Сборные железобетонные элементы (изделия и конструкции)

Использование железобетонных конструкций сегодня актуально во всех сферах строительства – большинство современных объектов включают в состав монолитные, сборные или сборно-монолитные изделия в виде отдельных элементов или основных частей возведения зданий, объектов. Железобетон обладает массой преимуществ – длительный срок службы, стойкость и прочность, способность выдерживать серьезные нагрузки и долговечность.

Бетонные конструкции, усиленные стальными элементами – лучшее сочетание для достижения максимальных характеристик строительным материалом, способным выдерживать нагрузки на изгиб, растяжение, сжатие и т.д. Металлический каркас дарит конструкции устойчивость, твердость и прочность, уменьшает вес и размеры при тех же характеристиках (если сравнивать с неармированным бетоном).

Благодаря использованию железобетонных элементов и конструкций удается существенно удешевлять и ускорять строительство, выполняя объекты любого уровня сложности. Современные производители предлагают железобетонные изделия в самых разных конфигурациях, формах, размерах и т.д. Также широко используется монолитный железобетон, который создается непосредственно на строительной площадке.

ЖБИ конструкции применяются в строительстве жилых и промышленных зданий, инженерных объектов и производственных сооружений. Чаще всего применяется сборный железобетон, но также конструкции бывают монолитными, сборно-монолитными. Для получения изделия небольшого веса с сохранением свойств и показателей в создании элементов применяют высококачественный прочный бетон и стальную арматуру.

Большая часть конструкций эксплуатируются в оптимальном температурном режиме (от -70 до +50 градусов по Цельсию), точные характеристики изделия зависят от сферы использования.

Жилое строительство
– фундаменты, стены, перекрытия и т.д.
Объекты особого назначения
– аэродромы, бункера, атомные реакторы, морские конструкции.
Коммерческие и промышленные объекты
– склады, цеха, ангары, производственные помещения.

Основные преимущества, которые демонстрируют монолитные и сборные железобетонные элементы – высокая прочность (увеличивается с течением времени), длительный срок эксплуатации (минимум 50 лет), стойкость к огню и морозу, оптимальная стоимость, возможность сделать или собрать самостоятельно (но с применением спецтехники), стойкость к сейсмической активности, возможность создавать любые архитектурные формы из бетона.

Недостатки железобетона: большая масса, необходимость проведения дополнительных теплоизоляционных мероприятий, риск появления трещин, важность правильных расчетов (в противном случае плита или колонна, фундамент или перекрытие не будут служить, а могут стать причиной разрушений даже под воздействием собственного веса).

Все свойства, которые демонстрирует монолитный или сборный железобетон, напрямую зависят от качества вяжущего и наполнителей для приготовления бетона. Итоговое качество бетона также во многом зависит от его пористости и плотности. Чем меньше пор и больше плотность – тем прочнее бетонный монолит.

Благодаря стойкости к огню бетонные сооружения часто эксплуатируют в строительстве промышленных предприятий и производств, где отмечена высокая температура. Немаловажно и то, что бетон обладает прекрасными показателями морозостойкости, успешно выдерживает резкие перепады, понижение/повышение температур.

Ввиду того, что при всех своих преимуществах бетон обладает неспособностью выдерживать сопротивление на растяжение, его укрепляют армированной сталью и другими материалами. Тандем металла и бетона гарантирует самые высокие показатели и характеристики.

Армирование представляет собой комплекс работ, которые направлены на повышение надежности и увеличение значения прочности бетонных конструкций в жилом/промышленном строительстве. Армированный железобетон используют в создании разнообразных изделий и элементов, в заливке фундаментов и монолитных зданий, перекрытий и колонн.

• Проволочные сетки и стальные прутья.
• Полимерные сетки.
• Стекловолоконные сетки.

Арматуру для более надежного соединения с бетоном делают с рельефной поверхностью, что существенно повышает адгезию. Поверхность обычно делают с кольцевым, серповидным, четырехсторонним, смешанным покрытием. Чтобы добиться определенных показателей, выбирают арматурные прутья нужного сечения и объема. Расход считают в килограммах на кубический метр раствора – для каждой цели показатель свой.

