Технология возведения  зданий и сооружений из монолитного железобетона

Анализ показывает, что большую часть монолитного бетона и железобетона применяют для возведения конструкций нулевого цикла и только 20…25% расходуют на надземные части зданий и сооружений. Вместе с тем, в последние годы применение монолитного бетона и железобетона возрастает.

                Комплексный процесс возведения монолитных конструкций включает:

·         Заготовительные процессы по изготовлению опалубки, арматурных каркасов, арматурно-опалубочных блоков, приготовления товарной бетонной смеси. Это, в основном, процессы заводского производства.

·         Построечные процессы – установка опалубки и арматуры, транспортирование и укладка бетонной смеси, уход за бетоном, демонтаж опалубки.

Для бетонирования железобетонных конструкций имеется целый ряд видов опалубки, в частности:

       разборно-переставная мелкощитовая опалубка; крупнощитовая опалубка; блочная опалубка; блок-формы; объемно-переставная опалубка; туннельная опалубка; горизонтально-перемещаемая опалубка; скользящая опалубка; пневматическая опалубка; несъемная опалубка.

        При выборе типа опалубки важно, чтобы выбранный вариант позволял механизировать процесс ее установки и снятия.

        Оптимальный вариант механизации определяют по трем основным показателям: продолжительность установки и снятия; трудоемкость работ по установке и снятию; стоимость работ на 1 куб.м уложенного бетона.

      Каждый простой процесс возводимых монолитных конструкций выполняют специализированные звенья, которые объединены в комплексную бригаду. Для того, чтобы обеспечить фронт работ каждому специализированному звену комплексной бригады, сооружение необходимо разбить на захватки в плане или на ярусы по вертикали.

        Разбивка на захватки – горизонтальная разрезка, которая предполагает равновеликость по трудоемкости каждого простого процесса, минимальный размер захватки, число захваток на объекте.

        Разбивка на ярусы – высотная разрезка, обусловленная допустимостью перерывов в бетонировании и возможностью образования температурных и рабочих швов.

        Для четкой организации выполнения комплексного процесса бетонных работ необходимо стремиться к созданию потока. В комплексном процессе возведения монолитных конструкций ведущим процессом является бетонирование. Этот процесс состоит  из связанных операций по транспортированию, подаче на рабочее место, приемке и уплотнению бетонной смеси. Бетонирование влияет на сроки выполнения опалубочных и арматурных работ, которые находятся в тесной технологической зависимости от него.

Основной принцип проектирования – сколько процессов, столько и захваток. При проектировании графика производства работ следует, по возможности, предусматривать выполнение процессов по бетонированию и монтажу конструкций в первую смену.

Исходя их темпов укладки бетона, подбирают необходимый комплект машин для этого процесса, Следует при этом учитывать, что на темпы укладки бетонных смесей сильно влияют их подвижность. Применяют литые смеси (осадка конуса более 12 см), подвижные (ОК = 2…12 см), малоподвижные (ОК = 0,5…2см), жесткие (ОК = 0 см). Встречаются и особо жесткие смеси с показателем жесткости (ПЖ) более 200 с. При использовании литых смесей применяют безвибрационный способ бетонирования.

Для обеспечения непрерывного бетонирования при большой протяженности стен рекомендуется разделить их на участки длиной до 14…16 м с установкой на границах вертикальных разделительных рассечек из металлической многоячеистой сетки.

По производительности ведущего потока (процесса) по бетонированию подбирают комплект машин для других потоков – по монтажу опалубки, установке арматуры и т.д. Нет смысла загружать строительную площадку техникой, нужно только предусматривать высокопроизводительное использование основного оборудования.

Транспортировку бетонной смеси до потребителя следует осуществлять автобетоновозами или автобетоносмесителями (последние – предпочтительнее).

Бетонная смесь подается в конструкцию различными способами: по лотку; грузоподъемными механизмами, бетононасосами. Первые два способа используются при укладке до 50 м3 бетона в смену, третий – при любых объемах, но экономически целесообразно его применение при укладке не менее 45 м3 в смену.

       Бетононасосы в настоящее время имеют наибольшее распространение. При объеме укладки до 80 м3 бетона в смену используют бетононасосы на базе автомобилей КамАЗ, МАЗ, «Мерседес» и др. Автобетононасосы оснащены загрузочным бункером, насосом и раздаточной стрелой. Бетонную смесь подают в вертикальном (до 80 м) и горизонтальном (до360 м) направлениях.

                Для уплотнения бетонной смеси, в случае, если этого требуется по технологии производства работ, используют вибраторы различного назначения: для вертикальных конструкций – глубинные вибраторы, для горизонтальных – виброрейки.

Демонтаж опалубки на захватке можно осуществлять только после набора распалубочной прочности. Демонтаж опалубки ведут в последовательности, обратной ее монтажу. Загружение распалубленных конструкций допустимо при наборе бетоном 50 кг/см2 прочности для стен и 100 кг/см2 – в перекрытиях.

Технология возведения одноэтажных промышленных зданий и сооружений

Одноэтажные промышленные здания наиболее часто встречаются на практике. Они могут быть бескрановыми

или оборудованными мостовыми кранами. Основные их достоинства – относительная дешевизна, возможность применять разреженную сетку колонн, передавать нагрузки непосредственно на грунт. Все элементы каркаса, ограждения и покрытия одноэтажных зданий кратны номинальным размерам укрупненных модулей: планировочного – 6 м, высотного – 1,2 м. Типовые элементы этих зданий изготовляют на заводах ЖБИ.

                Сборные  конструкции одноэтажных зданий подразделяют на несущие (сборные фундаменты, колонны, подкрановые балки, фермы)  и ограждающие (плиты покрытия, стеновые панели).

