4 Вариант Тема: Возведение зданий со смешанным каркасом

Возведение зданий, сочетающих железобетонные, стальные и каменные конструкции.

Здания, возведенные с применением деревянных конструк­ций, подразделяют на большепролетные с деревянными несу­щими конструкциями, специальные сооружения, каркасные и брусчатые.

Возведение зданий с арочными и купольными покрытиями, с каркасом рамного типа, с плоскими большепролетными и пространственными покрытиями.

Машины и механизмы, применяемые при возведении надземной части здания.

Проблемные задачи в области технологии возведения зданий со смешанным каркасом. Контроль качества. Обеспечение безопасности при производстве работ

Жб кон-ии

О бъем монолитного строительства уже сейчас занимает 55-60% от общего объема мирового строительства и спрос на устройство монолитных бетонных и железобетонных конструкций неуклонно растет. С каждым годом устройство бетонных и железобетонных конструкций становится все более и более популярным. Несомненными плюсами такого строительства является мобильность, гибкость и экономичность, которые и обеспечивают разнообразие архитектурного облика зданий, объемно-планировочных и конструктивных решений.

Что же собой представляет монолитное строительство?

Принятая несущая база строения, является монолитным железобетонным каркасом из вертикальных колонн и диафрагм жестокостей, которые поэтажно объединены монолитными плитами перекрытий. Такая конструкция позволяет значительно экономить строительные материалов и энергоресурсы, технологична в строительстве, при котором могут быть применены самые современные способы, и обладает огромным потенциалом надежности.

Стенки в таковых зданиях самонесущие, что становится несомненным преимуществом. Потому что обеспечивает сравнительно небольшой вес и объемы. Таким образом устройство монолитных бетонных конструкций и устройство монолитных железобетонных конструкций позволяет облегчить массу всех несущих частей в 2-3 раза меньше, по сравнению с кирпичными постройками с таким же количеством этажей . При всем этом мы получаем свободную планировку, новый уровень архитектурных способностей в решении фасадов, надежности и комфортность.

Самым трудоемким в устройстве монолитных бетонных конструкций и устройстве монолитных железобетонных конструкции являются арматурные работы. В общей сложности арматурные работы составляют 40-50%, при этом до 70% арматурных работ производится вручную прямо на стройплощадке. Это происходит из-за того, что большинство проектов зданий и сооружений требуют неповторяемых и неунифицируемых арматурных изделий. Снижение трудовых затрат, а соответственно времени строительства можно достигнуть путем переноса части заготовительных работ в производственные мастерские и арматурный цех.

Как правило профессионалы для повышения КПД и высокого качества работ арматурщиков нанимают две специализированные бригады. Одну - для для выполнения армирования вертикальных железобетонных конструкций, другую - для горизонтальных железобетонных конструкций.

Вторым по трудоемкости в монолитном строительстве являются опалубочные работы, их стоимость может составляет до 0,25 стоимости всех строительных работ. Причинами такой высоко затратности опалубочных работ является недостаточная разработанность на техническом уровне. Практическом отсутствии нужного количества надежного инструментария для опалубки и невысоком качестве отдельных её частей. Таким образом планируя расходы учтите, что немалая часть бюджета уйдет на опалубочные и арматурные работы

кирпичные конструкции каменные конструкции, несущие и ограждающие конструкции зданий и сооружений из каменной кладки (фундаменты, стены, столбы, перемычки, арки, своды и др.).

Для кирпичных конструкций применяют искусственные и естественные каменные материалы: кирпич строительный, керамический и бетонные камни и блоки (сплошные и пустотелые), камни из тяжёлых или лёгких горных пород (известняка, песчаника, туфа, ракушечника и т. п.), крупные блоки из обычного (тяжёлого), силикатного и лёгкого бетонов, а также растворыстроительные. Материал для каменной кладки выбирается в зависимости от капитальности сооружения, прочности и теплоизоляционных свойств конструкций, наличия местного сырья, а также исходя из экономических соображений. Каменные материалы должны удовлетворять требованиям прочности, морозостойкости, теплопроводности, водо – и воздухостойкости, водопоглощения, стойкости в агрессивной среде, иметь определённую форму, размеры и фактуру лицевой поверхности. К растворам предъявляются требования прочности, удобоукладываемости, водоудерживающейспособности и др.

