Железобетонные каркасы зданий и сооружений. Строительство, ригель железобетонный бу, железобетонный каркас многоэтажного здания, железобетонный каркас здания, железобетонный каркас частного дома

По способу возведения железобетонные каркасы подразделяют на сборные и монолитные.

Сборный железобетонный каркас многоэтажных зданий с балочными перекрытиями в поперечном направлении конструируют по рамной схеме, предусматривающей воспринятие всех вертикальных и горизонтальных нагрузок жесткими рамными узлами (связи в плоскости рам отсутствуют), а в продольном направлении, как правило, — по связевой схеме, при которой геометрическая неизменяемость системы обеспечивается связями и жесткими диафрагмами. Возможно также решение, когда узлы рам выполняют жесткими не только в поперечном, ной в продольном направлении, однако в конструктивном отношении такая схема весьма сложна.

Монолитные каркасы применяют редко и главным образом в зданиях с повышенными требованиями к общей жесткости и устойчивости (монолитные каркасы решаются рамными в обоих направлениях), при больших статических и динамических нагрузках на перекрытия.

В зарубежной практике монолитные каркасы имеют широкое распространение, несмотря на то, что они имеют высокую трудоемкость и большую продолжительность возведения, требуют большого расхода лесоматериалов на опалубку. И только необходимость придания отдельным зданиям особо высокой жесткости и устойчивости, а также свойственная монолитному железобетону возможность создания разнообразных архитектурно-конструктивных форм не позволяет отказываться от монолитных каркасов.

Основными конструктивными схемами каркасов из монолитного железобетона являются: с поперечными рамами и продольными второстепенными балками; с продольными главными и поперечными второстепенными балками; с расположенными по колоннам в обоих направлениях балками и с опертыми по контуру плитами большой площади; с безбалочными перекрытиями (рис. 43).

Наибольшей поперечной жесткостью обладает первая схема. Однако высокие ригели рам стесняют помещения по высоте, а часто расположенные второстепенные балки затеняют потолок и из-за них образуется застой загрязненного воздуха и газов.

Схема с безбалочными перекрытиями имеет наименьшую жесткость, но позволяет получать наименьшую высоту этажей при заданной высоте помещений и лучшее естественное освещение. Разница в высотах этажей зданий, возведенных по первой и последней схемам, может достигать 0,5м.

В целях более широкого применения стандартной инвентарной опалубки при возведении монолитных конструкций произведена унификация размеров монолитных фундаментов, колонн, балок и плит.

Фундаменты имеют размеры подошв от 150X1500 до 7200X6600 мм (кратные 300 мм) и высоту 1800, 2400 и 3000 мм (допускаются высоты 1500, 2100 и 2700 мм). Высоту ступеней рекомендуется принимать 300, 450 и 600 мм. Размеры подколенников кратны модулю 300 мм (от 900X900 до 1200X2700 мм).

Сечения колонн в диапазоне от 300X300 до 600X1200 мм изменяются по ширине через 100 и по высоте — через 100 и 200 мм. Если необходимо принять большие сечения, их ширина должна быть кратной 200 мм, а высота — 300 мм.
Для балок рекомендуются следующие размеры: ширина 150, 200, 300, 400, 500 мм и далее кратно 10 мм, высота — от 300 до 800 (кратная 100 мм), 1000, 1200 мм и далее кратно 300 мм. Отношение высоты сечения балки к ее ширине выбирают в пределах от 2 до 3.

Толщина плит изменяется: при толщине до 100 мм — на 10 мм, при толщине от 100 до 200 мм — на 20 мм, при толщине от 200 до 300 мм — на 50 мм, а при большей толщине — на 100 мм.

Элементы монолитного каркаса изготовляют из бетона марок 150, 200 и 300 и армируют сварными каркасами и сетками. Целесообразнее применять предварительно напряженные монолитные конструкции.

Сборные железобетонные каркасы подразделяют на балочные и безбалочные. Более распространены балочные каркасы, обеспечивающие зданию большую пространственную жесткость и устойчивость.

Для зданий с балочным каркасом разработаны унифицированные габаритные схемы и номенклатура сборных железобетонных конструкций (рис. 44). Параметры габаритных схем увязаны с габаритными схемами одноэтажных зданий в части привязки стен, колонн и температурных швов, что позволяет блокировать такие здания. Балочный каркас состоит из фундаментов, фундаментных балок, колонн, ригелей, плит и связей.

Фундаменты под колонны, как и в одноэтажных зданиях, применяют столбчатые с подколенниками стаканного типа. Колонны первого этажа устанавливают в стакан фундамента, верх которого располагают на отметке— 0,15 м.

Цокольные стеновые панели опирают на фундаментные балки, имеющие длину 4950 и 4450 мм.

В целях сокращения числа монтажных единиц и повышения эксплуатационной надежности зданий, основные колонны приняты укрупненными с разрезкой на 2 этажа (рис. 44, б). Для зданий с нечетным числом этажей предусмотрены дополнительные колонны на один верхний и средний этаж.

Рис. 44. Элементы балочного железобетонного каркаса:
а — унифицированные габаритные схемы; б — колонны: s — ригели перекрытий; г — плиты перекрытий

Сечения колонн — 400X400 и 400X600 мм. Рекомендуется принимать колонны постоянного сечения для всех этажей (кроме подвального), а также для крайних и средних рядов. Необходимая несущая способность колонн обеспечивается изменением сечения арматуры и марки бетона в соответствии с нагрузкой.

Для опирания и крепления ригелей в колоннах предусматривают консоли и закладные элементы. Колонны изготовляют из бетона марок 200—500 и армируют сварными каркасами.

В зависимости от вида опирания (по верху или на полку) ригели имеют прямоугольное сечение и прямоугольное с полками (рис. 44, в).

В первом варианте сечение ригеля принимают 300X800 мм, во втором ширину ригеля в уровне полок 650 мм, высоту 800 мм. Указанные сечения ригелей одинаковы для сеток колонн 6Х 6 и 6X9 ж. Длина ригелей в зависимости от пролета (6 или 9 м), высоты сечения колонн (400 или 600 мм) и величины зазора между ригелями и колоннами (обычно 60 мм) принята 4980, 5280, 5480, 7980, 8280 и 8480 мм.