                Различают следующие методы монтажа одноэтажных промышленных зданий:

·         Раздельный метод, которым монтируют конструкции легкого типа;

·         Комплексный метод. Им монтируют конструкции тяжелого типа

·         Смешанный метод (основной), Им монтируют здания и того, и другого типа.

Здания легкого типа монтируют самоходными стреловыми кранами на гусеничном и пневмоколесном ходу;

среднего типа – самоходными стреловыми, козловыми и башенными кранами; тяжелого типа – башенными кранами большой грузоподъемности в сочетании с гусеничными и мачтово-стреловыми в качестве

вспомогательных.

При монтаже зданий легкого и среднего типов элементы раскладывают в монтажной зоне, а тяжелые элементы

подают непосредственно под монтаж (монтаж с колес). Предварительную раскладку конструкций обычно осуществляют за 1…2 смены до установки их в проектное положение. Это делается для того, чтобы не не загромождать пролеты конструкциями и обеспечить свободный маневр монтажного крана.

                При организации монтажа зданий используют поточные методы, для чего здание разбивают на захватки и заранее устанавливают ритм монтажа. Все монтажные процессы осуществляют с помощью комплектов подъемно-транспортных машин и механизмов, увязанных между собой по основным параметрам, в том числе по производительности.

                Все монтажные работы делят на несколько монтажных потоков. Отдельными специализированными потоками осуществляют монтаж фундаментов, колонн, ферм и плит покрытия, иногда – подкрановых балок. Для каждого потока подбирают оптимальную схему движения монтажного крана, рациональную раскладку элементов, обеспечивающую минимальное число стоянок крана и переналадок строповочных и грузоподъемных устройств.

                Первым потоком монтируют фундаменты. Кран передвигается, как правило, по дну котлована.

                Вторым потоком монтируют колонны. Выполняется этот процесс после окончания и приемки законченных работ нулевого цикла на первой захватке. Колонны высотой до 12 м обычно не расчаливают, их устойчивость обеспечивается только заделкой в фундаменте. При монтаже колонн большей высоты их необходимо расчаливать в плоскости наименьшей жесткости ( вдоль ряда колонн).

                Третьим потоком монтируют подкрановые балки. Названные конструкции также могут монтироваться в одном потоке с элементами покрытия здания. В этом случае каждую ячейку здания монтируют комплексно: устанавливают все подкрановые балки, подстропильную, стропильную (одну или две) фермы, по ним монтируют плиты покрытия на ячейку (псоледовательно от одного торца к другому.

                Четвертым потоком (заключительным) монтируют стеновые панели. Обычно этот процесс выполняется самостоятельным краном. Панели навешивают сразу на всю высоту между соседними колоннами обычно в увязке с процессами по установке оконных переплетов и заделке швов между элементами.

                Монтаж здания осуществляется от торцов к середине, от середины к торцам, каждый температурный блок монтируется самостоятельно.

                При монтаже одноэтажных промышленных зданий приобъектных складов не устраивают. Конструкции в зону монтажа доставляют в третью смену, разгружают и складируют у мест их подъема. Запас конструкций должен быть не менее, чем на два дня работы. При перебоях в поставке запас должен возрастать.  Доставку конструкций можно осуществлять и в дневное время, конструкции в этом случае подвозят навстречу направлению монтажа.

                В зависимости от возможной и целесообразной степени совмещения строительных работ, монтажа конструкций и технологического оборудования промышленные здания возводят открытым, закрытым, совмещенным или комбинированным методами.

                Открытый метод заключается в том, что вначале выполняют все работы по возведению подземной части на захватке, после чего возводят надземную часть. Этот метод дает возможность наиболее эффективно вести монтаж надземной части здания.

                Закрытый метод предполагает выполнение на каждом монтажном участке вначале выполнение земляных работ и фундаментов только под здание, после чего монтируют его каркас. По окончании монтажных работ внутри карсаса здания разрабатывают котлованы, возводят фундаменты под оборудование, все подземные сооружения. Монтируют технологическое оборудование, выполняют отделочные работы. Закрытый метод эффективен в тех случаях, когда фундаменты под оборудование занимают значительную часть пролетов здания и необходимо возведение развитой сети подземного хозяйства. Большая часть работ выполняется после возведения покрытия здания, что немаловажно для защиты от осадков.

                Совмещенный метод предполагает вначале отрывку общего котлована под подземное хозяйство, фундаменты и оборудование и здание. Бетонирование фундаментов под оборудование и другие подземные работы совмещают с монтажом каркаса здания так, чтобы к моменту сдачи фундаментов  под оборудование был закончен на других участках работ монтаж каркаса и можно было приступить к монтажу технологического оборудования

                Комбинированный метод является комбинацией открытого и закрытого методов. При небольшом количестве технологического оборудования в пролетах используют открытый метод, а при большом его насыщении и развитом подземном хозяйстве пролеты возводятся закрытым методом.

Общие принципы проектирования железобетонных конструкций зданий и сооружений: принципы компоновки ЖБК.  Принципы проектирования сборных элементов.

Общие принципы проектирования железобетонных конструкций зданий и сооружений-это прежде всего жесткая конструктивная схема здания в которой все размеры конструкций, пролетов здания, отметок этажей и др. придерживаются правил унификации и типизации. Особое внимание уделяется проектированию конструктивной схемы здания в сейсмическом районе и технико-экономической целесообразности. Подробнее  о каждом разделе.

