Сборный железобетонный каркас: цена, заводы, монтаж, выбор технологии

Содержание

Железобетонные конструкции — stroyone.com

Железобетонные конструкции изготавливаются монолитными или сборными. Монолитные конструкции сооружаются на строй площадке, а сборные в заводских условиях.

Железобетонные конструкции — stroyone

Железобетонные конструкции (монолит) — stroyone

Общие сведения о железобетонных конструкциях

Железобетон представляет особый вид материала, свойства которого зависят не только от качества его составляющих компонентов, но и от количества и характера расположения арматуры, что непосредственно относится к конструированию   

В железобетонных конструкциях бетон работает на сжатие , а арматура на растяжение, но часто она ставится для усиления сжатого бетона, например в колоннах.

В настоящее время железобетонные конструкции выполняются монолитными и сборными. В сооружениях из монолитного железобетона на месте их будущей эксплуатации вначале возводится опалубка — форма, повторяющая геометрические очертания железобетонных конструкций.

В опалубку укладывается арматура и производится бетонирование. Элементы и конструкции сборного железобетона изготавливаются на заводах или специальных полигонах  и затем монтируется на строительной площадке.

Сооружения из монолитного железобетона проще по конструкции, более жестки по сравнению с конструкциями из сборного железобетона благодаря отсутствию швов, но требуют устройства опалубки и поддерживающих ее стоек или лесов.

Наиболее существенными недостатками монолитного железобетона является его неиндустриальность , а также необходимость применения трудоемких и дорогостоящих средств при бетонировании конструкций зимой.

Наилучшим образом требованиям индустриализации строительства отвечает сборный железобетон. Сборный железобетон весьма эффективен в условиях массового строительства однотипных сооружений. В настоящее время сборный железобетон получает все более распространение

Возникновение и развитие железобетонных конструкций

Железобетон — искусственный строительный материал, состоящий из бетона и стальной арматуры. Арматура и затвердевший бетон благодаря наличию между ними сил сцепления работают совместно,как одно целое.

Впервые железобетон нашел применение в виде изделий, не имеющих прямого отношения к строительным конструкциям. Считается , что первым изделием из железобетона была лодка, построена французом Ламбо из цементного раствора и стальной арматуры, демонстрировавшаяся в Париже в 1855 г.

В 1861 г. француз Монье изготовил из железобетона цветочные кадки, а затем и строительные конструкции

В 1866 г. немецкая фирма Фрейтаг приобрела патент Монье и стала широко применять железобетон в строительных конструкциях. Значительную роль в создании новых для того времени видов рациональных железобетонных конструкций сыграл французский инженер Франсуа Геннебик.

В 1892 г. он предложил железобетонные ребристые перекрытия и ряд других  строительных конструкций. Большая заслуга в деле развития железобетона принадлежит французскому инженеру Консидера, который сконструировал железобетонные колонны со спиральной арматурой, исследовал явления усадки бетона, предельные деформации бетона и пр.

В России железобетонные конструкции (жбк) стали применяться с 1886 г. в виде железобетонных перекрытий  по металлическим балкам. В 1891 г. «Обществом строительных работ» впервые были проведены в Москве опыты по испытанию железобетонных плит, балок и сводов.

Важную роль по внедрению железобетонных конструкций  на железнодорожном транспорте  в России принадлежит профессору Петербургского института инженеров путей сообщения Н.А. Белелюбскому, который в 1891 г провел большие опыты по испытанию

  • железобетонных плит
  • труб
  • сводов
  • мостов

Им был испытан сводчатый мост пролетом в свету свыше 17 м.

Широкое распространение на транспорте железобетон начал находить с 1989 г. в виде покрытий, резервуаров и мостов. В этот период железобетон используется также на шоссейных дорогах  в промышленном и гражданском строительстве.

В 1896 г. в Нижнем Новгороде был построен пешеходный мост пролетом 45 м, в 1904 г. проф. А.Ф. Лолейтом были применены в промышленном строительстве В Москве безбалочные перекрытия и другие крупные железобетонные конструкции.

В 1908 г. Министерство путей сообщения утвердило технические условия на железнодорожные железобетонные конструкции.

Теория расчета элементов железобетонных конструкций стала создаваться в первые же годы зарождения железобетона как материала строительных конструкций.

Инженер Кенен показал, что арматуру следует располагать в тех частях конструкции, где имеются растягивающие усилия. в 1886 он первый изложил метод расчета железобетонных плит. Геннебик дал приближенные формулы для расчета железобетонных конструкций и применил отогнутые стержни арматуры для восприятия поперечных сил.

В Советском Союзе в годы первых пятилеток железобетон становится одним из основных материалов в несущих конструкциях всех крупных сооружений таких, например, как Волховская, Свирская, Днепровская,Рыбинская гидро­электростанции, как уникальные мосты через канал имени Москвы на Октябрь­ской и Белорусской железных дорогах и др.

Рамные конструкции в Крама­торске и Магнитогорске, оболочки покрытий на Днепровском алюминиевом комбинате и купольное покрытие Новосибирского театра были выполнены из железобетона.

За границей в эти годы также широко применялся железобетон во всех
областях строительства. Особенно большое значение в деле развития практики и теории железобетона имели исследования и предложения французского уче­ного Фрейсинэ в области создания предварительно напряженных конструкций

Фреисинэ осуществил из предварительно напряженного железобетона ряд крупнейших сооружений. После Великой Отечественной войны в Советском Союзе железобетон в особенности в виде сборных конструкций, стал основным строительным материалом.

Наряду с применением железобетона в выдающихся инженерных сооружениях — Куйбышевской и Сталинградской ГЭС, при строительстве метро,высотных зданий и мостов, — он широко применяется при строительстве многочисленных промышленных общественных и жилых зданий, ангаров элеваторов, резервуаров, башен, мачт, в сельскохозяйственном и мелио­ративном строительстве и пр.

Сборные и предварительно напряженные железобетонные конструкции и изделия особенно широкое распространение получили у нас после постанов­ления ЦК КПСС и Совета Министров СССР от 19 августа 1954 г. «О развитии производства сборных железобетонных конструкций и деталей для строитель­ства».

Большое значение при внедрении сборного железобетона в практику строительства имело составление номенклатуры сборных железобетонных изделий, утвержденной Госстроем СССР—внедрение типизации и стандарти­зации сборных железобетонных конструкций.

Устройство бетонных и железобетонных монолитных конструкций

Без использования бетонных и железобетонных монолитных конструкций невозможно представить современное строительство. Существуют два основных типа строительства бетонных и железобетонных монолитных конструкций.

Сборное строительство

При сборном способе возведения зданий и сооружений используются панели, плиты перекрытий и подобные материалы, изготовленные в заводских условиях, которые устанавливаются монтажными приспособлениями на строительной площадке.

Монолитное строительство

Такой тип строительства имеет ряд преимуществ, главное из которых — возможность возводить здания и сооружения практически любой этажности и формы в короткие сроки. В устройство бетонных и железобетонных монолитных конструкций входят следующие виды работ:

  • опалубочные работы;
  • арматурные работы;
  • устройство монолитных бетонных и железобетонных конструкций.

Принятая несущая база строения, является монолитным железобетонным каркасом из вертикальных колонн и диафрагм жестокостей, которые поэтажно объединены монолитными плитами перекрытий. Такая конструкция позволяет значительно экономить строительные материалов и энергоресурсы, технологична в строительстве, при котором могут быть применены самые современные способы, и обладает огромным потенциалом надежности.

Стенки в таковых зданиях самонесущие, что становится несомненным преимуществом. Потому что обеспечивает сравнительно небольшой вес и объемы. Таким образом устройство монолитных бетонных конструкций и устройство монолитных железобетонных конструкций позволяет облегчить массу всех несущих частей в 2-3 раза меньше, по сравнению с кирпичными постройками с таким же количеством этажей .

При всем этом мы получаем свободную планировку, новый уровень архитектурных способностей в решении фасадов, надежности и комфортность. Самым трудоемким в устройстве монолитных бетонных конструкций и устройстве монолитных железобетонных конструкции являются арматурные работы.

В общей сложности арматурные работы составляют 40-50%, при этом до 70% арматурных работ производится вручную прямо на стройплощадке. Это происходит из-затого, что большинство проектов зданий и сооружений требуют неповторяемых и не унифицируемых арматурных изделий. Снижение трудовых затрат, а соответственно времени строительства можно достигнуть путем переноса части заготовительных работ в производственные мастерские и арматурный цех.

Как правило профессионалы для повышения КПД и высокого качества работ арматурщиковнанимают две специализированные бригады. Одну — для выполнения армирования вертикальных железобетонных конструкций, другую — для горизонтальных железобетонных конструкций. Вторым по трудоемкости в монолитном строительстве являются опалубочные работы, их стоимость может составляет до 0,25 стоимости всех строительных работ.

Причинами такой высокой затратности опалубочных работ является недостаточная разработанность на техническом уровне. Практическом отсутствии нужного количества надежного инструментария для опалубки и невысоком качестве отдельных ее частей. Таким образом планируя расходы учтите, что немалая часть бюджета уйдет на опалубочные и арматурные работы.

Арматурные работы

Арматурные работы это комплекс работ по изготовлению, укладке в форму или установке на место бетонирования арматурных элементов железобетонных конструкций.

Арматура (от лат. armature — снаряжение) элемент железобетонной (стекло пластбетонной, фибробетонной) конструкции, предназначенный для восприятия растягивающих,

Железобетонные конструкции + монтаж, фото и видео

Железобетонные конструкции + монтаж, фото и видео

На сегодняшний день ни один строй. объект не обходится без применения железобетонных изделий (то есть ЖБИ). Каждый день в мире производят примерно 2 миллиарда бетонных изделий, при этом те технологии, которые существуют, постоянно обновляются и еще дорабатываются.

