Третьяков А.К., Рожненко М.Д. - Арматурные и бетонные работы

Третьяков А. К., Рожненко М. Д.
Т66 Арматурные и бетонные работы: Учебник для средних проф.-техн. училищ. — М.: Высш. школа, 1982. — 280 с, ил, (Профтехобразование). В пер.: 60 к.
В книге приведены сведения о механической обработке арматурной стали, сборке и вязке арматурных сеток и плоских каркасов, заготовке арматуры предварительно напряженных железобетонных конструкций, арматурных работах на строительстве.
Изложены способы приготовления, транспортирования и укладки бетонной смеси в монолитные сооружения, изготовления сборных железобетонных конструкций. Учебник может быть использован при профессиональном обучении рабочих на производстве.
ВВЕДЕНИЕ
В Основных направлениях экономического и социального развития СССР на 1981—1985 годы и на период до 1990 года, принятых XXVI съездом КПСС, указано на необходимость наращивать выпуск прогрессивных железобетонных конструкций, а также повышать уровень индустриализации строительного производства и степень заводской готовности конструкций и изделий.
Доля крупнопанельных и объемно-блочных жилых домов в общем объеме жилищного строительства должна быть увеличена. Железобетон в качестве строительного материала является новым по сравнению с камнем, деревом и металлами. Его стали применять в строительстве только во второй половине XIX в.
В дореволюционной России железобетонные конструкции начали использовать в 1885 г., и в последующие годы из железобетона были выполнены самые разнообразные сооружения и конструкции. Однако распространение железобетона в России шло очень медленно, так как в стране не было развитой промышленности и отсутствовали достаточно разработанные методы проектирования железобетонных конструкций. Большой вклад в науку о бетоне и технологию бетонных и железобетонных работ внес профессор Н. А. Белелюбский.
Перед началом первой мировой войны русские инженеры широко и успешно вели строительство бетонных и железобетонных сооружений, особенно на железных и шоссейных дорогах. После Великой Октябрьской социалистической революции, в восстановительный период и особенно в годы первых пятилеток, значительно возросло и расширилось применение железобетона в гидротехническом, промышленном и гражданском строительстве.
В гидротехническом строительстве железобетон широко использовали при возведении Волховской ГЭС (1921—-1926), Днепрогэса (1927—1932), крупных цехов на Краматорском машиностроительном заводе, Днепровском металлургическом заводе, Запорожстали, Магнитогорском металлургическом комбинате и многих других. Здесь устанавливали железобетонные рамные и арочные конструкции значительных пролетов. Также широко применяли железобетон при возведении высотных сооружений в скользящей опалубке, например, зерновых элеваторов, силосов, бункеров, заводских дымовых труб, водонапорных башен, тонкостенных пространственных конструкций — оболочек, шатров, куполов.
Наряду с возведением многочисленных монолитных сооружений в промышленном строительстве с 1929 г. широко применяли сборные железобетонные конструкции. Почти все сборные железобетонные элементы зданий и сооружений выполняли у места постройки в деревянных формах; только детали малых размеров изготовляли на небольших предприятиях, оснащенных простым оборудованием.
В 1932—1936 гг. советскими учеными А. Ф. Лолейтом, А. А. Гвоздевым был разработан метод расчета железобетонных конструкций по разрушающим нагрузкам (по предельным состояниям), который был проще расчета по допускаемым напряжениям и значительно точнее оценивал несущую способность конструкций. Большой вклад в развитие предварительно напряженного железобетона внесли советские ученые В. В. Михайлов, А. А. Гвоздев и др.
С 1949 г. применение железобетонных конструкций в строительстве начинает резко увеличиваться. Этому способствуют созданные высокомеханизированные мощные заводы* железобетонных изделий. Благоприятное влияние на дальнейшее развитие сборных железобетонных конструкций оказало постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР от 19 августа 1954 г. «О развитии производства сборных железобетонных конструкций и деталей для строительства» и постановление Совета Министров СССР от 3 января 1977 г. «О некоторых мерах по повышению технического уровня производства железобетонных конструкций и более эффективному использованию их в строительстве». В соответствии с этим постановлением намечено более широкое применение монолитных и сборно-монолитных железобетонных конструкций, разработаны проекты заводов централизованного изготовления арматурных изделий, создаются высокопроизводительные автоматизированные линии для изготовления сеток и пространственных арматурных изделий.