Так, к примеру, для фундамента в среднем используют 150-200 килограммов арматуры на кубометр бетона, несущие перекрытия укрепляют 200 килограммами стальных прутьев.

Еще несколько лет тому бетон армировали исключительно рельефными стальными стержнями и сетками. Сегодня же для упрочнения используют стеклопластик, фибру в качестве добавки и т.д. Но, несмотря на разнообразие решений, сочетание бетона и стальных прутьев по-прежнему актуально.

• Возможность сделать надежными конструкции даже наиболее необычных форм и конфигураций.
• Стойкость к воздействию температур.
• Существенное увеличение срока эксплуатации.
• Значительное увеличение прочности и допустимых механических нагрузок.
• Защита от распространения трещин по конструкции.

Из недостатков стоит упомянуть такие, как увеличение веса изделия (вместе с повышением показателей), сложность установки арматуры в уже существующей конструкции, риск корродирования металла, разрушения бетона (при несоблюдении технологии, использовании некачественной арматуры, неверного применения определенных изделий).

• Монолитное
  – выполняется в момент производства ЖБИ разного типа на заводах либо при заливке в опалубку бетона на смонтированный каркас. На заводах в плитах, балках и т.д. бетон заливают в формы со смонтированными внутри стальными прутьями (обычно укладываются сеткой или в длину, в несколько слоев и т.д.).
• Дисперсное
  – армирование осуществляется за счет введения в состав жидкой смеси добавки мелкодисперсного типа (фибра), которая может быть сделана из базальта, стали, стекловолокна, полипропилена.
• С использованием сетки
  – армирующая сетка (чаще всего используют стальные, но есть и полимерные, композитные) поставляется в готовом виде с ячейками диаметром 15-20 сантиметров в виде листов.

Железобетонная конструкция может быть разной по размеру, конфигурации, форме, но основные отличия заключаются в типе производства и особенностях использования.

• Сборная
  – позволяет механизировать строительство, применять различные технологии и монтировать быстро, просто, качественно.
• Монолитная
  – используется в возведении монолитных сооружений (бетонных домов с несъемной опалубкой, тяжелых фундаментов, гидротехнических сооружений и т.д.).
• Сборно-монолитные конструкции
  – соединяются как бетоном, так и с применением сварки, объединяя оба метода.

Изделия из бетона и металла бывают предварительно напряженными и ненапряженными. Самые популярные изделия и конструкции – это балки, фундаменты, панели, плиты перекрытия, колонны, фермы. В номенклатуру ЖБИ входит больше 20 разных позиций.

Б – балки (БК – подкрановые, БС – стропильные, БО – обвязочные);
К – колонны;
ЛМ – лестничные ступени, ЛП – лестничные площадки;
ОП – опорные подушки;
ПР – перемычки;
С – сваи;
Р – ригели;
Ш – шпалы;
ФБС – фундаментные блоки;
ФС – фермы стропильные, ФП – фермы подстропильные;
ТФ – трубы безнапорные, БТ – трубы напорные.

По сфере применения железобетонные конструкции могут быть: предназначенными для строительства жилых, промышленных, общественных зданий, особых сооружений, сложных объектов и т.д. Но официально выделяют 4 группы: для жилищного строительства, промышленного, инженерных сооружений и общестроительного назначения.

Жилые здания строят из свай, плит перекрытия, фундаментных блоков, стеновых панелей, лотков, балок, перемычек. Этот класс ЖБИ изготавливают из бетона М150 и выше марки (исключение составляют сваи – от М200 и выше). Для многоэтажного строительства используют каркасную технологию и сборные элементы: балки перекрытия, колонны, ригели, подстропильные балки, прогоны и т.д. Для таких изделий используют бетон М200 и выше.

Монолитные железобетонные конструкции – самый прочный и статичный вариант конструкций. Применяется для возведения зданий и конструкций самого разного типа. Состоит из бетонной массы, в которой залито армирование, предполагает отсутствие каких-либо соединений, что гарантирует монолитность.