Главным достоинством применения железобетонных конструкций является скорость и удешевление возведения домов разной сложности. Это возможно, в том числе и благодаря изготовлению монолитных железобетонных конструкций.

Характеристики конструкций железобетонного типа

Главные параметры таковы:

  • Повышенная устойчивость и жизнестойкость.
  • Работоспособность отлично переносить температурные перепады, а также сильные морозы.
  • Живучесть к влиянию огня и влаги.

Прочность бетонного изделия будет напрямую зависеть от качества цемента, а еще от качеств, которые имеют используемый песок и гравий. Конечное бетонное качество еще зависит от пористости (отношения числа пор к основному объему), а еще плотности (отношению массы до объема).

Обратите внимание, что бетонная пористость зависит от того, сколько в смеси цемента и появляется из-за испарения лишней воды при его недостаточности. Бетонная плотность напрямую воздействует на прочность изделия и его способность к противодействовать сжиманию.

Устойчивость таких конструкций к огню объяснимо небольшой тепловой проводимостью. Они могут переносить (при этом без заметных разрушений) до +1000 градусов тепла без результатов на протяжении длительного времени. Именно по этой причине бетонная продукция применяется во время строительства промышленных предприятий, которые работают при повышенном уровне температуры. Естественно, что важной особенностью конструкций из железобетона является устойчивость к морозам. Если материал насыщен достаточном количеством воды, то он способен выдерживать многочисленные температурные изменения без ощутимых потерь качества. по исследованиям уменьшение прочности получится минимальным.

Но при всех многочисленных достоинствах бетон характеризуется крайне малым сопротивлением растяжению. Чтобы не было проблем, которые с этим связаны, проводят укрепление элемента из стали армированного типа (к примеру, прутиками или проволокой) или остальных материалов. Такое изделие является крайне прочным и кроме того почти не поддается растяжению.

Подробности

Армирование

Если говорить про армирование, то это является комплексом работ, которые направлены на увеличение степени надежности и прочности изделий из бетона в промышленном и жилом строительстве. Естественно, что одним из самых лучших примеров использования армирования будет создание долговечного и прочного фундамента для покрытия пола. Главная работа заключается в создании основы из металла при стяжке.

Посредством армирования можно уменьшать количество применяемого бетона. Главными материалами для армирования будут:

  • Сетки из полимерного материала.
  • Стекловолокнистые изделия.
  • Армирующие проволочные прутики и сетки.

С таким широким выбором материалом, в любе время можно выбирать лучший вариант, который отвечает высокому качеству изготавливаемой конструкции.

Разновидности

Далее предлагаем рассмотреть различные виды конструкций из железобетона.

Монолитные

Железобетонные монолитные конструкции являются основным типом материала, который применяют для возведения всех типов построек. Железобетон сделан из стали и массы бетона и называется комплексным строительным материалом, который ускоряет темпы строительного процесса.

Важным преимуществом монолита можно называть низкую материалоемкость, а именно пространственная целостность, а если говорить профессионально, статическая высокая неопределенность.

К остальным сильным сторонам можно отнести устойчивостью к огню, прочность, долговечность, простота формообразования, малые расходы на эксплуатирование. А вот из минусов выделим то, что из-за усадки или нагрузок силового типа есть возможность появления трещин, высокая звуковая и тепловая проводимость, а также плотность. Сезонность проведения работ тоже относится к минусам, потому что все они должны быть проведены только в теплое время года.

Сборные ЖБИ

Сборные конструкции железобетонного типа являются изделиями готового типа, и СЖК делают на специализированных предприятиях, где есть все нужные устройства. Это даст возможность уменьшать цену изделий и получать высокую степень производительности. Когда-то изготовление СЖК благоприятно воздействовало на увеличение объемов строительства. Изделия сборного типа из железобетона являются универсальными, и из них есть возможность выстраивать в разную время года и при любой погоде. В подобных сборных конструкциях есть один, но ощутимый минус – большая трудоемкость. Для изготовления стыков используют арматурные приспособления и потому воздействуют на цену.

Железобетонные плиты

Это весьма популярный тип ЖБИ, которые используют на стройках при построении потолков, стен построек, перегородок и в жилых, и в коммерческих постройках. Плита из железобетона очень похожа на прямоугольник, который имеет дверные и оконные проемы, а также выступы для подоконников. На потолочных плитах из ЖБ проемов нет. На случай перевозки панели ставят вертикально под углом в 10 градусов. Категорически важно исключить соприкосновение плит, и под них требуется подкладывать особенные подкладки.

Фермы

Особенные железобетонные фермы используются в роли перекрытий в больших по размеру сооружений. Они сильно похоже на плоский прямоугольник с решетками, и перевозка должна быть произведена строго в положении стоя.

Ригели и балки

Именно балки и ригели применяют в роли компонентов несущего типа, в верхних, боковых и центральных местах строящегося здания. Они могут быть односкатного, двускатного или же с прямыми углами. В процессе специальной перевозки ригели монтируют прямиком по всей длине. В целях ригельной поры пользуются подосновами, которые устанавливают под нижнюю часть. От балочной длины зависит расстояние между прокладками, а сбоку их обязательно важно закрепить по всей длине. Транспортировка должна быть строго вертикально, а перевозка в горизонтальном виде недопустима, изделие может даже разрушиться. Перевозить можно сразу много частей, а между балками требуется прокладывать разделительные подкладки с толщиной больше 0.1 метра.

Сваи

Строительстве зданий и построек промышленного, а также жилого назначения на грунте со слабой несущей способностью, не получится без использования в их фундаменте свай. Железобетонные сваи устойчивые к агрессивному химическому воздействию и практически не подвержены коррозии. Сваи могут сохранить работоспособность во мерзлых и влажных грунтах. Их установку проводят с использованием специализированного оборудования. Использование свай будет обеспечивать устойчивость здания, неизменность и прочность его фундамента. Сваи перевозят, укладывая горизонтально и опирают на подкладки из древесины. Допустима перевозка свай, которые уложены в несколько ярусов.

Стойки

Именно стойки способы послужить опорами электропередающих линий и освещения наружного типа. Их главным назначением является надежное размещение электрических проводов на заданной безопасной дистанции от разных поверхностей. Использование в конструкции опор каркаса из арматуры и специализированных бетонных марок обеспечивает их надежность и продолжительный эксплуатационный срок. Конструкционно такие железобетонные конструкции, как стойки можно поделить на такие виды:

  • Анкерные.
  • Угловые.
  • Промежуточные
  • Концевые.

Помимо этого, стойки для ЛЭП опор могут быть одноцепными и многоцепными. Еще допустимо группирование опор для из перевозки, при соблюдении горизонтального положения. Обязательно, чтобы были специальные подкладки в местах соприкосновения.

Колонны

Железобетонная колонна представляет собой несущие элементы сборного вида каркаса здания и строений производственного и жилищно-общественного предназначения. По большей части колонны могут быть квадратного или прямоугольного сечения. Для подкрановых тяжелых конструкций проводят двухветьевые колонны. Перевозка колонн железобетонного типа может быть произведена с укладкой штабелем, когда первый ряд уложен прямиком на грузовое место, а остальные ряда требуется укладывать на настил из специальных подкладок.

Объемные блоки

При постройке зданий и построек для промышленности применяют объемные блоки. Есть отдельные конструкции, которые используют в общественном и жилом строительстве. Это элементы с тонкими стенками, как правило, с дополнительным заполнением теплоизоляционными и звукоизоляционными материалами, с оконными и дверными проемами.

Они отличаются почти полной готовностью заводского типа. Перевозка блоков объемного типа может быть осуществлена лишь в вертикальном положении, так как они не переносят динамические нагрузки, которые неизбежны при перевозке. Чтобы не допускать смещения блока при движении на грузовых платформах, требуется обустроить специализированные упорные выступы.

СТК (санитарно-технические кабины)

Такие кабины являются пространственной конструкций санитарного узла. Кабина этого типа используется при строительстве зданий для общественного применения и жилья. Есть большие объемы и габариты, и перевозка такого материала разрешена исключительно в вертикальном положении, причем опора осуществляется на грузовую платформу, с применением двух прокладок. Аналогичным методом перевозят лифтовые шахты, и устанавливать кабины требуется на фундамент, который выведен по горизонтальному уровню.

Сборно-монолитные ЖБИ

Они являются совокупностью элементов, и техника сборки проводится посредством совместного укладывания монолитного и сборного железобетона. В такой технологии важную роль будут играть качество взаимодействия сборных частей с монолитом. Допускается разность в габаритах и формах сборных элементов, для того, чтобы достичь лучшего качества. решение требуется принимать с учетом назначения обстоятельств и объектов. Требуется знать, что в СМЖК опалубкой для монолита будет сборный железобетон. Жесткость пространственного типа гарантируется монолитной заливкой, что приводит к снижению расхода материалов. В СМЖК сочетаются преимущества прежних видов, и за счет экономичности дают возможность выстраивать объекты с учетом современных способов. В монолитных элементах широко используют пористые бетоны, из-за чего в значительной степени уменьшается конструкционный вес.

Заключение

Монтаж железобетонных конструкций – тема для отдельной статьи. Такие конструкции используют не просто в постройке зданий, с учетом невысокой тепловой проводимости, применяются в промышленном цеху и не только. Разновидности ЖБК за счет габаритов, веса и условий, требуют точного соблюдения транспортировочного процесса и надлежащей подготовки состава подвижного типа. Технология создания изделий продолжает совершенствоваться.

Сравнение железобетона и металлокаркаса | buildingbook. ru

В этой статье мы сравним 2-е технологии строительства промышленных зданий: металлокаркасного и железобетонного здания.

Прежде всего давайте определим что такое металлокаркасное и железобетонное здание.

Металлокаркасное здание

В металлокаркасном здании несущие элементы (колонны, связи, балки перекрытия и фермы)  выполнены из стали.

