Март 2011
По-видимому, в процессе развития производства предварительно- напряженных конструкций будут отбирать и совершенствовать конструктивные формы элементов промышленного здания, часть из которых массового назначения будут приспосабливать к условиям автоматизированного изготовления.
В американской практике подобное совершенствование только начинается. Сделан выбор основного типового элемента промышленного здания в виде панели покрытия с поперечным сечением в виде двойного Т. Такая панель универсальна и применяется не только для покрытий промышленных объектов, но и для зданий административных и другого назначения. Она имеет ширину 1,2 м (иногда до 2 ж) и применяется: при высоте ребер 350 мм для пролетов 16 м и при высоте ребер 500 мм для пролетов до 24 ж и более. Приведенная толщина бетона на панель составляет 8—10 см. Панель армируют семипроволочными прядями, которые в пролете группируют в пучок, а на опоре располагают по всей высоте ребра, в результате отгибание прядей производится посередине или в четвертях пролета. В связи со шпренгельным расположением напрягаемой арматуры в ребрах панели отпадает необходимость в каком-либо другом поперечном армировании, чем существенно облегчается процесс изготовления панелей. В пределах верхней полки укладывают сварную сетку, которая является единственным видом конструктивной арматуры изделия. При перекрытии больших пролетов, когда возникает необходимость в дополнительном армировании, применяется вторая гнутая сетка, как показано.
Стремление к применению тонкостенных ребристых конструкций в зданиях различного назначения можно видеть на примерах строительства гаражей в США, ангаров в Англии и т. п. Предварительно напряженные железобетонные конструкции постепенно- отходят от массивных форм, которые имел железобетон в монолитных конструкциях, и в процессе перехода к сложным тонким профилям выявляются очертания и контуры, характеризующие наивыгоднейшее распределение высокопрочных материалов в сечении элементов.
Интересным техническим решением покрытия промышленного здания является примененное Ленинградстроем покрытие из оболочек пролетом 100 м с двумя затяжками на подвесках, в бороздах затяжек которых размещены пучки проволочной арматуры.
Очень наглядно сопоставление ферм покрытия промышленного здания по типовому решению и по предлагаемой к массовому механизированному заводскому производству на стендах ДН-7 . Во всех зонах этой конструкции применено только непрерывное напряженное армирование, а конструктивной арматуры нет. В типовой ферме напря-женную арматуру располагают только в нижнем растянутом поясе; во всех же остальных элементах применяют обычные арматурные каркасы, состоящие из продольных стержней и хомутов. Вследствие этого в типовой ферме расход стали примерно в 1,5 раза больше, чем в предварительно напряженной с непрерывным армированием. Вся арматура в такой ферме представляет собой непрерывную нить напряженной проволоки, вследствие чего технологичность ее изготовления имеет неоспоримые преимущества.
Стремление отказаться от хомутов и закладной арматуры и применить в конструкции только напрягаемую непрерывную арматуру или напрягаемую закладную арматуру, легко поддающуюся механизации и автоматизации изготовления, отличает современное развитие предварительно напряженного железобетона и его экономическую эффектив-ность. Важным условием для надежной работы новых предварительно напряженных конструкций является применение высокопрочных бетонов марки 500 и выше. К этому стремятся специалисты СССР и других стран. Так, в США в 1960 г. применен советский метод виброштампования, организовано автоматическое производство предварительно напряженных шпал большой производительности. Шпалы трапециевидной формы изготовляют из бетона марки свыше 700 и армируют только четырьмя продольными проволочными прядями без применения хомутов и сеток. Такая конструкция шпалы позволила автоматизировать процесс ее изготовления и создать установку, выпускающую каждую минуту одну шпалу.
Оценивая предварительно напряженные конструкции промышленных зданий с точки зрения технологичности изготовления их при машинном способе производства, отметим большие преимущества, которые создаются при применении метода их непрерывного армирования. В СССР разработаны механизированные приемы изготовления таких конст-рукций на специальных стендах при помощи машин непрерывного армирования и агрега-тов виброштампования. Механизированное производство предварительно напряженных элементов существенно видоизменило и конструктивные формы изделий. Плита покрытия размером 3X12 ж представляет собой ребристую конструкцию, в которой и продольные и поперечные ребра, и сжатая плита содержат только напрягаемую проволочную арматуру. В связи с этим общий расход стали на плиту существенно уменьшается.
