🗊Презентация Железобетонные конструкции

Лекция 4 ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ КОНСТРУКЦИИ Учебные вопросы: 1. Классификация железобетонных конструкций 2. Факторы совместной работы бетона и стали 3. Сравнительный анализ сборного и монолитного железобетона 4. Предварительно напряженные железобетонные конструкции 5. Особенности изготовления сборных железобетонных конструкций 6. Технологические схемы и операции 7. Операционный контроль качества 8. Армирование ЖБК 9. Виды арматурных изделий 10. Маркировка арматуры 11. Коррозия арматуры и меры защиты от нее 12. Особенности укладки, уплотнения и твердения бетонной смеси в монолитных ЖБК

Основными направлениями в совершенствовании железобетонных конструкций (снижение стоимости при одновременном повышении качества) являются: удовлетворение требований непрерывно развивающихся «Технических правил но экономному расходованию строительных материалов» (ТП-101-81); применение конструктивных решений, снижающих массу конструкций и позволяющих наиболее полно использовать: физико-механические свойства исходных материалов, местные строительные материалы, бетоны высоких классов (40 и выше), лёгкие бетоны, холодную пропитку бетонов мономерами и высокопрочную арматуру (1000 МПа и выше), механизированное и автоматизированное изготовление конструкций; повышение долговечности, надежности и технологичности конструкций, снижение их приведённых затрат, материалоёмкости, энергоёмкости, трудоемкости изготовления и монтажа; разработка новых, уточнение и упрощение существующих методов расчета конструкций, особенно пространственных, тонкостенных и с предварительным напряжением арматуры; развитие методов расчета с использованием ЭВМ и высокопроизводительных методов конструирования (САПР), технологии изготовления и возведения конструкций сборных, сборно-монолитных и монолитных; повышение качества, упрочнение и удешевление стыков сборных и сборно-монолитных конструкций; изучение физико-химических и механических процессов взаимодействия стальной арматуры с бетоном в целях наиболее эффективной борьбы с появлением и раскрытием трещин в конструкциях; совершенствование методов подбора и изготовления бетона (особенно легкого и ячеистого), с тем чтобы получать железобетон с заранее заданными свойствами; повышение сейсмической и динамической стойкости конструкций; увеличение долговечности конструкций в зданиях с агрессивными средами, а также при эксплуатации в низких и высоких температурах.

Железобетон это комплексный строительный материал, в котором бетон и арматура, соединенные взаимным сцеплением, работают под нагрузкой как единое монолитное тело. Бетон предназначается для восприятия преимущественно сжимающих усилий, а арматура – растягивающих.

Схема разрушения балки

Достоинства и недостатки железобетонных конструкций К достоинствам железобетонных конструкций относятся: высокая прочность: большая долговечность; высокая степень огнестойкости; стойкость против атмосферных воздействий; малые эксплуатационные расходы на содержание; гигиеничность; экономичность ввиду повсеместной доступности сырья.

Достоинства и недостатки железобетонных конструкций С учетом вышеизложенного к недостаткам железобетонных конструкций без предварительного напряжения относятся: низкая трещиностойкость вследствие слабого включения в работу арматуры в период образования трещин, быстрое их раскрытие и быстрый рост прогибов; нерациональность использования в железобетонных конструкциях без предварительного напряжения высокопрочной арматуры; невыгодность использования бетонов повышенной и высокой прочности, поэтому железобетонные конструкции без предварительного напряжения обладают большой массой, что ограничивает величину перекрываемых пролетов; большая трудоемкость при изготовлении; большая звуко - и теплопроводность.

Виды железобетонных конструкций Сборные конструкции – конструкции, возведение которых на строительной площадке производят из заранее изготовленных элементов. Монолитные конструкции – конструкции, возведение которых осуществляют непосредственно на строительной площадке. Сборно – монолитные конструкции – комплексные конструкции, в которых сборный и монолитный железобетон, укладываемый на месте строительства, работает под нагрузкой как одно целое.

В основу классификации сборных железобетонных конструкций положены следующие отличительные признаки: - вид армирования, - объемный вес, - вид бетона, - внутреннее строение, - назначение.

По виду армирования железобетонные конструкции подразделяются на: - предварительно напряженные, - с обычным армированием, т. е. без предварительного напряжения.

По объемному весу применяемых бетонов различают конструкции, изготовленные: - из особо тяжелых бетонов объемным весом более 2500 кг/м3; - из тяжелых бетонов объемным весом от 1800 до 2500 кг/м3; - из легких бетонов объемным весом от 500 до 1800 кг/м3; - из особо легких (теплоизоляционных) бетонов объемным весом менее 500 кг/м3.

