Статья опубликована в рамках: LXXIV Международной научно-практической конференции «Вопросы технических и физико-математических наук в свете современных исследований» (Россия, г. Новосибирск, 22 апреля 2024 г.)
Наука: Технические науки
Секция: Строительство и архитектура
Скачать книгу(-и): Сборник статей конференции
дипломов
ОЦЕНКА ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТИ ВОЗВЕДЕНИЯ ЗДАНИЙ ИЗ МОНОЛИТНЫХ И СБОРНЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ
Одним из древнейших строительных материалов является бетон, который широко применялся при возведении зданий портовых городов в Римской империи, однако после распада государства проходят столетия прежде, чем производство возобновилось.
Бурное развитие применения железобетона датируется ХIX веком. В начале указанного периода появляется первый цементный бетон, который «хорошо работает на сжатие, но плохо сопротивляется изгибу и растяжению» [4, с. 173]. «Чтобы повысить прочность бетонных конструкций на растяжение и изгиб, в бетон укладывают стальную проволоку или стержни, называемые арматурой» [4, с. 174]. Данное сочетание образует железобетон, первые конструкции из которого приходятся на 1860–1880 годы. Конец ХIX века дает толчок для дальнейшего прогресса в следующем столетии. Первый этап в России – появление нового метода для расчета конструкций по нормируемым напряжениям. Второй – использование специальных систем с учетом их жесткости и монолитности. Третий – индустриализация изучаемого материала в строительстве.
В современном мире ежедневное производство железобетонных конструкций составляет приблизительно 2 миллиарда кубических метров; является основой для строительства жилых, общественных и промышленных зданий; удовлетворяет стандартам быстрого возведения объекта и введения его в эксплуатацию с минимальным бюджетом на проекты разной сложности. Технологический рост в строительной химии за два последних столетия в корне изменил проектирование зданий, и сегодня ведущее место занимают монолитные железобетонные конструкции, которые все чаще вытесняют сборные.
В данной статье рассматривается проблема, какие здания целесообразнее проектировать из железобетонных конструкций, а также говорится о видах – монолитных и сборных сооружений, дается оценка оптимального строительства и заключение о том, какой выбор лучше сделать.
1. Основная часть
1.1. Железобетон
«Железобетон — это композиционный материал, в котором свойства стали и бетона выгодно сочетаются и дополняют друг друга» [4, с. 174].
Широкое применение железобетонных конструкций заключается в том, что при эксплуатации объект обладает соответствующими позитивными свойствами. Например: долговечность, сопротивление против снежных, ветровых и других природных факторов, устойчивость в особо опасных местах и сейсмических зонах, свойства материала к сжатию и растяжению помогают быть восприимчивым к одноименным нагрузкам без серьезных деформаций.
Для решения в соответствии с уровнем сложности рабочих вопросов в проектировании есть 2 вида производства железобетонных конструкций – сборные и монолитные.
1.2. Сборные железобетонные конструкции
«Под сборными понимают конструкции, возведение которых на строительной площадке производят из заранее изготовленных элементов. В целях повышения эффективности производства и качества продукции сборные элементы изготавливают на высокомеханизированных и автоматизированных предприятиях сборного железобетона, специализированных на выпуск определенного ассортимента изделий и конструкций» [1, с. 32].
«Одной из особенностей проектирования сборных железобетонных элементов является необходимость проверки их прочности и трещиностокойсти в период изготовления, транспортирования и монтажа» [2, с. 155]. Это необходимо сделать, поскольку заводские расчеты при перевозке или сборочных работах могут быть отличны от тех, которые будут в момент эксплуатации. Остальные качества сборных железобетонных конструкций приведены в таблице 1.
Таблица 1.