Благодаря применению монолитного железобетона можно существенно ускорить строительство, обеспечить пространственную целостность конструкции, максимальную долговечность. Монолиту свойственна простота формообразования, небольшие расходы на создание и эксплуатацию.

Из недостатков стоит выделить возможность усадки бетона, что провоцирует появление трещин, а также высокую плотность, звуко/теплопроницаемость. Монолит заливают непосредственно на строительной площадке, поэтому тут также имеет значение сезонность и невозможность проводить работы при минусе.

Сборные железобетонные конструкции – это уже готовые изделия, которые создают в условиях завода и поставляют на объект для сбора нужной конфигурации. Высокая производительность и возможность уменьшить стоимость изделий позволяют заводам привлекать покупателей. Много лет тому именно ЖБК сборного типа позволили быстро и много строить.

Изделия из железобетона универсальны, могут применяться в самых разных работах и конструкциях, допускают монтаж в любое время года. Единственный минус использования подобных элементов – их большой вес, ввиду чего обойтись на площадке без спецтехники нельзя.

Также стоит отметить важность правильности выполнения расчетов и составления адекватного проекта – каждое изделие обладает своими характеристиками и показателями, предназначено для определенных нагрузок и прослужит долго при учете всех расчетных параметров.

Широко распространенный вид железобетонных изделий, которые используют в строительстве стен зданий, потолков, перегородок в жилых, коммерческих помещениях. Плита обычно выполняется в виде прямоугольника с оконными/дверными проемами, выступами для подоконника. Если плита потолочная, проемов в ней нет. Размеры и параметры могут быть самыми разными, как и технические характеристики, нагрузки.

Несмотря на высокую прочность элементов, нужно соблюдать правила перевозки. При транспортировке изделие устанавливают вертикально с уклоном 10 градусов, запрещено перевозить плиты с соприкосновением (только со специальными подкладками).

Основные виды железобетонных плит:

• Дорожные
  – применяются для создания сложных автомобильных развязок, в строительстве магистралей, на аэродромах, полигонах и т.д. Плиты крепкие, выносят до -40 градусов, могут быть с напрягаемой/ненапрягаемой арматурой. В производстве используется бетон плотностью 2200-2500 кг/м3, сверху они обычно рифленые, стандартный размер – 175х300 сантиметров.

• Пустотные
  – для межэтажных перекрытий, толщиной 22 сантиметра, длиной 1.5-16 метров. В плитах есть пустоты, обеспечивающие тепло/звукоизоляцию, уменьшение веса перекрытия. Плиты крепятся на тросах к крючкам и монтируются на любой высоте. Производятся из бетона разных марок, в минимальные сроки, способны выдерживать массу около 1250 кг/м2.
• Плоские
  – выступают несущей частью перекрытий в панельных домах, выдерживают удары в 7 баллов. Плиты делают из бетона разной плотности, с напрягаемой/ненапрягаемой арматурой, для стыковки выполнены скосы на гранях (не позволяют сдвигаться элементам).
• Плиты-покрытия
  – применяются для завершения строительства вместо полноценного чердака. Бывают стандартными и ребристыми, с напряженной арматурой.
• Плиты для ограждений
  – делают их из тяжелого железобетона, поверхность бывает граненой и плоской.

Фермы нужны для перекрытий в промышленных и производственных сооружениях, зданиях культурного назначения. Такие изделия выполняют в виде прямоугольной плоской конструкции с решетками. Транспортируют в вертикальном положении.

Железобетонные фермы обладают высокими показателями жесткости, прочности, противопожарными свойствами, стойкостью к морозу. Делают их из легкого, тяжелого либо конструкционного бетона. Когда используется такого типа железобетон, строительство нужно выполнять аккуратно – в работе с фермами важно верно их смонтировать на базе точных расчетов несущей способности.

При монтаже обязательно проверяют качество изделий, соответствие размеров проектным, готовят место установки опоры.