Кирпичные конструкции — один из наиболее древних видов конструкций. Во многих странах сохранилось большое количество выдающихся памятников каменного зодчества. (см. Архитектура). К. к. долговечны, огнестойки, могут быть изготовлены из местного сырья, это обусловило их широкое распространение и в современном строительстве. К недостаткам К. к. относятся сравнительно большой вес, высокая теплопроводность; кладка из штучного камня требует значительного затрат ручного труда. В связи с этим усилия строителей направлены на разработку эффективных облегчённых К. к. с применением теплоизолирующих материалов. Стоимость К. к. (фундаменты, стены) составляет от 15 до 30% общей стоимости здания.

В современном строительстве К. к. (главным образом стены и фундаменты из кирпича и камня), являются одним из распространённых видов строительных конструкций (только в больших городах преобладает строительство из крупных панелей). Практика строительства из камня значительно опередила развитие науки о К. к. При проектировании К. к. применялись эмпирические правила и недостаточно обоснованные методы расчёта, не позволяющие использовать в полной мере несущую способность К. к. Наука о прочности и методах расчёта К. к., основанная на обширных экспериментальных и теоретических исследованиях, была создана впервые в СССР в 1932—39. Её основоположником был Л. И. Онищик. Были изучены особенности работы каменной кладки из различных видов камня и раствора, а также факторы, влияющие на её прочность. Установлено, что в каменной кладке, состоящей из отдельных чередующихся слоев камня и раствора, при передаче усилия по всему сечению возникает сложное напряжённое состояние и отдельные камни (кирпичи) работают не только на сжатие, но и на изгиб, на растяжение,срез и местное сжатие. Причиной этого являются неровности постели камня, неодинаковые толщина и плотность горизонтальных швов кладки, что зависит от тщательности перемешивания раствора, степени разравнивания и обжатия его при укладке камня, условий твердения и др. Кладка, выполненная квалифицированным каменщиком, прочнее (на 20—30%), чем выполненная рабочим средней квалификации. Др. причина сложного напряжённого состояния кладки — различные упруго-пластические свойства раствора и камня. Под действием вертикальных сил в растворном шве возникают значительные поперечные деформации, которые ведут к раннему появлению трещин в камне. Наибольшей прочностью при сжатии (при использовании камней правильной формы) обладает кладка из крупных блоков, а наименьшей — из рваного бутового камня и кирпича. Более высокие камни имеют и больший момент сопротивления, что значительно увеличивает их противодействие изгибу. Прочность вибрированной кирпичной кладки при оптимальных условиях вибрирования примерно вдвое выше прочности ручной кладки и приближается к прочности кирпича. Это объясняется лучшим заполнением и уплотнением растворного шва и обеспечением тесного контакта раствора с кирпичом.

В каменных зданиях важнейшие элементы — наружные и внутренние стены и перекрытия — связаны между собой в одну систему. Учёт их совместно пространственной работы, обеспечивающей устойчивость здания, позволяет наиболее экономично проектировать К. к. При расчёте К. к. различают две группы каменных зданий: с жёсткой или с упругой конструктивной схемой. К первой группе относятся здания с частым расположением поперечных стен, в которых междуэтажные перекрытия рассматриваются как неподвижныедиафрагмы, создающие жёсткие связи для стен при действии на них поперечных и внецентренных продольных нагрузок. Такая схема принимается при расчёте стен и внутренних опор многоэтажных жилых и большинства гражданских зданий. Вторую группу составляют здания большой протяжённости, со значительными расстояниями между поперечными стенами. В этих зданиях перекрытия также связывают стены и внутренние опоры в одну систему, но они уже не могут рассматриваться как неподвижные диафрагмы, вследствие чего при расчёте учитываются совместные деформации связанных между собой элементов здания. По такой схеме рассчитывается большинство промышленных зданий с несущими каменными стенами. Учёт пространственной работы стен при проектировании К. к. позволяет существенно снизить расчётные изгибающие моменты в стенах, значительно уменьшить толщину стен, облегчитьфундаменты и повысить этажность.