На 80-е годы намечается новый этап в производстве и применении железобетонных конструкций. Объем производства и применения железобетонных конструкций в одиннадцатой пятилетке превысит 900 млн. м3. При таких масштабах особенно важно обеспечить ускоренный технический прогресс в этой области строительства.
Кроме дальнейшего распространения апробированных эффективных конструкций и улучшения использования созданного научно-технического потенциала необходимо ускоренными темпами разрабатывать способы снижения металлоемкости и энергоемкости железобетонных конструкций. При создании новых конструктивных форм предполагается шире использовать высокопрочные материалы, пространственную работу конструкций, последние достижения теории железобетона, прогрессивные производительные технологические процессы. Основными путями снижения расхода стали в железобетоне являются повышение прочностных свойств арматурной стали, применение высокопрочных бетонов и совершенствование конструкций, в том числе предварительно напряженных.
Научно-технический прогресс в области строительства неразрывно связан с опережающим развитием и применением сборного железобетона, что позволит значительно повысить технический уровень строительства и на этой основе сократить сроки возведения зданий и сооружений.
Для этой цели создаются конвейерные автоматизированные линии, автоматические станки и установки, позволяющие с меньшими затратами труда изготовлять железобетонные конструкции. При производстве сборных железобетонных конструкций намечается дальнейшая специализация их производства с разделением номенклатуры изделий по специализированным предприятиям, изготовлением массовых арматурных каркасов и закладных деталей на заводах централизованного изготовления арматурных изделий. При возведении монолитных железобетонных зданий и сооружений основные, наиболее трудоемкие процессы изготовления пространственных каркасов будут выполнены на централизованных арматурных заводах с последующим монтажом укрупненных арматурных блоков с навешанной опалубкой на строительной площадке. Для укладки и уплотнения бетонной смеси создаются совершенные транспортирующие устройства и виброустановки. Эффективность и качество бетонных и арматурных работ во многом зависят от совершенствования технологии и организации производства.
Технология изготовления железобетона состоит из нескольких самостоятельных технологических процессов: приготовления бетонной смеси; изготовления арматурных изделий и закладных деталей; подготовки стальных форм или деревянной опалубки, определяющих размеры и очертания изделий; установки в форму арматуры, закладных деталей и натяжения арматуры предварительно напряженных конструкций; укладки и уплотнения бетонной смеси; ускорения твердения бетона путем его обогрева паром или с помощью электропрогрева; распалубки и транспортирования железобетонных изделий. Все эти технологические процессы выполняют арматурщики и бетонщики с помощью механизированного и автоматизированного оборудования.
Для лучшего использования механизмов, повышения производительности труда необходима высокая квалификация арматурщиков и бетонщиков, овладевших теоретическими знаниями и практическими навыками работ. Подготовка квалифицированных арматурщиков и бетонщиков как для работы на заводах железобетонных изделий, так и на строительстве осуществляется в нашей стране в основном в системе профессионально-технического образования.
В постановлении ЦК КПСС и Совета Министров СССР «О дальнейшем совершенствовании процесса обучения и воспитания учащихся системы профессионально-технического образования» (1977 г.) подчеркивается, что обеспечение народного хозяйства страны молодыми рабочими кадрами является задачей огромной политической и народнохозяйственной важности. Настоящая книга, включающая в себя вопросы технологии арматурных и бетонных работ, предназначена для решения части этой задачи.