Ригель представляет собой горизонтальный опорный элемент, к нему пристраивают другие несущие конструкции. Главная задача ригеля – распределение нагрузки стропил по балкам. Форма ригеля зависит от материала, из которого его изготавливают – железобетонные обычно делают в виде длинных опор квадратного сечения.

Балка – конструктивный элемент конструкции, главная функция которого состоит в работе на изгиб. Данная несущая конструкция может быть сделана из железобетона или дерева. Бетонные считаются более прочными и надежными, активно используются в жилом и многоэтажном строительстве.

Данные элементы применяются в создании фундаментов и покрытий. Производят балки одно/двухскатными либо прямоугольными. При транспортировке ригели и балки устанавливают вертикально. Для опоры используют подкладки, которые устанавливают под изделия снизу. При транспортировке между несколькими элементами кладут разделители больше 10 сантиметров толщиной.

Ригель применяется более широко, так как выступает главным элементом строительства. Балки же используют в строительстве зданий лишь в качестве покрытия, перекрытия.

Балка является самостоятельным элементом конструкции, ригель же – часть рамы, жестко связанной со стойками. В процессе проектирования ригель расчету не поддается, а балка – очень даже.

Сваи используются в строительстве жилых/промышленных зданий для создания фундамента на неустойчивых грунтах. Сваи демонстрируют высокую стойкость к коррозии, химическим веществам, обладают морозостойкостью и водонепроницаемостью. Сваи достаточно легко монтируются, выступают конструктивным элементом прочных, надежных и долговечных оснований.

Сваи бывают сборными и монолитными – поставляются на объект готовыми или заливаются прямо на стройке. По типу забивки делятся на набивные, буронабивные, забивные. Армирование может быть продольным или продольно-поперечным, а сечение – круглым или квадратным.

В зависимости от сферы применения изделия обладают определенными характеристиками несущей способности, прочности, стойкости к разным средам и т.д.

Железобетонные стойки – это опорные элементы для линий электропередач и светильников. Основное их назначение – возможность надежного удержания проводов на нужном расстоянии от поверхности земли/воды. Прочность и надежность опор обеспечивается арматурным каркасом внутри и специальным бетонным раствором.

Все стойки отличаются по конструкции, назначению: бывают промежуточные, концевые, анкерные, угловые опоры. Также существуют одно/двухцепные изделия. Выпускаются в точном соответствии с ГОСТами. Материалы и конструкция стоек позволяют использовать их в агрессивных средах, при температуре окружающей среды до -50 градусов, в сейсмоопасных зонах (до 9 баллов), гололедная и ветровая нагрузки соответствуют V и VII районам в соответствии со СНиП 2.01.07-85.

Железобетонные колонны – это специальные элементы, предназначенные для усиления каркаса конструкции. Изделие выполняет опорную функцию в разных строительных сооружениях, используется для крепления лотков, ригелей, балок, прогонов, арок. Сборные ЖБ колонны делают из тяжелого бетона марок минимум М200/М300. Армировочный каркас создают из специальных элементов.

Обычно железобетонными колоннами усиливают одноэтажные, бытовые, промышленные, многоэтажные строения. Применяют с целью распределения нагрузки от перекрытий и других элементов. Железобетонные колонны двухветвевые делают из бетонной армированной смеси в формате типовых вертикальных элементов с малым поперечным сечением.

Основные свойства и характеристики железобетонных колонн: высокий показатель сопротивляемости внешним влияниям, стабильность к сейсмическому воздействию, гарантированное соответствие заявленным несущим характеристикам, герметичность от влаги и воды, стабильность к воздействию высоких/низких температур.

Объемные блоки из железобетона применяют в строительстве жилых/общественных зданий. Это практически готовые строительные элементы с тонкостенной полой прямоугольной формой, специальными проемами для окон/дверей. Могут предполагать наличие утеплительных и изоляционных панелей.

Объемные блоки представляют собой пространственную конструкцию, которую делают в условиях завода, с заданными характеристиками жесткости, прочности, устойчивости. Благодаря объемно-блочному строительству удается понизить число монтажных элементов, операций на строительной площадке, сделать готовые блоки размерами с помещение в условиях завода (что гарантирует высокое качество), понизить трудоемкость.

