобетон обладает большими техническими и экономическими преимуществами по сравнению с другими материалами.
Железобетон – искусственный строительный материал, в котором соединены в монолитное целое стальная арматура и бетон. В современном строительстве этот «союз» имеет чрезвычайно широкое распространение, что не удивительно – ведь железобетон обладает большими техническими и экономическими преимуществами по сравнению с другими материалами.
Сооружения из железобетона огнестойки и долговечны, не требуют специальных защитных мер от разрушающих атмосферных воздействий. Прочность бетона со временем увеличивается, а арматура не поддаётся коррозии, будучи защищенной окружающим её бетоном. Железобетон обладает высокой несущей способностью, хорошо воспринимает и статические, и динамические (в т.ч. сейсмические) нагрузки. 
Термин «железобетон» нередко употребляется как собирательное название железобетонных конструкций и изделий (ЖБИ). Из железобетона относительно легко создавать сооружения и конструкции самых разнообразных форм, достигающих большой архитектурной выразительности.
Из чего изготавливают ЖБИ
Цемент и вода являются активными составляющими бетона – в результате реакции между ними образуется цементный камень, скрепляющий зерна заполнителей в единый монолит. Между цементом и заполнителем не происходит химического взаимодействия, поэтому заполнители часто называют инертными материалами. Однако, крупный заполнитель (щебень горных пород или известняка) и мелкий заполнитель (кварцевый, он же речной песок) существенно влияют на структуру и свойства бетона.
В качестве арматуры используются металлические (стальные) прутки или пучки проволок. Арматура подразделяется на рабочую и монтажную. Рабочая арматура располагается в нижней части изделий, работающих на изгиб: плит перекрытий, балок, в подошвах фундаментных блоков. Монтажная арматура создает объемный скелет изделия, фиксирует расположение стержней рабочей арматуры, способствует фиксации и закреплению закладных деталей и монтажных петель.
Одной из разновидностей железобетона является напряжённый железобетон. За счет применения специальных технологических приемов, в процессе изготовления материалов из напряженного железобетона арматура замоноличивается в бетоне в частично растянутом виде.
Дело в том, что плиты перекрытий и несущие балки в конструкции работают на изгиб. Во-первых, они воспринимают нагрузку конструкции пола (в том числе и собственный вес); во-вторых – нагрузку от бытовых предметов, размещенных на этаже; в третьих – нагрузку, передающуюся от стен на каркас здания. В результате, нижние слои плиты перекрытия или несущей балки находятся в слегка растянутом виде, что отрицательно сказывается на их надёжности.
Если же нижние слои панели или балки в процессе изготовления были искусственно сжаты («напряжённый» железобетон), то под бытовой и конструкционной нагрузкой они будут находиться в нейтральном состоянии. В этом случае напряжение в них будет минимальным, а, значит, и минимальны будут проблемы, связанные с эксплуатацией конструкции.
Как изготавливают ЖБИ
Плиты перекрытий (пустотные и ребристые), перемычки, элементы оград, подвалов и фундаментов, плиты дорожных покрытий, детали колодцев и столбы освещения – всё это изделия из железобетона. Очевидно, что каждое изделие имеет характерную для него систему армирования, рецептуру бетона и технологию изготовления.
Плиты перекрытия и перемычки, работающие на изгиб, изготавливают из предварительно напряжённого железобетона. В подготовленную форму на специальные упоры устанавливают арматурные стержни, натягивают их механическим способом (с помощью домкратов) или термомеханически (посредством разогрева электрическим током) и закрепляют в натянутом положении на бортоснастке формы.
Заливка бетонной смеси с последующим виброуплотнением может осуществляться на стендах (с введением пустотообразователей) или на конвейерных линиях, в том числе и способами проката или роликового формования. После этого изделия в формах отправляют на тепловую обработку в специальные камеры. Цель тепловой обработки – ускорение твердения бетона, и через 8-12 часов пропаривания при температуре среды 80-95 C изделие набирает 65-75% своей марочной прочности, эквивалентной 28 суткам твердения в естественных условиях. После того, как изделие затвердело, напряжённые арматурные стержни освобождают от крепления на стенках формы. Стержни частично сжимаются по длине, и напряжение от них передается бетону в изделии – в прилегающих к арматурным стержням областях бетона формируется напряжённое состояние.
Изделия цилиндрической формы (стойки, кольца и т.п.) изготавливают методом центрифугирования. Предварительно в полуформу, размещённую на стенде центрифуги, укладываются арматурные стержни (при необходимости их натягивают), на которые навивается металлическая проволока – формируется каркас изделия. С помощью ложкового бетонораздатчика по всей длине полуформы распределяется бетонная смесь, одну полуформу накрывают сверху другой и включают центрифугу. На первом этапе, бетонная смесь, за счёт центробежных сил, распределяется у внешней ограждающей поверхности цилиндрической формы. На втором этапе, за счёт изменяющейся частоты вращения центрифуги, происходит уплотнение бетонной смеси и формование изделия. Далее изделия (в полуформах или распалубленные) отправляют на тепловую обработку.
Что нельзя делать при монтаже ЖБИ
Любое строительное изделие, в том числе и ЖБИ, рассчитано на определенные нагрузки, превышение которых нежелательно или недопустимо. Для изделий, работающих на изгиб, строительными нормами и правилами установлены нормативно-допустимые нагрузки. Оговоримся сразу, что величина этих нагрузок обеспечивает весьма и весьма значительный запас надёжности и, при корректном монтаже конструкции, разрушение изделия практически исключено.
Каждая строительная конструкция (в том числе и плиты перекрытия) рассчитана на определенные схемы монтажа. Эти схемы известны строителям, а их нарушение может привести к нежелательным последствиям. Очень часто возникает необходимость сделать отверстие в панели перекрытия, и если при его формировании будет нарушена целостность арматурного каркаса панели или, что не менее важно, будут разрезаны арматурные стержни, обеспечивающие несущую способность этой панели, то положительный эффект «преднапряжения» будет практически полностью устранён. Подобная поврежденная панель не будет соответствовать шкале нормативно-допустимых нагрузок.
Если же сделать отверстие в панели все-таки надо, то необходимо предусмотреть консольное закрепление разрезаемых панелей на промежуточную опору (например, на внутреннюю несущую стену или на перемычку) и выполнить обвязку из металлического профиля по периметру вырезанной части плиты с закреплением (резьбовом или сваркой) на этом профиле концов арматурных стержней.