книги из ГПНТБ / Сарычев, В. С. Эффективность применения монолитного железобетона и бетона в промышленном строительстве

данном районе строительства и для определенных усло­ вий мостового перехода вместо монолитных железобе­ тонных или стальных обеспечивает снижение стоимости строительства, сокращение сроков строительства, суще­ ственно уменьшает эксплуатационные расходы (по срав­ нению с применением стальных конструкций).

В качестве такого примера можно привести мост че­ рез озеро Пончартейн .(США) общей длиной 38,4 км с четырехреберными пролетными строениями длиной по 17 ж и весом по 180 г. В 1968 г. недалеко от этого моста был построен второй мост с четырехреберными пролет­ ными строениями длиной по 25,5 м и весом по 300 т. Если считать, что пролетное строение изготавливалось на заводе целиком без разрезки вдоль на отдельные балки, то и при этом получается, что для первого моста было изготовлено 2260 однотипных элементов с общим объемом сборного железобетона 163 тыс. ж3. Очевидно, что при таком огромном заказе и сравнительно неболь­ ших затратах на строительство полигона или завода в условиях мягкого климата стоимость изготовления сбор­ ных элементов была невысокой и применение их оказа­ лось выгоднее, нежели применение стальных конструк­ ций или монолитного железобетона.

В тех случаях, когда нет условий для массового про­ изводства сборных железобетонных конструкций, вме­ сто них применяют стальные конструкции или монолит­ ный железобетон.

Наиболее характерно применение сборных железо­ бетонных пролетных строении за рубежом для мостов с пролетами до 30 м, хотя в отдельных случаях сборный железобетон применяли при сооружении мостов с проле­ тами 50—70 м.

В ряде стран за рубежом широко применяют стале­ железобетонные и стальные пролетные строения при строительстве мостов больших пролетов, а также при сооружении мостов со средними и малыми пролетами.

Другие виды сооружений. На строительство подваль­ ных помещений производственного, складского п спе­ циального назначения расходуется ежегодно несколько миллионов кубометров железобетона и бетона. Колонны и перекрытия подвальных помещений с нагрузками па перекрытие до 2,5 тс/м2 выполняются, как правило, сборными с применением типовых конструкций много­ этажных зданий.

Несущая способность типовых колонн в подвальных помещениях будет в очень малой степени использована, поэтому эффективность применения монолитного желе­ зобетона в данном случае несколько выше, чем в много­ этажных зданиях (см. главу III).

Подвальные помещения с нагрузками на перекрытие 5—20 тс/м2 (подвалы специального назначения, масло­ подвалы и др.) строят со сборными или сборно-монолит­ ными железобетонными перекрытиями. Конструкции этих сооружений малоповторяемы. Для них характерны очень большие сечения. Конструкции расположены на нулевой отметке или ниже, что благоприятствует приме­ нению монолитного железобетона.

В настоящее время почти все типовые проекты ем­ костных сооружений водоснабжения и канализации, выполняемые ранее в монолитном железобетоне, пере­ работаны с заменой конструкций на сборные железобе­ тонные. Емкостные же сооружения из монолитного же­ лезобетона исключены из числа действующих.

Емкостные сооружения водопровода и канализации, в том числе и резервуары, проектируют в серии 3900-2 «Унифицированные сборные железобетонные конструк­ ции водопроводных и канализационных емкостных со­

2000, 3000, 6000, 10 000, 20 000, 30 000 и 40 000 м3 имеют прямоугольную в плане форму. В действующих типовых проектах разработаны резервуары всех емкостей, кроме 20 000 м3 и более. Для круглых в плане резервуаров ха­

железобетонное с пазами для установки сборных желе­

сборных железобетонных плит, уложенных по сборным железобетонным ригелям и стенам. Стеновые панели со­ единяют, сваривая выпуски арматуры и замоноличивая стыки бетоном марки 300.

В практике допускаются иногда отступления от типо­ вых проектов, вызываемые необходимостью использо­ вать наличный парк форм для изготовления сборных железобетонных элементов.

Круглые резервуары выполняют из монолитного же­ лезобетона с предварительным напряжением стен коль­ цевой арматурой.

За рубежом применяют монолитные и сборные ре­ зервуары. При этом монолитные конструкции имеют бо­ лее широкое применение, чем в пашей стране.