Колонны выполняют преимущественно из двутавра или составного сечения из уголков, швеллеров.

Перекрытия до 12 м выполняют из прокатных или сварных балок, более 12 м из ферм. Поверх балок и прогонов монтируют профлист или кровельную сэндвич-панель. В межэтажном перекрытии иногда используют профлист как несъёмную опалубку и делают монолитное перекрытие. Также можно поверх стальных балок монтировать ж.б. перекрытия для увеличения скорости монтажа.

Жесткость каркаса обеспечивается жесткой заделкой колонн в фундамент и/или применением связей и ригелей, либо жестким соединением колонны с фермой или балкой.

Ограждающие стены, как правило, выполняют из сэндвич-панелей.

Преимущества металлокаркасного здания

— Высокая скорость монтажа, которая обеспечивается изготовлением элементов здания на заводе, а на строительной площадке элементы только соединяются при помощи болтового или сварного соединения.

— Отсутствие мокрых процессов, что позволяет вести строительство зимой без устройства тепляков.

— Меньшая нагрузка на фундамент: несмотря на то, что плотность стали выше чем у бетона, у нее и прочность гораздо выше чем у бетона и, при прочих равных условиях, здание из металлокаркаса будет легче чем из железобетона. Посоревноваться с металлом в этом показатели может только дерево.

— Нет необходимости иметь завод под рукой — элементы можно изготовить за тысячу километров от строительной площадки. При строительстве монолитного здания требуется наличие завода не далеко от строительной площадки или устройство мобильного бетонно-растворного узла, что ограничивает его применение в районах Крайнего Севера или Дальнего Востока.

— Металлокаркасное здание легко модернизировать под новые требования при модернизации производства. Элементы легко демонтируются, усиление несущих элементов производится просто приваркой к существующему усиливающего элемента (полосы стали или профиля). При этом усиление конструкции может производится без демонтажа элементов. Иметь способ модернизировать промышленное здание без существенных вливаний финансовых средств очень важно для успешной деятельности предприятия. Установка нового оборудования может потребовать постройки нового здания, если старое не удовлетворяет условиям технологии. В этом случае рациональнее реконструировать здание чем сносить здание и строить новое.

— При демонтаже здания металл можно переплавить, что позволяет повторно использовать данный материал. Это, на мой взгляд, одно из самых важных преимуществ металлокаркасного здания для промышленности. Жизненный цикл пром.здания может быть совсем малым т.к. меняются технологии, из-за дорожания земли или по другим причинам рационально перенести производство в другое место, а старое здание не имеет смысла модернизировать. В этом случае использовать металл для переплавки гораздо эффективнее и экологичнее, чем выбрасывать железобетон на свалку.

— Возможность перенести здание в другое место. Здание можно не только демонтировать, но и смонтировать заново в другом месте. Выполнить это можно не во всех случаях, но иногда можно хотя бы частично. Например очень часть можно встретить бывшие в употреблении кровельные фермы с демонтированного здания.

— Есть множество типовых проектов складов, пром.зданий, административных зданий, что позволяет уменьшить срок проектирования, изготовления и строительства.

— Простота контроля за расходом материала. Иногда это очень важно т.к. не заметно своровать колонну или балку не получится в отличии от бетона, цемента.

— Для монтажа требуется меньше строительной техники, и в большинстве случаев можно ограничится краном.

— Возможность сделать большие пролеты здания. Хотя можно использовать стальные фермы и в железобетонном здании.

Недостатки металлокаркасного здания

— Одним из самых больших недостатков металлокаркасного здания является низкая пожаростойкость конструкций. Несмотря на то, что металл не горит, он очень сильно теряет свои несущие способности при пожаре. Существуют способы для увеличения пожаростойкости, но они приводят к удорожанию и увеличению срока строительства здания. Существуют специальные окрасочные материалы, которые могут увеличить пожаростойкость стальных конструкций до 30 минут. Для большей защиты применяют конструктивную пожарозащиту (обшивка металлоконструкций минеральной ватой, гипсоволокнистыми листами или обетонирование конструкций).

— Низкая коррозионная стойкость, однако при правильном проектировании и эксплуатации этой проблемы нет. Конструкции должны быть хорошо окрашены, регулярно осматриваться на предмет увлажнения, появления коррозии, герметичности конструкции. При правильной эксплуатации конструкции будут служить вечно.

— Более высокая стоимость по сравнению с железобетонными зданиями. Если по близости есть завод по производству бетона, то молонит будет дешевле (на Севере и Востоке нашей страны с этим можно поспорить т. к. там бетон раза в 3 дороже чем в других регионах России). Хотя если мы будем сравнивать не только показатели по общей стоимости, но и разнице во времени на постройку и упущенной прибыли предприятия от работы в это время, то металлокаркас, возможно, выиграет и монолита. Кроме того при строительстве зимой стоимость монтажа мололита возрастает т.к. необходимо прогревать бетон. В каждом конкретном случае нужно сравнивать варианты, но обычно кто что умеет, тот то и строит.

Железобетонное здание

В железобетонном здании несущие конструкции (стены, перекрытия) выполнены из армированного бетона.

Здание может быть монолитным или из сборных железобетонных конструкций (часть элементов изготавливается на заводе, а затем соединяются на площадке при помощи сварки выпущенной арматуры и замоноличивания участка).

Жесткость каркаса обеспечивается жесткой заделкой колонн в фундамент, жестким соединением колонны с перекрытием, использованием диафрагм (монолитных стен).

В промышленном строительстве не редко железобетонные и стальные конструкции используют вместе, например изготавливают колонны из железобетона, а жесткость каркаса обеспечивается наличием стальных связей. Перекрытие тоже может быть из стальных конструкций т.к. использование стальных ферм при больших пролетах более рационально чем использование монолита или плит перекрытия.

Для ограждающих конструкций также можно использовать сэндвич-панели, либо выполнить стены из блоков и утеплить снаружи.

Преимущества железобетонного здания

— Более низкая стоимость по сравнению с металлокаркасным (имеется ввиду там, где бетон имеет не завышенную стоимость). Этот вопрос уже поднимал выше, в каждом отдельном случае необходимо рассчитывать, но в большинстве случаев это утверждение верно.

— Высокая пожаростойкость конструкции. Бетон не сильно изменяет свои свойства от воздействия температуры и защищает арматуру.

— Высокая коррозионная стойкость, которая обеспечивается защитой арматуры бетоном.

— Высокая скорость монтажа при использовании готовых заводских изделий. По скорости монтажа может посоревноваться с металлокаркасным зданием если все изделия выполнены на заводе и на строительной площадке не требуется производить монолитных работ.

— Большой ассортимент готовых железобетонных изделий (плиты перекрытия, колонны, фундаментные блоки).

— Также как и у металлокаркасных зданий есть достаточно много типовых серий зданий.

Недостатки железобетонного здания

— Самым главным недостатком является наличие мокрых процессов при строительстве, что ограничивает, либо затрудняет монтаж конструкций в зимнее время, но это относится к монолитным конструкциям.

— Большие сроки строительства монолитного здания по сравнению с металлокаркасом. Это в основном связано с тем, что бетону нужно время для набора прочности (100% прочности бетон набирает за 28 дней).

— Усилить железобетонные конструкции при реконструкции более затратно и трудоемко чем в металлокаркасном здании.

— Можно еще добавить как недостаток сложность обследования здания т.к. чтобы узнать какая арматура находится в колонне или балке необходимо вскрывать её, но это только при отсутствии проектной документации на здание, что встречается нередко.

— Более ограниченные возможности при реконструкции по сравнению с металлокаркасом.

— Более высокие нагрузки на фундамент.

Вывод

Нельзя сказать что одна технология явно лучше другой, в каждой есть свои плюсы и минусы. Нет плохих материалов, есть не правильное их применение.

Кроме того очень часто в металлокаркасном здании испозуются ж.б. элементы и наоборот. Хорошим примером является использование ж.б. колонн и стальных ферм в промышленном здании, что позволяет сэкономить на колоннах, обеспечить пожаростойкость конструкции и при этом сделать большой и легкий пролет здания.

По стоимости эксплуатации здания практически не отличаются, единственное металлокаркасные здания требуют периодического осмотра на предмет появления коррозии и обновление огнезащитного покрытия (при ее наличии).

Также не корректно сравнивать металлокаркасное и железобетонное здание по теплоизолирующим способностям — в обоих случаях каркас закрывается современными утеплителями снаружи и не контактирует с внешней средой, не создает мостика холода (естественно при грамотном проектировании).

При выборе технологии строительства нужно ответить на несколько вопросов:

— Какие строительные материалы и другие ресурсы доступны на месте строительства?

— Какие сроки строительства?

— Какие противопожарные требования предъявляются к зданию?

— Какие технологические требования предъявляются к будущему зданию?

— Продумать способы доставки материалов на строительную площадку.

— Предусмотреть возможность расширения и модернизации производства.