Для сетки колонн 6X6 м ригели запроектированы из бетона марок 200—300, а для сетки колонн 6X9 м — из бетона марок 300—400 с обычной или предварительно напряженной стержневой арматурой.

Жесткость сопряжения колонн и ригелей обеспечивается сваркой опорных закладных элементов и выпусков арматуры, а также замоноличиванием узлов.

Плиты перекрытий приняты двух типов: основные шириной 1485 мм и доборные шириной 740 мм (рис. 44, г). Высота плит равна 400 мм, а толщина полки 50 мм. Основные плиты снабжены поперечными ребрами высотой 200 мм. Для варианта опирания на полки ригеля плиты имеют длину 5550 и 5050 мм (плиты, примыкающие к торцам и температурным швам).

Длина основных плит для варианта опирания по верху ригеля — 5950 мм (этот вариант применяется при больших нагрузках от крупноразмерного провисающего оборудования).
Плиты, укладываемые по осям средних рядов колонн при варианте опирания по верху ригелей, имеют по торцам вырезы для пропуска колонн. Доборные плиты, укладываемые по наружным рядам колонн, одинаковы для обоих вариантов перекрытий.

Крепление плит к ригелям осуществляют сваркой закладных элементов. Швы между плитами заполняют бетоном. Для изготовления плит применяют бетон марок 200—400 и обычную или предварительно напряженную стержневую арматуру.

Стыки колонн располагают выше перекрытия на 600 мм, если плиты опираются по верху ригелей, и на 1000 мм при опирании плит на полки. Стыкуют колонны путем приварки стержней-накладок к оголовкам колонн, образуемым уголками и пластинами. Устанавливают колонны на центрирующие прокладки. Зазор между торцами колонн зачеканивают жестким раствором марки 300 и после установки сеток по периметру замоноличивают бетоном. Конструктивные детали балочных каркасов приведены на рис. 45.

В продольном направлении здания в каждом ряду колонн в середине температурного отсека ставят связи портального типа. Плиты, укладываемые между колоннами, используют в качестве распорок, передающих горизонтальные усилия на соединенный связями блок. В этих плитах предусматривают закладные детали для соединения между собой и для крепления упорных уголков.

Рис. 45. Детали балочных каркасов многоэтажных зданий:

а —при опирании плит на полки ригелей; б — то же, по верху ригелей; в—соединение ригеля с колонной при опирании плит на полки ригелей; е — то же по верху ригелей; д — опирание плит на полку ригелей; е — то же, по верху ригелей: 1 — выпуски арматуры; 2 — закладные элементы в колонне и ригеле; 3 — то же, в плите; 4 — упорный уголок; 5 — накладки из стержней

Дополнительная жесткость здания в продольном направлении может быть обеспечена устройством продольных монолитных или сборных ригелей, уложенных вместо межколонных плит. Для опирания сборных продольных ригелей предусматривают стальные столики, привариваемые к закладным деталям колонн в уровне железобетонных консолей.

В конструктивном отношении верхние этажи, имеющие пролеты 12, 18 и 24 м и оборудованные кранами, не отличаются от одноэтажных зданий (сопряжение ригеля покрытия с колоннами — шарнирное).

Основные технико-экономические показатели железобетонных элементов балочного каркаса многоэтажного промышленного здания приведены в табл. 10.

Безбалочные каркасы многоэтажных зданий, применяемые для монтажа холодильников, складов и производств с повышенными требованиями к чистоте, состоят из следующих пяти конструктивных элементов: фундаментов, колонн, капителей, надколонных и пролетных плит. Сборные безбалочные каркасы по сравнению с балочными имеют примерно те же преимущества и недостатки, что и в монолитных вариантах.

Сетка колонн в безбалочных каркасах принята 6x6 м. Этажи обычно имеют одинаковую высоту, равную 3,6, 4,8 и 6 м. Элементы безбалочного каркаса показаны на рис. 46.

Колонны изготовляют сечением 400X400 мм и высотой на один этаж. Стыкуют колонны в пределах полости капителей, имеющих форму усеченной пирамиды размерами в плане 1750X1750 мм. Колонны первого этажа опирают на фундаменты с подколонниками стаканного типа.

Надколенные плиты приняты пустотными с полками для опирания пролетных плит. Размеры плит: длина 4800, ширина 2000 и толщина 300 мм. Пролетные плиты также проектируют пустотными толщиной 160 мм и размерами в плане 4250x4250 мм.

Капители прикрепляют к колоннам сваркой закладных элементов. В обоих направлениях по осям сетки на капители укладывают надколон-ные плиты, скрепляемые между собой арматурными стержнями, которые приваривают к закладным элементам (рис. 46, е).

Надколонные плиты соединяют с капителями сваркой. Пролетные плиты опирают на полки надколенных плит и скрепляют с ними сваркой закладных элементов. Верхняя часть отверстия капителей и пространство между торцами надколенных плит образуют стаканы, куда должны вставляться колонны следующего этажа. Оставшиеся зазоры предусмотрено заполнять бетоном на мелком гравии, создающим жесткий стык.

Монолитный каркас дома

Пример построенного монолитного каркаса
дома. Щёлкните на фото для увеличения.

Строительство частного дома на основе монолитного железобетонного каркаса — это практически идеальный способ строительства дома. Железобетонными получаются фундамент, несущие колонны и перекрытия, а стены заполняются кладкой из блоков. Дом получается суперпрочным; фактически эта же технология используется при строительстве современных небоскрёбов. Если в доме планируется цокольный этаж, то он тоже делается из монолитного железобетона.

Строительство дома на основе монолитного каркаса позволяет реализовывать любые планировочные задумки. Можно делать комнаты разной площади, высоты и формы. Можно не привязываться к стандартным размерам бетонных изделий (плит перекрытий). В слишком больших комнатах могут появляться несущие колонны на «территории» комнаты, это неизбежно.

Бетонный каркас редко строят «вручную», с использованием непрофессиональной рабочей силы. Обычно нанимают нормальную строительную фирму. Бетон , конечно, тоже используется покупной. Для уплотнения бетонной смеси после заливки используется электрический вибратор.