1. Конструктивные схемы промышленных и гражданских зданий состоят из отдельных элементов, связанных в единую систему. Здание в целом должно надежно сопротивляться деформированию в горизонтальном направлении от действия различных нагрузок и воздействий,  т. е. должно обладать достаточной пространственной жесткостью. При загружении одного из элементов здания в работу включаются и другие элементы, происходит пространственная работа. Отдельные элементы зданий — плиты и балки перекрытий, колонны, стены и др.— должны обладать прочностью и устойчивостью, достаточной жесткостью и трещиностойкост.  и участвовать в общей работе здания. Учет пространственной работы зданий приводит к более экономичным конструкциям.

2. Деформационные швы. С изменением температуры железобетонные конструкции деформируются — укорачиваются или удлиняются, а вследствие усадки бетона укорачиваются. При неравномерной осадке основания части конструкций взаимно смещаются в вертикальном направлении. В большинстве случаев железобетонные конструкции представляют собой статически неопределимые системы, и поэтому от изменения температуры, усадки бетона, а также от неравномерной осадки фундаментов в них возникают дополнительные усилия, что может привести к появлению трещин или к разрушению части конструкции. Чтобы уменьшить усилия от температуры и усадки, железобетонные конструкции делят по длине и ширине температурно-усадочными швами на отдельные части — деформационные блоки. Если расстояние между температурно-усадочными швами при температуре выше минус 40 °С не превышает пределов, то конструкции без предварительного напряжения, а также предварительно напряженные, к трещиностойкости которых предъявляются требования 3-й категории, на температуру и усадку можно не рассчитывать.        

                                                                                               

Принципы проектирования сборных элементов. 

1.Типизация сборных элементов.  Производство сборных железобетонных элементов наиболее эффективно в том случае, когда на заводе изготовляют серии однотипных элементов. Технологический процесс при этом совершенствуется, снижается трудоемкость изготовления и стоимость изделий, улучшается их качество. Отсюда вытекает важнейшее требование, чтобы число типов элементов в здании было ограниченным, а применение их — массовым (для возможно большего числа зданий различного назначения). С этой целью типизируют элементы, т. е. для каждого конструктивного элемента здания отбирают наиболее рациональный, проверенный на практике, тип конструкции с наилучшими по сравнению с другими решениями технико-экономическими показателями (расход материалов, масса, трудоемкость изготовления и монтажа, стоимость). Выбранный таким образом тип элемента принимается для массового заводского изготовления. Опыт типизации показывает, что для изгибаемых элементов, например панелей перекрытий, целесообразно при изменении длины элемента или нагрузки, действующей на элемент, сохранять размеры поперечного сечения, увеличивая лишь сечение арматуры. Для балок покрытий, длина которых и значения нагрузок меняются в большом диапазоне, рекомендуется менять и размеры сечения и армирование. Для колонн многоэтажных гражданских зданий (а в ряде случаев и промышленных) следует сохранять неизменными размеры поперечных сечений и изменять по этажам здания лишь сечение арматуры и в необходимых случаях класс бетона. При этом, несмотря на некоторый излишний расход бетона в колоннах верхних этажей, общая стоимость конструкции снижается благодаря многократному использованию форм, унификации арматурных каркасов. Кроме того, при постоянных размерах сечения колонн по этажам соблюдается однотипность балок перекрытий, опирающихся на колонны. В результате работы по типизации составлены каталоги сборных железобетонных элементов, которыми руководствуются при проектировании различных зданий. По мере развития техники и накопления опыта типовые элементы совершенствуются, создаются новые, более эффективные, поэтому каталоги время от времени обновляются.

2.Унификация размеров и конструктивных схем зданий. Чтобы одни и те же типовые элементы можно было широко применять в различных зданиях, расстояния между колоннами в плане (сетка колонн) и высоты этажей унифицируют, т. е. приводят к ограниченному числу размеров. Основой унификации размеров служит единая модульная система, предусматривающая градацию размеров на базе модуля 100 мм или укрупненного модуля, кратного 100 мм. Для одноэтажных промышленных зданий с мостовыми кранами расстояние между разбивочными осями в продольном направлении (шаг колонн) принято равным б или 12 м, а между разбивочными осями в поперечном направлении это расстояние (пролеты здания) принято кратным укрупненному модулю б м, т. е. 18, 24, 30 м и т. д. Высота от пола до низа основной несущей конструкции принята кратной модулю 1,2 м, например 10,8; 12 м и т. д. до 18 м.На основе унифицированных размеров оказалось возможным все многообразие объемно-планировочных решений зданий свести к ограниченному числу унифицированных конструктивных схем, т. е. схем, где решение каркаса здания и его узлов однотипно. Все это позволило создать типовые проекты зданий для массового применения в строительстве.

3.Технико-экономическая оценка железобетонных конструкций. Для технико-экономической оценки отдельных элементов и конструкций в целом при проектировании служат следующие показатели: расход арматуры, т, бетона, м³; трудоемкость изготовления и монтажа, чел.дн.; стоимость, руб. Расчетной единицей измерения служит одна конструкция. Кроме того, показатели рассчитывают на одну единицу измерения — на 1 м³ или на 1 м², или на 1 м длины и т. д. Основным экономическим показателем железобетонных конструкций является стоимость, которая слагается из стоимости материала и работ по изготовлению и монтажу конструкции, стоимости энергии, топлива и материалов на технологические нужды, а также цеховых и общезаводских расходов, отражающих капиталовложения по организации производства и эксплуатационные расходы предприятия. При проектировании зданий и сооружений чаще всего применяют вариантный метод сравнения стоимости железобетонных конструкций. Этим методом оценку экономичности железобетонных конструкций производят сопоставлением технико-экономических показателей нескольких вариантов конструктивных решений. Сравниваемые варианты конструктивных решений отвечают одной и той же программе, одним и тем же требованиям, но отличаются конструктивной схемой, иногда геометрическими размерами, формой сечения элементов, способами армирования и т. п. Показатели определяются на основе чертежей конструкций, разработанных на той стадии проектирования, на которой производится сравнение вариантов. Наиболее достоверные показатели можно получить на основании рабочих чертежей конструкций. Вопросы экономики железобетонных конструкций следует решать совместно с вопросами прочности на протяжении всего процесса проектирования: при выборе объемно-планировочной и конструктивной схемы здания; членении конструкции на сборные элементы и выборе формы и размеров сечения элементов; назначении класса бетона, класса стальной арматуры; установлении способов армирования и т. д.