Специалисты в ГДР считают, что резервуары ем­ костью до 1000 м3 экономичнее строить из монолитного железобетона, свыше 1000 м3— из сборного. Экономич­ ность применения сборных конструкций возрастает, по их мнению, с увеличением емкости сооружений.

ВГДР развито производство сборных железобетон­ ных элементов, необходимых для монтажа водопровод­ но-канализационных сооружений.

ВФРГ при строительстве некоторых резервуаров, силосов, бункеров и водонапорных башен широко приме­ няют скользящую опалубку, что позволяет значительно сократить затраты труда и освобождает от необходимо­ сти отделывать поверхности. В метод возведения резер­ вуаров фирмой «Сименс— Бауунион» с помощью сколь­ зящей опалубки внесены усовершенствования, позволя­ ющие отказаться от домкратных стержней. Вместо них для подъема опалубки используют направляющие, рас­ положенные по внутреннему периметру сооружения. От­

каз от домкратных стержней позволяет получить эконо­ мию стали в размере до 3 кг/м2площади стены.

В США применение сборного или монолитного желе­ зобетона определяется, в первую очередь, экономически­ ми соображениями. Эффективность сборных конструк­ ций возрастает при уменьшении количества типоразме­ ров сборных элементов и увеличении объема их исполь­ зования.

Приведем примеры применения монолитных железобетонных ем­ костей в ФРГ и США.

В ФРГ в г. Целлё был сооружен монолитный предварительно на­ пряженный железобетонный резервуар-перегниватель емкостью 3000 м3. Цилиндрическую часть резервуара диаметром 17 м, ывсотой 11 м и толщиной 30 см возводили с помощью скользящей опалубки. Продолжительность рооружения цилиндрической части (с учетом до­ стижения проектной прочности) составила три недели. Применяемый бетон имел марку 300.

В Нью-Йорке по проектам фирмы «Preload Engineer«» построено несколько монолитных железобетонных резервуаров для хранения во­ ды и нефти большой емкости — от 20 до 58,5 тыс. м3. Фирма «Преидкомпани» (США) получила подряд на строительство поедварителыю напряженного железобетонного резервуара емкостью 105 840 м3. Ре­ зервуар диаметром ИЗ и высотой 8,4 м будет иметь вогнутое днище, его стоимость на 20% ниже стоимости стального резервуара такой же емкости. В Тайлере (штат Техас) построена водонапорная башня из монолитного железобетона. При возведении ствола башни и резер­ вуара была применена скользящая опалубка. Покрытие резервуара куполообразное.

Данные анализа зарубежного опыта показывают, что монолитный железобетон применяется за границей для сооружения резервуаров малой, средней и большой ем­ кости.

В настоящее время в строительстве тоннелей сборные железобетонные конструкции находят широкое примене­ ние. Монолитные железобетонные конструкции применя­ ются в значительно меньшем объеме — главным образом при строительстве тоннелей, размеры которых отличают­ ся от унифицированных; в местах пересечений; при на­ грузках на перекрытие тоннеля, превышающих нагрузки, принятые в типовых проектах каналов. Применяют и сборно-монолитные решения: стенки тоннеля сборные, перекрытие комбинированное со сборной железобетон­ ной плитой, служащей опалубкой во время бетонирова­ ния монолитной железобетонной плиты. Целиком из монолитного железобетона и бетона тоннели возводят редко. Типовые проекты монолитных тоннелей отсутст­ вуют.

За рубежом в ряде стран монолитные железобетон­ ные тоннели применяют широко. При их возведении час­ то используют подвижную опалубку, перемещаемую по рельсам.

2. Некоторые преимущества и недостатки сборного и монолитного железобетона как взаимозаменяемых материалов

К преимуществам сборных железобетонных конст­ рукций можно отнести:

возможность изготовления в заводских условиях на­ иболее эффективных конструктивных форм элементов и применения бетонов более высоких марок, что позволя­ ет повысить эффективность производства;

удобство предварительного напряжения элементов, а следовательно, более широкие возможности для исполь­

прокаткой, виброштампованием и центрифугированием; экономию лесоматериалов; сокращение дополнительных затрат при возведении

конструкций в зимнее время года, особенно в суровых климатических условиях;

снижение трудоемкости строительных процессов; сокращение сроков строительства и возможность бо­

лее раннего ввода объектов в эксплуатацию.