Frontiers | Аналитическая модель для гибкого сборного бетонного каркаса с учетом многих опасностей, учитывающая сценарии землетрясения и снос колонн

Введение

За последние несколько лет инженерное сообщество уделяло повышенное внимание смягчению и предотвращению множественных опасностей, связанных со строительными конструкциями. Ли и др. (2011) проанализировали современные исследования множественных опасностей с точки зрения (1) убытков и потерь, (2) оценки последствий и (3) стратегий проектирования и смягчения последствий.Подчеркивается важность жизненного цикла и проектирования с множеством опасностей. Гидарис и др. (2017) проанализировали модели устойчивости к множественным опасностям и модели восстановления автомобильных мостов для оценки рисков и устойчивости региональных портфелей и транспортных сетей. Камат и др. (2015) и Shah et al. (2016) оценили остаточное поперечное сопротивление двухэтажного железобетонного каркаса после пожара после землетрясения. Подтверждена эффективность пластической деталировки в улучшении остаточной прочности конструкции.Фуджикура и др. Предложили и экспериментально проверили опору моста, устойчивую к множественным опасностям, с учетом сейсмической и взрывной нагрузки. (2008). ElSayed et al. (2015) предложили схему сейсмически детализированной арматуры в стенах из бетонных блоков для противодействия взрывной нагрузке. Для наиболее часто возводимых многоэтажных железобетонных каркасов многочисленные существующие исследования доказали, что обрушение, вызванное землетрясением, и прогрессирующее обрушение, начинающееся в результате локального разрушения, являются основными видами разрушения многоэтажных железобетонных конструкций (Sozen et al., 1998; Лу и др., 2012). Следовательно, повышение стойкости к сейсмическим воздействиям и прогрессирующему обрушению имеет решающее значение для повышения запаса прочности и сопротивления обрушения железобетонных конструкций.

Прогрессирующее обрушение строительной конструкции относится к непропорциональному цепному разрушению конструкции, инициированному небольшим локальным разрушением, которое может быть вызвано пожаром, взрывом или перегрузкой (Ellingwood, 2006). Типичным примером прогрессирующего обрушения железобетонного каркаса является взрыв в 1995 году федерального здания Мурра в Оклахома-Сити (Sozen et al., 1998). После этого многие страны опубликовали требования к конструкции железобетонных каркасов с прогрессивным обрушением.

Фактически, сейсмические и прогрессивные конструкции для железобетонных конструкций значительно различаются с точки зрения методологии проектирования. Сейсмическое проектирование направлено на противодействие боковой нагрузке на уровне системы и реализацию режима разрушения «сильная колонна-слабая балка» при землетрясении. Следовательно, сейсмостойкость каркасных колонн имеет решающее значение для сейсмических характеристик железобетонной конструкции. Напротив, конструкция с прогрессирующим обрушением должна компенсировать локальные несбалансированные вертикальные нагрузки за счет усиления боковых компонентов для перераспределения несбалансированной гравитационной нагрузки и предотвращения начального распространения разрушения.По данным Lin et al. (2017), железобетонный каркас с относительно низкой расчетной сейсмической интенсивностью вряд ли может соответствовать требованиям проектирования с прогрессирующим обрушением, и его балки должны быть усилены для предотвращения прогрессирующего обрушения. Однако после проектирования прогрессивного обрушения было обнаружено, что вновь добавленное усиление прогрессирующего обрушения в балках может привести к неблагоприятному режиму разрушения «сильная балка — слабая колонна», что, в свою очередь, снизит сейсмические характеристики конструкции.

Для одновременного повышения сейсмической устойчивости и стойкости к прогрессирующему обрушению вновь спроектированных каркасных конструкций из ЖБИ была разработана новая многоопасная упругая сборная бетонная рама (MHRPC), включающая в себя ряд высокоэффективных компонентов, а именно арматуру после натяжения (PT) , стальные уголки, рассеивающие энергию, и срезные пластины, как показано на рисунках 1A, B (Lin et al., под давлением). Кроме того, сейсмические характеристики и характеристики прогрессирующего обрушения недавно предложенной рамы MHRPC были экспериментально сравнены с традиционной RC-рамой посредством сейсмических циклических испытаний образцов соединения балка-колонна и испытаний прогрессивного обрушения двухпролетных подструктур, как показано на рисунках 1C, Д. Испытательные установки показаны на рисунке 1E. Результаты показывают, что по сравнению с обычным RC-каркасом образец корпуса MHRPC демонстрирует значительно меньшие остаточные деформации и меньшее повреждение компонентов после сейсмического циклического испытания.Во время испытания на прогрессирующее разрушение образец MHRPC демонстрирует значительно более высокое сопротивление прогрессирующему разрушению, чем обычный RC-образец, и отвечает требованиям к вращательной способности хорды, как указано в Министерстве обороны (2016), что демонстрирует превосходное сопротивление прогрессирующему разрушению. Сделан вывод, что система рамы MHRPC обеспечивает удовлетворительное решение для повышения сейсмической устойчивости и стойкости к постепенному разрушению RC-рамы.

Рисунок 1 .Схема и результаты тестирования корпуса MHRPC. (A) Деформация рамы MHRPC при удалении столбца. (В) Детали соединения балка-колонна. (C) Сравнение сейсмических циклических характеристик между MHRPC и традиционными RC-кадрами. (D) Сравнение производительности прогрессивного сжатия между MHRPC и обычными RC-кадрами. (E) Испытательные установки (Lin et al., В печати).

Хотя многие экспериментальные, численные и аналитические исследования были проведены на сейсмоустойчивых железобетонных конструкциях (Priestley and Tao, 1993; Wolski et al., 2009; Герами и др., 2013; Fakharifar et al., 2014; Герами и Сиванд-Пур, 2014; Song et al., 2014, 2015; Лу и др., 2015). Сообщается об ограниченных работах по прогрессивному разрушению конструкций этого типа. Более того, существующие аналитические модели для расчета сопротивления прогрессирующему обрушению подходят только для обычных RC-каркасов (Yi et al., 2008; Lu et al., 2018). Обратите внимание, что предлагаемая рама MHPRC состоит из ряда высокопроизводительных компонентов, вклад сопротивления различных компонентов необходимо количественно оценить как в сценариях землетрясения, так и в сценариях удаления колонн.Следовательно, необходимо предложить точную и простую в реализации аналитическую модель для сейсмических расчетов и проектов прогрессивного обрушения каркасной системы MHRPC.

На основе экспериментальных результатов в этом исследовании предлагается аналитическая модель для расчета структурного сопротивления каркаса MHRPC с аналитическим учетом сценариев землетрясения и удаления колонн. Результаты сравниваются с экспериментальными и демонстрируют хорошее согласие. Это исследование может послужить справочным материалом для проектирования устойчивых к множеству опасностей каркасных железобетонных конструкций.

Вклады сопротивления ключевых компонентов в раме MHRPC

Циклическое сейсмическое испытание

Согласно Lin et al. (в печати) результаты измерения арматуры РТ и стальных углов в сейсмических циклических испытаниях показаны на Рисунке 2. Результаты показывают, что сила в сухожилиях увеличивалась по мере увеличения амплитуды вращения сустава (Рисунок 2A). Между тем было обнаружено, что стальные уголки деформируются и рассеивают энергию после того, как вращение соединения достигает 1,6% (рис. 2В).По сравнению со стальными углами сдвиговые пластины оставались эластичными во время циклических сейсмических испытаний (Lin et al., В печати).

Рисунок 2 . Результаты измерений сейсмоциклических испытаний. (A) Сила сухожилия. (B) Угловая деформация (Lin et al., В печати).

Испытание на прогрессивное обрушение

Результаты измерения РТ-арматуры, стальных уголков и срезных пластин в испытании на прогрессирующее разрушение показаны на рисунке 3. Согласно экспериментальным наблюдениям Lin et al.(в печати) процесс загрузки образца MHRPC можно разделить на этапы балочного механизма и цепного механизма. На этапе балочного механизма прогрессивное сопротивление разрушению обеспечивается действием сжимающей дуги (CAA) и изгибной способностью балок. Смещение, соответствующее пиковому сопротивлению на этом этапе, определяется как D b , как показано на рисунке 3B. На стадии цепного механизма прогрессивное сопротивление разрушению возникает из-за силы цепной связи, действующей на арматуру РТ и стальные уголки.Смещение, соответствующее требуемому кодовому повороту хорды (т.е. 0,20 рад), определяется как D 0,20 , как показано на Рисунке 3B (Министерство обороны, 2016). Согласно показаниям тензодатчика на срезной пластине, срезная пластина действует как консольная балка и противостоит поперечной силе, передаваемой от болта во время испытания (Lin et al., В печати).

Рисунок 3 . Результаты измерений теста прогрессирующего обрушения. (A) Сила сухожилия. (B) Угловая деформация (Lin et al., В печати).

Можно сделать вывод, что для предложенной рамы MHRPC рассеивающие энергию стальные уголки и арматурные стержни служили ключевыми компонентами сопротивления нагрузке как при сейсмических циклических испытаниях, так и при испытаниях на прогрессирующее обрушение. Пластина сдвига была ответственна за передачу части силы сдвига на концах балки и обеспечение большой способности вращения хорды в сценарии удаления колонны. Таким образом, в данном исследовании основное внимание уделяется анализу вкладов сопротивления арматурных стержней и стальных уголков.На основе анализа на уровне компонентов разработана аналитическая модель для расчета сейсмических циклических и прогрессирующих обрушений

2. Историческая справка о стальных мостах — Сборные стальные мостовые системы: окончательный отчет — ABC — Ускоренное — Технологии и инновации — Строительство

Сборные стальные мостовые системы: окончательный отчет

2. История стальных мостов

В этой главе представлен обзор исторической справки и проектирования современных применений сборных стальных мостов.Многие типы сборных стальных мостовых систем использовались в проектах восстановления для замены изношенных мостов. Многие производители в настоящее время предлагают сборные мосты для различных применений, в том числе:

Временные мосты: В качестве альтернативы дорогостоящим объездным дорогам, поддержанию дорожного движения и увеличению интенсивности движения, сборные стальные мосты используются для отклонения движения во время ремонта, восстановления, строительства или замены мостов. Эти мосты устанавливаются как временная конструкция во время строительства, а затем разбираются и хранятся до тех пор, пока не будут снова использованы в качестве временной конструкции.

Аварийные мосты также необходимы с точки зрения безопасности и из-за антитеррористических опасностей, таких как столкновение с кораблем, удар грузовика, пожар и взрыв. Стихийные бедствия, такие как ураганы, оползни, пожары и смерчи, могут разрушить мост в результате размыва или обрушения. Типичные сборные мосты можно возвести намного быстрее, чем время возведения монолитной конструкции. Более того, с увеличением угрозы для инфраструктуры нашей страны из-за терроризма, эти системы могут быть использованы во время чрезвычайного положения в стране.