4.Чтобы взаимоувязать размеры типовых элементов зданий, предусмотрены три категории размеров: номинальные,   конструктивные   и   натурные.   Номинальные размеры элемента — расстояния между осями здания в плане. Например, плита покрытия при шаге колонн 6 м имеет номинальную длину 6 м. Конструктивные размеры элемента отличаются от номинальных на величину швов и зазоров. Например, плита покрытия при номинальной длине 6000 мм имеет конструктивный размер 5970 мм, т, е. зазор составляет 30 мм . Величина зазоров зависит от условий и методов монтажа и должна допускать удобную сборку элементов и в необходимых случаях заливку швов раствором. В последнем случае величина зазора принимается не менее 30 мм. Натурные размеры элемента — фактические размеры, которые в зависимости от точности изготовления могут отличаться от конструктивных размеров на некоторую величину, называемую допуском (3—10 мм). Конструктивные размеры элементов назначают с учетом необходимых зазоров в швах и стыках, а также с учетом нормированных допусков.

5.Укрупнение элементов

Сборные железобетонные элементы конструкций зданий в процессе проектирования необходимо укрупнять. При монтаже зданий из укрупненных элементов сокращается число монтажных операций по подъему и укладке элементов, уменьшается число стыковых сопряжений, выполняемых во время монтажа, повышается степень заводской готовности элементов, а следовательно, уменьшается объем отделочных работ на площадке. Так, для гражданских зданий рационально панели перекрытий выполнять размером на комнату, панели стен — высотой в этаж и шириной на комнату. Для покрытий промышленных зданий удобно применять крупнопанельные плиты, укладываемые непосредственно по фермам (беспрогонное покрытие). Возможности укрупнения элементов определяются их предельной массой и предельными габаритными размерами, устанавливаемыми исходя из грузоподъемности монтажных механизмов, транспортных средств, а также способов перевозки.

В целях лучшего использования монтажных кранов элементы здания должны быть по возможности равной массы, приближающейся к максимальной грузоподъемности монтажного крана

Поскольку укрупнение элементов в некоторых случаях ограничивается предельно допустимой их массой, целесообразно создавать конструкции с облегченной фор-й сечений, тонкостенные, пустотные и т. п., применять  бетон высокого класса и высокопрочную арматуру. Рационально проектировать конструкции из бетонов на легких заполнителях.

Технологичными называют элементы, конструкция которых допускает их массовое изготовление на заводе или на полигоне с использованием высокопроизводительных машин   и   механизмов   без Трудоемких  ручных   операций. Конструкция   техноло-гичных    элементов   должна быть увязана с технологией их изготовления. Членение каркаса многоэтажного здания на прямолинейные элементы делает их более технологичными для конвейерного и поточно-агрегатного способа производства ( Х.5,б). Хотя в этом случае  в местах  разрезов изгибающие моменты и поперечные силы резко возраста! ют и это требует большого внимания к качеству работна| монтаже, все же такое решение позволяет значительно повысить производительность заводов при изготовлении] элементов каркаса н поэтому принято как типовое. В условиях стендового способа производства и на построечных полигонах колонны с выступающими консолями могут быть изготовлены сравнительно просто; в этом случае они будут технологичными.

6.Стыки и концевые участки элементов сборных конструкций

По функциональному признаку различают стыки колонн с фундаментами, колонн друг с другом, ригелей с колоннами, узлы обирания подкрановых балок, ферм, балок покрытий на колонны, узлы опирания панелей на ригели и т. п.

По расчетно-конструктивному признаку различают стыки, испытывающие сжатие, например стыки колонны ( Х.8,а); стыки, испытывающие растяжение, например стыки растянутого пояса фермы ( Х.8,б); стыки, работающие на изгиб с поперечной силой, например в соединении ригеля с колонной ( Х.8,в), и т. п.

В стыках усилия от одного элемента к другому передаются через соединяемую сваркой рабочую арматуру металлические закладные детали, бетон замоноличивания. Правильно запроектированный стык под действием расчетных нагрузок должен обладать прочностью и жесткостью, неизменяемостью взаимного положения соединяемых элементов и, кроме того, должен быть технологичным по изготовлению элементов на заводе и по монтажу на площадке.

СОПРОТИВЛЕНИЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОНА ДИНАМАЧЕСКИМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ

КОЛЕБАНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИИ.

Динамические нагрузки

Элементы железобетонных конструкций в зависимости от их назначения могут испытывать действие помимо статических также и динамических нагрузок. Динамиче­ские нагрузки весьма разнообразны. Они создаются раз­личными неподвижно установленными па перекрытиях зданий машинами с вращающимися частями (электромо­торы, вентиляторы, токарные станки и т. п.), механизма­ми с возвратно-поступательным движением масс (ткац­кие станки, типографские машины н т. п.), машинами ударного и импульсного действия и др.

Подвижные динамические нагрузки сообщаются эле­ментам конструкций различными мостовыми и подвесны­ми кранами в виде ударных воздействий (колес о рельсо­вые стыки), колебательных воздействий (от неуравнове­шенности ходовых частей) и т. п.

