ВВЕДЕНИЕ
В Основных направлениях экономического и социального развития СССР на 1986...1990 годы и на период до 2000 года предусмотрено поднять на качественно новый уровень капитальное строительство, обеспечить дальнейшее повышение уровня индустриализации строительства и степени заводской готовности строительных конструкций и деталей, а также расширить объем производства изделий из местных материалов и применение новых эффективных конструкций. Намечено повысить производительность труда в строительстве на 16...17%, в промышленности строительных материалов — на 16... 18 %. Снизить себестоимость продукции в промышленности строительных материалов на 4...5 %. Реализация этой программы должна базироваться на ускоренном внедрении достижений научно-технического прогресса и интенсификации производства.
В решении задач капитального строительства большая роль будет по-прежнему принадлежать железобетонным конструкциям. Это обусловлено их многочисленными технико-экономическими преимуществами. Железобетон представляет собой сочетание двух материалов - бетона и стальной арматуры, работающих совместно благодаря сцеплению, возникающему между иими. Бетон хорошо сопротивляется сжатию. а арматура обладает высокой прочностью на растяжение. Хорошей совместной работе бетона и арматуры способствует сочетание трех физических факторов: надежного сцепления бетона с арматурой; защиты от коррозии и огня, которую создает для арматуры плотный (с достаточным содержанием цемента) бетон, практически одинаковых значений коэффициента линейного температурного расширения. Несмотря на свою сравнительно короткую историю (первое железобетонное изделие было создано во Франции в 1850 г.), железобетон получил широкое применение во всех отраслях строительства.
Основные технико-экономические преимущества железобетона таковы: простота формообразования; возможность использования дешевых местных материалов (песок, щебень, гравий), составляющих до 70...80 % массы железобетона; прочность и долговечность (арматура защищена от коррозии, а прочность бетона не снижается во времени и может даже расти); высокая огнестойкость и др. В то же время железобетон имеет сравнительно большую массу, для снижения которой рекомендуется применять легкие бетоны на пористых заполнителях, использовать тонкостенные и пустотные конструкции. По способу выполнения железобетонные конструкции могут быть сборными (из элементов заводского или полигонного изготовления) и монолитными, возводимыми непосредственно на месте строительства; существуют также сборно-монолитные конструкции, собираемые из элементов заводского или полигонного изготовления с заполнением отдельных участков монолитным бетоном на месте строительства. Наиболее индустриальными являются сборные железобетонные конструкции. Иногда целесообразно железобетонную конструкцию до приложения внешней нагрузки подвергнуть интенсивному обжатню путем натяжения арматуры. Полученная конструкция, называемая предварительно напряженной, обладает значительно большей жесткостью и другими преимуществами. Предварительно напряженный железобетон получает все большее применение.
Стальные конструкции благодаря высоким механическим характеристикам и однородности структуры материала, так же как и сборные железобетоны, применяют в ответственных сооружениях, при больших пролетах и высотах зданий и сооружений, при повышенных нагрузках. Вместе с тем из-за дороговизны и дефицитности металла стальные конструкции разрешается применять в основном лишь в тех случаях, когда они экономически значительно выгоднее железобетонных, например: а) в одноэтажных производственных зданиях для стропильных конструкций пролетом 30 м и более; колоннах высотой более 14,4 м; при грузоподъемности кранов 500 т, и более или при их весьма тяжелом режиме работы; б) в одноэтажных зданиях различного назначения (легкие решетчатые несущие конструкции при сетке колонн ие менее 18х 18 м); в) в многоэтажных зданиях (стальные каркасы зданий с нормативной длительной нагрузкой 3...10 МПа при сетке колони соответственно 6x6...6x12 м); г) в некоторых инженерных сооружениях (крановых эстакадах. наземных резервуарах для хранения нефтепродуктов и сжиженных газов; мостах, опорах линий электропередач; силосах для материалов, хранение которых в железобетонных емкостях не допускается).
