Март 2011
Современным индустриальным решением перекрытия здания является комплексная звукоизоляционная часторебристая плита. Конструкция разработана с учетом ее изготовления машинным способом в автоматическом цикле с применением непрерывного армирования и виброштампования, как наиболее прогрессивных механизированных методов армирования и формования тонкостенного изделия из жесткого бетона с одновременным распалубливанием. Это перекрытие представляет собой трехслойную конструкцию, состоящую из нижней несущей часторебристой панели с размерами ячеек 600X600 мм, толщиной плиты 30 мм, шириной ребер 40 мм. По ребрам панели укладывается несколько слоев звукоизоляции из древесноволокнистых плит, склеенных одно с другим в звукоизоляционный щит. (Вместо древесноволокнистых плит могут быть применены любые другие пористые органические или пластмассовые плиты). Поверх звукоизоляции укладывают бетонную плиту толщиной 25—30 мм, служащую жестким основанием под пол из линолеума, паркета или другого материала. Часторебристую панель армируют непрерывной проволочной арматурой под ребрами в двух направлениях в нижней зоне и по периметру — в верхней зоне. Комплексные плиты перекрытия могут опираться по контуру, по двум сторонам и по углам. Расход стали на панель при опирании по контуру составляет всего 1 кг на 1 м2 перекрытия. Такие панели можно делать на конвейерной механизированной линии при помощи быстродействующих агрегатов виброштампования.
В конструкции рамно-панельного здания применены комплексные звукоизоляционные предварительно напряженные панели перекрытий и стеновые рамочной формы панели, изготовленные на заводе из двух материалов (высокопрочного бетона и легкого теплого заполнителя). Панели представляют собой законченные и полностью отделанные элементы несущих и ограждающих конструкций здания. Панели стен и перекрытий изготовляются размерами «на комнату» со всеми деталями и санитарно-техническим оборудованием (оконными переплетами и дверями, вмонтированными в стены отопительными приборами и электропроводкой); они выполняются с внутрикомнатной и фасадной отделкой, чем достигается высокая степень их заводской готовности. Стеновые панели состоят из контурных предварительно напряженных рамок , заполненных легким бетоном. В верхних ригелях рамок предусмотрены консоли, на которые укладывают комплексные звукоизоляционные панели перекрытий.
Современное производство сборных железобетонных конструкций для строительства жилых и общественных зданий базируется на утвержденной Госстроем СССР номенклатуре, рассчитанной на заводское изготовление, как правило, только одной конструктивной части здания — предварительно напряженных перекрытий. Сборные элементы для других частей здания изготовляются пока преимущественно из обычного железобетона без предварительного напряжения.
Наиболее распространенным видом сборного предварительно напряженного элемента перекрытия является многопустотная панель со стержневой арматурой из стали класса A-IV (марка 30ХГ2С) или с проволочным непрерывным армированием. Общий вид непрерывной проволочной арматуры такой панели показан.
Экономичным (по расходу материалов) решением предварительно напряженного междуэтажного перекрытия является вспарушенная панель с непрерывной предварительно напряженной арматурой, расположенной по периметру плиты. Недостаток этого решения — сравнительно большое количество закладной арматуры, заготовка и- укладка которой в форму нарушает последовательность механизированных процессов производства и приводит к перерасходу стали, а также к применению трудоемких ручных операций. Кроме того, при этой конструкции перекрытия не обеспечиваются необходимые звукоизоляционные качества, в результате чего требуется выполнение специальной звукоизоляции непосредственно на строительстве.
При составлении настоящего учебного пособия не преследовалось цели повторения того, что уже достаточно подробно освещено в этих материалах, а также в действующих у нас нормативных документах по проектированию и изготовлению предварительно напряженных железобетонных конструкций. Следует иметь в виду, что в СССР в течение примерно двух десятилетий издается инструктивно-нормативная литература по предварительно напряженному железобетону, а в 1962 г. впервые в отечественной и зарубежной практике утверждены и изданы общие нормы проектирования железобетонных конструкций, в которых методы расчета предварительно напряженных и обычных (без предварительного напряжения) конструкций унифицированы, и последние рассматриваются как частный случай предварительно напряженных.