Постоянные мосты: Постоянная конструкция требует расчетного срока службы 75 лет в соответствии с техническими условиями проектирования мостов AASHTO LRFD, третье издание (2004 г.). Основная цель этого исследования — предоставить рекомендации, которые повысят использование сборных стальных мостов в качестве постоянных мостов.

Системы, которые используются сегодня, значительно изменились по сравнению с оригинальными конструкциями, разработанными более 60 лет назад. Сегодня конструкции длиннее, шире, прочнее и долговечнее.В этой главе представлена ​​история развития и обсуждаются общие методы, используемые сегодня, а также инновации, которые присутствуют в индустрии сборных мостов. Хотя некоторые из систем относительно дороги, возможность быстрой замены настилов или целых надстроек делает их привлекательным вариантом. Кроме того, поскольку они получат широкое признание и использование, массовое производство систем сделает их более экономичными.

Промышленность сборных конструкций участвует в строительстве стальных мостов, прежде всего, в поставках компонентов, которые предварительно собираются на заводе.За счет массового производства и сокращения времени строительства на месте чаще всего достигается экономическая выгода.

Инновационные проектировщики и строители мостов находят способы предварительно изготовить целые сегменты надстройки. Сборные композитные элементы включают стальные элементы, предварительно изготовленные с композитным настилом, которые транспортируются на строительную площадку, а затем устанавливаются на месте. Сборные системы также могут быть построены на полосе отвода вдоль моста, а затем установлены на место.Предварительное изготовление в таком масштабе дает преимущества, заключающиеся в более простой конструкции, сокращении времени строительства на месте и, как следствие, сокращении затрат на управление движением и объезды проезжающих частей и перевозки товаров.

2.1 Надстройки

Первые действительно модульные сборные стальные мостовые системы были разработаны в 1930-х годах для удовлетворения потребностей британских вооруженных сил в удаленных районах. Основные элементы представляют собой фермы, состоящие из «панелей», скрепленных болтами.Затем настил простирается между элементами фермы с комбинацией поперечных балок перекрытия и стального настила или решетки. Эти системы именуются «мосты панельного / балочного / палубного типа».

Второй основной тип сборных стальных мостовых систем был разработан в 1950-х годах в качестве замены разрушающихся деревянных мостов. В этих системах используются сборные стальные пластинчатые балки или полные ферменные элементы со стальным настилом, размещенным поверх этих основных элементов.Эти системы именуются «мосты с настилом и балками».

2.1.1 Временные мосты / аварийные мосты

Наиболее широко известной формой сборных стальных мостов является система типа «Панель / Балка перекрытия / Настил». Ферменные мосты, состоящие из двух продольных вертикальных элементов фермы, поперечных навесных балок, прикрепленных к нижнему поясу, и настила, прикрепленного к верхней части балок, имеют корни, относящиеся к I веку до нашей эры.

Мостовая система Каллендера-Гамильтона

Современная сборная система панели / перекрытия / настила была впервые запатентована А.М. Гамильтон в 1935 году. Мост использовался для быстрой мобилизации, чтобы позволить военным получить доступ к удаленным местам или для замены разрушенных мостов во время конфликта. Конструкция была сосредоточена на серии косынок, которые позволяли прямое соединение продольных, диагональных, вертикальных и поперечных элементов каркаса. Централизация точек соединения увеличила скорость строительства, а также позволила изготавливать идентичные панели из идентичных элементов и затем устанавливать их на месте. Рисунки 2.1 и 2.2 — это оригинальные дизайнерские чертежи, зарегистрированные Управлением США по патентам и товарным знакам. Эта система в настоящее время известна как система Каллендера-Гамильтона.

Рисунок 2.1: Патентная информация А.М. Гамильтона, высота

Патент США №: 2,024,001 — Источник: https://www.uspto.gov/

.

Рисунок 2.2: Патентная информация А.М. Гамильтона, деталь вставки

Патент США №: 2,024,001 — Источник: https://www.uspto.gov/

.

Поскольку косынка несла прямое крепление вертикальных, диагональных и поперечных элементов, поперечная жесткость балок перекрытия изолирована и, таким образом, увеличена.Элементы и точки соединения имеют модульную конструкцию, поэтому многие аналогичные компоненты могут быть установлены для различных применений. Панели фермы, которые уложены друг на друга, могут быть легко получены путем соединения двух предварительно изготовленных косынок вместе, образуя центральное место для всех соединительных элементов.

Эта конструкция была усовершенствована сэром Дональдом Бейли в 1940-х годах и является предшественницей того, что сейчас является наиболее часто изготавливаемой сборной стропильной системой, известной как «Мост Бейли».

Мост Бейли

Сэр Дональд Бейли, британский военный инженер, адаптировал методологию, которую он запатентовал в 1943 году. Система панельного моста Бейли сохранила ту же базовую конструкцию, но приняла новую схему как для метода строительства, так и для системы соединения панелей. Критерий оригинального дизайна:

  1. Основные компоненты должны были быть стандартизованными и полностью взаимозаменяемыми.
  2. Отдельные компоненты должны были быть перенесены группой из шести человек или меньше.
  3. Комплектующие должны были транспортироваться на трехтонном военном грузовике.
  4. Мост должен был иметь возможность быстрого возведения, поскольку он требовался для целей военного нападения.
  5. Компоненты должны были иметь возможность создания нескольких конфигураций для обеспечения различных условий нагрузки и пролетов.

Конструкция состоит из основных несущих боковых ферм, построенных из сборных модульных прямоугольных панелей (10 футов длиной и 4 фута 9 дюймов высотой от центра к центру соединений с отверстиями под штифт).Панели скрепляются штифтами или болтами встык на своих верхних и нижних поясах, образуя ферму необходимой длины. На рис. 2.3 показаны все компоненты, из которых состоит система панельного моста Bailey.

Рисунок 2.3: Стандартные компоненты Bailey

Патент Великобритании №: 553,374 (1943) — Источник: http://www.baileybridge.com/

.

Подобно системе Каллендера-Гамильтона, фермы панелей могут быть размещены бок о бок для образования многосекционных ферм и могут быть скреплены болтами вертикально, когда требуется конструкция с несколькими фермами двойной высоты для более длинных пролетов.С помощью этой системы можно построить более длинные пролеты, кратные длине панели, а грузоподъемность может быть увеличена за счет использования двойных ферм в вертикальной и горизонтальной плоскостях. На рис. 2.4 показаны пять конфигураций, которые можно получить с помощью стандартных компонентов системы мостов Bailey Panel.

Рисунок 2.4: Конфигурации Bailey

Патент Великобритании №: 553,374 (1943) — Источник: http://www.baileybridge.com/

.

Метод строительства моста Бейли абсолютно необходим с точки зрения его практичности.Мост может быть установлен двумя способами: 1) спуском моста (прогрессивная консоль) от одного конца до другого (рис. 2.5) или 2) подъемом на место с помощью крана. Система панельных мостов Bailey является основой для проектирования всех современных сборных мостов панельного / балочного / настилового типа.

Рисунок 2.5: Схема запуска моста Бейли

Источник: http://www.baileybridge.com/

Военный мост Бейли M2 до сих пор используется военными США, а также продается государственному департаменту транспорта для использования в качестве временных сооружений во время восстановления, строительства или чрезвычайных ситуаций.На рисунке 2.6 ниже изображен мост Бейли, собираемый вооруженными силами США на месте.

Рисунок 2.6: Ручная сборка моста Bailey M2

Источник: http://www.baileybridge.com/

Департамент транспорта Калифорнии (Caltrans) недавно приобрел 200 футов моста Bailey M2 для обеспечения движения транспорта во время строительства постоянного моста на шоссе 1. Используя универсальность M2, мост затем был использован для строительства двух временных пролетов длиной 150 футов в длину на шоссе 395.На рис. 2.7 показан мост Бейли в полностью консольном спуске с пролетом 180 футов.

Рисунок 2.7: Запуск моста Бейли с полной консолью

Источник: http://www.baileybridge.com/

В 1970-х годах патент Бейли истек, и две британские компании, Acrow, Ltd и Mabey and Johnson, Ltd, выпустили улучшенные версии оригинального дизайна.

Мост Акроу

Acrow Ltd. получила патент в 1973 году на свою систему, основанную на конструкции Бейли.С тех пор система была обновлена ​​и запатентована в 1990 году, чтобы сделать ее более прочной, длинной и адаптируемой. Нынешняя конструкция моста «3-го поколения» легче оригинальной конструкции с фермой, которая на 50% глубже, на 50% прочнее на изгиб и на 20% прочнее на сдвиг. Эти улучшения достигаются за счет улучшенной формы и конструкции конфигурации панели. Треугольные панели отличаются от оригинальной конструкции решетки в том, что панели можно расположить и закрепить штифтами, чтобы устранить напряжения, связанные с провисанием отверстий и упругим прогибом.Для более длинных пролетов панели можно также поставить вертикально и соединить для создания двухуровневой системы с повышенной жесткостью.

Обычно, когда возводятся традиционные двухъярусные системы, увеличенное количество стали в секции значительно и увеличивает собственный вес. Однако в нынешней конструкции Acrow количество стали сведено к минимуму благодаря форме панели. Это позволяет увеличить пролеты и увеличить грузоподъемность. На рис. 2.8 подробно представлены чертежи, изображенные в U.S. Записи Ведомства по патентам и товарным знакам.

Рисунок 2.8: Патентная информация Acrow, 1990 г.