РАЗДЕЛ ПЕРВЫЙ
ОБЩЕСТРОИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ
ГЛАВА I. СВЕДЕНИЯ О КОНСТРУКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТАХ ЗДАНИЯ
§ 1. Классификация зданий и требования, предъявляемые к ним
Зданиями называют надземные строения, предназначенные для проживания людей, размещения производства, проведения общественных и культурных мероприятий и других целей. Сооружениями называют строения специального назначения, такие, как мосты, плотины, шахты, трубопроводы. Каждое здание и сооружение должно быть запроектировано и построено с учетом достижений строительной науки и техники; должно быть прочным, долговечным, экономичным и одновременно удовлетворять эстетическим требованиям.
В соответствии с назначением здания делят на несколько групп: жилые и общественные здания (жилые дома, учебные заведения, театры, клубы, больницы), производственные (здания тепловых электростанций, цехов, котельных, насосных станций, животноводческие постройки, птичники, хранилища).
По роду материалов здания разделяют на каменные — из кирпича, естественных и искусственных камней; бетонные и железобетонные (сборные и монолитные) и деревянные. По количеству этажей различают одно- и многоэтажные здания, в том числе высотные. Все здания и сооружения в зависимости от степени долговечности и огнестойкости основных конструктивных элементов, их эксплуатационных качеств, экономичности и народнохозяйственного значения делятся на четыре класса: 1 класс — со сроком службы более 100 лет; II класс — от 50 до 100 лет; III класс — от 20 до 50 лет; IV класс — менее 20 лет.
Для каждого класса зданий установлены необходимые степени долговечности и огнестойкости несущих и ограждающих конструкций. Долговечность определяется прочностью и устойчивостью как здания в целом, так и отдельных его элементов в течение намеченного срока службы без потери требуемых эксплуатационных качеств. Обеспечивают долговечность применением для несущих и ограждающих конструкций таких материалов, которые обладают расчетной прочностью, требуемой морозо-, влаго-, био- и коррозионной стойкостью.
Огнестойкость определяется группой возгораемости и пределом огнестойкости его основных конструкций. В зависимости от того, к какой группе возгораемости относится материал, все строительные конструкции делятся на несгораемые, трудносгораемые и сгораемые. Пределом огнестойкости строительных конструкций называют продолжительность сопротивления (в часах) действию огня до потери их несущей способности и устойчивости, до образования в них сквозных трещин или повышения температуры более чем до 140°С на противоположной от огня поверхности.
Установлено пять степеней огнестойкости зданий и сооружений, которые характеризуются пределом огнестойкости и группы возгораемости его основных частей. Экономичность зданий измеряют капитальными затратами на строительство и эксплуатационными расходами на отопление, освещение, ремонт.
Эксплуатационные качества зданий тесно связаны с качеством ограждающих конструкций, которые предназначены для защиты помещений от холода, солнечной радиации, ветра, атмосферных осадков, шума и других воздействий, создающих ненормальные условия для здоровья людей и выполнения производственных процессов. Санитарно-гигиеническими нормами регламентированы перечисленные требования к ограждающим конструкциям зданий, а также условия нормального естественного и искусственного освещения помещений.
§ 2. Основные конструктивные элементы зданий
Все здания независимо от вида материалов, из которых они выполнены, назначения и класса состоят из определенного числа конструктивных элементов. К ним относятся фундаменты, колонны, стены, перегородки, перекрытия и подвесные потолки, покрытия, кровли, лестницы и лифты, окна, двери, ворота, фонари, инженерное оборудование и санитарно-технические устройства. Элементы зданий делятся на две основные группы: несущие, воспринимающие на себя нагрузки от массы здания, находящихся в нем людей, оборудования и внешние нагрузки от действия снега, ветра; основными' несущими конструктивными элементами являются фундаменты, колонны, стены и перекрытия зданий; ограждающие, которые служат для защиты помещений от атмосферных воздействий, а также для изоляции одного помещения от другого; ограждающими элементами зданий служат наружные и внутренние стены, перегородки, перекрытия и полы, покрытия, оконные и дверные заполнения и фонари. Отдельные элементы зданий (стены, перекрытия) могут выполнять одновременно функции несущих и ограждающих конструкций.
