Технология возведения зданий из сталежелезобетонного каркаса

Статья посвящена аналитическому обзору технологии возведения зданий из сталежелезобетонного каркаса, краткому обзору сталежелезобетонных элементов, в которых различные способы крепления обеспечивают совместную работу бетона и стали.

Ключевые слова: сталежелезобетон, сталежелезобетонные конструкции, эффективность, тонкий стальной профиль, методы закрепления.

Одной из самых развивающихся сфер экономики Казахстана на данный момент является строительство. Страна активно внедряет новые технологии и методы, направленные на ускорение процессов строительства, повышение надежности и безопасности конструкций, а также на создание более технологичных и энергоэффективных сооружений. Этот тренд наблюдается не только в Казахстане, но и во всем мире, где строительная отрасль играет важную роль в развитии экономики и инфраструктуры.

В рамках исследования особое внимание уделено анализу мирового опыта использования сталежелезобетонных конструкций, которые получили широкое распространение и признание за свои преимущества. Сталежелезобетонные конструкции сочетают в себе прочность и устойчивость стальных элементов с преимуществами бетона, такими как огнестойкость и долговечность. Это делает их особенно привлекательными для строительства зданий и сооружений с высокими требованиями к надежности, безопасности и устойчивости.

Использование сталежелезобетонных конструкций распространяется на различные типы зданий и сооружений. Мосты, перекрытия промышленных и общественных зданий с большими нагрузками, а также высотные здания и небоскребы — все они могут быть реализованы с применением данного типа конструкций. Казахстан не исключение и внедряет сталежелезобетонные конструкции в строительство различных объектов. Примером такого высотного строительства является Abu-Dabi Plaza в городе Астана, которое стало символом современного архитектурного развития страны.

Исследование мирового опыта в использовании сталежелезобетонных конструкций имеет важное значение для развития высотного строительства в Казахстане и увеличения числа уникальных зданий. Повышение несущей способности, снижение деформативности и обеспечение высоких показателей безопасности и надежности структур являются ключевыми аспектами, которые должны быть учтены при разработке новых проектов и применении сталежелезобетонных конструкций в строительстве.

Таким образом, исследование мирового опыта и применение сталежелезобетонных конструкций в строительстве Казахстана способствует развитию отрасли, улучшению качества строительства и созданию инновационных, устойчивых и современных сооружений, которые отражают растущую силу и прогресс страны.

Основной целью исследования является оценка фактического расположения сталежелезобетонных конструкций в современном строительстве. Для достижения этой цели был использован такой метод исследования, как анализ объекта исследования. По результатам проведенных исследований и изучения литературы и нормативных документов можно сделать важнейший вывод о перспективности использования сталежелезобетона для Казахстана в связи с высокой эффективностью конструкций, изготовленных из этого материала. Этот класс материалов представляет собой комбинацию монолитного железобетона или плит, стальных элементов и соединительных упоров или анкеров. Их главной особенностью является эффективное сочетание свойств стали и бетона, но в Казахстане такие конструкции нашли крайне ограниченное распространение. Представлен авторский обзор развития экспериментальных и теоретических исследований данного типа конструктивных элементов. Сделаны выводы об эффективности изгибаемых конструкций из железобетона, а также о необходимости разработки методов их расчета. В Казахстане нормативная база для железобетонных конструкций постепенно расширяется, что создает условия для более широкого применения.

Виды строительства

1. Прокатные, сварные или гнутые стальные профили. Они располагаются снаружи железобетонного основания. Это балки мостов и перекрытий, сталебетонные пролетные строения.

2. С использованием металлических профилей в качестве жесткой основы. В этом случае арматура располагается внутри бетона. Используется для изготовления опор, балок, колонн.
3. Листовые профили или стальной прокат, размещенные по периметру, краям или вокруг сечения. К этому виду относятся трубные изделия.
4. Несъемная стальная опалубка, которая одновременно несет нагрузку на арматуру. Стационарная конструкция оптимальна в качестве полов и резервуаров.

Характеристика и назначение

1. Зарубежом рассматриваемые конструкции активно используются при возведении полов в промышленных и общественных местах. То есть там, где есть постоянные ощутимые нагрузки и механические воздействия.

Вероятность смещения мест соприкосновения элементов сведена к минимуму. Компоненты, благодаря хорошей адгезии, силе трения элементов, остаются неподвижными. Здесь оправдано наличие как гибких, так и жестких упоров или анкеров, связывающих компоненты между собой.

1. Качественная работа деталей на изгибе обеспечивается жесткими упорами. В этом случае деформация сжатия будет равномерно распространяться по всей площади.
2. Анкеры обеспечат плавное и равномерное распределение растяжения. Если следовать инструкции, а в проектировании здания участвовали высококвалифицированные специалисты, объект прослужит целое столетие.
3. Не менее востребован тип со стальными профилированными листами. За счет трения и сцепления бетона с листом обеспечивается как прочное соединение, так и минимизация поперечных сил.

Строительные компании часто имеют запатентованные способы комбинирования элементов. Права на технологию в этом случае принадлежат производителю конструкций. Организация также берет на себя ответственность за расчет сталебетонного пролетного строения, соответственно, неся ответственность за проект.