Источник: https://www.uspto.gov/

Нынешние системы моста Акроу и моста Бейли могут охватывать до 450 футов и обеспечивать ширину до 3 полос движения. Тротуары также могут быть консольными с обеих сторон мостов. Мост Acrow используется во всем мире в приложениях, где требуется временная или постоянная конструкция.

Управление магистрали Нью-Джерси выбрало панельный мост Acrow серии 700 в качестве временного объездного моста, в то время как существующий мост был расширен с 12 до 14 полос.Чтобы свести к минимуму нарушение движения транспорта, подрядчику было разрешено закрыть вечером три из 12 полос движения для использования в качестве плацдарма. Три соседние полосы движения можно было закрыть только на 15 минут, пока над ними был установлен временный объезд. Подрядчик смог предварительно смонтировать шесть пролетов Acrow 700 по краям шоссе и с помощью одного крана и установить их на место в отведенное время.

В другом приложении панельный мост Acrow 700XS был установлен в «Граунд Зиро» после террористической трагедии в Всемирном торговом центре, чтобы помочь в восстановительных работах.Мост представлял собой конструкцию длиной 460 футов и шириной 30 футов, и ее держали на месте, чтобы помочь удалить 1,8 миллиона тонн мусора. Мост также остался на месте во время процесса восстановления на участке площадью 16 акров. На рис. 2.9 показано строительство моста Acrow 700 XS со сборными опорами с использованием панелей Acrow, используемых для строительства моста.

Рисунок 2.9: Возведение моста Acrow 700XS в районе Ground Zero в Нью-Йорке

Источник: http://www.acrowusa.com/

Рисунок 2.10 показан вид с воздуха на два временных панельных моста Acrow серии 700 длиной 1000 футов во время установки на объездной дороге Вантаг-Паркуэй в Джонс-Бич, Лонг-Айленд, штат Нью-Йорк.

Рисунок 2.10 Два моста Acrow 700XS длиной 1000 футов, установленные в Нью-Йорке

Источник: http://www.acrowusa.com/

Мост Маби Джонсон

Mabey Johnson, Ltd., в 1987 г. получила патент на свою систему, также основанную на конструкции Bailey. Их конструкция идентична форме решетки и структуре оригинальной концепции Bailey, но включает элементы новой формы в систему панелей.Панели верхнего яруса изготавливаются переходной формы, что позволяет ввести секционную ферму с двухъярусной системой в центре для усиления моста для длинных пролетов. На следующих рисунках 2.11 и 2.12 показана схема инновационной конструкции панельной фермы.

Рисунок 2.11 Отдельная ферменная панель Mabey Johnson

Источник: https://www.uspto.gov/

Рисунок 2.12: Схема монтажа фермы, показывающая переходные панели Mabey Johnson

Источник: https: // www.uspto.gov/

Эта концепция дизайна доказала свою эффективность и привела к следующей запатентованной инновации Маби Джонсон. В их патентное усовершенствование 2003 г. добавлен элемент для уменьшения провисания длиннопролетных ферм. В новой конструкции нижний пояс закреплен болтами, как и ранее. Однако верхний пояс состоит из облицовочной пластины, в которую можно добавить прокладки для увеличения зазора в верхнем поясе. Это позволяет постепенно увеличивать изгиб, тем самым уменьшая некрасивый эффект прогиба фермы. Фигура 2.13 деталей элементов дизайна.

Рисунок 2.13: Система соединения штифтов Mabey Johnson

Источник: https://www.uspto.gov/

Мост Маби Джонсон также имеет увеличенные панели по сравнению с 10-футовой системой моста Бейли. 15-футовые панели одинаково маневренны вручную, и команда из пяти или шести человек может построить и установить двухполосный мост длиной 100 футов за пять дней. Например, когда внезапные наводнения размыли автомобильный мост в Нью-Мексико, Mabey смогла спроектировать замену в течение 24 часов, используя компоненты, уже накопленные DOT Нью-Мексико.100-футовый двухполосный мост с чистым пролетом был возведен и готов к эксплуатации в течение недели. На рис. 2.14 показан пример из Соединенного Королевства модели дельты моста Мабей и Джонсон, охватывающий более 100 футов с 3 полосами движения.

Рисунок 2.14: Мост Маби и Джонсон

Источник: http://www.mabey.co.uk/

Мост Янсона

Обладая сильным присутствием в Европе, Janson Bridging применила более постоянный дизайн к оригинальной конструкции Bailey. Мосты Бейли и Акроу были введены как временные мосты; следовательно, усталость не была критерием проектирования.Однако следует отметить, что эти типы мостов содержат детали, чувствительные к усталости, которые могут вызвать беспокойство, если их оставить на неограниченное время. Мост Янсона используется в качестве постоянного моста, поэтому при разработке системы учитывались характеристики усталости. Мостовая система изготовлена ​​из высокопрочной стали; Мост из тяжелых панелей (HPB) обладает большей устойчивостью к усталости и, следовательно, более длительным сроком службы. Единичная панель системы HPB — 12.5 футов и может быть спроектирован так, чтобы выдерживать тяжелые строительные нагрузки или 2 полосы нагрузки HS20-44. Благодаря использованию стального настила конструкция сравнима с традиционным мостом с точки зрения прочности и долговечности.

На рис. 2.15 показан Janson HPB во время монтажа.

Рисунок 2.15: Janson HPB во время монтажа

Источник: http://www.jansonbridging.com/

Мост Quadricon

Модульная мостовая система Quadricon (QMBS) похожа на систему Bailey Bridge, но с некоторыми нововведениями в конструкции.QMBS — это комплексная система для строительства сборных стальных мостовых надстроек из стандартизированных модульных стальных компонентов серийного производства. Система представляет собой попытку реализовать более постоянный подход к конструкции сборных стальных конструкций. Ожидаемый жизненный цикл QMBS составляет 75 лет. В настоящее время мосты Quadricon были построены в Азии за последние 30 лет, и ни один из них не потребовал значительного ремонта.

Система состоит из сборных модульных стальных треугольников, соединенных элементом, называемым «Unishear Connector», на каждом углу для образования фермы.Окончательная ферма может принимать различные формы и конфигурации с различными требованиями к нагрузке, назначаемыми для каждого приложения. Пролет может составлять от менее 100 футов до более 500 футов. На рис. 2.16 показаны общие детали системы Quadricon.

Рисунок 2.16: Модульная система Quadricon

Источник: Civil Engineering, апрель 1999 г.

Важные вопросы, такие как долговечность соединителей Unishear, усталостные свойства, соблюдение требований, установленных Американской ассоциацией государственных служащих автомобильных дорог и транспорта, а также наличие критически важных элементов в стандартной конструкции, необходимо будет изучить и решить перед внедрением. эти системы как постоянная структура в Соединенных Штатах.На рис. 2.17 показано несколько собранных вместе модульных блоков Quadricon.

Рисунок 2.17: Прототип Quadricon

Источник: http://www.quadricon.com/

Рисунок 2.18 демонстрирует впечатляющее использование системы Quadricon в Азии.

Рисунок 2.18: Мостовая система Quadricon

Источник: http://www.quadricon.com/

Хотя вышеописанные системы временных мостов широко используются в Европе и Азии в качестве приемлемого решения для замены постоянных мостов, результаты этого проекта показывают, что Соединенные Штаты не спешат принимать эти конструкции для постоянных мостов, что можно отнести к отсутствие четко установленных критериев усталости и значительных усилий, необходимых для обслуживания этих мостов.

2.1.2 Постоянные мосты

В 1950-х годах промышленность сборного железобетона сформировалась и нацелилась на быстрый выход на рынок мостов. Быстро стало понятно, что настил из сборного железобетона может быть применен к стальным продольным балкам, чтобы заменить стареющие деревянные мосты по всей стране. На рисунке 2.19 изображен изношенный мост с сборной системой продольных балок. Обратите внимание, что оригинальный мост был оставлен на месте, чтобы избежать проблем с окружающей средой, связанных с удалением моста.

Рисунок 2.19: Замена продольной балки Фото

Источник: http://www.acrowusa.com/

Обычные стальные балки и системы бетонных настилов

Сборные системы продольных балок могут обеспечить быстрое средство замены поврежденных или изношенных мостов. Эти модули также могут использоваться для замены отдельных пролетов более крупных конструкций. Хорошим примером такого применения является проект восстановления моста I-95 через реку Джеймс в Ричмонде, штат Вирджиния.По этому мосту проходят полосы проезжей части как в северном, так и в южном направлении. В этом проекте 45 из 50 существующих пролетов моста были заменены на совершенно новые. Остальные пять пролетов состояли из четырех пролетов пластинчатых балок и одного пролета фермы длиной 269 футов. Конструктивные элементы пролета фермы и пластинчатые фермы четырех оставшихся пролетов были признаны в хорошем состоянии и не требовали замены, однако плита настила всех пяти пролетов имела значительный износ, требующий замены.Поэтому были заменены только настилы плоской балки и пролеты фермы с использованием системы настила с заполненной сеткой.

Все работы по закрытию переулков и строительные работы проводились в ночное время с 23:00 до 6:00. При полной замене 45 пролетов моста строительные бригады распилили большие секции бетонной плиты настила с тремя прикрепленными стальными балками и использовали пару кранов для снятия и установки отрезанных сегментов на грузовики для транспортировки за пределы строительной площадки. После того, как опорные опоры были подготовлены, автомобиль с резиновыми протекторами перевез новые сменные сегменты моста с ближайшей производственной площадки на площадку моста.Два крана объединились, чтобы снять каждый сегмент с транспортного средства и установить его в окончательном месте на опорах моста. Используя эту схему строительства, подрядчик смог заменить 3-полосный широкий пролет моста за ночь работы. На рис. 2.20 подробно показан процесс замены 45 пролетов на мосту через реку Джеймс.

