Железобетонные конструкции производственных зданий и сооружений
Широкий размах промышленного строительства в стране в значительной степени обеспечен производством прогрессивных сборных железобетонных конструкций. В этой отрасли сборный железобетон является в настоящее время и останется в ближайшие годы основным конструктивным материалом и объем производства его будет неуклонно увеличиваться. Это обусловлено тем, что железобетонные конструкции по сравнению со стальными требуют в 2 раза меньше стали, менее трудоемки в монтаже и во многих районах страны более эффективны по стоимости.
Для промзданий наиболее экономичными являются каркасные конструкции рамного типа, собираемые на стройплощадках из элементов заводского изготовления. В одноэтажных зданиях широко применяются созданные в нашей стране шарнирно-соединяемые с колоннами плоскостные беспрогонные покрытия со стропильными фермами или балками, перекрывающими поперечные пролеты, и укладываемыми по ним крупноразмерными плитами. Используются также пространственные конструкции и железобетонные колонны в зданиях со стальными несущими покрытиями. В многоэтажных производственных зданиях осуществляются также беспрогонные перекрытия. При значительных нагрузках на них соединение ригелей с колоннами принимается жестким. Необходимая поперечная жесткость каркасов достигается без связей, что создает удобство для размещения технологического оборудования. Во вспомогательных зданиях (бытовых, конторских), а также в отдельных производственных с сеткой колонн 6X6 м и небольшими нагрузками на перекрытия осуществляется шарнирное соединение ригелей с колоннами, а каркас решается по связе- вой системе. В таких зданиях широко используются конструкции, выпускаемые для гражданского строительства.
3 нашей стране разработана и получила широкое применение система унификации объемно-планировочных и конструктивных решений промзданий и сооружений. Около 95% их площадей проектируется сейчас с унифицированными размерами сетки колонн. В результате многолетней творческой работы проектных и научно-исследовательских организаций (ЦНИИПромзданий, Ленинградский, Киевский и Харьковский Промстройпроекты, Водоканалпроект, Промтранспроект, НИИЖБ, ЦНИИСК, и др.) созданы эффективные унифицированные сборные железобетонные конструкции промзданий и сооружений. Они составляют около 80% общего объема сборно-го железобетона. Унифицированные изделия и детали благодаря членению конструкций на линейные и плоские (сплошные и решетчатые) элементы, выбору рациональных их форм и типов сопряжений, имеют существенные достоинства; они технологичны в изготовлении и монтаже, транспортабельны, обладают высокой степенью универсальности и взаимозаменяемости.
По эффективности отечественные сборные конструкции не уступают зарубежным, а наиболее широко применяемые покрытия превосходят их. Так, расход бетона на типовую секцию (24Х Х6 м) покрытия одноэтажного здания без подвесного транспорта составляет 0,085—0,09 м3/м2, а из плит 2Т размером 24X3 м (по каталогу США) 0,14 м3/м2, т. е. в 1,55 раза больше.
Развитие технологии промышленных производств, применение в строительстве прогрессивных объемно-планировочных решений сооружений требует создания новых конструкций, обеспечивающих их высокое качество. В связи с этим разрабатываются для одноэтажных многопролетных зданий с искусственной вентиляцией стропильные покрытия, позволяющие размещать в их габарите крупноразмерные вентиляционные короба, и удобные для покрытий с малоуклонными кровлями, которые хотя и дороже скатных, но во многих случаях выгоднее их по эксплуатационным затратам; для двухэтажных зданий — конструкции с укрупненной сеткой колонн в верхнем этаже, с перекрытиями под временные нормативные нагрузки до 6—8 т/м2. Изыскиваются новые конструктивные решения для многоэтажных зданий с сетками колонн 9X6 и 12X6 м и нагрузками до 1000 кг/м2, при этом учитываются повышенные эстетические требования к интерьеру. Одобрены Госстроем СССР для экспериментального строительства рамные конструкции с бесконеольным сопряжением ригелей с колоннами. Проектируется так называемый универсальный каркас, дающий возможность образовывать как связевые, так и рамные конструкции.
Экономическая эффективность несущих железобетонных конструкций может быть повышена за счет применения высокопрочных материалов и совершенствования их форм. Необходимо рассмотреть варианты типовых колонн, стропильных балок пролетом 18 м и 18—24-м ферм из бетона марок М600—700 и начать их внедрение, что позволит снизить массу на 15—30%. В районах, где используются дорогие привозные заполнители твердых пород, следует перейти на несущие конструкции из высокопрочных легких бетонов, уменьшающих массу и снижающих стоимость.
Требуется дальнейшее совершенствование балочных покрытий. Применение вместо обычных конструкций плит «на пролет», разработанных НИИЖБ, ЦНИИПромзданий и НИИСК, существенно снижает трудоемкость монтажа. Значительный экономический эффект дает покрытие зданий с искусственной вентиляцией плитами коробчатого сечения, выполняющих функции несущих ¦элементов и воздуховодов. В результате работ, проведенных ЦНИИПромзда- ний и НИИСК, такие плиты длиной 18 м внедрены при строительстве объектов в Шувойе и Черкассах.
