В статье поднимается вопрос о необходимости анализа проектирования железобетонных конструкций зданий для строительства. Материалы статьи содержат краткую информацию изучения проектирования железобетонных конструкций, и использования сборно-монолитных железобетонных конструкций.
Ключевые слова: проектирования железобетонных конструкций, инновационные разработки, сборно-монолитные железобетонные конструкции.
The article raises the question of the need to analyze the design of concrete structures of buildings for construction. The materials of the article contain a brief study of the design of concrete structures, and the use of precast-monolithic concrete structures.
Keywords: design of concrete structures, innovative development, precast-monolithic concrete structures.
Железобетонные конструкции являются одними из самых распространенных конструкций во всех областях строительства. Их применяют в промышленной, гражданской, сельскохозяйственной, транспортной и других областях строительства. Из железобетонных конструкций возводят заводы и жилые дома, больницы и школы, мосты и туннели, гидроэлектростанции и атомные реакторы, ирригационные системы и плотины, стадионы и манежи, надшахтные сооружения и крепления подземных выработок, метрополитены, стартовые площадки для запуска космических ракет и аэродромные покрытия.
На сегодня трудно назвать ту отрасль строительства, где бы не нашел применение железобетон. Железобетонные конструкции также используют в машиностроении (опорные станины металлорежущих станков), в судостроении (грузоперевозочные баржи), ракетостроении (элементы космических кораблей), медицине (армированные модифицированные элементы позвоночника) и других областях.
Железобетон получил популярность в строительном деле и распространение по всему миру по целому ряду положительных причин и качеств:
– длительный жизненный цикл — долговечность;
– сопротивление огню — огнестойкость;
– сопротивление коррозионным воздействиям;
– высокое сопротивление статическим и динамическим нагрузкам;
– малые эксплуатационные расходы на содержание зданий и сооружений;
– низкий ценовой фактор — относительная дешевизна изготовления. [8, c.51]
Наличие распространенного крупного и мелкого заполнителя, который идет на изготовление железобетона, делает его применимым во всех уголках земного шара и даже за его пределами.
Возникновение и развитие строительных конструкций, в том числе железобетонных, неразрывно связано с условиями материальной жизни общества, развитием производительных сил. Появление железобетона совпадает с периодом ускоренного развития промышленности, транспорта и торговли во второй половине XIX века.
На сегодня основным нормативным документом является СП 63.13330.2012 «СНиП 52–01–2003. Актуализированная редакция. Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения
Это пособие базируется пока что на указанном нормативном документе и освещает основные принципиальные положения расчета простейших железобетонных конструкций.
Проектирование железобетонных конструкций важнейший этап в строительстве, цель которого получить точные данные армирования. От вычислений и конструирования сегментов зависит незыблемость будущего строения, сроки выполнения проекта и инвестиционная привлекательность предприятия.
Процесс состоит из нескольких этапов:
– разработка опалубочных чертежей;
– расчет конструкции на действующие нагрузки;
– раскладка арматуры и деталей;
– спецификация.
Популярность железобетонных конструкций легко объяснить, ведь с их помощью стало возможным существенно сокращать сроки строительства и оптимизировать производственные затраты при значительных объемах застроек. На этой основе были созданы типовые проекты и каталоги железобетонных конструкций, получила завершенность типология железобетонных конструкций для строительства жилья и объектов общественного и промышленного назначения.
Эффективные инновационные разработки в области железобетона позволили создавать железобетонные конструкции изящными в каждой детали. Строительство жилых домов, различных объектов культурно — бытового или иного назначения сейчас немыслимы без применения железобетонных конструкций. Особенно востребованными и популярными являются железобетонные конструкции в промышленном строительстве. Здесь они используются не только для того, чтобы свести конструктивные части зданий, такие как фундамент, каркас, перекрытия, покрытия, но и применяются для изготовления уникальных частей атомных электростанций, плотин, эстакад, мостов, тоннелей и многих других объектов. Стало очевидным, что применение железобетонных конструкций безграничное. Любое строительство нельзя представить без их применения. Железобетонные конструкции есть и будут основными составляющими строительства. По способу изготовления железобетонные конструкции в практике их проектирования разделяются на монолитные, сборные и сборно-монолитные. [5, с.58]
В последние годы наблюдается тенденция к увеличению применения монолитных железобетонных конструкций с широким использованием скользящей, переставной и несъемной опалубки. Также расширилось применение сборно-монолитных железобетонных конструкций. Особенно это характерно для строительства жилых зданий. Практика проектирования зданий и сооружений из железобетона обогатилась большим количеством результатов исследований, которые позволяют возводить их надежными и долговечными. Расчеты систематизированы по предельным состояниям, что является значительным достижением ученых в этой области.