По виду бетонов и применяемых в бетоне вяжущих получают конструкции: По виду бетонов и применяемых в бетоне вяжущих получают конструкции: - из цементных бетонов — тяжелых на обычных плотных заполнителях, - из особо тяжелых бетонов и легких бетонов на пористых заполнителях; - из силикатных бетонов — плотных (тяжелых) или легких на пористых заполнителях на основе извести или смешанном вяжущем; - из ячеистых бетонов — на цементе, извести или смешанном вяжущем; - из специальных бетонов—жаростойких, химически стойких, декоративных, гидратных.

В зависимости от назначения железобетонные конструкции подразделяют: - для жилых и общественных зданий, - для промышленных зданий, - для сооружений, - общего назначения.

Сцепление арматуры с бетоном Фактор 1: Сопротивление бетона усилиям смятия и среза, обусловленное выступами на поверхности арматуры Сцепление арматуры периодического профиля с бетоном.

Сцепление арматуры с бетоном Фактор 2: За счет сил трения, возникающих на поверхности арматуры благодаря обжатию стержней бетоном при его усадке; Фактор 3: Склеивание (адгезия) поверхности арматуры с бетоном.

Условия совместной работы бетона и арматуры сцепление арматуры с бетоном, исключающее продергивание арматуры в бетоне; примерное равенство коэффициентов температурного удлинения (укорочения) бетона и арматуры способность бетона надежно предохранять арматуру от коррозии и действия огня.

Анкеровка арматуры в бетоне Анкеровка обеспечивается: 1. выступами периодического профиля арматуры; 2. загибами арматуры (класс A - I); 3. стержнями поперечного направления; 4. при помощи специальных анкеров на концах стержней.

Собственные напряжения в железобетоне при значительном перепаде температур возникают внутренние напряжения, происходит снижение прочности бетона, прочности сцепления арматуры с бетоном. бетон испытывает пластические деформации, арматура – только упругие, соответственно арматура воспринимает часть нагрузки и разгружает бетон, сдерживая в нем развитие деформаций ползучести, т.е. происходит перераспределение усилий; усадка и ползучесть действуют одновременно и совместно влияют на работу конструкции под нагрузкой; релаксация напряжений арматуры и бетона; в момент снятия нагрузки обратимые (упругие) деформации бетона вызывают в бетоне начальные напряжения растяжения, которые могут превышать предел прочности бетона на растяжение.

Железобетон состоит из бетона и стальной арматуры, расположенной в конструкциях для восприятия растягивающих, а в ряде случаев сжимающих усилий. Армирование - усиление растянутой зоны изгибаемых элементов материалами, обладающими значительно более высокой прочностью на растяжение, чем бетон, позволяет существенно повысить их несущую способность. Конструкции, полученные на основе рационального объединения бетона и стали при условии обеспечения их совместной работы, называются железобетонными.

Современные железобетонные конструкции классифицируются по нескольким признакам: - по способу выполнения (монолитные, сборные, сборно-монолитные), - по виду бетона, применяемого для их изготовления (из тяжёлых, лёгких, ячеистых, жаростойких и др. бетонов), - по виду напряжённого состояния (обычные и предварительно напряжённые).

В зависимости от назначения в строительстве жилых, общественных, промышленных и с.-х. зданий и сооружений различают следующие наиболее распространённые сборные Ж. к.: - для фундаментов и подземных частей зданий и сооружений (фундаментные блоки и плиты, панели и блоки стен подвалов); - для каркасов зданий (колонны, ригели, прогоны, подкрановые балки, стропильные и подстропильные балки, фермы); - для наружных и внутренних стен (стеновые и перегородочные панели и блоки); - для междуэтажных перекрытий и покрытий зданий (панели, плиты и настилы); - для лестниц (лестничные марши и площадки); - для санитарно-технических устройств (отопительные панели, блоки вентиляционные и мусоропроводов, санитарно-технические кабины).

Технологический процесс производства железобетонных изделий складывается из ряда последовательно выполняемых операций: - приготовления бетонной смеси, - изготовления арматуры (арматурных каркасов, сеток, гнутых стержней и т. д.), - армирования изделий, - формования изделий (укладка бетонной смеси и её уплотнение), - тепловлажностной обработки, обеспечивающей необходимую прочность бетона, - отделки лицевой поверхности изделий.

В современной технологии сборного железобетона можно выделить три основных способа организации производственного процесса: - агрегатно-поточный способ изготовления изделий в перемещаемых формах; - конвейерный способ производства; - стендовый способ в неперемещаемых (стационарных) формах.

Стендовый способ производства ЖБИ характерен тем, что изделие в процессе производства (от начала его формования до момента распалубливания) остается неподвижным, а оборудование (например, бетоноукладчик, вибратор) передвигается от одного изготовляемого изделия к другому. Стендовый способ позволяет изготовлять крупногабаритные конструкции и быстро организовывать производство железобетонных изделий. Однако он требует больших производственных площадей при малой механизации процессов производства, что приводит к большим затратам труда.