Из недостатков объемно-блочного строительства стоит упомянуть такие, как необходимость создания новой конструктивной схемы, ограниченность архитектурно-планировочных решений, сложности в транспортировке, производстве, монтаже объемных блоков. Объемные блоки обычно применяют в строительстве гостиниц, жилых домов, пансионатов и везде, где отмечена одинаковая структура комнат.

Железобетонные объемные блоки чувствительны к динамическим нагрузкам, могут смещать центр тяжести от центра геометрического в продольном/поперечном направлениях. Для исключения этого в процессе транспортировки используют специальные упорные выступы.

Санитарно-технические кабины представляют собой монолитные железобетонные изделия в формате пространственной конструкции санитарного узла. Такие кабины часто применяют в процессе строительства жилых и общественных зданий. Конструкция включает объемный блок и соответствующий плитный элемент.  Обычно это раздельный санузел (уборная и ванная комната), с установкой специальных устройств для вентиляции.

Изготавливают СТК из тяжелого бетона высокого качества, демонстрирующего прочность на сжатие в районе В15 и выше. С целью улучшения эксплуатационных свойств в раствор часто добавляют химические присадки, повышающие показатели сопротивляемости влаге и возгоранию, морозостойкости. Армирование делает конструкцию более жесткой и прочной, для этой цели применяют сварные арматурные сетки и проволоку высокого класса.

Закладные изделия, армирование и бетон обрабатывают специальными антикоррозийными составами. Для обеспечения удобства монтажа в конструкции есть монтажные петли, размеры и конфигурации СТК могут быть разными.

Сборно-монолитные железобетонные изделия предполагают совокупность элементов. Сборку выполняют посредством укладывания совместно монолита и сборного железобетона. В данном случае большое значение имеет качество взаимодействия сборных деталей с монолитными элементами. Для наилучшего качества соединения допускают различие в габаритах и формах сборных элементов.

Проще говоря, СМЖБ – это конструкции, созданные из заранее сделанных на заводе отдельных элементов, которые объединяются (в данном случае замоноличиваются) в одно целое непосредственно на строительной площадке. После замоноличивания оба вида конструкций работают вместе за счет жесткой связки.

В качестве сборных элементов СМ железобетонных конструкций могут выступать балки с легкобетонными или пустотелыми керамическими блоками, разного типа ригели, колонны и плиты. Элементы сборного типа включают основную арматуру, могут использоваться в качестве опалубки. Арматуру в сборных элементах делают предварительно напряженной, а в монолитном бетоне монтируют сетки и каркасы сварного типа. С целью замоноличивания узлов используют быстротвердеющий высокопрочный бетон.

Как выше писалось, в качестве опалубки в сборно-монолитных ЖБИ обычно выступает сборный железобетон. А вот пространственную жесткость обеспечивает монолитная заливка, значительно понижающая также расход строительных материалов. СМЖК сочетает все преимущества обоих других вариантов: позволяет сэкономить, строить объекты быстро и качественно.

Использование такого варианта считается экономически выгодным, так как при наличии многих достоинств такие конструкции почти лишены недостатков. Для работы с ними не нужно лесов, опалубки, подмостей и т.д, поэтому процесс строительства обходится дешевле.

Железобетонные конструкции сегодня используются в строительстве повсеместно. Сочетание материалов считается наилучшим для реализации самых разных проектов, создания разных видов сооружений и конструкций. Железобетонные конструкции могут быть сборными, монолитными и сборно-монолитными. Важно для каждого проекта подобрать идеальный вариант.

Нужно помнить и о том, что железобетон любит точные расчеты и прослужит долго, обеспечив оптимальные показатели прочности и надежности лишь в том случае, если все в проекте сделано правильно и в соответствии с действующими СНиП, ГОСТами и т.д. В Москве и регионах работает достаточно много проектно-строительных организаций, поэтому выполнение всех расчетов лучше предоставить профессионалам.