Фундаментами называют подземные конструкции, предназначенные для восприятия и передачи нагрузок от зданий на основание— грунт. На фундаменты опираются стены и колонны зданий. Стены разделяют на наружные, отделяющие помещения от внешнего пространства, и внутренние, предназначенные для членения зданий на отдельные помещения, а также для восприятия нагрузок от перекрытий, если стены несущие. Несущие стены подразделяют на самонесущие, передающие нагрузку от силы тяжести на фундамент, и несущие (навесные).
Колонны—это опоры квадратного, прямоугольного, круглого или многогранного очертания в плане, предназначенные для восприятия нагрузок от перекрытий, покрытий зданий, а в промышленных зданиях — и от подкрановых балок и мостовых кранов. Перекрытия представляют собой горизонтальные конструкции, разделяющие внутреннее пространство здания на этажи и несущие кроме собственной массы полезную нагрузку (от людей, оборудования). Перекрытие над верхним этажом называют чердачным, а в случае отсутствия чердака оно является покрытием.
Подвесными потолками называют конструкции, устраиваемые в промышленных и гражданских зданиях для улучшения акустических, звукоизоляционных и эстетических качеств помещений, а также для создания технических этажей, где размещают вентиляционное, электротехническое оборудование и трубопроводы. Покрытия защищают здания от атмосферных осадков, от потерь тепла в зимнее время и перегрева солнечными лучами летом. Несущими конструктивными элементами покрытий служат ригели, балки, фермы, своды-оболочки; ограждающими — плиты. Верхняя водонепроницаемая оболочка покрытия называется кровлей.
Перегородки — это тонкие самонесущие внутренние стены для разделения пространства этажа на отдельные помещения. Полом здания называют нижнюю горизонтальную ограждающую конструкцию одноэтажных зданий, а также верхний конструктивный элемент междуэтажных перекрытий.
Лестницы, лифты, эскалаторы, пандусы устраивают для сообщения между этажами. Лестницы в основном размещают в специальных помещениях, огражденных стенами и называемых лестничными клетками. Лифты монтируют в специальных шахтах. В большинстве зданий предусматривают санитарно-технические устройства: отопительные и вентиляционные системы, установки для кондиционирования воздуха, системы водоснабжения, канализации, газоснабжения, а также инженерное оборудование по энергоснабжению, пожаротушению, сигнализации и связи, радиофикации.
§ 3. Конструктивные схемы жилых, общественных и производственных зданий
Несущие элементы здания в совокупности образуют пространственную систему, называемую несущим остовом. Несущий остов должен обладать достаточной прочностью и обеспечивать пространственную жесткость и устойчивость здания, тогда как ограждающие конструкции должны характеризоваться стойкостью против атмосферных и других физико-химических воздействий, а также достаточными тепло- и звукоизоляционными свойствами.
В зависимости от вида несущего остова различают две основные конструктивные схемы зданий — бескаркасную (с несущими стенами) и каркасную.
Остов бескаркасных одноэтажных и многоэтажных зданий с несущими наружными и внутренними (продольными или поперечными) стенами представляет собой коробку, пространственная жесткость которой создается перекрытиями и стенами, образующими жесткие горизонтальные и вертикальные диафрагмы. Устойчивость такого несущего остова зависит от надежности связи между стенами и перекрытиями, их жесткости и устойчивости.
В каркасных зданиях все нагрузки воспринимаются системой стоек (колонн), которые вместе с горизонтальными элементами (прогонами, ригелями) образуют каркас. Здания бывают с полным или неполным каркасом. Полным называют каркас, в котором вертикальные элементы расположены как по периметру наружных стен, так и внутри здания, неполными — каркас с несущими стенами и внутренним каркасом, колонны которого заменяют внутренние несущие стены. Устойчивость наружных стен в таких зданиях создают в основном элементы каркаса и перекрытия. Такую конструктивную схему применяют в многоэтажных общественных и производственных зданиях при отсутствии значительных динамических нагрузок.