Рисунок 2.20: Подъем сборных сегментов для моста через реку Джеймс

Источник: http://www.roadstothefuture.com/I95_JRB_Restoration.html

Замена настила моста на остальных пяти пролетах была достигнута путем сначала просверливания отверстий и вставки подъемных тросов в настил с последующим распилом и удалением секций настила, как показано на рисунках 2.21 и 2.22. После снятия палубы секции плиты с заполненной решеткой были вывезены на мостик с помощью бортового прицепа. Затем секция плиты с заполненной сеткой была поднята и опущена на место, как показано на рис. 2.23. Затем вдоль фланца балки были установлены соединители, работающие на сдвиг, с последующей заливкой полимербетона для заполнения стыков, как показано на рис. 2.24.

Рисунок 2.21: Бурение и установка подъемных тросов

Рисунок 2.22: Распиловка и удаление существующей бетонной плиты

Рисунок 2.23: Размещение нового настила из бетонной сетки

Рисунок 2.24: Готовая дека

В следующих разделах подробно описаны текущие инновации в сборных системах настилов / балок мостов с акцентом на некоторые из продуктов, доступных в настоящее время.

Система железнодорожных платформ

Концепция использования железнодорожных платформ в качестве временного моста была разработана W.H. Wattenbug из Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса. Система, хотя и использовалась в сельских районах для постоянного моста, никогда не рассматривалась для использования в качестве временного моста до 1994 года.На этом этапе был разработан концептуальный проект, отвечающий требованиям загрузки на шоссе. Модульная система состояла из платформы-платформы, выступающей в качестве фундамента и поддерживающей полувагоны, которые служат в качестве колонн, которые, в свою очередь, поддерживают платформу, которая действует как изогнутый колпак. Палубная система состоит из четырех платформ, сблокированных бок о бок. На рис. 2.25 показана концепция.

Рисунок 2.25: Модульная система железнодорожных платформ

Источник: / публикации / publicroads / 95fall / p95au2.CFM

Система использовалась в Калифорнии и все еще тестируется на функциональность. Одним из недостатков конструкции является неотъемлемая потребность в больших количествах поперечных распорок, а также то, что основание нецелесообразно для использования в подводных условиях. Однако было признано, что настил платформы является экономичным решением требований к настилу моста для использования во временных сооружениях.

Комбинированная космическая ферма

Космические ферменные конструкции обычно используются в конструкциях двухсторонних крыш и перекрытий, а в последнее время стали предметом проектирования для использования в качестве надстроек мостов.Конструктивная надежность с точки зрения высокого отношения жесткости к весу, высокого отношения прочности к весу и наличия множества альтернативных путей нагружения оказывается одинаково эффективной при проектировании мостов. Один из таких примеров составной космической фермы состоит из конструкции фермы из цилиндрической стальной трубы, изготовленной из равносторонних треугольников, образующих ферму треугольной формы с предварительно изготовленным настилом. Хотя эта конструкция использовалась в основном в Европе в качестве временного моста, обширные исследования и разработки привели к созданию конструкции, которую можно рассматривать как постоянную конструкцию.Первоначальная стоимость — недостаток конструкции такого типа; однако стандартизация компонентов и методов еще предстоит полностью изучить. Следовательно, мост с пространственной фермой, хотя и возможен в сборке, еще не полностью модулирован для ускорения строительства.

Примером стальной пространственной стропильной системы является виадук Люлли длиной 1000 футов, расположенный на швейцарском шоссе A1. Расположенный недалеко от деревни Люлли в кантоне Фрибург, Швейцария, виадук соединен с шоссе A1.Пересекая сельскую равнинную долину, окруженную болотами и деревьями, мост завершил шоссе между Муртеном и Ивердоном.

Инновационная конструкция предлагала легкую и прозрачную конструкцию треугольного поперечного сечения, целиком изготовленную из нежестких круглых труб. Результатом стали сдвоенные космические фермы с типичным пролетом 140 футов. Каждое поперечное треугольное поперечное сечение имеет высоту 9,5 футов и ширину 13 футов и поддерживается одной тонкой опорой. Наибольший диаметр и толщина трубок — 20 дюймов и 2 дюйма.75 дюймов соответственно. Сварные К-образные и КК-соединения внахлест образуют соединения распорки с поясом вдоль верхнего и нижнего поясов соответственно. Бетонная плита перекрытия соединяется непосредственно с верхним поясом равномерно распределенными сварными соединителями, работающими на сдвиг. На рисунках 2.26, 2.27 и 2.28 показаны поперечные сечения этой конструкции.

Рисунок 2.26: Поперечное сечение стальной пространственной фермы виадука Люлли на пирсе

Источник: http://www.dic-ing.ch/data/lully.pdf

Рисунок 2.27: Поперечное сечение при среднем пролете

Источник: http://www.dic-ing.ch/data/lully.pdf

Рисунок 2.28: Деталь поперечного сечения сборной бетонной плиты

Источник: http://www.dic-ing.ch/data/lully.pdf

На рисунках 2.29, 2.30 и 2.31 ниже показаны важные детали соединения, выполненные между элементами фермы из стальных труб, а также верхними поясами фермы и сборными бетонными плитами.

Рисунок 2.29: Деталь соединения верхнего пояса бетонной плиты и стальной фермы

Источник: http: // www.dic-ing.ch/data/lully.pdf

Рисунок 2.30: Деталь соединения нижнего пояса к диагонали

Источник: http://www.dic-ing.ch/data/lully.pdf

Рисунок 2.31: Деталь соединения нижней поясной хорды с диагональю

Источник: http://www.dic-ing.ch/data/lully.pdf

На рис. 2.32 показан мост во время строительства и законченная конструкция.

Рисунок 2.32: Продольный вид во время строительства

Источник: http: // www.dic-ing.ch/data/lully.pdf

Рис. 2.32 (продолжение): Вид на мост во время строительства

Источник: http://www.dic-ing.ch/data/lully.pdf

Рисунок 2.32 (продолжение): Завершенный мост через Виадук Лулли — Швейцарское шоссе A1

Источник: http://www.dic-ing.ch/data/lully.pdf

Другие мосты с композитными стальными фермами и балками были спроектированы и построены в Европе и Японии. В частности, мост Ройз возле Гренобля, Франция, был спроектирован Ж.Консультанты Muller International (Жан М. Мюллер) и строительство завершилось в 1990 году. Проект включал уникальные модульные методы строительства; однако сокращение времени и затрат на строительство в этом «экспериментальном» проекте было ограничено. Другие построенные проекты — это крупные мосты, которые не подходят к категории «сборных стальных мостовых систем», как в целях настоящего исследования.

В настоящее время разрабатываются новшества, связанные с этой технологией, например, использование сборных бетонных элементов в качестве нижнего пояса фермы.Также проводится анализ, чтобы обеспечить стандартизацию конструкции и проектирования для создания более экономичных приложений.

Композитная пространственная ферма с сборными железобетонными плитами настила после натяжения имеет большие перспективы в качестве инновационной системы настилов / балок.

Бетонные настилы инверсионного типа и стальные композитные системы

Эта мостовая система представляет собой сборную конструкцию из предварительно сжатого бетона и стали из композитного материала, состоящую из стальных балок и бетонной плиты, которая действует как составная единица, выдерживающая собственную статическую нагрузку.Палуба отлита в перевернутом виде в виде опалубок, подвешенных к стальным балкам, что позволяет объединенному весу опалубки и бетона оказывать на балки предварительное напряжение. Кроме того, когда блоки переворачиваются, бетонный настил предварительно сжимается. Возникающее в результате сжатие бетонного настила обеспечивает повышенное сопротивление растрескиванию. Изготовление блоков в контролируемых условиях позволяет заменять секции моста даже в самые холодные зимние месяцы с минимальным временем закрытия полосы движения.Системы могут быть изготовлены любой ширины с пролетом от 20 до более 100 футов. При транспортировке по автомагистралям ширина блоков обычно не превышает 8 футов. Они также могут быть перекошены или содержать вертикальные изгибы, как того требует сайт. На рисунке 2.33 изображена текущая методология проектирования.

Следует отметить, что этот тип моста был впервые представлен и запатентован под торговой маркой «Inverset». С тех пор срок действия этого патента истек, и система больше не является частной собственностью. В следующем разделе и в этом отчете эта система будет называться «инвертированный тип», чтобы отличать ее от других систем.

Рисунок 2.33: Система композит сталь / бетон

Источник: http://www.dot.ca.gov/hq/esc/Translab/pubs/Tappan_Zee_Bridge_Report.pdf

На рис. 2.34 показана диаграмма напряжений во время литья. Верхняя полка балки находится в состоянии сжатия, а нижняя полка в растяжении, как это обычно бывает с любой балкой, подвергающейся вертикальным нагрузкам. По мере затвердевания бетона в формах балка поддерживается на заданном уровне прогиба, а линейное распределение напряжений фиксируется в балке как начальное предварительное напряжение.

Рисунок 2.34: Распределение напряжений во время литья

Источник: http://www.dot.ca.gov/hq/esc/Translab/pubs/Tappan_Zee_Bridge_Report.pdf

После того, как бетон затвердеет и достигнет проектной прочности, блок поворачивают в вертикальное положение, при этом бетонный настил накладывается на стальные балки. В этом окончательном положении секция подвергается изменению напряжения, как показано на Рисунке 2.35 ниже. Бетонный настил находится в состоянии сжатия, верхняя полка стальной балки (которая была нижней полкой во время литья) остается в напряжении, а нижняя полка балки (верхняя полка во время разливки) разжимается до почти нулевого напряжения.Обратите внимание, что верхняя полка балки в составном сечении находится на нейтральной оси.

Рисунок 2.35: Распределение напряжений в составном сечении (только с постоянными нагрузками).

Источник: http://www.dot.ca.gov/hq/esc/Translab/pubs/Tappan_Zee_Bridge_Report.pdf

Система недавно использовалась во время проекта замены настила моста Таппен Зи.