Преимущества и недостатки сборных железобетонных конструкций
|
Преимущества |
Недостатки |
|
Скоростное производство с минимальными затратами труда. Выполнение плиточных отделочных работ на заводе. Ускоренный темп строительства зданий. Независимость от погодных условий. Объект быстро вводят в эксплуатацию. |
Сборное строительство намного дороже монолитного. Необходимость в работе по заделке стыков и швов. Наличие тяжелой спецтехники. Скромный выбор форм конструкций. Плохая сопротивляемость к динамическим нагрузкам. Нарушение статической неопределимости. |
1.3. Монолитные железобетонные конструкции
«Под монолитными понимают конструкции, возведение которых осуществляют непосредственно на строительной площадке укладкой бетонной смеси (товарного бетона) в заранее приготовленную опалубку» [1, с. 33]. Данная технология дает возможность проектировать здания любой сложности и этажности. Благодаря гибкости объемно-планировочных решений можно достичь высокой архитектуры фасадов и планировок, которая образуется в связи с небольшой толщиной стен, размерами перекрытий, указываемых в плане. Характеристика монолитных железобетонных конструкций рассматривается в таблице 2.
Таблица 2.
Преимущества и недостатки монолитных железобетонных конструкций
|
Преимущества |
Недостатки |
|
Недорогая стоимость материалов. Отсутствие стыков и швов. Богатый выбор формы конструкций, их габаритов и массы. Хорошая сопротивляемость к динамическим нагрузкам. Высокая статическая неопределенность, звукоизоляция, сейсмоустойчивость. |
Долгий процесс по времени. Большие затраты труда. Зависимость от времени отвердевания бетона в естественных условиях. Введение в эксплуатацию только после набора определенной прочности бетоном. Важность строгого контроля качества на стройплощадке. |
1.4. Что целесообразнее?
Утверждать, что только один вид строительства полезен – это нерационально, потому что каждый проект имеет собственные требования для строительного процесса, и применение монолита или сборного железобетона должно быть обосновано. Целесообразность доказывается результатами проводимого технико-экономического анализа, который устанавливает показатели расходов, трудоемкости, энергоемкости, технологичности, долговечности, надежности, эстетическим воздействиям на человека к условиям возведения зданий.
В каких случаях обращаются к сборным или монолитным железобетонным конструкциям? Выполнение требований для строительства и область применения определены в таблице 3 и 4.
Таблица 3.
Выполнение требований для строительства железобетонных конструкций
|
Выполнение требований для строительства |
|
|
Сборные |
Монолитные |
|
Короткие сроки строительства. Достаточное количество типовых унифицированных конструктивных элементов в здании. Относительно небольшая масса строительных элементов. Индустриальный метод. |
Создание массивных, габаритных, тяжелых (фундаменты, плиты, колонны) и трудно поддающиеся членению (бассейны) конструкций. Сопротивление к воздействию динамических нагрузок (фундаменты под оборудование, аэродромное покрытие). Сложная форма конструкции. |
Таблица 4.
Область применения железобетонных конструкций
|
|
Сборное |
Монолитное |
|
Промышленное |
Под колонны используются фундаменты, весящие до 3 т, если имеется специальное оборудование, то – до 6 т. |
Под колонны применяются несущие конструкции, подземные части здания (подвалы, тоннели), весящие более 6 т. |
|
Транспортное |
Тоннели. Станции метрополитена. Городские, автодорожные мосты (любых пролетов), железнодорожные – 27,6м. |
Автодороги (кроме временных), мосты (средних пролетов), тоннели при сооружении открытым способом. |
|
Энергетическое |
Плиты покрытия и перекрытия для ГЭС, АЭС и ТЭЦ. Конструктивные элементы для вспомогательных зданий. |
Большую часть строительства ГЭС и АЭС составляет монолит. Например, фундаменты, реакторы, плотины. |
|
Жилищно-гражданское |
Строительство панельных и блочных домов, часть конструктивных элементов в монолитном комплексе. «Для общественных зданий с пролетами до 18 м включительно при отсутствии над залом эксплуатируемых технических помещений; перекрытия, покрытия, лестницы и другие сборные конструкции зданий со стенами из местных строительных материалов.» [4, 13] |
Здания с большой этажностью любого назначения и сложной архитектурой; строительство уникальных сооружений; разнообразие фундаментов; наличие больших пролетов (стадион, рынок, театр и др.), стволы жесткости, применяемые в каркасных многоэтажных зданиях. |
1.5. Сборно-монолитное строительство
Несмотря на то, что два вида железобетонных конструкций отличны, они могут быть применимы вместе. Такое парное использование называется сборно-монолитным строительством. Например, монолитные вертикальные конструкции возводятся на сборных плитах, и наоборот.