В монолитном строительстве бетонные работы можно выполнять единовременно, когда заливается вся бетонная конструкция, либо поэтапно, когда бетон заливается частями. Понятное дело, что нельзя залить двухэтажный каркас дома сразу целиком. Поэтому бетон заливается этапами, по мере затвердевания предыдущей части конструкции: например, несущие колонны на втором этаже заливаются после затвердевания монолитного между первым и вторым этажом.

В этом моменте возникает понятие холодного шва . Температура здесь не причём, холодный шов — это граница между застывшим бетоном и новой партией свежезалитого бетона. К сожалению, холодный шов — это слабое место в бетонном каркасе дома, сцепление бетона здесь хуже, чем в просто едино-монолитном бетоне.

Но не нужно сильно переживать по этому вопросу. Появление холодных швов неизбежно при строительстве монолитного бетонного каркаса дома. Поэтому, чтобы улучшить сцепление застывшего бетона со свежим, поверхность застывшего бетона обязательно очищается от пыли, грязи, воды, а также цементной плёнки, возникшей из-за наличия солей.

Монолитные перекрытия изготавливаются с использованием горизонтально выставленной опалубки (например, из влагостойкой фанеры), установленной на множестве вертикальных металлических стоек-домкратов. На опалубке вяжется арматурный каркас, который потом заливается бетоном. Подпирающие стойки из-под перекрытия убирают постепенно, по мере схватывания бетона.

В перекрытии нужно предусмотреть технологические отверстия: для дымохода, вентканалов, кабелей, труб канализации, воды и отопления.

При строительстве несущих колонн, в отличие от перекрытий, может потребоваться бетон с более высокой подвижностью . Причина в более обильном армировании колонн, а бетон должен занять все имеющиеся пустоты в объёме. Подвижность не должна достигаться излишним добавлением воды. Подвижные бетонные смеси обозначаются П1, П2, П3, П4 и т.д.

Для монолитных колонн обычно применяется специальная съёмная многоразовая опалубка. Экономить тут не надо, иначе опалубку может разорвать давлением изнутри. Нормальные строительные фирмы имеют такую опалубку, хотя её использование стоит недёшво. Люди, которые заливают несущие колонны сами, вынуждены для колонн строить очень прочные опалубки. Иногда строят «несъёмную опалубку» из кирпича.

Важно залить колонну сразу целиком, чтобы избежать появления в колонне холодного шва. Он появится только в месте стыка колонны и перекрытий. Холодный шов колонны должен быть горизонтальным.

Бетонные работы очень желательно проводить при положительной температуре. Есть добавки в бетон для работы с ним в холодное время, также иногда используются греющие кабели. Можно также соорудить шатёр из полиэтиленовой плёнки над стройкой, но всё же по возможности лучше работать с бетоном в тёплое время года.

Заполнитель стен в монолитном каркасе не обязан быть очень прочным, ведь нагрузку несут железобетонные колонны. Стена в данном случае лишь выполняет ограничивающую и теплозащитную функцию. Фактически, заполнять стены в монолитном каркасе дома можно любым материалом: тёплой керамикой , обычным кирпичом , блоками из ячеистого бетона (пенобетон, газобетон и др.), арболитом и т.д.

Можно использовать комбинации стеновых материалов. Например, снаружи облицовочный кирпич, внутри тёплая керамика. Или вариант дороже: облицовочный кирпич + тёплая керамика + внутренний слой обычного рядового кирпича. Третий внутренний слой кирпича в данном случай нужен для комфортного использования стены: удобно штробить, сверлить, крепить, гарантированно ничего не вывалится из стены.

У домов на основе монолитного ж/б каркаса могут промерзать монолитные перекрытия, если они выходят наружу и не утеплены. Теплопроводность железобетона примерно 1,69 Вт/(м·°C), а это неслабый мостик холода внутрь дома. Поэтому все торцы перекрытий нужно обязательно утеплять.

Колонны монолитного каркаса нужно «ставить» ко внутренней стороне стены. Перекрытие заходит дальше колонны и стеновой материал «обходит» колонну снаружи. Таким образом, несущие колонны постоянно находятся в зоне тепла и не промораживаются зимой. Это продлевает срок жизни колонн, хотя он и так очень большой.

Место в наружной стене, где находится несущая колонна, может получиться с плохим сопротивлением теплопередаче . Поэтому, возможно, на этом участке стены придётся использовать утеплитель.

Хотя колонну надо прижимать к внутренней стороне стены, не нужно делать одинаковую ровную поверхность, колонна должна быть незначитетельно утоплена внутрь. Благодаря этому, если стены потом будут штробиться, штробы не пойдут по колонне.

Как мне сказал один архитектор, есть риск подсоса влаги монолитным бетонным каркасом от бетонного фундамента. В этом случае необходимо отделить каркас от фундамента гидроизоляцией. Т.е. каркас будет стоять на фундаменте на гидроизоляционном слое. Того, что нет прямой цельной связи между фундаментом и каркасом бояться не стоит, сила тяжести всё держит крепко. Дом и так суперкрепким получается.

Дома на монолитном каркасе хорошо подходят для сейсмоопасных регионов России (Сочи, Екатеринбург и другие районы).

Игорь (15.12.2015 11:36) Не понимаю тех кто "парится" по поводу "дороговизны и сложности" жб каркаса. В газобетонных - пенобетонных стенах, под перекрытие монолитные армпояса устраивают в обязательном порядке, надо только добавить колонны и вот он - каркас (упрощенно) практически готов.... И в таком разе у вас получается совершенно иной по качеству дом, которому не страшны очень сильные землетрясения, просадки грунта.... при сильном пожаре - каркас удержит перекрытия (жб) и позволит безопасно эвакуироваться.... Не приходилось ли кому видеть растрескавшиеся стены газобетонного дома (иногда в них можно кулак просунуть) ? Такой дом становится непригодным (небезопасным) к проживанию и деньги затраченные на его строительство, во многом можно считать утраченными, плюс стоимость демонтажа.... Да, такие случаи не массовые, но кто даст гарантию, что "сэкономленное " на колоннах не аукнется именно вам.... Англичане в этом плане правы (хоть и не люблю я их) - свой дом должен быть крепостью))))

Редко используется в малоэтажном строительстве технология возведения на основе железобетонного каркаса. Чаще всего железобетонный каркас используется для возведения высотных зданий. В случае же с малоэтажным строительством менее экономичен по все параметрам, нежели дом, возведенный с помощью других каркасных технологий.