В зависимости от конструктивной схемы здания каменные стены подразделяются на несущие, воспринимающие нагрузки от собственного веса, от покрытия, перекрытий, строительных кранов и др.; самонесущие, воспринимающие нагрузку от собственного веса всех этажей здания и ветровые нагрузки; навесные, воспринимающие нагрузки от собственного веса и ветра в пределах одного этажа. Каменные стены из штучного камня и кирпича подразделяются на сплошные и слоистые (облегчённые). Толщина сплошных стен принимается кратной основным размерам кирпича: 0,5; 1; 1,5; 2; 2,5 и 3 кирпича. Расход материалов, трудоёмкость и стоимость возведения стен зависят от правильно выбранной конструкции и степени использования свойств материалов. Для наружных стен малоэтажных отапливаемых зданий нецелесообразно применять сплошные К. к. из тяжёлых материалов. В этом случае применяют облегчённые слоистые стены с термоизоляцией или стены из пустотелых керамических камней, а также камней из лёгких и ячеистых бетонов. Для зданий средней и повышенной этажности, возводимых из штучного кирпича и камня, предпочтительна конструктивная схема с внутренними поперечными несущими стенами, позволяющая применять наружные стены из облегчённых эффективных материалов (керамических, с утеплителями и др.).

Для повышения прочности кладки кирпичной конструкции усиливают стальной арматурой применяют армирование железобетоном (комплексные конструкции); армирование обоймами — включение кладки в железобетонные или металлические обоймы.

Стальные конструкции При проектировании и строительстве зданий с зальными помещениями возникает комплекс слож-

ных архитектурных и инженерных задач. Для создания комфортных условий в зале, обеспечения требо-

ваний технологии, акустики, изоляции его от других помещений и окружающей среды определяющее

значение приобретает конструкция покрытия зала. Знание математических законов формообразования

позволило делать сложные геометрические построения (парабол, гипербол, и т.д.), с использованием

принципа произвольного плана.

В современной архитектуре формообразование плана является результатом развития двух тенден-

ций: свободного плана, ведущего к конструктивной каркасной системе, и произвольного плана, тре-

бующего конструктивной системы, позволяющей организовать весь объем здания, а не только планиро-

вочную структуру.

Зал – основное композиционное ядро большинства общественных зданий. Наиболее часто встре-

чающаяся конфигурация плана – прямоугольник, круг, квадрат, эллипсовидные и подковообразные

планы, реже трапециевидные. При выборе конструкций покрытия зала решающее значение имеет необ-

ходимость связать зал с внешним миром посредством открытых остекленных поверхностей или наобо-

рот полностью изолировать его.

Пространство, освобожденное от опор, перекрытое большепролетной конструкцией, придает зда-

нию эмоциональную и пластическую выразительность.

Применение большепролетных конструкций дает возможность максимально использовать несущие

качества материала и получить за счет этого легкие и экономичные покрытия.

Уменьшение массы конструкций и сооружений является одной из основных тенденций в строи-

тельстве. Уменьшение массы означает уменьшение объема материала, его добычи, переработки, транс-

портировки и монтажа. Поэтому вполне естественен интерес, который возникает у строителей и архи-

текторов к новым формам конструкций, что дает особенно большой эффект в покрытиях.

Большепролетные конструкции покрытий можно разделить по их статической работе на две основ-

ных группы систем большепролетных покрытий:

− плоскостные (балки, фермы, рамы, арки);

− пространственные (оболочки, складки, висячие системы, перекрестно-стержневые системы и

др.). Балочные, рамные и арочные, плоскостные системы большепролетных покрытий проектируются

обычно без учета совместной работы всех несущих элементов, так как отдельные плоские диски соеди-

няются друг с другом сравнительно слабыми связями, не способными существенно распределить на-

грузки. Это обстоятельство, естественно приводит к увеличению массы конструкций

Для перераспределения нагрузок и снижения массы пространственных конструкций необходимы

связи.

По материалу, применяемому для изготовления большепролетных конструкций, их разделяют на

деревянные, металлические и железобетонные.

Древесина имеет хорошие несущие свойства (расчетное сопротивление сосны на сжатие и изгиб 130

– 150 кг/м2) и малую объемную массу (для воздушно-сухой сосны 500 кг/м3).