Механизация работ при возведении высотных зданий из сталежелезобетона

При строительстве высотных зданий и сооружений используются уникальные технологии, а также различная строительная техника. При строительстве высотных зданий со сталежелезобетонным каркасом невозможно обойтись без башенных кранов, с помощью которых осуществляется перемещение и доставка грузов на высоту. Внизу на рисунке показан монтаж стального сердечника композитных колонн, (состоящую из стального сердечника и железобетона вокруг него) Лахта-центра с использованием башенных кранов.

Во всех монтажных работах используются различные типы монтажных механизмов, которые подразделяются на основные монтажные машины, вспомогательные устройства и приспособления в зависимости от выполняемой работы. В свою очередь, монтажные механизмы делятся на стационарные и мобильные машины, такелажное оборудование, монтажные приспособления, подмости и строительные леса.

Процесс возведения каркаса из сталежелезобетона очень схож с технологией монтажа металлического каркаса, поэтому оборудование одинаково, например:

— грузоподъемное и сварочное оборудование для сборки конструкций

— толкающие устройства различной конструкции с использованием, в том числе домкратов с ходом поршня 2.0 м и грузоподъемностью 1000 тс

— устройства балансирные с антифрикционным покрытием для надвижки конструкции по полимерным материалам (коэффициент трения при этом 2 % — 4 %)

— аванбеки, приемные консоли, устройства выбора прогибов

— домкратные комплексы для установки пролетного строения на опорные части

— подъемные механизмы; грузозахватные устройства; сварочное оборудование; вспомогательное оборудование; устройства для временного крепления и выравнивания (анкеры, стойки, распорки, кондукторы, клинья и т. п.); устройства для подъема на высоту (монтажные лестницы, подъемники, башни).

Преимущества сочетания бетона и стали

1. Стоит отметить меньшую, по сравнению с железобетонными системами, массу конструкций.
2. Расход стали будет меньше в конструкциях, совмещенных с железобетоном. Полностью стальные системы отличаются высокой ценой, а также затратами на исходный материал.
3. Сочетание железобетона со сталью дает самый высокий показатель жесткости.
4. Полное соответствие современным требованиям и стандартам строительных технологий.
5. Предельная простота узловых соединений разработана специалистами, что значительно упрощает процесс монтажа.
6. За счет включения в конструкцию железобетона с присутствием стальных компонентов расход последних снижается на 15 %. В таблице ниже приведены данные технико-экономических исследований.

Таблица 1

Экономия в результате применения сталежелезобетонных конструкций в зданиях и сооружениях

Недостатки системы

1. Из-за внешних воздействий (перепад температур, повышенная влажность, деформация грунта) происходят специфические изменения готовых зданий.
2. Необходимость установки склеивающих добавок увеличивает сроки строительства.
3. Достаточно сложные расчеты жесткости и прочности, требующие квалифицированного подхода и повышенных затрат.
4. Необходимость учета всех точек работы самой системы, и сопутствующих факторов (подвижность бетона, поперечные, сжимающие и растягивающие нагрузки, силы трения и т. д.).

Постановка работы

При расчете технологии крупногабаритных сооружений (сталебетонные мосты, цеха, гипермаркеты, порты, спортивные комплексы) специалист должен учитывать все этапы работ.

1. Этап сборки. Перед монолитированием бетона все нагрузки, в том числе и от его массы, принимает на себя стальной каркас. Понятно, что расчеты должны учитывать коэффициент запаса прочности металлических компонентов.
2. Операционный этап. Когда бетон достиг степени заданной прочности, конструкция, уже соединенная с ним, несет на себе общий собственный вес плюс нагрузку от полов, стен, полов и тому подобного.

Заметка! Сжимающие нагрузки в описываемых системах воспринимаются в основном бетонными деталями, а растягивающие — сталью. За счет сочетания двух видов строительных материалов создается необходимый запас прочности.

Особенности расчетов

Стоит отметить два вида работ по разработке и расчетам — на бытовом уровне, и в промышленных масштабах.

1. Частник, ведущий строительство своими руками, берет на себя всю ответственность за надежность здания. В большинстве случаев соотношение стальных и бетонных деталей, их толщина, вес и характеристики подбираются интуитивно.
2. Процесс строительства в больших объемах предполагает четкую и слаженную работу целой команды профессионалов. В этом случае не обойтись без специализированных фирм.

Конструкции из систем с названием композитный сталебетон — это особая категория, где удачно сбалансированы соотношения стальных и бетонных компонентов. Инновационные технологии, участки, где присутствует сталежелезобетон, стали настоящим прорывом в современном строительстве. Именно поэтому сегодня строительство мегаобъектов перешло из разряда фантастики в реальность.

Литература:

1. АО, «КазНИИСА» СП РК EN 1994 Еврокод 4. Проектирование сталежелезобетонных конструкций. / «КазНИИСА» АО. — Алматы, 2016. — 259 c. — Текст: непосредственный.
2. Мартынов Ю. С., Александрович А. С. К вопросу о методике статического расчета сталежелезобетонных решетчатых покрытий с объединением на сварке // Техника, технология, организация и экономика строительства. Строительная механика и строительные конструкции. Вып. 10. — Минск: Вышэйшая школа, 1984.
3. СП 266.1325800.2016 «Конструкции сталежелезобетонные. Правила проектирования» (Приказ Минстроя России от 30 декабря 2016 г. № 1030/пр).
4. Кибириева Ю. А., Астафьева Н. С., Применение конструкций из сталежелезобетона. [Электронный ресурс]. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/primenenie-konstruktsiy-iz-stalezhelezobetona/viewer (дата обращения 02.04.2024).