Главный плюс железобетонного каркаса является его высокая несущая способность и долговечность. Так же с помощью железобетона можно делать внушительных размеров пролеты до 6 метров, что опять же не является необходимостью в малоэтажном строительстве.
Тем не мене железобетон, благодаря уникальной комбинации стальной арматуры и бетонной смеси, является основным конструктивным материалом нашего времени.
Бетон (ГОСТ 7473-94) - это искусственный каменный материал, получаемый в результате формирования и твердения правильно подобранной бетонной смеси, состоящей из вяжущего, воды, заполнителей, и специальных добавок. До затвердевания эта смесь называется „бетонной смесью”.
Стальная арматура (ГОСТ 10884-81) - материал, полученный из низколегированной стали, горячекатаным способом. Чаще всего в железобетонных конструкциях стальная арматура является рифленой, для лучшего сцепления с бетонной смесью.

• Железобетон

Эти два материала были неслучайно объединены в один. Бетон - прочный материал, превосходно работающий на сжатие, но крошится и ломается когда работает на изгиб, это легко наблюдать на неармируемой бетонной стяжке. Сталь же превосходно работает на растяжения. А благодаря хорошему сцеплению этих двух материалов появляется принципиально новый и универсальный материал - железобетон.
Железобетон используют в устройстве фундаментов, поясов жесткости в зданиях, ступенях и крыльцах и т.д.
При возведении каркаса железобетон лучше всего воспринимает нагрузки здания.
Железобетонные каркасы разделяются на сборные и монолитные.
Сборный железобетонный каркас - это конструктивная система заранее изготовленных колонн ригелей и балок на заводе, и доставляемая на строительную площадку для монтажа. При этом определенная свобода формообразования здания ограничена, так как выпускаемые детали каркаса гостируются и имеют определенные стандарты.
Монолитный железобетонный каркас - это конструктивная система, возводящаяся непосредственно на строй- площадке, с использованием готовой смеси определен- ной марки. Подобный каркас армируется и отливается по заданным формам, согласно проекту.

• Монолитный железобетонный каркас

Дома с несущим каркасом из монолитного железобетона довольно популярны. Такие дома обладают несомненными преимуществами.
Архитектурная выразительность. Нет конструктивных ограничений по конфигурации здания, расположению колонн. Здания могут приобретать любые криволинейные формы, иметь любую этажность и загруженность.
Железобетонный монолитный каркас здания и плита перекрытия создаются прямо на стройплощадке с помощью съемной опалубки. Бетон заливается в предварительно установленную опалубку, и каркас растет этаж за этажом. Наружные стены могут быть любыми - кирпичными, пенобетонными, навесными. К преимуществам монолитного строительства относится возможность использовать самые различные архитектурно-планировочные решения и вписывать возводимые объекты в ландшафт и существующую застройку.

• Плюсы монолитного железобетонного каркаса

Монолитный железобетонный каркас обеспечивает совместную работу всех конструктивных элементов каркаса, что уменьшает материалоемкость здания. Жесткие узлы между несущими элементами каркаса позволяют перераспределить усилия в колоннах, включая в работу балки и перекрытия.

Допустимо и естественно вписывается в планировку любое сложное сечение (тавровое, уголковое) основного несущего элемента каркаса – колонн.

Используются легкие теплоэффективные ограждающие стены, обладающие высокими теплозащитными показателями. Например, современным требованиям энергосбережения отвечают ячеистобетонные блоки в однослойном варианте.

Возможность обеспечения совместной работы всех конструктивных элементов каркаса, что уменьшает материалоемкость здания ЖБИ-2 и другие рязанские заводы ЖБИ продают изделия через нашу компанию rzn-gbi.ru. . Жесткие узлы между несущими элементами каркаса позволяют перераспределить усилия в колоннах, включая в работу балки и перекрытия.

Незначительна деформация каркаса в случае провала под несущей колонной за счет совместной работы каркаса с фундаментной плитой. Это позволяет значительно сократить расход металла при строительстве здания.

Ещё одно качество каркасно-монолитного домостроения является его безопасность при экстремальных ситуациях, жесткий бетонный каркас здания выстоит даже при полном разрушении стен, например, при взрыве газа. Каркасно-монолитное жилье может быть любой категории: от бюджетной до элитной. У строите- лей не вызывает сомнений, что его потребительские свойства выше, чем у панельного и кирпичного.

• Варианты улучшения

Повышение марки бетона приводит к значительному сокращению расхода дорогостоящей арматуры и общему снижению стоимости строительства. Это особенно эффективно при трех и более процентах армирования железобетона, а значит, необходима оптимизация монолитных каркасов по сечению железо- бетонных элементов, проценту армирования и марке бетона.
Одним из способов повышения эффективности монолитных каркасов может служить заглубление коробки здания в грунт на один-два этажа с выполнением подземной и цокольной частей в монолитном варианте, включая наружные стены. Это еще более повысит жест- кость здания и позволит передавать нагрузки от здания на более плотное напластование грунтов.

• Минус

Стоимость строительства односемейного 2-3 - этажного дома по этой технологии в сравнении с технологией сборных перекрытий, использующих готовые панели перекрытий, пока остаётся значительно выше за счёт применения дорогостоящих опалубочных систем и дорогой механизации – бетоновозов, бетононасосов.

→ Схемы зданий

Железобетонные каркасы зданий и сооружений

Каркасы одноэтажных зданий. Элементы каркаса. Основные элементы железобетонного сборного каркаса одноэтажных промышленных зданий: фундаменты, фундаментные балки (рандбалки), колонны, подкрановые балки, несущие элементы покрытия (фермы, балки) и связи.

Все элементы сборных железобетонных каркасов унифицированы. Характеристика каждого из них дана в специальных каталогах. Для соединения сборных железобетонных элементов каркаса между собой, а также для крепления стен, покрытий и других элементов зданий они имеют закладные стальные детали.