Существует мнение, что деревянные конструкции недолговечны. Действительно при плохом

уходе деревянные конструкции могут очень быстро выйти из строя из-за поражения древесины

различными грибками и насекомыми. Основным правилом для сохранения деревянных конструк-

ций является создание условий для их вентиляции или проветривания. Важно также обеспечить,

сушку древесины перед ее применением в строительстве. В настоящее время деревообрабаты-

вающая промышленность может обеспечить эффективную сушку современными методами, в том

числе токами высокой частоты и т.д. [10].

Улучшение биологической стойкости древесины легко достигается с помощью давно разрабо-

танных и освоенных методов пропитки ее различными эффективно действующими антисептика-

ми.

Еще чаще возникают возражения против использования древесины по соображениям пожар-

ной безопасности. Однако соблюдение элементарных правил противопожарной безопасности и

надзора за сооружениями, а также использование антипиренов, повышающих огнестойкость дре-

весины, позволяет значительно повысить противопожарные свойства древесины.

В качестве примера долговечности деревянных конструкций можно привести упоминавшийся

уже Манеж в Москве, которому более

180 лет, шпиль в Адмиралтействе в Ленинграде высотой около 72 м, построенный в 1738 г., сто-

рожевую башню в Якутске, возведенную около 300 лет тому назад, многие деревянные церкви во

Владимире, Суздале, Кижах и других городах и селах Северной России, насчитывающие несколь-

ко столетий.

Металлические конструкции, главным образом стальные, применяются широко. Их достоин-

ства: высокая прочность, относительно небольшая масса. Недостатком стальных конструкций яв-

ляется подверженность коррозии и низкая пожарная стойкость (потеря несущей способности при

высоких температурах). Для борьбы с коррозией стальных конструкций существует много

средств: окраска, покрытие полимерными пленками и т.д. В целях пожарной безопасности ответ-

ственные стальные конструкции можно обетонировать или осуществить набрызг на поверхность

стальных конструкций теплоустойчивых бетонных смесей (вермикулит и т.д.).

Железобетонные конструкции не подвержены гниению, ржавлению, обладают высокой пожарной

стойкостью, но они тяжелы.

Поэтому при выборе материала для большепролетных конструкций необходимо отдавать

предпочтение тому материалу, который в конкретных условиях строительства наилучшим образом

отвечает поставленной задаче.

В общественных зданиях массового строительства для покрытия зальных помещений применяются

преимущественно традиционные плоскостные конструкции: настилы, балки, фермы, рамы, арки. Работа

этих конструкций основана на использовании внутренних физико-механических свойств материала и пе-

редаче усилий в теле конструкции непосредственно на опоры. В строительстве плоскостной тип покрытий

хорошо изучен и освоен в производстве. Многие из них пролетом до

36 м разработаны как сборные типовые конструкции. Идет постоянная работа по их усовершенствованию,

снижению массы и материалоемкости.

Плоскостная конструкция покрытия зала в интерьерах общественных зданий почти всегда, ввиду ее

низких эстетических качеств, закрывается дорогостоящим подвесным потолком. Этим в здании созда-ются излишние пространства и объемы в зоне конструкции покрытия, в редких случаях используемые

под технологическое оборудование. В экстерьере сооружения такие конструкции из-за их невырази-

тельности обычно спрятаны за высокими парапетами стен.

Балки изготавливаются из стальных профилей, железобетонными (сборными и монолитными), де-

ревянными (на клею или на гвоздях).

Стальные балки таврового или коробчатого сечения требуют большого расхода метал-

ла, имеют большой прогиб, который обычно компенсируется строительным подъемом (1/40 – 1/50 от

пролета).

Железобетонные балки имеют большой изгибающий момент и большую собственную массу, но

просты в изготовлении. Они могут выполняться монолитными, сборно-монолитными и сборными (из

отдельных блоков и цельные). Выполняются из железобетона с предварительным напряжением армату-

ры. Отношение высоты балки к пролету колеблется в пределах от 1/8 до 1/20. В практике строительства

встречаются балки пролетом до 60 м, а с консолями – до 100 м. Сечение балок – в виде тавра, двутавра

или коробчатое

Деревянные балки применяются в местностях, богатых лесом. Обычно они используются в зданиях