За последние годы расширилось применение облегченных стальных строительных конструкций, предназначенных для цехов с легкими кровлями и стенами, т. е. там, где использовались новые чрезвычайно легкие утеплители (пенопласт плотностью 100 кг/м3 и др.). В этих конструкциях расход стали существенно сокращается; конструкции в полном комплекте (т. е. все несущие и ограждающие элементы) должны поставляться на стройку и монтироваться крупными блоками.
К строительным конструкциям предъявляются определенные требования, которым они должны удовлетворять на всех стадиях их производства, изготовления, транспортирования, монтажа и эксплуатации. На практике выбор конструктивных решений производится исходя из технико-экономической целесообразности их применения в конкретных условиях строительства с учетом максимального снижения материалоемкости, трудоемкости и стоимости строительства, при обеспечении требуемой надежности и долговечности конструкции. Этой цели можно достигнуть путем применения эффективных строительных материалов и конструкций; снижения массы конструкций; наиболее полного использования физико-механических свойств материалов; использования местных строительных материалов; соблюдения требований по экономичному расходованию основных строительных материалов. Наиболее выгодна, с точки зрения материалоемкости, равнопрочная конструкция, т. е. такая конструкция, все сечения которой подобраны из условия полного использования физико-механических свойств применяемых материалов. Однако экономичность конструкции зависит еще и от стоимости изготовления, транспортирования, монтажа и эксплуатации. Иногда целесообразно отказаться от наименьшей материалоемкости, если можно добиться существенного уменьшения трудоемкости возведения сооружения, сокращения сроков его строительства или сокращения энергоемкости.
Основные эксплуатационные требования сводятся к тому, что конструкция должна удовлетворять своему назначению, быть удобной и безопасной при эксплуатации и требовать наименьших эксплуатационных затрат для поддержания ее в заданном состоянии. По эксплуатационным затратам, как правило, наиболее выгодны железобетонные и каменные конструкции. Стальные конструкции в процессе эксплуатации нуждаются в периодической окраске против коррозии.
Строительные конструкции должны быть рассчитаны иа силовые воздействия, т. е. воздействия внешних нагрузок, от смещения опор, изменения температуры, усадки и других подобных явлений. Обычно при проектировании здания или сооружения составляют несколько вариантов решений с подсчетом показателей по расходу материалов, энергоемкости, трудоемкости изготовления и возведения конструкций, стоимости и срокам строительства. В вариантах решений рассматриваются конструктивные схемы, обеспечивающие необходимую прочность, устойчивость и пространственную неизменяемость зданий и сооружений в целом, а также отдельных конструкций иа всех стадиях возведения и эксплуатации. При проектировании предусматриваются мероприятия, обеспечивающие долговечность конструкции (соответствующий выбор материалов, мероприятия по морозостойкости и огнестойкости, по защите от коррозии и т. п.).
Проектирование строительных конструкций регламентировано нормативным документом — Строительными нормами и правилами (СНиП). Строительные нормы и правила состоят из нескольких основных разделов: I — Основные положения; II — Нормы проектирования; III — Нормы производства работ и т. д. Эти разделы, в свою очередь, делятся на главы, которые для удобства использования на практике издаются отдельными выпусками.
Для реализации задач, стоящих перед строителями, будущие инженеры-строители-технологи должны широко применять в проектах современные научно-технические достижения, ресурсо- и энергосберегающие технологии и оборудование, экономичные объемно-планировочные решения; улучшать структуры применяемых строительных конструкций и материалов, расширять использование эффективных видов металлопроката, пластмасс, смол, полимеров, прогрессивных изделий из древесины, керамических и других неметаллических материалов; более полно использовать материалы попутной добычи, вторичного сырья, шлаков и других отходов для производства строительных материалов; внедрять автоматизированные системы проектирования.
Контрольные вопросы 1. Какие задачи поставлены XXVII съездом КПСС перед советскими строителями? 2. Какие нормативные документы используются при проектировании строительных конструкций? 3. Каковы достоинства и относительные недостатки железобетонных и стальных конструкций? 4. В чем состоит сущность железобетона? 5. На чем основана совместная работа арматуры и бетона? 6. Как различаются железобетонные конструкции по способу возведения? 7. Каковы основные требования, предъявляемые к строительным конструкциям?