Каркас одноэтажного производственного здания состоит из железобетонных или стальных колонн, образующих вместе с несущими конструкциями покрытия поперечные рамы, и продольных элементов — фундаментов, обвязочных и подкрановых балок, подстропильных ферм, а также связей, которые придают каркасу в целом и отдельным элементам пространственную жесткость и устойчивость. Расстояние между колоннами каркаса в продольном направлении (вдоль оси здания) называется шагом колонн, в поперечном — пролетом. Размеры пролетов и шага колонн называют сеткой колонн. Одноэтажные каркасные производственные здания (рис. 1) состоят из железобетонного (стального) каркаса, стен и покрытия. Каркас состоит из вертикальных элементов — колонн и горизонтальных — ригелей 3, балок 2 и ферм. По балкам или фермам укладывают плиты покрытия, а в необходимых случаях выполняют световые или аэрационные фонари.
В многоэтажных производственных зданиях каркасного типа (рис. 2) каркас состоит из колонн 2 и ригелей 3, образующих многоярусные рамы с жесткими элементами. Рамы располагают поперек здания, а в продольном направлении устойчивость здания создают стальными связями 4> которые устанавливают по каждому продольному ряду колонн в середине температурных отсеков. Число пролетов в каркасах бывает от одного до трех-четырех, а иногда и больше. Размеры пролетов 6; 9 и 12 м. Верхние этажи шириной 12 и 18 м перекрывают стропильными балками 5 или фермами и плитами 6 аналогично покрытиям одноэтажных зданий. Высота этажей от 3,6 до 7,2 м с градацией размеров через 0,6 м. Стены выполняют из панелей 7 или кирпичей.
Многоэтажные общественные здания сооружают трех типов: каркасно-панельные, бескаркасно-панельные и с несущими кирпичными стенами. Каркасно-панельные здания (рис. 3) состоят из каркаса, плит перекрытий и покрытий, перегородок и панелей стен. Их каркас может быть с поперечными (рис. 3, а), с пространственными (рис. 3, б) и с продольными рамами (рис. 3, в).
Такие здания выполняют также с неполным каркасом (рис. 3, г),состоящими из продольных рам и несущих наружных панельных или кирпичных стен. Пролеты каркасов зданий составляют 5,6 и 6 м, шаг колонн вдоль здания 3,2 и 3,6 м. Высота этажа в общественных зданиях зависит от его назначения и равна 2,8 м для жилых домов и гостиниц, 3,3 м для административных, учебных зданий и торговых предприятий, 3,6 и 4,2 м для зданий специального назначения (конструкторское бюро, лаборатория).
Широко распространены, особенно в жилищном строительстве, бескаркасные крупнопанельные здания. Пятиэтажные жилые дома и здания гостиничного типа строят с несущими наружными и внутренними поперечными и продольными перегородками (рис. 4, а), с самонесущими наружными стенами и несущими поперечными перегородками (рис. 4, б), а также с несущими наружными и внутренними стенами (рис. 4, в).
Последнее решение допускает более свободную внутреннюю планировку зданий.
Панели несущих наружных стен изготовляют сплошными из бетона на пористых заполнителях, а при самонесущих стенах также из двух- и трехслойных железобетонных панелей с утеплителями из минераловатных плит. Длина панелей наружных стен равна шагу поперечных панельных стен — перегородок и для различных зданий в зависимости от их типа бывает 2,5; 2,8; 3,2; 3,6 и 6 м, а длина панелей поперечных стен для различных типов зданий — 5,2; 5,6 и 6 м. Толщина панелей внутренних поперечных и продольных стен 14 и 16 см.
Интенсивно развивается строительство панельных бескаркасных здаЛ1Й высотой 12, 16 этажей и более. Конструктивное решение таких зданий имеет свою специфику и отличается от решения бескаркасных пятиэтажных зданий. Несущими элементами этих зданий служат поперечные стены, наружные стены — навесные. Толщина железобетонных панелей поперечных стен 16 см, внутренних продольных 14 см, наружных (сплошных керамзитобетонных) 30 см. В жилищном строительстве применяют также здания, монтируемые из объемных железобетонных элементов, изготовленных на заводе в виде целого звена или собираемых из отдельных плоских панелей в порядке укрупнительной заводской сборки.
...