Чтобы выполнить конструктивный расчет железобетонных конструкций, то есть установить размеры их сечений, площадь сечения арматуры или проверить несущую способность, необходимо знать значения внутренних усилий М, T, V и N, возникающие в расчетных сечениях этих конструкций от действия внешних нагрузок или воздействий. Значения усилий получают в результате статического расчета. [9, с.22]
Статический расчет железобетонных конструкций можно осуществлять по теоретическим положениям строительной механики как для упругих тел. Но, вследствие проявлений специфических особенностей поведения железобетона под нагрузкой (ползучесть и неупругая деформация бетона, образование и раскрытие в нем трещин, возможность нарушения сцепления арматуры с бетоном, текучесть арматуры и т. п) применение в статических расчетах железобетонных конструкций методов строительной механики во многих случаях не дает возможность получить результаты, которые с достаточной точностью соответствуют действительным значением усилий, возникающих в сечениях железобетонных конструкций.
Особенно это касается статически неопределенных железобетонных конструкций, в которых наличие неупругих деформаций приводит к явлению образования пластических шарниров и, как следствие, перераспределения усилий между отдельными сечениями.
Данное явление перераспределения усилий нарушает соотношение их значений, вычисленных для условий упругой работы конструкции, а потому нуждается в более конкретизированных способах их определения.
Прочность и устойчиковсть железобетонных конструкций зданий и сооружений в обязательном порядке должны быть проверены на этапе проектирования:
– для стадии эксплуатации;
– для стадии транспортировки и монтажа
Рис. 1. Транспортировка, монтаж ж/б конструкций
Применение усовершенствованных способов расчета значений внутренних усилий, действующих в сечениях железобетонных конструкций, способствует рациональному их армированию, поскольку процесс перераспределения усилий можно регулировать.
В расчетах статически неопределенных железобетонных конструкций это достигается применением метода предельного равновесия с реализацией статических, кинематических способов и способом дополнительных эпюр моментов. [3, с.74]
Сущность метода предельного равновесия заключается в том, что в расчетах несущей способности статически неопределимой железобетонной конструкции за предельное ее состояние принимается такое, при котором она в результате образования на ее участках пластических шарниров превращается в механизм с одной степенью свободы. Иначе говоря, если несущая способность статически неопределимой железобетонной конструкции исчерпывается за счет чрезмерного роста на ее участках местных пластических деформаций без полного разрушения какой-либо ее части, то расчет несущей способности такой конструкции может быть выполнен методом предельного равновесия. При этом на всех этапах загрузки конструкции для любого ее сечения в пролете не нарушается условие: сумма прольотного и соответствующих частей опорных моментов равна моменту свободно опертой балки.
Литература:
- СП 52–103–2007. Железобетонные монолитные конструкции зданий / ФГУП «НИЦ «Строительство». — М. ФГУПНИИЖБ, 2007г.–18с.
- СП 20.13330.2016. Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07–85*. — М., 2011 г. — 88с.
- Голдобина Л. А., Старцева А. Е., Савельев А. А. Особенности проектирования несущих железобетонных конструкций зданий в сейсмических районах // В сборнике: Молодежный научный потенциал XXI века: ступени познания сборник материалов IV Молодежной международной научно-практической конференции. 2018. С. 74–80.
- Забавина В. В. Особенности расчета и проектирования монолитных железобетонных конструкций при изменении функционального назначения здания // В сборнике: Актуальные вопросы современной науки Сборник статей по материалам VIII международной научно-практической конференции. В 4-х частях. 2017. С. 37–42.
- Кузеванов Д. В., Беляев А. В. Информационное моделирование железобетонных конструкций // Промышленное и гражданское строительство. 2017. № 1. С. 58–63.
- Родина А. Ю., Домарова Е. В. Проектирование железобетонных конструкций многоэтажного здания // Раздаточный материал для курсового проектирования по дисциплине «Железобетонные и каменные конструкции» для обучающихся по направлению подготовки 08.03.01 Строительство по профилю «Промышленное и гражданское строительство» / Москва, 2017. С. 32- 35
- Талантова К. В., Григорьева А. Г. Проектирование монолитных железобетонных конструкций многоэтажного промышленного здания // Санкт-Петербург, 2017. С. 14–17
- Тамразян А. Г. Бетон и железобетон: проблемы и перспективы // Промышленное и гражданское строительство. 2014. № 7. С. 51–54.
- Тихонов И. Н., Козелков М. М., Расторгуев Б. С. Основы проектирования железобетонных конструкций с учетом защиты зданий от прогрессирующего обрушения // Бетон и железобетон. 2014. № 6. С. 22–29.
