Виды железобетонных конструкций

Особенности и свойства

Эксплуатационные качества лучших железобетонных изделий определяются их многокомпонентным составом. Пластичная арматура обладает высокой прочностью на растяжение, а застывшая бетонная смесь сопротивляется сжатию. Это позволяет выпускать элементы разных форм и размеров без риска растрескивания или деформации.

Кроме того, ЖБИ противостоят влаге, коррозии, огню, вибрационным нагрузкам, механическим воздействиям. На них не отражаются температурные колебания, агрессивные среды, химические и биологические факторы. С течением времени они не теряют первоначальных свойств, оставаясь прочными даже через сотни лет.

Долговечность, технологичность, большая вариативность делают их незаменимыми в строительной индустрии. Причем удобство монтажа значительно сокращает сроки возведения объектов, открывая полную свободу для реализации оригинальных архитектурных замыслов.

Где используют железобетонные изделия

Они широко востребованы при сооружении общественных и жилых зданий (административных учреждений, школ, поликлиник, коттеджей, многоквартирных домов), крупных промышленных комплексов (складов, заводов, фабрик), а также объектов городской инфраструктуры.

ЖБИ решают множество инженерно-строительных задач и служат для:

• укрепления подвальных стен;
• создания заглубленных фундаментов;
• формирования межэтажных перекрытий;
• оборудования сливных ям, смотровых колодцев;
• прокладки водоотводных систем разного диаметра;
• мощения тротуаров, постоянных/временных дорог;
• снижения нагрузок на инженерные конструкции, ригели, лестницы;
• обустройства взлетно-посадочных полотен;
• возведения мостов;
• установки ограждений.

Но их функциональное предназначение не ограничивается реализацией типовых проектов – бетон и арматура подходят даже для архитектурных элементов самых сложных форм.

Характеристики железобетонных конструкций

ЖБИ конструкции применяются в строительстве жилых и промышленных зданий, инженерных объектов и производственных сооружений. Чаще всего применяется сборный железобетон, но также конструкции бывают монолитными, сборно-монолитными. Для получения изделия небольшого веса с сохранением свойств и показателей в создании элементов применяют высококачественный прочный бетон и стальную арматуру.

Большая часть конструкций эксплуатируются в оптимальном температурном режиме (от -70 до +50 градусов по Цельсию), точные характеристики изделия зависят от сферы использования.

Какие объекты строят из железобетона:

• Жилое строительство – фундаменты, стены, перекрытия и т.д.
• Объекты особого назначения – аэродромы, бункера, атомные реакторы, морские конструкции.
• Коммерческие и промышленные объекты – склады, цеха, ангары, производственные помещения.

Основные преимущества, которые демонстрируют монолитные и сборные железобетонные элементы – высокая прочность (увеличивается с течением времени), длительный срок эксплуатации (минимум 50 лет), стойкость к огню и морозу, оптимальная стоимость, возможность сделать или собрать самостоятельно (но с применением спецтехники), стойкость к сейсмической активности, возможность создавать любые архитектурные формы из бетона. 

Недостатки железобетона: большая масса, необходимость проведения дополнительных теплоизоляционных мероприятий, риск появления трещин, важность правильных расчетов (в противном случае плита или колонна, фундамент или перекрытие не будут служить, а могут стать причиной разрушений даже под воздействием собственного веса). Все свойства, которые демонстрирует монолитный или сборный железобетон, напрямую зависят от качества вяжущего и наполнителей для приготовления бетона.

Итоговое качество бетона также во многом зависит от его пористости и плотности. Чем меньше пор и больше плотность – тем прочнее бетонный монолит.

Все свойства, которые демонстрирует монолитный или сборный железобетон, напрямую зависят от качества вяжущего и наполнителей для приготовления бетона. Итоговое качество бетона также во многом зависит от его пористости и плотности. Чем меньше пор и больше плотность – тем прочнее бетонный монолит.

Благодаря стойкости к огню бетонные сооружения часто эксплуатируют в строительстве промышленных предприятий и производств, где отмечена высокая температура.

Немаловажно и то, что бетон обладает прекрасными показателями морозостойкости, успешно выдерживает резкие перепады, понижение/повышение температур. 

Ввиду того, что при всех своих преимуществах бетон обладает неспособностью выдерживать сопротивление на растяжение, его укрепляют армированной сталью и другими материалами. Тандем металла и бетона гарантирует самые высокие показатели и характеристики.

Технология производства

Производство материала состоит из нескольких этапов, каждый из которых должен соответствовать ГОСТам и нормативным актам.

Процесс по производству конструкций из сборного железобетона состоит из таких этапов:

• Подготовка бетонной смеси.
• Монтаж арматурного «скелета».
• Заливка и формирование конструкции.
• Созревание железобетона (для ускорения процесса используются специальные добавки или принудительное тепловое воздействие при помощи электронагревателей или сжигания ископаемых теплоносителей).
• Выемка блока из формы.
• Комплектация составляющих по маркировке.

Производство сборных железобетонных конструкцию должно руководствоваться СНИП 52—01—2003. Этот нормативный акт регламентирует не только процесс изготовления блоков, он обязывает проводить технические испытания готовой продукции. Также документ излагает основные требования к транспортировке железобетонных монолитов, монтажным работам.