Рис. 49. Общий вид сборного железобетонного каркаса: 1- колонна; 2 - подкрановая балка; 3 - ферма; 4- плиты покрытия; 5 – стальные рама фонаря; связи

Для строповки элементов каркаса при их транспортировании, складировании и монтаже в процессе изготовления в них закладывают монтажные (подъемные) петли из мягкой арматурной стали (класса А-1) или устраивают специальные отверстия. Сборку железобетонных элементов в каркас производят путем сварки стальных закладных деталей. На рис. 49 приведен общий вид сборного железобетонного каркаса одноэтажного промышленного здания.

Фундаменты. Под колонны каркаса зданий устраивают отдельно стоящие железобетонные фундаменты ступенчатой формы, имеющие в верхней части стакан, в который устанавливают колонны (рис. 50). Устройство этих фундаментов см. в § 24. фундаментные балки. В промышленных каркасных зданиях с шагом колонны 6 и 12 м фундаментные балки служат для опирания на них самонесущих стен и передачи от них нагрузок на фундаменты. Балки имеют тавровое (рис. 51) или трапецеидальное поперечное сечение. Длина основных балок при шаге колонны 6 м-4950 мм, при шаге 12 м- 10700 мм.

Рис. 50. Опирание колонны на фундамент: 1 - колонна; 2 - фундамент

Рис. 51. Фундаментная балка

Балки, укладываемые у торцов здания и температурных швов, где шаг колонн уменьшен, на 500 мм короче основных -4450 и 10 200 мм. Толщина балок для кирпичных стен-250, 380 и 510 мм, блочных -380 и 510 мм, панельных -200, 240, 300 и 400 мм. Высота фундаментных балок 400 и 600 мм.

Балки длиной 6 м изготовляют без предварительного напряжения, длиной 12 м-предварительно напряженными.

Рис. 52. Опирание фундаментной балки: 1 - фундаментная балка; 2 - бетонный столбик; 3 - фундамент

Под наружные стены балки укладывают с внешней стороны колонны, под внутренние стены - между колоннами на продольной раз-бивочной оси. Балки опирают непосредственно на ступени фундаментов или на бетонные столбики (рис. 52), выложенные по этим ступеням с таким расчетом, чтобы верхняя грань балок была расположена на отметке -0,030, т. е.на 30 мм ниже уровня чистого пола. Зазоры между торцами балок, а также между концами балок и колоннами заполняют бетоном марки 100.

По выровненной поверхности балок устраивают горизонтальную гидроизоляцию стен. Во избежание деформации балок при пучинистых (глинистых) грунтах, а также для защиты пристенной полосы пола от промерзания снизу и с боков фундаментных балок делают шлаковую подсыпку.

Фундаментные балки изготовляют из бетона марок 200-400, рабочую арматуру балок ФБ- из стали класса А-П, балок ФБН (фундаментные балки напряженные) - из стали класса А-Шв.

Колонны. В одноэтажных промышленных зданиях сборные Железобетонные колонны применяют сплошные прямоугольного сечения (рис. 53, а, б) и сквозные двухветвевые (рис. 53, в). В зданиях, оборудованных мостовыми кранами, колонны имеют консоли для опирания на них подкрановых балок, на которые укладывают рельсы для передвижения крана. Унифицированные колонны имеют высоту, кратную модулю 600 мм. Проектная высота колонны (Н) исчисляется от уровня чистого пола помещения, т. е. от отметки 0, 000 до верха колонны без учета ее нижнего конца длиной 900-1350 мм, заделываемого в фундамент.

Рис. 53. Типы сборных железобетонных колонн одноэтажных промышленных зданий: а - для бескрановых зданий; б-крановые прямоугольного сечения; в - крановая двухветвевая для средних рядов

Часть колонны, расположенную выше консолей, называют над-крановой, ниже - подкрановой. Надкрановую часть колонны, поддерживающую элементы покрытия, называют надколонником. В двух-ветвевых колоннах надколонник выполняют из одной ветви, вследствие чего для опчрания подкрановых балок создаются уступы. Верхний торец колонны имеет стальной закладной лист с анкерными болтами для крепления несущих элементов покрытия. Стальные закладные детали предусматривают также в местах установки подкрановых балок и связей и, кроме того, в боковых плоскостях крайних колонн (для крепления стен).

Для выверки положения колонн при их монтаже предусмотрены риски в виде вертикальных канавок треугольного профиля. Их наносят на четырех гранях колонн (вверху и внизу), а также на боковых гранях консолей колонн.

Колонны изготовляют из бетона марок 200, 300 и 400, рабочую арматуру - из стали класса А-Ш.

Колонны фахверка (вспомогательного каркаса) устраивают торцовых фахверках и фахверках продольных стен одноэтажных промышленных зданий при длине стеновых панелей 6 и 12 м.

Колонны рассчитывают на нагрузку от ветра и массыпанельныхстен. устанавливают колонны на самостоятельные фундаменты. Наружная грань колонн рассполагается в плоскости внутренней поверхности стен.

Колонны изготовляют из бетона марок 200--400, рабочая арматура - из стали класса А-Ш.

Рис. 54. Сборные железобетонные подкрановые балки: а -таврового сечения длиной 6 м б - двутаврового сечения длиной 12 м

Подкрановые балки служат для передвижения по ним мостовых кранов и являются продольными связями между колоннами каркаса. Балки устанавливают на железобетонные колонны при их шаге 6 и 12 м. Подкрановые балки имеют тавровое или двутавровое сечение. Балки пролетом 6 м изготовляют таврового поперечного сечения с утолщением стенки на опорах высотой 800 и 1000 мм (рис. 54, а), а пролетом 12 м. - двутаврового сечения высотой 1400 мм с усиленной верхней полкой (рисс 54, б). Верхние полки балок служат в основном для крепления к ним крановых рельс. В балках предусмотрены закладные детали, необходимые для крепления балок к колоннам и рельсовых путей к балкам. Все балки - предварительно напряженные.

Балки изготовляются из бетона марки 300-500, рабочая арматура-из высокопрочной проволоки Вр-П, стали класса А-Шв и др.

Стропильные балки. Их изготовляют односкатными, двускатными и с параллельными поясами (рис. 55).