Подкрановая балка пролетом 12 м для крана грузоподъемностью 30 т составляется из двух половин швеллерного профиля и имеет высоту 1,4 м. Во всех зонах балки содержится непрерывная арматура, расположенная в продольном направлении в полках и в поперечном в стенках швеллеров. В связи с этим непрерывную арматуру не доводят всем сечением до опоры, а отгибают ее под прямым углом кверху, создавая этим интенсивное предварительно напряженное армирование вертикальной стенки балки. Вследствие большого предварительного обжатия бетона стенки поперечным армированием представилось возможным уменьшить ее толщину до 80 мм и менее. Непрерывное армирование подкрановой балки на стенде, весьма технологично и может производиться намоточными машинами с большой быстротой. Испытание балки показало, что трещины начинают появляться при нагрузке 120 г, а разрушение наступает при нагрузке 320 г— точно в соответствии с расчетом. Несмотря на действие большой поперечной силы, косые трещины возникают в ней поздно и не являются причиной разрушения.
Применение предварительно напряженного железобетона в промышленном строительстве позволило отобрать конструктивные элементы промышленного здания, которые удобно изготовлять на длинных заводских стендах. Наиболее совершенный вид такого стенда при групповом натяжении прядевой арматуры показан.
На современных линейных стендах имеются приспособления, необходимые для отгибания продольной арматуры, что дает возможность применять предварительно напряженную арматуру, воспринимающую и большой изгибающий момент, и большую поперечную силу. В этом отношении новые предварительно напряженные конструкции с натяжением арматуры на упоры становятся равноценными конструкциям с натяжением арматуры на бетон, сохраняя за собой другие, свойственные первым, положительные качества. Номенклатура основных предварительно напряженных конструкций, предназначенная для широкого применения в строительстве промышленных зданий. Такие конструкции описаны в литературе. Однако часто в процессе проектирования промышленных зданий при выборе конструкций и для анализа вариантов решений из предварительно напряженных элементов необходимо знать расход материалов на здание при том или ином сочетании применяемых конструкций. При выборе конструкций рекомендуется пользоваться соответствующими каталогами сборных железобетонных изделий для строительства промышленных, жилых, общественных и иного назначения зданий и сооружений. Вместе с тем для облегчения задачи выбора наиболее эффективного сочетания конструкций для промышленных зданий приведены величины удельных затрат бетона и стали на площади этих зданий от каждогопредварительно напряженного конструктивного элемента. Для учета удельных затрат материалов от колонн, подкрановых балок и наружных стеновых панелей условно принята трехпролетная схема про-мышленного здания с осредненным пролетом 18 ж. Рассматривая как справочный мате-риал для ориентировки, необходимо помнить, что данные этой таблицы должны рассматриваться как иллюстрации примеров возможных удачных решений.
Таким образом, перекрытия свободно опираются на консоли, не перерезая стены. Для всех домов такой конструкции принят единый размер рамки (одинаковый для всех панелей), толщина заполнения для наружных стен больше, чем для внутренних. Соединение стеновых панелей в крест или в тавр производится сваркой стальных петель с последующей заливкой раствором канала, образуемого между рамками стеновых панелей. В результате сборки и замоноличивания рамочных панелей стен создается пространственный предварительно напряженный рамный каркас. Этим обеспечиваются большая жесткость, прочность и устойчивость здания.
Наличие такого рамного каркаса открывает широкие возможности применять в здании незаполненные рамки, соединяя в случае необходимости смежные части здания в помещения больших объемов.
Здания рамно-панельной системы очень прочны, надежны и пригодны для строительства в сейсмических районах, на просадочных грунтах, а также на подрабатываемых территориях (без каких-либо дополнительных мер усиления).
Применение рамно-панельных жилых домов в строительстве г. Братиславы показало большие преимущества и надежность зданий с рамным предварительно напряженным каркасом, а также большие возможности удешевления строительства вследствие высокой степени унификации и «технологичности» выбранных конструкций при сравнительно малом расходе стали.
В некоторых странах, особенно в США, при строительстве жилых зданий отказываются от плоских покрытий и переходят на применение предварительно напряженных складок, зачастую выполняемых из легкого бетона, с расположением пучковой напрягаемой проволочной арматуры в криволинейных каналах. Также, не считаясь с требованиями получить плоский потолок при строительстве общественных зданий и гостиниц, в США для перекрытий широко применяются конструкции, имеющие поперечное сечение в форме двойной буквы Т, которыми при сравнительно высоких ребрах можно перекрывать помещения больших пролетов.