с настоящей книги — рассмотрение примеров новейших конструктивных форм и анализ развития, которое получит предварительно напряженный железобетон в связи с широким применением механизированных и автоматизированных методов заводского изготовления этих конструкций, особенно в СССР.
По всей вероятности, большую часть интересных, прогрессивных решений предварительно напряженных конструкций, выполненных в индустриальном строительстве, нельзя положительно оценивать и непосредственно использовать при переходе на их заводское производство, при котором особенности машинной технологий изготовления заставляют выдвигать специфические требования, например к контурам изделия, расположению в нем арматуры, а также и однородности условий переработки и укладки материалов в изделии (называемых обычно технологичностью заводской продукции).
При попытке изготавливать предварительно напряженные конструкции в том виде, как они запроектированы и применяются на строительстве при их ручном выполнении с использованием механизированного инструмента (натяжной домкрат, вибратор и т. д.), создаются трудности конструирования технологического оборудования и не достигается большой эффект от применения механизмов. Поэтому очень важно тщательно отобрать для заводского производства только те виды предварительно напряженных конструкций, которые предназначены к массовому применению, а также наметить некоторые принципиальные направления, определяющие перспективу дальнейшего развития конструкций, пригодных для заводского изготовления.
Массовое внедрение в строительство сборных предварительно напряженных железобетонных конструкций – вызвало появление новых конструктивных форм железобетона, в которых наилучшим образом используются высокопрочные материалы — бетон и сталь.
Предварительно напряженные конструкции должны быть трещино-стойки не только при эксплуатации, но и в стадии их изготовления, транспортирования и монтажа (в зависимости от категории трещино- стойкости таких конструкций). Это вызывает необходимость рассчитывать их по образованию или по раскрытию трещин для каждой указан ной стадии, а также применять предварительное напряжение не только растягиваемых, но и сжимаемых (в стадии эксплуатации) зон конструкции.
На конструктивные формы предварительно напряженного сборного железобетона оказывают большое влияние технологические особенности его изготовления на заводах, вид применяемой арматуры и марка бетона.
За последние 10 лет предварительно напряженный железобетон получил широкое применение почти во всех областях строительства многих стран мира, особенно в СССР, США, Италии, Англии и др. По вопросам применения предварительно напряженных конструкций имеется обширная литература, изданная в СССР и за рубежом.
В книге показаны преимущества расчета железобетонных конструкций по методу предельных состояний, когда расчетная нагрузка характеризует гарантированную минимально возможную (из очень большого числа случаев) несущую способность конструкции в наиболее неблагоприятных условиях изменчивости качеств материалов, ее составляющих. Простая замена в формулах расчетных характеристик материалов на нормативные их сопротивления дает величину полной разрушающей нагрузки, которую должна выдержать каждая конструкция. (Этим необходимо пользоваться при испытаниях конструкций и при контроле качества изделий на заводах и на строительстве.) Такой дифференцированный подход к вопросу прочности столь сложной по содержанию системы, какой является предварительно напряженный железобетон, открывает большие возможности совершенствования материалов конструкции и их сочетания в сооружении.
В книге на ряде примеров наглядно показывается, насколько новые методы расчета пригодны для быстрого и прямого отыскивания наивыгоднейшего конструктивного решения.
Однако не все вопросы освещены в книге в окончательно завершенном виде. Некоторые новые конструктивные формы предварительно напряженных конструкций могут представляться не вполне доработанными. Это особенно касается конструкций сборно-монолитных, самонапряженных, объемно предварительно напряженных и т. д. Нуждаются в дальнейших исследованиях вопросы растяжимости бетона, устойчивости гибких систем, методов объемного предварительного напряжения и др. Мы надеемся, что настоящая попытка дать этим вопросам научно- теоретическое обоснование послужит стимулом для еще более глубокого их изучения и анализа в вузах и научно-исследовательских и проектных институтах страны.