Односкатные балки (рис. 55, а) применяют в покрытиях одноэтажных промышленных зданий пролетом 6-12 м, с шагом колонн 6 м и наружным водостоком. Двускатные балки (рис. 55, б) используют в покрытиях одноэтажных промышленных зданий при пролетах 6-18 м, шаге колонн 6 и 12 м с наружным и внутренним водостоком. Балки с параллельными поясами (рис. 55, в) применяют в покрытиях промышленных зданий с плоской кровлей при пролетах 12 и 18ми шаге колонн 6 и 12 м. Стропильные балки имеют тавровое или двутавровое сечение. В целях уменьшения массы балок и пропуска коммуникаций в их стенках устраивают отверстия различного очертания. Одно- и двускатные балки можно собирать из отдельных блоков с последующим натяжением пропущенной через них арматуры.

Балки устанавливают на железобетонные колонны или на несущие стены с устройством железобетонных подушек, а балки пролетом 18 м также на подстропильные балки. К колоннам балки покрытия прикрепляют анкерными болтами, выпущенными из колонн и проходящими через опорный лист, приваренный к закладной детали балки. Опорный лист балки прикрепляют к листу, заложенному в колонну.

В продольных температурных швах одну из балок устанавливают ца катковую опору.

Балки изготовляют из бетона марок 300, 400 и 500, рабочую арма-туру - из высокопрочной проволоки класса Вр-П или стержней из стали класса A-IV и А-Шв.

Рис. 55. Железобетонные балки: а - односкатные; б - двускатные; в - с параллельными поясами

Стропильные фермы - конструкции, состоящие из отдельных соединенных между собой стержней, образующих каркас.

Стержни фермы, расположенные по ее верхнему контуру, составляют верхний пояс, а по нижнему контуру - нижний пояс. Вертикальные стержни фермы называют стойками, наклонные - расколами. Стойки и раскосы, расположенные между верхними и нижними поясами, образуют решетку фермы, а точки (места), в которых сходятся концы стоек и раскосов,- узлы фермы. Участок между двумя соседними узлами называется панелью.

В зависимости от очертания верхнего пояса фермы делят на сегментные, с параллельными поясами и др. (рис. 56). Железобетонные фермы могут быть цельными или составными. Составные фермы выполняют из двух полуферм или нескольких блоков.

Рис. 56. Железобетонные предварительно напряженные Стропильные фермы: а - сегментная ферма; б - ферма с параллельными поясами

Их применяют в скатных и плоских покрытиях одноэтажных промышленных зданий пролетом 18 м и более. Устанавливают стропильные фермы на железобетонные колонны или подстропильные фермы. Для крепления ферм к колоннам (подстропильным фермам), а также к фермам плит покрытия, рам фонаря, связей в них предусмотрены соответствующие стальные закладные детали.

Фермы выполняют с предварительным напряжением нижнего пояса и растянутых раскосов (в фермах с параллельными поясами).

Изготовляют фермы из бетона марок 300-500, рабочую арматуру. - из высокопрочной проволоки Вр-Н и стержней из стали класса A-IV
и др.

Подстропильные фермы и балки применяют в покрытиях одноэтажных многопролетных промышленных зданий наряду со стропильными фермами и балками (рис. 57),

Подстропильные фермы и балки применяют в средних рядах зданий для опирания ферм или балок покрытия в тех случаях, когда их шаг составляет 6 м, а шаг колонн средних рядов - 12 м.

Подстропильные фермы (балки) устанавливают вдоль здания непосредственно на колонны, с которыми их скрепляют путем сварки закладных деталей. Все фермы (балки) имеют одинаковый пролет 12 м, кроме ферм, устанавливаемых в торцах здания и у поперечных температурных швов, пролет которых составляет 11, 5 м (в соответствии с расположением колонн). По концам и посредине (в нижнем узле) подстропильных ферм (балок) предусмотрены площадки для опирания стропильных ферм (балок). В площадках имеются закладные листы с приваренными к ним анкерными болтами.

Фермы (балки) изготовляют с предварительным напряжением нижнего пояса из бетона марок 400 и 500. Основная (напрягаемая) арматура - из высокопрочной проволоки класса Вр-11 и стали класса А-1У и др.

Связи. Жесткость сборного железобетонного каркаса в поперечном направлении (поперек пролетов) обеспечивается жесткостью самих колонн и их закреплением в фундаментах. В продольном на-правлении (вдоль пролетов) в зданиях с мостовыми кранами и без них при высоте более 9,6 м жесткость каркаса обеспечивается уста, новкой продольных вертикальных стальных связей(рис. 58), которые располагаются в каждом продольном ряду колонн у середины каждого температурного блока. Их выполняют из прокатных профилей и приваривают к специальным закладным деталям колонн.

Рис. 57. Подстропильные железобетонные предварительно напряженные конструкции: а - балка; б - ферма; в-деталь опиравши ферм покрытия на подстропильную ферму; 1 - подстропильная ферма; 2 - стропильные фермы; 3 - плиты покрытия; 4- закладные детали для крепления ферм; 5 - то же, для крепления плит

Рис. 58. Вертикальные связи между колоннами: а - крестовые; б - портальные; 1 -железобетонные колонны; 2 - подкрановые балки; 3 - балки (или фермы) покрытия; 4 - вертикальные связи

Кроме вертикальных связей между колоннами устанавливают также горизонтальные и вертикальные связи между фермами (балками) покрытия. Гори-, онтальные связи устанавливаются в горизонтальных плоскостях, е. в плоскостях верхнего и нижнего поясов ферм, вертикальные - в вертикальных плоскостях между фермами.

Каркасы многоэтажных зданий бывают рамного, связевого и рамно-связевого типа. Для зданий из сборных железобетонных элементов чаще применяют каркасы рамно-связевой системы (рис. 59).

Рис. 59. Многоэтажное здание с балочными перекрытиями рамно-связевой системы: 1 - самонесущая стена; 2 - ригель с полками; 3 - ребристые плиты; 4 - консоль колонны

Рис. 60. Колонны многоэтажных промышленных зданий

Основными элементами такого каркаса являются колонны, ригели, плиты перекрытий, связи.