Ветровые нагрузки (порывы, пульсация) вызывают колебания многоэтажных зданий и высоких сооруже­ний — дымовых труб, башен, мачт и др.

Сейсмические нагрузки возникают при землетрясении в виде толчков и ударов, сообщаемых элементам конст­рукции колебаниями почвы.

Ударные и импульсные кратковременные нагрузки, развивающиеся и исчезающие с большой скоростью, вы­зываются действием взрывов.

Динамические нагрузки характеризуются: видом (си­ла, момент), законом изменения во времени (вибрацион­ные, периодические, ударные), положением (неподвиж­ные, подвижные) и направлением (вертикальные, гори­зонтальные).

В зависимости от продолжительности вызываемых ко­лебаний нагрузки делятся па многократно повторные (систематические) и эпизодические. К систематическим относятся нагрузки, создаваемые регулярной работой ма­шин и установок в рабочем режиме, а также многократ­ные удары и импульсы, при действии которых необходи­мо учитывать усталостное снижение прочности бетона и арматуры. К эпизодическим нагрузкам относятся одиночные удары и импульсы, кратковременные перегрузки.

Динамическая жесткость железобетонных элементов

Практика обследований в натуре колеблющихся же­лезобетонных конструкций показывает, что перемещения от статических нагрузок обычно во много раз больше амплитуды перемещений, вызываемых динамическими нагрузками, и потому изменение знака напряжений при колебаниях представляет редкое исключение.

Динамический модуль упругости бетона при измене­нии напряжений от нуля до максимума за небольшие периоды времени в процессе колебаний железобетонных элементов практически можно считать постоянным, рав­ным начальному модулю упругости бетона.

Жесткость элементов железобетонных конструкций, воспринимающих динамические нагрузки эксплуатацион­ного характера, определяется как и при статических на­грузках. При многократно повторном действии вибрационной нагрузки в результате накопле­ния остаточных перемещений ( под влиянием виброползу­чести бетона сжатой зоны) элемент начинает совершать колебания вокруг линии установившихся прогибов, т. е. совершать колебания как упругая система.

При оценке частот колебаний и амплитуд перемеще­ний необходимо исходить из среднего возможного значе­ния жесткости , наиболее вероятного в действительных условиях производства. Следует считаться с тем, что ди­намические перемещения элементов зависят от жесткости нелинейно: с изменением жесткости элемента в меньшую сторону динамические перемещения в зависимости от новой частоты свободных колебаний могут либо умень­шаться, либо увеличиваться.

РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИЙ НА ДИНАМИЧЕСКИЕ НАГРУЗКИ ПО ПРЕДЕЛЬНЫМ СОСТОЯНИЯМ.

При расчете элементов железобетонных конструкций на динамические нагрузки необходимо учитывать осо­бенность пульсирующих или вибрационных нагрузок, за­ключающуюся в том, что при совпадении частот свобод­ных и вынужденных колебаний возникает резонанс, сопровождающийся увеличением размаха колебаний. Необходимо считаться с тремя существенно важными факторами: 1) разрушительным действием вибрации на конструкцию, усталостным снижением прочности бетона и арматуры; 2) вредным влиянием вибрации на орга­низм людей, работающих в здании (человек чувствите­лен к вибрации и реагирует на нее снижением работоспо­собности, а иногда и болезненными явлениями — вибра­ционная болезнь); 3) нарушением нормальной работы технологического оборудования — машин, станков, точ­ных измерительных приборов.

Задача динамического расчета состоит в том, чтобы, во-первых, определить амплитуды динамических усилий и с учетом усилий от статических нагрузок проверить несущую способность элементов конструкций; во-вторых, определить амплитуды вынужденных колебаний и уста­новить, являются ли они допустимыми по воздействию на людей и технологический процесс производства, т. е. проверить пригодность к нормальной эксплуатации эле­ментов конструкции.

Для расчета частот и форм свободных колебаний, амплитуд динамических усилий можно воспользоваться различными справочниками, пособиями, а также «Инст­рукцией по расчету несущих конструкций промышленных зданий и сооружений на динамические нагрузки» Совместные статические и динамические нагрузки вы­зывают в конструкциях соответствующие усилия и пере­мещения. Несущая способность элементов должна быть подтверждена расчетом на прочность и выносливость по первой группе предельных состояний, а пригодность к нормальной эксплуатации — расчетом на трещиностойкость и перемещения по второй группе предельных со­стояний.

Для железобетонных элементов, подвергающихся дей­ствию многократно повторяющейся нагрузки, рекоменду­ется принимать класс бетона по прочности на сжатие не ниже В15. Для предварительно напряженных элементов минимальные значения класса бетона (в зависимости от класса арматуры) увеличиваются на одну ступень (5МПа). Применение мелкозернистого бетона без спе­циальных экспериментальных обоснований для них не допускается.

Технология  процессов монтажа строительных конструкций: Способы и средства  транспортирования конструкций, складирование сборных элементов.

Монтаж - комплексный процесс сборки зданий и сооружений из укрупненных конструкций, деталей и узлов заводского изготовления, является ведущим технологическим процессом.

Принципы: первостепенное выполнение работ нулевого цикла, включая прокладку коммуникаций к зданию; поточный метод монтажа при увязанном по производительно­сти комплекте подъемно-транспортных машин; монтаж конструкций с транспортных средств («с колес»); предварительное укрупнение на земле конструкций в неизме­няемые блоки; разбивку здания на монтажные участки или захватки с закреп­ленными на них комплексными бригадами рабочих и монтажными механизмами; обеспечение ритмичной сдачи отдельных смонтированных участков возводимого сооружения для выполнения последующих ра­бот; выбор методов монтажа и механизмов на основе технико-эко­номического сравнения вариантов.