Следовательно, «под сборно-монолитными принято понимать комплексные конструкции, в которых сборный и монолитный железобетон, укладываемый на месте строительства, работает под нагрузкой как одно целое. Этого достигают надежным сцеплением сборных элементов с монолитным бетоном посредством выбора формы и размеров сборных элементов, насечки их поверхности, применения в необходимых случаях напрягаемой и ненапрягаемой арматуры, сварки закладных деталей и выпусков арматуры» [1, 33]. Оценка данного метода описана в таблице 5.
Таблица 5.
Преимущества и недостатки сборно-монолитных железобетонных конструкций
|
Преимущества |
Недостатки |
|
Уменьшение трудозатратности выполняемых на стройплощадке работ. Меньшие траты при строительстве каркаса в холодное время года. Присутствие сборных компонентов облегчают работу контроля качества на стройплощадке. «В среднем снижает потребности в бетоне с 0,7 м3 на 1 м2 общей площади до 0,4 м3. Расход арматуры снижается в 1,5…2 раза.» [2,66] |
Сравнительно невысокая архитектурная гибкость. Наличие лимита этажности зданий, строимых в данном виде. Много требований и спроса к работникам. Возникновение проблем из-за новизны метода. |
2. Заключение
Цель данной статьи достигнута: в результате определено, какие здания целесообразнее проектировать – сборные или монолитные.
Ответом на вопрос рассматриваемой темы является то, что нерационально утверждать один из видов железобетонных конструкций единственно верным. Поэтому целесообразной для проектирования будет считаться та структура, которая имеет экономико-техническое обоснование, где описаны главные показатели, дающие, в свою очередь, возможность определиться с оптимальной технологией возведения здания. При анализе учитывают следующие основные критерии:
- вида конструкции, ее характеристики – габаритов, норм, свойств, масс, форм, назначения;
- расстояния строительного объекта от производителей (завода);
- наличие необходимой техники и кадров у исполнителя;
- оценка перспективы применять прогрев монолитных конструкций;
- стоимость и сроков строительства определенного проекта.
Несомненно, целесообразное использование железобетонных конструкций подразумевает снижение сроков и стоимости строительства, увеличение продуктивности, повышение производства выпускаемых строительных конструктивных элементов и более мелких деталей, наращивание практических умений и сил во всех видах строительства, развитие механизации процессов, применение новшеств — рентабельных материалов и конструкций, поддержка и рост отечественного производителя.
Таким образом, данная работа может стать ознакомительно-учебной для всех интересующихся и обучающихся строительному делу на начальном этапе изучения железобетонных конструкций в проектировании зданий. Поскольку в настоящем исследовании обобщена и систематизирована информация о рассматриваемой теме, приведены оценки каждого типа конструкции и параметры, входящие в анализ оптимального строительства.
Список литературы:
- Бондаренко В.М., Суворкин Д.Г. Железобетонные и каменные конструкции: учеб. для студентов вузов по спец. «Пром. и гражд. стр-во». – М.: Высш. шк., 1987. – 384 с.
- Попов Н.Н., Забегаев А.В. Проектирование и расчет железобетонных конструкций и каменных конструкций: учеб. для строит. спец. вузов. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. шк., 1989. – 400 с.
- Рекомендации о наиболее рациональных областях применения в строительстве сборного железобетона. – М.: Стройиздат, 1975. – 32 с.
- Строительные материалы и изделия : учеб. пособие / В. С. Руднов [и др.] ; под общ. ред. доц., канд. техн. наук И. К. Доманской. – Екатеринбург : Изд-во Урал. ун-та, 2018. – 203 с.
- Фомин Н.И., Исаев А.П., Зотеева Е.Э. Инновационный потенциал сборно-монолитных систем гражданских зданий // Академический вестник УРАЛНИИПРОЕКТ РААСН. – № 4. – 2016. – С. 66-71.
дипломов
Оставить комментарий