Поточно-агрегатный способ производства ЖБИ применяется на крупных полигонах, характерен тем, что изделия в процессе изготовления перемещаются одно за другим через ряд постов, оборудованных различными агрегатами или устройствами. Длительность пребывания изделий на отдельных постах различная: от нескольких минут при вибрировании изделий на виброплощадке до нескольких часов в пропарочной камере.

Конвейерный способ При этом способе технологическая линия работает по принципу пульсирующего конвейера, т. е. формы с изделиями перемещаются от поста к посту через строго определённое время, необходимое для выполнения самой длительной операции. применяют на заводах большой мощности при выпуске однотипных изделий ограниченной номенклатуры.

Типовой цех для производства предварительно напряженных конструкций для промышленного строительства со стационарно-поточной (стендовой) технологией

Универсальный стенд СМ-535

Переносная силовая форма с предварительно напряженной стержневой арматурой для четырехпустотного настила

Общий вид установки для изготовления многопустотных настилов

Общий вид установки для изготовления крупных пустотелых блоков

Установка для изготовления труб методом центрифугирования

Схема производства фундаментных блоков стаканного типа

Установка для производства круглопустотных блоков

Установка СА-2 для производства щелевидных блоков

Универсальный механизированный стенд для производства предварительно напряженных железобетонных конструкций

Операционный контроль качества железобетонных изделий Контроль качества готовых железобетонных изделий включает в себя: контроль за внешним видом, формой и размерами изделия, толщиной защитного слоя, прочностью, жесткостью, трещиностойкостью.

Основной метод контроля прочности бетона — испытание контрольных образцов на сжатие. Из неразрушающих испытаний качества бетона наиболее широко распространены: ультразвуковой импульсный метод; склерометрический метод, обеспечивают в 95% случаев определение прочности бетона с максимальными отклонениями от действительной прочности до ±15%. К склерометрическим испытаниям прочности бетона относят испытания методом упругого отскока и испытание методом пластических деформаций.

Испытание методом упругого отскока

Испытания методом пластических деформаций Ударные молотки с эталонным стержнем — эталонные молотки. После удара сравнивают величину отпечатка на бетоне с величиной отпечатка на эталонном стержне 6; по их отношению судят о прочности бетона.

Испытания методом пластических деформаций Ударные молотки с заданной массой и энергией удара — шариковые молотки и маятниковые приборы.

Испытания методом пластических деформаций

Монтажная арматура

Виды арматуры По материалу: - стальная; - стеклопластиковая; - углепластиковая. По назначению: - рабочая – это арматура, которая определяется расчетом и обеспечивает прочность конструкции; - конструктивная – это арматура, которая также обеспечивает прочность конструктивных элементов и узлов, но расчетом не определяется, а устанавливается из практики проектирования и эксплуатации конструкций; - арматура косвенного армирования – это арматура, устанавливаемая в сжатых элементах в основном в местах больших локальных напряжений, для сдерживания поперечных деформаций; - монтажная – арматура, служащая для обеспечения проектного положения рабочей и равномерного распределения усилий между отдельными стержнями рабочей арматуры.

Виды арматуры По способу изготовления: - стержневая, горячекатаная (d = 6…40 мм); проволочная, холоднотянутая (d = 3…6 мм). По виду поверхности: - гладкая; - периодического профиля (рифленая).   По способу применения: - напрягаемая, подвергнутая предварительному натяжению до эксплуатации; - ненапрягаемая.   По изгибной жесткости: - гибкая (стержневая и проволочная); - жесткая (из прокатных профилей).   По способу упрочнения: - термически упрочненная, т.е. подвергнутая термической обработке; - упрочненная в холодном состоянии – вытяжкой или волочением.

Арматурные сварные изделия Сварные сетки: - рулонные; - плоские. Максимальная ширина сетки – 3800 мм; длина ограничивается массой сетки не более 900…1300 кг и не более 9000 мм.

Арматурные сварные изделия

Арматурные проволочные изделия

Арматурные проволочные изделия

Соединения арматуры

Методы натяжения арматуры: Электротермический – необходимое относительное удлинение арматуры получают электрическим нагревом арматуры до соответствующей температуры. Механический – необходимое относительное удлинение арматуры получают вытяжкой арматуры натяжными механизмами (гидравлические и винтовые домкраты, лебедки, тарировочные ключи, намоточные машины и т.д.). Электротермомеханический – совокупность механического и электротермического методов. Физико-химический – заключается в самонапряжении конструкции вследствие использования энергии расширяющегося цемента.