 Технологическая структура монтажных процессов: является технологичность воз­водимого здания, подразумевает: минимальное количество типоразмеров монтируемых элемен­тов, т. е. степень типизации конструкций; максимальную строительную готовность поставляемых конст­рукций - степень точности геометрических размеров и положения закладных деталей; удобство строповки, подъема, установки и выверки всех элемен­тов; простоту и удобство заделки всех стыков и заливки швов; близкий к единице показатель монтажной массы, выражающий отношение средней массы конструкций к максимальному, т. е. их укрупненность и равновесность.

 Комплексный технологический процесс монтажа сборных строи­тельных конструкций - совокупность процессов и операций,  состоит из транспортных, подготовительных, основных и вспомогательных процессов. В состав монтажных процессов входят: подготовка мест установки сборных конструкций; строповка и подъем с необходимым перемещением в простран­стве, ориентировании и установке с временным закреплением; расстроповка; окончательная выверка и закрепление; снятие временных креплений; заделка стыков и швов.  Монтаж со склада и монтаж с транспортных средств. Способы и средства транспортирования конструкций: на строительную площадку наземным — автомобильным, железнодорожным, тракторным; водным и воздушным. С уче­том требований: элементы должны находиться в положении, близком к проект­ному, за исключением колонн, которые перевозят в горизонтальном положении; элементы должны опираться на деревянные инвентарные про­кладки и подкладки, располагаемые в местах, указанных в рабочих чертежах элементов.  Толщина прокладок и под­кладок не менее 25 мм и не менее высоты петель и других выступающих частей элементов. Применять промежуточные про­кладки не допускается; при многоярусной погрузке подкладки и прокладки рас­полагать строго по одной вертикали; элементы необходимо тщательно укреплять для предохранения от опрокидывания, продольного и поперечного смещения, ударов друг о друга; офактуренные поверхности элементов защищены от повреждений. Горизонтально перевозят элементы, укладываемые в сооружение и работающие в горизонтальном положении: балки, ригели, прого­ны, плиты и панели перекрытий, балконные и кровельные плиты, высокие (более 1,5 м) стеновые блоки, длинномерные конструкции - колонны и сваи.

Приемка сборных конструкций по паспортам и по комплекто­вочным ведомостя м.  Проверять: наличие штампа ОТК завода-изготовителя; наличие осевых рисок и отметку положения центра тяжести конструкции; наличие монтажных рисок для односторонне армированных элементов; отсутствие повреждений, правильность геометрических разме­ров, расположение и крепление закладных деталей, наличие и прохо­димость каналов, отверстий и т. д.; соответствие лицевой поверхности изделия требованиям проекта;  отсутствие деформаций, раковин, трещин, наплывов; наличие необходимых борозд, ниш, четвертей, выпусков арма­туры, защитных покрытий у закладных деталей. Брак по акту на хранение для замены. Складирование сборных элементов на приобъектных складах.

Классификация строй.грузов на 9 видов: сыпучие — песок, щебень, гравий, грунты, строительный мусор; порошкообразные — цемент, известь, гипс, мел; тестообразные — бетонная смесь, раствор, известковое тесто; мелкоштучные — кирпич, мелкие блоки, бутовый камень, ас­фальт в плитках, бидоны с краской, грузы в ящиках и мешках; штучные — оконные и дверные блоки, железобетонные панели и плиты; длинномерные — железобетонные и стальные колонны, фермы, грубы, лесоматериалы; крупнообъемные — санитарно-технические кабины, блок-комна­ты, блоки лифтовых шахт, крупногабаритные контейнеры; жидкие — бензин, керосин, смазочные материалы; тяжеловесные — железобетонные элементы значительной массы, технологическое оборудование, строительные машины, доставляе­мые па строительную площадку на транспортных средствах.

Транспортирование: вертикальным и горизонтальным. По отношению к строй. площадке горизонтальный транс­порт подразделяют на внешний и объектный. Автомобильным около 80 % всех пере­возок строительных грузов. Тракторный для перемещения тяжелых грузов по плохим дорогам и в условиях бездорожья. Железнодорожный 13... 18 %. Водный до 5 %. Воздушный вертолетами и спец.дири­жаблями. Спец. транспорт — подвесные канатные дороги, трубо­проводный транспорт, пневмо- и гидротранспорт, транспорт с помо­щью звеньевых ленточных конвейеров автобетоносме­сители, автобетоновозы,  автобетононасосы, панелевозы, ле­совозы, цистерны для цемента, цементовозы, известковозы, растворовозы.

Автомо­бильные дороги в строительстве классифицируют: улучшенные (постоянные), устраиваемые на прочном основа­нии с верхним покрытием из асфальто- или железобетона; из бетонных и железобетонных плит, укладываемых на песчано-гравийное основание; профилированные грунтовые, укрепленные песком, щебнем, гравием; временные из железобетонных плит, устраиваемые по естест­венному основанию.

 Дороги на стройплощадках м. б. тупиковыми и кольцевыми, д.б. предусмотрены разворотные площадки и разъезды. Ширина дороги при однополосном движении д.б. не менее 3,5 м, а при двухполосном с уширением для стоянки машин при разгрузке - 6 м. При ис­пользовании тяжелых машин и автопоездов, доставке длинномерных грузов ширину проезжей части увеличивают до 8... 12 м. Обычно ми­нимальный радиус закругления дорог принимают 12 м, но при этом увеличивают ширину проезжей части на закруглении. Так, при шири­не дороги 3,5 м на закруглении ширина ее возрастает до 5,0 м.  