Колонны (рис. 60) каркаса многоэтажных промышленных зданий обычно имеют сплошное прямоугольное сечение размером 400×400 или 400×600 мм, высоту на один или два этажа и выполняются консольного типа. В плане здания колонны имеют сетку 6×6 или 9×6 м.

Колонны нижнего этажа опирают на фундаменты стаканного типа. Колонны верхних этажей соединяют между собой путем сварки закладных стальных деталей. Торцы колонны снабжены стальными оголовками (сваренными из уголков и полос), к вертикальным стенкам которых приварены концы рабочей арматуры колонн. Стык осуществляется приваркой к тем же оголовкам коротких стыковых стержней.

В каркасах многоэтажных зданий стык колонн для удобства монтажа обычно предусматривают на высоте 0,6 м от уровня пола.

Колонны изготовляют из бетона марок 200-500, рабочую арма-ТУРУ - из стали класса А-Ш.

Ригели (рис. 61) используют в составе сборных железобетонных междуэтажных перекрытий в многоэтажных зданиях. Ригели изготовляют с полками для опирания плит и прямоугольного сечения без ц0ч лок длиной 6 и 9 м, высотой 800 мм и шириной 300 мм.

Ригели пролетом 6 м изготовляют без предварительного напряже. ния, а пролетом 9 м - с предварительным напряжением двух-трех стержней нижней рабочей арматуры. Для подвешивания комму. никаций в ригелях предусмотрены сквозные отверстия диаметром 50 мм. При монтаже каркаса эти отверстия используют для подъема ригелей.

Рис. 61. Ржели

Рис. 62. Плиты перекрытий

По концам ригелей в верхней части имеются выемки, в которых размещаются выпуски верхней опорной арматуры ригеля, стыкуемые с выпусками арматуры колонн.

Ригели устанавливают на консоли железобетонных колонн и соединяют с колоннами сваркой арматуры и закладных деталей с последующим замоноличиванием. Изготовляют их из бетона марок 200- 400, арматуру - из стали класса А-Ш (без предварительного напряжения) и А-Шв - для предварительно напряженной.

Плиты перекрытий (рис. 62) используют в составе сборных железобетонных перекрытий зданий. В многоэтажных зданиях применяют два типа плит перекрытий. Плиты 1-го типа изготовляют шириной 1500 и 750 и длиной 5550 и 5050, плиты 2-го типа - шириной 1500 и длиной 5950 мм. У продольных стен здания укладываются плит” номинальной ширины 750 мм.

Все плиты выполняют П-образного сечения высотой 400 мм. П торцам плит размещены глухие поперечные ребра такой же высот (плиты 1-го типа) и высотой 150 мм (плиты 2-готипа). Кроме того, в прилете имеются три промежуточных поперечных ребра высотой 200 мм. Толщина полки плит 50 мм. В продольных ребрах расположены отвер’ стия диаметром 35 мм {через 1 м) для подвешивания к перекрытию электропроводки и других грузов массой до 300 кг на одно отверстие.
Межколонные плиты (2-го типа), укладываемые по продольным разбивочным осям, так называемые распорные или связевые плиты, имеют вырезы в полках в местах примыкания к колоннам. Плиты изготовляют без предварительного напряжения или с предварительным напряжением рабочей арматуры. Продольные и поперечные ребра плит армируют плоскими сварными каркасами, полку - сварной сеткой. Основная арматура - стержневая.

Плиты 1-го типа укладывают на полки железобетонных ригелей(1-го типа), плиты 2-го типа - поверх железобетонных ригелей прямоугольного сечения (2-го типа).

Изготовляют плиты из бетона марок 200-300 (плиты 1-го типа) 300-400 (плиты 2-го типа), а основную рабочую арматуру - из сТали класса А-И, А-Ш и А-Ш в.

Связи. В сборных железобетонных каркасах рамно-связевой системы многоэтажных зданий колонны и ригели перекрытий образуют рЯд поперечных рам, обеспечивающих пространственную жесткость каркаса в поперечном направлении. Жесткость узлов сопряжения ригелей с колоннами достигается сваркой закладных деталей реги-лей и консолей колонн, а также сваркой выпусков верхней арматуры ригелей со стержнями, пропущенными сквозь тело колонны. Зазоры между колоннами и торцами ригелей заполняют бетоном.

Для обеспечения пространственной жесткости каркаса здания в продольном направлении на всех этажах в середине каждого температурного блока между колоннами продольных рядов ставят вертикальные стальные связи крестового или портального типа, привариваемые к закладным деталям колонн (см. рис. 58).

В многоэтажных зданиях пространственная жесткость здания в целом обеспечивается также проектированием в них так называемых стенок (диафрагм) и ядер жесткости. Стенки жесткости выполняют из сборного или монолитного железобетона”. В качестве сборного железобетона применяют отдельные стеновые панели, которые устанавливают между колоннами каркаса здания. Крепление панелей к колоннам и между собой (по высоте этажей) осуществляют электросваркой закладных стальных деталей в панелях и колоннах. Количество и места расположения стенок жесткости в каждом здании определяются расчетом и указываются в проекте.

Пространственные ядра жесткости, как правило, устраивают монолитными железобетонными, с толщиной стенок 20-40 см и более, в скользящей или переставной опалубке. В пределах ядра обычно размещаются лестнично-лифтовые узлы, вентиляционные шахты, мусоропроводы и другие коммуникации. Ядра жесткости обеспечивают (за счет выгодной статической работы) высокую жесткость здания при минимальном расходе бетона и стали по сравнению с плоскими системами связевых диафрагм. Кроме того, пространственные ядра жесткости эффективно работают и на восприятие крутящих моментов, возникающих под действием несимметричных горизонтальных (ветровых) нагрузок.

Деформационные швы. В каркасах зданий значительной протяженности устраивают деформационные (температурные) швы, которые расчленяют каркас и все опирающиеся на него конструкции на отдельные участки - блоки (рис. 63). Различают швы поперечные и продольные.

Поперечные температурные швы выполняют из сдвоенных колонн и> как правило, без вставки, т. е. без удвоения поперечных разбивоч-ньгх осей. Ось температурного шва совмещается с поперечной разбитной осью, а геометрические оси колонн (а также и опирающихся на них несущих конструкций перекрытия) смещаются с оси температур, ного шва на 500 мм. При этом на примыкающих к швам участках при. меняют плиты укороченной длины, а для заполнения промежутка между спаренными ригелями - специальные железобетонные элементы.