Условиями для эффективного применения сборных железобетонных конструкций являются обеспеченность соответствующими транспортными и монтажными сред­ ствами; наличие экономически обоснованной номенкла­ туры элементов, изготовляемых в массовом порядке на заводах; рациональное решение узлов и стыков; наличие развитой сети предприятий, исключающей нерациональ­ ные дальние перевозки.

Преимущества сборных железобетонных конструк­ ций проявляются в случае применения тонкостенных элементов с предварительным напряжением арматуры и наличии условий для массового их производства; при возведении объектов в зимнее время в районах с суро­ выми климатическими условиями, а также в тех случа­ ях, когда имеется реальная возможность за счет сокра­ щения продолжительности строительства уменьшить

Сроки ввода объектов в действие и получить в результа­ те эффект от выпуска дополнительной продукции.

Недостатки сборных железобетонных конструкций заключаются в наличии стыков, что приводит в ряде случаев к большим затратам стали на закладные дета­ ли и увеличивает трудоемкость изготовления и возведе­ ния конструкций.

К преимуществам монолитных железобетонных кон­ струкций по сравнению со сборными следует отнести:

снижение расхода материалов за счет более полного использования преимуществ иеразрезных систем, отсут­ ствия стыков, меиее жесткой унификации объемно-пла­ нировочных параметров зданий и сооружений и пара­ метров отдельных конструкций;

более широкий выбор объемно-планировочных пара­ метров зданий и сооружений, что позволяет возводить здания с оптимальными параметрами различных архи­

большим объемом работ, в сжатые сроки, при отсутствии необходимых резервов на существующей базе;

экономию на транспортных расходах; сокращение в ряде случаев сроков строительства зда­

ний и сооружений за счет большего количества техноло­ гических потоков, применения более производительной и менее дорогой техники.

Преимущества монолитного железобетона в большей степени проявляются при использовании его в конструк­ циях подземных частей зданий и сооружений, в много­ этажных зданиях с безбалочными перекрытиями; в пролетных строениях автодорожных мостов больших пролетов и в других конструкциях с малым модулем по­ верхности и с относительно малыми затратами на опа­ лубку, подмости и леса (эффект возрастает при исполь­ зовании в этих случаях скользящей или передвижной многооборачиваемой опалубки).

В некоторых случаях более эффективными, чем сбор­ ные и монолитные конструкции, могут быть сборно-мо­ нолитные железобетонные конструкции.

Перенесение операций обработки, отделки и укладки материалов в конструкцию в заводские условия как единственный способ индустриализации строительства и

технического прогресса не всегда оправдано. В понятие индустриализации строительства и технического прог­ ресса входят il другие направления. Так, согласно СНиП, важнейшими элементами индустриализации строительства являются комплексная механизация и ав­ томатизация строительства, улучшение технологии и ор­ ганизации строительных работ, применение поточных методов строительства и т. д. Индустриализация стро­ ительства является только одной из составных частей технического прогресса. В зависимости от характера строительной продукции могут преобладать любые на­ правления технического прогресса.

Повышения эффективности строительства можно до­ стигнуть изменив традиционные методы возведения железобетонных конструкций, а также за счет высокой степени механизации труда на строительной площадке. Так, в зарубежных странах применение новых техноло­ гических систем опалубки при возведении монолитных конструкций (Stolica, Sectra, Trakoba и др.) также отно­ сят к индустриализации строительства. Прогрессивными можно считать только те мероприятия или конструкции, применение которых в конечном счете приводит к росту производительности общественного труда.

Рассматривая вопросы эффективности сборных и монолитных конструкций, необходимо учесть и некото­ рые противоречия, которые возникают при применении сборного железобетона. С одной стороны, возникает по­ требность в жесткой унификации сборных конструкций и в длительном использовании типовых проектов, что вызывается целесообразностью долговременного исполь­ зования форм, оснастки и оборудования на заводах; с

сырьё и материалы первичной обработки транспортиру­ ют от места их производства до строительной площадки только один раз, то применение сборных конструкций вызывает необходимость в повторном транспорте: пер­ вый раз — до заводов ЖБИ (сырье и материалы), вто­ рой раз — с заводов на площадку в виде готовых конст­

рукций и деталей. Транспортные издержки при этом от­ носительно увеличиваются, не говоря уже о том, что стоимость перевозки 1 т груза для сборных изделий об­ ходится дороже (например, для фундаментов в 5— 10 раз). Указанное положение особенно необходимо учи­ тывать при наличии специализированных заводов и при рассредоточенных строительных работах, когда увели­ чиваются расстояния, на которые транспортируют грузы.