При отпуске продукции от завода-изготовителя потребителю к расходным накладным и акту-приема-передачи прилагается специальная форма — спецификация. В этом документе, помимо стоимостных и количественных показателей, указаны и качественно-технические показатели отпущенных в продажу изделий и их соответствие принятым нормам.

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.

 

Классификация

Железобетонные изделия от производителя делятся, как правило, на следующие категории:

Блочные. Это самые тяжёлые и прочные из всех вариантов конструкций. Железобетонные изделия блоки используются, как правило, для строительства подвалов и фундаментов. Плоскостные. К ним относятся плиты, панели, планки. Железобетонные изделия плиты чаще всего используются для возведения перекрытий между этажами. Линейные. Это любые изделия, длина которых во много раз больше их высоты и ширины. К этому типу относятся, например, канальные плиты – железобетонные изделия для инженерных сетей. Пространственные. Это элементы со сложной и объемной конструкцией, например, лестницы, колодезные кольца и т. д. Для каждого типа изделия существует своя, универсальная маркировка, в которой отражены основные его характеристики.

Также строительные материалы этой группы можно классифицировать по следующим показателям:

• По марке используемого бетона – лёгкий, тяжёлый, особо тяжёлый;
• По количеству разных типов бетона – однослойные, двуслойные, многослойные;
• Армированные или неармированные;
• Сплошные или пустотелые;
• Стандартные или с применением дополнительной защиты, например, повышенной гидроизоляцией;
• По назначению бывают железобетонные изделия: для жилых и общественных зданий, для промышленных сооружений, для инженерных коммуникаций и универсальные.

Виды ЖБИ и правила маркировки

Система классификации ЖБИ довольно обширна. Изделия отличаются по толщине, структуре, размерам и другим параметрам. Основными считаются 3 вида: с пустотами внутри, ребристые и монолитные.

Пустотные ЖБИ отличаются небольшой массой. Они имеют низкий уровень теплопроводности, снижают давление на фундамент и помогают уменьшить затраты на строительные работы. Строения из ЖБИ такого типа называют тепло эффективными. Нижняя часть плиты сразу после изготовления готова к отделке. Это будет потолок. Верхняя часть станет полом.

Из-за своих конструктивных особенностей ребристые ЖБИ используются редко. При строительстве производственных зданий, гаражей и ангаров плиты укладываются ребрами вниз. Если же нужно сделать пол, плиты лучше укладывать ребрами вверх.

Также редко используются и монолитные ЖБИ. Они отличаются большим весом и сферой применения. В большинстве случаев их используют при строительстве многоэтажных домов. Плиты такого типа намного прочнее остальных. Кроме того, они способны выдерживать силовую нагрузку. Помимо перечисленных, можно встретить многопустотные ЖБИ и корытного профиля.

ЖБИ колонны используются в каркасном строительстве промышленных и др. зданий. Они имеют специальные крепления, которые легко соединятся с другими видами железобетонных изделий, таких как ригели, балки, плиты. Также легко крепятся к основанию здания — фундаменту.

В зависимости от толщины различают 3 вида ЖБИ. Сплошные, изготовленные в один слой. Толщина таких изделий 120 и 160 мм. Они обозначаются как 1П и 2П. Пустотные с толщиной или внутренним диаметром 220/159 и 220/140 (1ПК и 2ПК) Плиты с несколькими пустотами. Их толщина 220 мм (ПБ).

В маркировке ЖБИ, согласно требованиям, заявленным в документах, используются буквы и цифры. Они несут в себе информацию о свойствах и назначении того или иного изделия. Обозначения делятся на З части. Они сообщают о габаритах и виде изделия, о нагрузках, которые оно способно выдержать, о дополнительных особенностях.

Армирование железобетонных изделий

Данный этап производства ЖБИ на заводах делится на два принципиально разных способа: не напряженное и предварительное напряженное армирование.

Не напряженное армирование осуществляется с применением объемного каркаса и плоских сеток. Для этого используется два вида арматуры: основная и вспомогательная. Основная помещается в те части изделия, в которых предполагается возникновение растягивающих напряжений под нагрузкой. Вспомогательная же обычно размещена в сжатых или не напряженных областях изделия.

Область применения предварительно напряженного армирования — производство конструкционных элементов, которые имеют ориентацию под изгибающие нагрузки. По всей площади сечения бетона создается предварительное обжатие, в напорных трубах ЖБИ оно часто достигает показателя в 120 кг/кв.см. В качестве базовой напрягающей арматуры обычно выступает высокопрочная или упрочненная сталь.

Характеристики

К положительным качествам железобетонных конструкций относятся:

1. долговечность;
2. низкая стоимость — железобетонные конструкции значительно дешевле стальных;
3. пожаростойкость — в сравнении со сталью;
4. технологичность — несложно при бетонировании получать любую форму конструкции;
5. химическая и биологическая стойкость;
6. высокая сопротивляемость статическим и динамическим нагрузкам.

К недостаткам железобетонных конструкций относятся:

1. невысокая прочность при большой массе — прочность бетона при сжатии в среднем в 10 раз меньше прочности стали. В больших конструкциях железобетон «несёт» больше своей массы, чем полезной нагрузки.

Выделяют сборный железобетон (ж/б конструкции изготавливаются в заводских условиях, затем монтируются в готовое сооружение) и монолитный железобетон (бетонирование выполняется непосредственно на строительной площадке), а также сборно-монолитный (сборные конструкции используются как оставляемая опалубка — сочетаются преимущества монолитных и сборных конструкций).