Погрузка-разгрузка строй.грузов на две группы: работающие независимо от транспортных средств и механизмы, являющиеся частью конструкции транспортных средств. К первой группе механизмов относят все типы кранов, погрузчики цикличного и непрерывного действия, ме­ханические лопаты, передвижные ленточные конвейеры, пневмати­ческие разгрузчики и др. Во вторую группу входят автомобили-само­свалы, транспортные средства с саморазгружающимися платформа­ми, автономные средства для саморазгрузки и погрузки, погрузчики, автопогрузчики  и т. п.

Стены и перегородки из мелких и крупных элементов. Деформационные швы

По роду применяемых материалов стены могут быть каменные (из искусственных и естественных камней), деревянные, грунтовые и из синтетических материалов, По характеру работы стены бывают несущими, самонесущими  и навесными.

 Кирпич является одним из основных стеновых материалов. В современном строительстве свыше 40% гражданских зданий возводят из кирпича, при этом создаются большие возможности использования архитектурно-художественных качеств этою материала. Стандартный кирпич имеет размеры 120 х 65 х 250 мм. Кирпичные стены могут иметь следующие толщины: 120, 250, 380, 510, 640, 770 мм и более, что соответствует 1/2, 1, 11/2, 2; 21/2 кирпича и более.

Существенным недостатком стен из полнотелого кирпича (керамического или силикатного) является его большая плотность и относительно большая теплопроводность, обусловливающая необходимость возведения наружных стен в районах среднего климатического пояса толщиной 21/2 кирпича. Несущую способность массивных стен из керамического кирпича можно полностью использовать только в нижних этажах многоэтажных зданий и сооружений, Для экономии кирпича целесообразно применение так называемых облегченных кирпичных стен, в которых кирпич частично заменен эффективными теплоизоляционными материалами.

Стены из легкобетонных камней по сравнению с кирпичными имеют меньшую плотность и теплопроводность, Эти качества позволяют несколько сократить толщину стены .Они имеют размеры 390 х 190 х 188 мм.

 Стены из природного камня целесообразно возводить при наличии в районе строительства горных пород с пористой структурой, обладающих малой плотностью и легко подвергающихся механической обработке. Из пористых пород изготовляют камни размером 390 х 190 х 188 мм.

Для устройства стен из крупных элементов применяются крупные стеновые панели однослойные и многослойные, а так же крупные стеновые блоки для двух.,трех., и четырехрядной разрезки. Кладка блоков ведется с перевязкой вертикальных швов.

 Переход от кладки стен из штучных камней к монтажу из крупных блоков, а от них — к крупным панелям в сочетании с другими сборными укрупненными элементами и далее к монтажу зданий из объемных элементов (блоков) дает возможрюсть в значительной мере уменьшить объем работ, выполняемых непосредственно на строительной площадке, сократить сроки и снизить стоимость строительства. Достигается это как за счет повышения индустриализации строительства в целом, так и благодаря более целесообразной организации заводского изготовления конструкций, применению совершенной технологии, более широкому и эффективному использованию механизмов

Деформационные швы

Во избежание появления в стенах зданий трещин от неравномерной осадки фундаментов или вследствие деформации материала стены при колебаниях температуры устраивают деформационные швы:

Осадочные швы устраивают в случае различной этажности частей здания или если залегающие в основании грунты имеют различные физико-механические свойства. В этом случае шов разрезает здание полностью на отсеки, которые могут самостоятельно работать под нагрузкой, т.е. шов разрезает и стены и фундаменты.

Температурные швы как бы перерезают стену от верха до фундамента, расчленяя ее на отдельные отсеки, которые могут иметь размеры от 50 до 200 м в зависимости от материала стены и района строительства. Отсеки стен в деформационном шве сопрягаются обычно в виде паза (штробы) и гребня (рис. 5.16, а) с прокладкой между ними двух слоев толя и утеплением шва просмоленной паклей или гернитовым шнуром.  Нередко используют устройство специальных компенсаторов (рис. 5.16,6) из гибких металлических пластинок, между которыми помещают утеплитель.

Антисейсмические швы. В районах, подверженных землетрясениям, здания для независимой осадки их отдельных частей разрезают на отдельные отсеки антисейсмическими швами. Эти отсеки должны представлять собой самостоятельные устойчивые объемы, для чего по линиям антисейсмических швов располагаются двойные стены или двойные ряды несущих стоек, входящих в несущий остов соответствующего отсека. Эти швы проектируются в соответствии с указаниями СНиПа.  Антисейсмические швы также совмещаются с температурными при необходимости последних.

Усадочные швы делают в стенах, возводимых из монолитного бетона различных видов. Монолитные стены при твердении бетона уменьшаются в объеме. Усадочные швы препятствуют возникновению трещин, снижающих несущую способность стен. В процессе твердения монолитных стен ширина усадочных швов увеличивается; по окончании усадки стен швы наглухо заделывают. 

Фундаменты,предъявляемые к ним требования. Классификация фундаментов. Конструктивные особенности фундаментов.

Фундамент- подземная часть здания, которая воспринимает все нагрузки от здания и передает их на грунт основания.

Требования к фундаментам:

1)  прочность;

2)          устойчивость, на опрокидывание и скольжение в плоскости подошвы фундамента;

3)          устойчивость к агрессивным грунтовым водам;

4)          стойкость   к   атмосферным    факторам    (морозостойкость;   пучение    грунтов    при замерзании);

5)          соответствие по долговечности сроку службы здания;

6)          индустриальность;

7)          экономичность.

 Стоимость фундаментов от общей стоимости здания составляет: с бесподвальным решением 8-10%; с подвалом 12-15%, а трудоемкость составляет 10-15%.