Нельзя не принимать во внимание и тот факт, что при использовании сборных конструкций средства меха­ низации применяются в большем количестве и более мощные. Простои и плохое использование такого обо­ рудования обходятся очень дорого. Кроме того, приме­ нение в одном сооружении сборных элементов различ­ ного веса затрудняет эффективное использование кра­ нов по грузоподъемности.

Необходимо учитывать также проблему комплекта­ ции, т. е. общеизвестное противоречие между целесооб­ разностью выпуска ограниченной номенклатуры изделий на заводах ЖБИ и необходимостью соблюдения техно­ логии монтажа, требующей одновременной поставки изделий различных типоразмеров.

Г л а в а II. ОСНОВНЫЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ И УСТАНОВЛЕНИЯ ОБЛАСТЕЙ РАЦИОНАЛЬНОГО ПРИМЕНЕНИЯ МОНОЛИТНЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ' И БЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

1. Основные принципы выбора объектов для сопоставления и условия их сравнимости

Варианты конструктивных решений (комплексы кон­ струкций или отдельные конструкции) следует выбирать на основе сопоставления технико-экономических показа­ телей с показателями прогрессивных решений, применя­ емых в данном районе строительства или предусмотрен­ ных в проектах.

Конструкции, отобранные для сравнения, должны иметь одинаковое назначение, быть рассчитаны на оди­ наковые полезные, снеговые и ветровые нагрузки, запро­ ектированы в соответствии с действующими СНиП для одних и тех же природно-климатических условий и пред­ назначаться для эксплуатации в одинаковых температур­ но-влажностных условиях; стоимостные показатели дол­

жны быть определены в единых ценах п для одного п того же территориального района. Конструктивные систе­ мы должны приниматься одинаковыми или оптимальны­ ми для каждого материала.

Конструкции следует сравнивать при равной степени их законченности. Так, при экономическом сравнении стен из сборных железобетонных панелей, имеющих офактуренные поверхности, и стен из монолитного желе­ зобетона, которые по условиям эксплуатации требуется отделывать, необходимо учитывать затраты на отделку монолитных стен.

При сравнении отдельных конструкций из сборного и монолитного железобетона, стали и дерева большое, а иногда решающее значение имеет учет разницы в затра­ тах на смежные с рассматриваемыми конструкциями элементы. Различия в смежных элементах вызываются следующими факторами: различным собственным весом конструкций; неодинаковым расстоянием между темпе­ ратурными швами; различным креплением смежных эле­ ментов к конструкциям из стали, монолитного и сборного железобетона; неодинаковыми габаритами конструкций; различным решением связей; различной степенью огне­ стойкости конструкций и др.

Важно обеспечить сопоставимый технический уровень конструктивных решений по вариантам и методам воз­ ведения конструкций.

Приведем несколько случаев, когда эти рекомендации не соблюдались.

Из сопоставления сборных железобетонных колодцев окалины, опускаемых с применением тиксотропной рубашки, с монолитными конструкциями, имеющими более толстые стенки, опускаемыми обыч­ ным способом, делали неправильный вывод, что применение сборного железобетона позволяет снизить расход бетона.

В работе Ленпромстройпроекта, выполненной в 1969 г., сопостав­ лены сборно-монолитные и монолитные фундаменты под цементные печи, запроектированные для различных грунтовых условий. Суммар­ ная площадь подошвы фундаментов для сборно-монолитного вариан­ та оказалась меньше, чем для монолитного. Этим главным образом

(1969 г.) сделан вывод, что сборные железобетонные фундаменты эф­ фективнее монолитных, так как их применение позволяет снизить расход бетона в 2,7 раза и уменьшить сметную стоимость на 43%. Такой неправильный вывод вызван тем обстоятельством, что сбор­ ные фундаменты были приняты облегченные ребристые из бетона марки 400 и 500, а монолитные фундаменты имели уступы только