Класифікація бетонних та залізобетонних конструкцій та підприємств по їх виробництву

Бетон являє собою штучний композиційний каменеподібний матеріал неоднорідної (конгломератної) будови, який утворюється внаслідок затвердіння ретельно перемішаної та доцільної суміші мінерального чи органічного в’яжучого, заповнювачів і води або водяного розчину. Бетони, як правило, добре чинять опір стискувальним навантаженням, проте мають низьку міцність при розтягу, яка відповідно становить 5…10% міцності на стиск. Бетони підрозділяють на: важкі, легкі, високоміцні, гідротехнічні, декоративні, дорожні, жаростійкі, кислотостійкі, особливо важкі та інші. При поєднанні бетону і сталевої арматури у такому композиційному матеріалі як залізобетон удається підвищити будівельні властивості як бетону, так і сталевої арматури. Так, сталь має дуже високу міцність при розтягу (240…1700 МПа), тому в залізобетоні її розміщують так, щоб вона сприймала розтягувальні зусилля, а стискувальні передавалися на бетон. Можливість спільної роботи сталевої арматури та бетону зумовлюється міцним зчепленням між ними й майже однаковими коефіцієнтами лінійного розширення при зміні температури в інтервалі від 0ºС до 80ºС (бетону 10·10^-6 К^-1, сталі – 12·10^-6 К^-1). В свою чергу бетон захищає сталь, що міститься в ньому від корозійної дії навколишнього середовища. Найдоцільніше використовувати залізобетон для будівельних виробів і конструкцій, що зазнають стискувальних та вигинальних напружень.

Введення металевої арматури поліпшує деформативність бетону. Це пов’язане з тим, що граничні деформації бетону перед руйнуванням мають невеликі значення і залежать від міцності бетону, складу і тривалості прикладання навантаження. В дослідах при осьовому стиску призм спостерігаються граничні деформації при стиску в межах (0,8…3)·10^-3, в середньому Е_ub=2·10^-3=0,2%. В стиснутій зоні бетонних елементів, які згинають, спостерігаються більші, ніж у стиснутих призм, деформації Е_ub=(2,7…4,5)·10^-3.Вони залежать від форми поперечного перерізу і відносної висоти стиснутої зони. При зменшенні ширини поперечного перерізу донизу і у таврових перерізах граничні деформації зменшуються, а при зменшенні відносної висоти стиснутої зони вони збільшуються. Вони також залежать від насиченості залізобетону повздовжньою арматурою.

Граничні деформації при розтягу у 10…20 разів менше, ніж при стиску і в середньому складають 1,5·10^-4 (0,015%).

Гарячекатана арматурна сталь з площадкою текучості повздовшується після руйнування на розтяг до 25%. У цієї сталі напруга, при якій деформації збільшуються без суттєвого збільшення навантажень, називається фізичною границею текучості арматурної сталі s_у, а напруга, яка безпосередньо попереджає руйнування – тимчасовим опором арматурної сталі s_и. Збільшення міцності гарячекатаної сталі і зменшення повздовшення при руйнуванні на розтяг досягається введенням в її склад легуючих добавок, термічним зміцненням або холодним деформуванням.

Леговані і термічно зміцнені сталі переходять у пластичну зону без наявної площадки текучості. Для цих сталей встановлюють умовну границю текучості – напругу s_0,2, при якій залишкові деформації складають 0,2%; умовну границю пружності – напругу s_0,02, при якій залишкові деформації складають 0,02% і границю пружності s_se=0,8·s_0,2. Легування і термічна обробка дозволяють підвищити міцність сталі і зменшити повздовшення після руйнування при розтягу до 4…6%. Це свідчить про те, що застосування різних видів сталі дозволяє змінювати властивості залізобетонних конструкцій.

В основу класифікації залізобетонних конструкцій покладені такі ознаки: спосіб їх виготовлення, галузь застосування, форма виробу, вид бетону, вид армування, внутрішня будова та інші.

За способом виготовлення бетонні та залізобетонні конструкції поділяють на монолітні та збірні.

Монолітні конструкції зводять безпосередньо на будівельному майданчику. Їх використовують: при особливо великих навантаженнях – фундаменти, гідротехнічні та інші споруди; при будинкобудуванні – при необхідності підвищення архітектурної виразності будівель і споруд і інше. Зведення монолітних залізобетонних конструкцій при раціональній організації виробництва дає можливість знизити на 3…5% вартість будівництва 12 і 16-поверхових будинків, на 15…20% зменшити витрати сталі на арматуру і закладні деталі. Значно нижчими, порівняно з панельним будинкобудуванням, можуть бути і питомі капітальні вкладення (до 30%), енерговитрати і трудомісткість. Але при виготовленні будівельних споруд з монолітного бетону і залізобетону витрачається значна кількість ручної праці, збільшуються строки будівництва, ускладнюється бетонування в зимовий період.