ЦНИИПромзданий совместно с Промстройпроектом и ПИ-1 при участии НИИЖБ проведена значительная работа по пересмотру типовых колонн одноэтажных зданий. Предложенные колонны прямоугольного сечения для зданий без мостовых кранов экономичнее типовых на 20—40% по расходу бетона и на 10—30% по стоимости. Целесообразна замена двухветвевых колонн для зданий высотой до низа покрытий до 14,4 м колоннами прямоугольного сечения. В будущем совершенствование конструкций колонн пойдет по пути применения более эффективных сечений, например двутаврового и кольцевого.
ЦНИИПромзданий провел межотраслевую унификацию массовых инженерных сооружений. Разработаны типовые конструкции тоннелей, каналов, подпорных стен, емкостных сооружений ¦водоснабжения и канализации, постаментов, этажерок, опор и эстакад трубопроводов, транспортерных галерей, силосов, градирен, дымовых труб и др.
Быстрое развитие нефтедобычи в СССР требует сооружения ежегодно свыше 5 млн. м3 емкостей для нефти и нефтепродуктов. Сейчас значительное число резервуаров сооружается из дефицитного листового металла, для экономии которого необходимо использовать железобетон. Проектируются наземные цилиндрические резервуары с плавающей крышей, которые по своим эксплуатационным качествам аналогичны металлическим. Ленинградский и Харьковский Промстройпроекты разрабатывают сборные конструкции силосов больших диаметров, а Теплопроект и Теплоэлектролроект — дымовых труб высотой свыше 40 м.
Значительная часть промышленных сооружений выполняется из монолитного бетона и железобетона (фундаменты под оборудование, силосы, дымовые трубы большой высоты и др.), поэтому необходимо создать конструкции, способствующие снижению материалоемкости и трудоемкости их возведения. Основным направлением работ по совершенствованию конструкций, воспринимающих динамические нагрузки, является создание методов локализации вибраций и защиты точного оборудования от ее воздействия. ЦНИИПромзданий разработал типовые конструкции виброизолированных фундаментов под молоты, а также проекты многоэтажных зданий с виброизолированными плитами перекрытий. Харьковским и Ленинградским Промстройпроектами предложены вибро- изолированные фундаменты под молотковые, конусные и щековые дробилки и под мельницы для измельчения руды.
В области сейсмостойкого строительства промзданий необходимо использовать типоразмеры конструкций, применяемых в несейсмических районах.
Весьма важной является задача улучшения конструкций стеновых панелей. Для этого необходимы снижение объемной массы легких и ячеистых бетонов, внедрение комбинированных (бетон-пенопласт) конструкций, увеличение размеров элементов (до 3X12 м), разработка легкобетонных панелей со
встроенными конструкциями светопрозрачных ограждений (аналогичных применяемым в крупнопанельном домостроении). Прогрессивными являются разработанные и утвержденные Госстроем СССР конструкции железобетонных стеновых трехслойных панелей с изоляцией из плит пенополистирола и соединением наружных слоев гибкими связями из арматурных оцинкованных стержней. Они особенно эффективны в районах с суровой зимой и в зданиях с высокой влажностью воздуха в помещениях.
Для повышения эстетических качеств зданий необходимо улучшить отделку фасадных поверхностей стен, используя вместо побелки более долговечные материалы.
В промышленном строительстве возрастает с каждым годом объем применения индустриальных конструкций перегородок. В основном это типовые перегородки с панелями размером 1,2X6 и 1,8X6 м, выполняемые из тяжелого бетона марки М 200. В разрабатываемых проектах предусматривается использование бетона марки М 100, что сократит расход цемента и снизит стоимость перегородок. Увеличение размеров панелей до 6X3 м уменьшит на 20—30% трудозатраты при монтаже. Применение панелей из бетона на гипсоцементно-пуццолановом вяжущем исключит их тепловую обработку. В НИИЖБ изучают работу тонкостенных преднапряженных перегородок.
Для повышения эффективности и качества конструкций полов на грунте в производственных зданиях целесообразно применение крупноразмерных армированных плит (3X3 м) полной заводской готовности, выполняющих одновременно функции покрытия, подстилающего слоя, а при необходимости гидроизоляции. Заводское изготовление плит позволит увеличить прочность бетона по сравнению с монолитными полами и тем самым снизить расход бетона, повысить качество полов, увеличить срок их службы, сократить ремонтные затраты, значительно уменьшить общую и построечную трудоемкость работ по их устройству. В ряде случаев сокращаются и капитальные затраты (-при использовании плит из кислотоупорного, жаростойкого бетона), вследствие замены дорогостоящих материалов (чугунных, керамических плит и полимерных материалов) для покрытий.
В настоящее время создаются системы стандартов железобетонных конструкций для промышленного строительства, введение которых будет способствовать повышению их эффективности и качества.