Рис. 63. Деформационные швы в каркасных зданиях; а - схема температурного поперечного шва (без вставки); б, в - то же, продольных швов (со вставкой); г - поперечный шов в покрытии; 1 - ось ряда; 2 - ось колонны; 3 - стальной столик; 4 ~ железобетонная вставка; 5 - железобетонная плита покрытия; 6, 7 - компенсаторы; 8 - кирпичная стенка; 9 - доска; 10 - фартук

Продольные температурные швы в зданиях с железобетонным каркасом выполняют из двух рядов колонн со вставкой между раз-бивочными осями размером 500, 1000 и 1500 мм, а в зданиях со стальным или смешанным каркасом - из одного ряда колонн.

Если в продольном температурном шве в покрытии имеются подстропильные конструкции, то для их размещения необходима привязка колонн 250 мм. Иногда температурный шов совмещают с осадочным. В таких случаях температурно-осадочный шов устраивают и в фундаментах спаренных колонн. Расстояния между температурными и температурно-осадочными швами для различных зданий и сооружений даны в соответствующих нормах проектирования.

Каркасы сооружений. Силосы. Силосные корпуса служат дл) хранения сыпучих материалов (зерна, цемента). Каркасы силосу сооружают из сборных железобетонных конструкций или из монолитного железобетона. Однако возведение монолитных силосов имеет ояд существенных недостатков: невозможность применения предварительного напряжения арматуры, термической обработки и т. д. применение монолитного железобетона осложняет производство работ в зимних условиях.

Рис. 64. Силосный корпус из сборного железобетона (поперечный разрез): 1 - крупные панели; 2 - рама; 3 - плита; 4 - кольца; 5 - шлакобетон; 6 - колонны; 7 - монолитная железобетонная плита; 8 - стеновые блоки; 9 - пилястры в крайних блоках

В последние годы строят сборные железобетонные силосы для хранения зерна и цемента, при сооружении которых в значительной степени устранены указанные выше недостатки, свойственные монолитным силосам. В силосном корпусе для хранения зерна, состоящем Из Двух блоков по 24 банки общей емкостью 32 тыс. т, из монолитного Железобетона выполняют только фундаментную плиту, остальные конструкции - из сборного железобетона (рис. 64). Силосные банки, имеющие высоту около 30 м, состоят из железобетонных колец высотой 1480 мм, армированных сварными сетками; внутренний диаметр колец 5,7 м, толщина стенок 120 мм, масса 8,1 т.

Силосы для хранения цемента высотой около 25 м монтируют из колец высотой 1490 мм, имеющих внутренний диаметр 10 м, стенки толщиной 200 мм и массу 24 т. Для стыкования колец на их верхних торцах предусматривают трапецеидальные пазы, на нижних торцах - гребни.

Соединение колец в банки производят двумя вариантами. Первый вариант заключается в том, что кольца опираются друг на друга насухо по двум круговым площадкам. По второму варианту стык колец выполняют с зазором около 20 мм, который заполняют раствором в процессе монтажа. По окружности колец в их пазы и гребни заранее (при изготовлении) заделывают три стальные плитки-опоры, которыми кольца при установке опираются друг на друга через центрирующие прокладки. Первый вариант соединения колец значительно проще второго, но не всегда обеспечивает точную Горизонтальность стыков колец; при нем возможны местные открытые зазоры в стыках и нарушение вертикальности стен банок.

Рис. 65. Вентиляторная градирня

Соединение банок между собой по образующим выполняется путем армирования стыка вертикальными пространственными каркасами и сетками, заходящими также в горизонтальные стыки между кольцами. Бетонирование стыка осуществляется в металлической опалубке, прикрепляемой к выпускам арматуры.

Градирни. В СССР разработаны и строятся многосекционные вентиляторные градирни из сборных железобетонных унифицированных элементов (рис. 65). Наземный каркас такой градирни состоит из колонн сечением 200×200 мм, устанавливаемых на расстоянии 4 м одна от другой и связываемых между собой поперечными и продольными двухветвевыми балками длиной 8 м общим сечением 500 X 200 мм. Каждая балка имеет три гнезда для соединения с колоннами. Для установки блоков оросителей в трех нижних ярусах на балки основного каркаса укладывают промежуточные балки. Верх градирни состоит из железобетонных коротких стоек, располагаемых по наружному периметру секций градирни, балок и кровельных плит.

Строительство домов с железобетонным каркасом пользуется такой же популярностью, как и строительство других видов монолитных домов. Каркасно-монолитный дом имеет в своей основе несущий каркас, состоящий из колонн и перекрытий со стенами из мелкоштучных материалов – кирпича или блоков.

Характеристика материала

Монолитный железобетонный каркас сооружается из бетона, марка по прочности, морозостойкость и плотность которого определяются проектом. Колонны и перекрытия армируются отдельными стержнями, связанными конструктивной арматурой и сетками. Диаметры отдельных стержней, арматуры в составе сеток и их шаг также принимаются в проекте по расчету.

Технология производства

Для устройства железобетонного каркаса здания на подготовленный фундамент вначале устанавливается и армируется опалубка для возведения колонн. Заливка бетона производится единовременно с помощью бетононасоса, смесь обязательно вибрируется. После схватывания бетона опалубка колонн снимается и устанавливается горизонтальная опалубка для перекрытий, которая также армируется сетками и заливается бетоном. В случае, когда дом имеет несколько этажей, вся процедура повторяется. После того, как готовый железобетонный каркас здания наберет необходимую прочность, выкладывают наружные и внутренние стены из кирпича или блоков. Дом снаружи облицовывается фасадными материалами, изнутри отделывается.

Преимущества и недостатки

Строительство монолитно-каркасных домов имеет следующие достоинства:

• прочность, устойчивость и долговечность. Монолитный дом с каркасом не боится возможных деформаций грунта, так как вся конструкция надежно связана в единую жесткую пространственную структуру;
• экологичность – все элементы здания выполняются из экологически чистых материалов;
• пожаробезопасность;
• возможность устройства гибкой планировки и перепланировки в последующем.