Збірні бетонні та залізобетонні вироби і конструкції виготовляють на механізованих та автоматизованих підприємствах. Перевага збірного бетону та залізобетону порівняно з монолітним – підвищення якості конструкцій, скороченні строки будівництва. Крім того, скорочуються витрати лісоматеріалів. Основним напрямком розвитку збірного залізобетону є укрупнення конструктивних елементів, зниження матеріало- та металомісткості, підвищення ступеню заводської готовності. Усі вироби, що виробляють на підприємствах поділяють на уніфіковані та нетипові. Майже 80% загального обсягу виробництва конструкцій становлять уніфіковані бетонні та залізобетонні конструкції, які внесено до каталогів конструкцій для промислового, цивільного і житлового будівництва. У загальному обсязі виробництва бетонних та залізобетонних конструкцій збірні конструкції в теперішній час складають більш, як 60%.

За галузями будівництва збірні залізобетонні конструкції поділяють на конструкції для житлових та цивільних будівель, для промислових будівель, сільськогосподарського будівництва та конструкції спеціального призначення.

Із важких бетонів виготовляють різні конструкції для житлових і громадських будівель. Так, для фундаментів і підземних частин будівель виготовляють блоки з бетону класів В7,5…В15. Для каркасів будівель з бетону класів В15…В40 виготовляють колони і горизонтальні в’язі. З важких бетонів класів по міцності при стиску В15…В20 виготовляють панелі для зовнішніх стін неопалюваних будівель, з бетону класу не нижче В10 – панелі внутрішніх стін, панелі перегородок. Вироби для міжповерхових перекриттів – панелі й плити виготовляють з бетонів класу В15 та вище. Для промислових будівель застосовують вироби, аналогічні за номенклатурою виробам для цивільних будівель, проте відрізні від них розмірами, армуванням, конфігурацією. Крім того, для каркасів промислових будівель виробляють підкранові балки, ферми, арки, оболонки.

Вироби для інженерних споруд широко використовуються у транспортному, гідротехнічному та інших видах будівництва. Для транспортного будівництва виготовляють мостові конструкції, опори контактної мережі електрифікованих залізниць, шпали, блоки опорядження тунелів, які здебільшого виготовляють з бетонів класів В15…В40 і вище з попередньо напруженою арматурою. Вироби для сільськогосподарських споруд – це елементи збірних силосних ям, башт і траншей, а також деталі каркаса теплиць.

За формою збірні бетонні та залізобетонні конструкції поділяють на лінійні, плоскі, гратчасті, трубчасті та об’ємні. До лінійних належать колони, ригелі, прогони, балки, палі, шпали; до плоских – плити перекриттів та покриттів, панелі зовнішніх і внутрішніх стін та перегородок; до гратчастих – ферми, елементи очисних споруд, опори електромереж, колони кільцевого перерізу; до об’ємних – санітарно-технічні кабіни, блок-кімнати, елементи шахт ліфтів та силосів. За призначенням у будівлях та спорудах розрізняють збірні елементи фундаментів та каркаса, покриття та перекриття, стіни та перегородки, блоки опалювальних та вентиляційних систем. Конструкції одного призначення розрізняють за типорозмірами. Конструкції одного типорозміру поділяють на марки в залежності від різниці в армуванні, наявності монтажних отворів, розміщенні закладних деталей. За внутрішньою будовою вироби можуть бути суцільними і порожнистими, одношаровими – виготовленими з одного виду бетону, та багатошаровими, якщо використано бетони різних видів. За масою конструкції поділяють на наддрібні (до 50 кг), дрібні (250…1500 кг), середні (1500…3000 кг), грубі (3000…5000 кг), надгрубі (понад 5000 кг). Найбільша маса надгрубих виробів не перебільшує 25 т. За характером армування збірні конструкції поділяють на бетонні неармовані, залізобетонні із звичайною арматурою, попередньо напружені.

Підприємства по виробництву збірних бетонних і залізобетонних виробів класифікуються по об’єму виробництва, номенклатурі продукції, методам організації виробництва. Підприємства складаються з таких цехів: арматурного, бетонозмішувального, формувального, комплектувального, ремонтно-механічного, складів сировини і готової продукції (рис.1.1).

Рис.1.1. Структурно-технологічна схема підприємства по виробництву збірних залізобетонних виробів.