Классификация фундаментов:

   - По конструктивной схеме фундаменты разделяются на: ленточные, столбчатые или отдельно стоящие, сплошные и свайные;

-         По материалу – бутовые,  бутобетонные,  бетонные, железобетонные а так же из метеллических и деревянных свай;

-         По глубине залегания – мелкие ( до 5 м.) и глубинные (белее 5 м.);

-         По характеру работы – жесткие, работающие на сжатие,  и  гибкие,работающие на сжатие и изгиб;

Конструктивные особенности фундаментов.

Монолитная плита - это сплошной фундамент из армированного бетона под всей площадью здания. Такой вид строительства фундамента применяется когда необходимо возвести строение на слабых, влажных, неоднородных грунтах с высоким уровнем стояния грунтовых вод. Так же этот вид фундамента подойдет при создания водонепроницаемой защиты подвалов. Монолитный фундамент является самым прочным, так как в отличии от сборных не имеет никаких швов и заделок. Такой незаглубленный, «плавающий» монолитный армировано-бетонный фундамент будет наилучшим вариантом при близости воды и весенних паводках.

Достоинства: - простота сооружения; возможность их выполнения в тяжелых пучинистых, подвижных и просадочных грунтах.

Недостатки:- достаточно дороги (из-за большого расхода бетона и металла на арматуру).

Свайные фундаменты- фундаменты, состоящие из отдельных свай, перекрытых сверху бетонной или железобетонной плитой или балкой (ростверком).Свайные фундаменты являются очень дорогими и трудоемкими в выполнении, поэтому в индивидуальном строительстве встречаются крайне редко. Свайный фундамент используется в случаях, когда на слабый грунт необходимо передать большие нагрузки. При этом нагрузка от здания передается на более плотные грунты, залегающие на глубине.

По типу материала сваи могут быть деревянными, бетонными, железобетонными, стальными и комбинированными.

По методу изготовления и погружения в грунт сваи подразделяются на забивные (опускаемые в грунт в готовом виде) и набивные (изготовляемые непосредственно в грунте, в пробуренных каналах).

По типу поведения в грунте выделяют сваи-стойки, имеющие под собой прочный грунт и передающие на него давление, и висячие сваи, используемые в случаях, когда глубина залегания прочного грунта достаточно велика (несущая способность таких свай определяется суммой сопротивления сил трения по боковой поверхности и грунта под острием сваи).

Деревянные сваи наиболее экономичны, но если они находятся во влажном грунте, они быстро гниют.

Сваи из железобетона стоят дороже, но они более долговечны и способны выдерживать большие нагрузки.

Достоинства:  дают меньшую усадку; экономичны (снижают расход материалов, например, бетона v на 40%25);менее трудоемки (при их сооружении значительно уменьшается объем земляных работ); возможность сооружения на грунтах, обладающих низкой несущей способностью.

Недостатки: необходимость использования специальной техники.

Столбчатые фундаменты  Наиболее распространенными и дешевыми являются столбчатые фундаменты. Особенно эффективны столбчатые фундаменты в пучинистых грунтах при их глубоком промерзании.  Ограничено их применение на слабонесущих грунтах при строительстве домов с тяжелыми стенами. Кроме того, при столбчатых фундаментах возникают сложности с устройством цоколя: если при ленточных фундаментах цоколь образуется как бы сам собой, являясь их продолжением, то при столбчатых заполнение пространства между столбами, стеной и землей  - сложное и трудоемкое дело.Столбчатые фундаменты подводят под дома с легкими стенами (деревянные рубленые, каркасные, щитовые). Этот тип фундаментов по расходу материалов и трудозатратам в 1,5-2 раза экономичнее ленточных. Столбы возводятся во всех углах, местах пересечения стен, под простенками, под опорами тяжело нагруженных прогонов и других точках сосредоточения нагрузок. Расстояние между столбами принимается 1,2–2,5 м. По верху столбов должны быть уложены обвязочные балки для создания условий совместной их работы.

Фундаменты стаканого типа используют под каркасные здания, и состоят из блок-стаканов (сборные или монолитные).В блок-стаканы монтируются колонны и замоноличиваются. Под блок-стаканы устраивается песчаная подготовка.

Достоинства: экономичны; не трудоемки.

Недостатки:- недостаточная устойчивость в горизонтально подвижных грунтах; ограниченное применение на слабонесущих грунтах при строительстве зданий с тяжелыми стенами; сложность с устройством цоколя.

Ленточные фундаменты -фундаменты, возводимые непосредственно под стены дома или под ряд отдельных опор. В первом случае они имеют форму непрерывных подземных стен, во втором - состоят из железобетонных перекрестных балок

Ленточные фундаменты подводят под дома с тяжелыми стенами (бетонными, каменными, кирпичными и т. п.) или с тяжелыми перекрытиями. Их закладывают под все наружные и внутренние капитальные стены. Наличие под домом подвалов, теплых подполий, гаража или цокольного этажа делают просто необходимым выбор именно этого типа фундамента.

Для этого типа фундамента характерны большие объемы земляных работ и используемых материалов, значительный вес и трудоемкость возведения. Несмотря на это, ленточные фундаменты получили довольно широкое распространение, в основном благодаря простой технологии.

Ленточные фундаменты бывают монолитными и сборными (из крупных фундаментных бетонных или железобетонных блоков).

Достоинства ленточных монолитных : прочность;надежность;могут быть использованы для зданий любой формы;

Достоинства ленточных из железобетонных блоков: значительное сокращение сроков возведения;простота сооружения.

Недостатки ленточных из железобетонных блоков: менее практичны (пропускают воду в местах своего соединения);пригодны для зданий простых форм (при сложных архитектурных формах блоки,выпускаемые стандартных размеров, приходится обрезать).

Недостатки всех ленточных: увеличение срока строительства за счет производства земляных работ, заполнения бетоном опалубки;массивны; не экономичны;трудоемки;