Система имеет большой потенциал для большего сокращения экономики и времени строительства как система палубно-балочного моста с надлежащим новаторским дизайном и деталями.

Арочные панели из армированного бетона (FRC)

Плиты настила из армированного волокном бетона (FRC) без внутреннего растягивающего армирования также известны как плиты настила без стали и коррозии. Монолитная версия этих плит уже была применена на четырех автомобильных мостах в Канаде. Сборный вариант плит настила без стали был разработан после обширных экспериментальных исследований. Испытания натурных прототипов сборных плит были проведены на одном лесном мосту и одном морском сооружении.

В монтируемой версии системы сдерживание обеспечивается двумя элементами. Во-первых, плита сделана составной с опорными балками из стали или предварительно напряженного бетона, а сопротивление в плоскости в продольном направлении обеспечивается осевой жесткостью балок. Во-вторых, в поперечном направлении необходимое ограничение обеспечивается за счет добавления внешних стальных лент, обычно размером 1 дюйм х 2 дюйма в поперечном сечении и расположенных на расстоянии около 4 футов по центрам, что препятствует боковому смещению соседних балок.Недавние исследования подтвердили, что нижняя поперечная стальная арматура выполняет ту же сдерживающую функцию, что и внешние стальные ленты.

Типичное поперечное сечение панелей, использованных в экспериментальной работе, показано на рисунке 2.36. Внешние стальные ремни присоединяются к бетонному настилу во время заводского изготовления, причем только концы заделаны и закреплены рядом из трех стальных шпилек. Таким образом, на этапе заводского изготовления на панели обеспечивается поперечное поперечное ограничение.Нижняя часть панелей может быть профилирована так, чтобы напоминать нижнюю сторону неглубокой арки, тем самым уменьшая статическую нагрузку. Вес является важным фактором при транспортировке сборных элементов, особенно в удаленные места.

Панель поддерживается стальными балками, расстояние между центрами которых составляет 11,5 футов. Панель имеет постоянную толщину в 6 дюймов в средней части ее ширины, что обеспечивает номинальное отношение пролета к глубине 23: 1.

Шпильки прикрепляют ремни к бетонной плите.Чтобы система была полностью композитной, панель также необходимо соединить с опорными балками. Для сборных конструкций ряды стоек заменяются кластерами, состоящими из групп стоек по кругу. Карманы, расположенные на расстоянии около 3 футов по центру, оставляются в сборной панели. Во время размещения эти карманы надеваются на группу шпилек и впоследствии заполняются цементным раствором, тем самым обеспечивая необходимое взаимодействие композита.

Рисунок 2.36: Типичное поперечное сечение арочной панели на стальных опорных балках

После полной установки панели способны выдерживать нагрузки, в несколько раз превышающие номинальные предельные нагрузки, требуемые для транспортных средств различной конструкции.

Примеры недавних проектов включают двухбалочные мосты в удаленных местах, где монолитное строительство бетонных настилов невозможно, а сборные модульные конструкции предпочтительны для требований контроля скорости и качества.

Сборные настилы

Сборные настилы предлагают преимущества при строительстве настилов, поскольку компоненты моста можно предварительно изготовить за пределами строительной площадки и собрать на месте. Другие преимущества включают удаление палубы с критического пути графика строительства моста, экономию затрат и повышение качества за счет контролируемых заводских условий.Тем не менее, правильная конструкция и конструкция соединений должны быть адекватно рассмотрены, чтобы гарантировать адекватную работу.

Сборные панели настила частичной глубины действуют как неподвижные формы и не только позволяют производить более контролируемое производство, чем полностью монолитные настилы, но также могут повысить прочность готового настила моста за счет использования предварительно напряженных панелей. Они обычно использовались во многих штатах; тем не менее, сообщалось о проблемах с производительностью, связанных с растрескиванием и отслаиванием монтируемой на месте деки.

Сборные панели на всю глубину позволяют сократить время строительства и, как следствие, нарушение движения транспорта. Например, мосты Dead Run и Turkey Run, расположенные на Мемориальном бульваре Джорджа Вашингтона, штат Вирджиния, необходимо было оставить открытыми для движения в будние дни во время замены мостовых настилов в 1998 году. Мост Dead Run состоит из двух структур, каждая из которых имеет две полосы движения; мост имеет длину 305 футов и имеет трехпролетную конфигурацию (рис. 2.37). Мост Turkey Run Bridge — это также две конструкции, каждая из которых имеет две полосы движения длиной 402 фута в конфигурации с четырьмя пролетами.Оба моста имеют бетонную платформу толщиной 8 дюймов, опирающуюся на стальные балки с несоставным действием. Несоставной аспект первоначальной конструкции, наряду с использованием сборных бетонных панелей настила на всю глубину после напряжения, облегчил быструю замену настила и позволил конструкции оставаться открытыми для ежедневного движения с утра понедельника до вечера пятницы.

Последовательность строительства закрывала мост по вечерам в пятницу и включала: распил существующего настила на поперечные секции, включая бордюр и рельс; удаление срезанных участков деки; установка новых сборных панелей; напряжение продольных арматурных стержней после установки всех панелей в пролете; затирка участка под панелью и над стальной балкой; открытие моста для движения транспорта к утру понедельника.Такая последовательность строительства позволила полностью заменить один пролет моста за выходные.

Рисунок 2.37: Мосты Dead Run и Turkey Run

(источник: http://www.aashtotig.org/, фото предоставлено Федеральным управлением шоссейных дорог)

Мосты с подрамником

Учитывая сценарий, в котором требования к вертикальному зазору не являются определяющим фактором проектирования, мост с подвешенной фермой является жизнеспособным решением для мостов. По сути, конструкция устроена как система продольных балок, причем продольные фермы действуют вместо балок из стальных листов или катаных балок.Рисунки 2.38 и 2.39 иллюстрируют эту концепцию.

Рисунок 2.38: Вертикальный вид моста с подвесной фермой

Источник: http://www.reidsteel.com/steel-bridges/steel-bridges-under-truss.htm

Рисунок 2.39: Поперечное сечение моста с подвесной балкой

Источник: http://www.reidsteel.com/steel-bridges/steel-bridges-under-truss.htm

Хотя этот подход предлагает реальную стратегию проектирования для некоторых приложений, технология не является модульной в чистом смысле.На рис. 2.40 изображен эксплуатируемый мост с подвесной фермой.

Рисунок 2.40: Стальной мост под фермами, Белиз, Центральная Америка

Источник: http://www.reidsteel.com/steel-bridges/steel-bridges-under-truss.htm

Композитная балочная система коробчатой ​​стали из холоднокатаной стали

Концептуальный проект коробчатой ​​балки из холодногнутых стальных листов из композитной стали был разработан Гаем Нельсоном, инженером-мостовиком из URS. Несистемный мост был предварительно изготовлен и построен в Мичигане на основе этой концепции с использованием холодногнутого (т.е.е., гнутый в холодном состоянии) конструкционная стальная пластина для придания формы традиционной стальной коробчатой ​​балки. В то время как обычная стальная коробчатая балка состоит из сварных конструкций с использованием отдельных пластин стенки, пластин верхней полки и пластины нижней полки, в этом компоненте балки использовалась одна пластина толщиной 3/8 дюйма и общей шириной 60 дюймов, которая была согнута в холодном состоянии продольно на локации. Изгибы, по-видимому, делались непрерывно по длине 46 футов. Затем была отлита балка с бетонным настилом шириной 7 футов и средней толщиной 8 дюймов, в результате чего был получен сборный модульный компонент моста шириной 7 футов и длиной 46 футов.На рис. 2.41 показано поперечное сечение балки с настилом.

Рисунок 2.41: Система коробчатых балок из холодногнутых стальных пластин из композитных материалов

Два модуля длиной 46 футов были использованы для сооружения моста шириной 16 футов для частной подъездной дороги через русло ручья. Два модуля шириной 7 футов были возведены с зазором шириной 2 фута между соседними фланцами. Внутренние фланцы были отлиты со срезной шпонкой и арматурной сталью, выступающей в поперечном направлении. Затем зазор шириной 2 фута был заполнен монолитным бетоном для создания соединения между модулями и завершения общей ширины моста 16 футов.На рис. 2.42 показано поперечное сечение настила моста, а на рис. 2.43 показаны виды моста во время строительства.

Рисунок 2.42 :. Мост в разрезе

Рисунок 2.43 :. Виды на мост через коробчатые балки во время строительства

Эта система может быть применима для несистемных мостов, она не соответствует требованиям AASHTO для автомобильных мостов. В технических требованиях на проектирование моста AASHTO LRFD указано, что минимальная толщина конструкционной стали не должна быть меньше 0.3125 дюймов (5/16 дюймов), но не касается использования холодногнутых стальных профилей. Однако в руководстве AISC по стальным конструкциям рассматривается холодная гибка со следующими оговорками:

«Значения (для внутренних радиусов изгиба) относятся к линиям изгиба, поперечным направлению окончательной прокатки. Когда линии изгиба параллельны направлению окончательной прокатки, значения, возможно, придется увеличить примерно вдвое. Когда линии изгиба длиннее, чем 36 дюймов, возможно, придется увеличить все радиусы, если возникнут проблемы с изгибом.«

Потенциальные проблемы сопротивления усталости в местах продольных изгибов, возможные производственные ограничения, а также средства и методы контроля качества — вот лишь несколько причин, по которым эту концепцию в настоящее время не следует применять для автомобильных мостов общего пользования. Кроме того, опыт проектирования показывает, что использование стальных коробчатых балок дает только два преимущества по сравнению с пластинчатыми балками. Этими преимуществами являются: ЖЕСТКОСТЬ КРУЧЕНИЯ для длинных пролетов с малой горизонтальной кривизной и ЭСТЕТИКА для очень видимых конструкций.Все другие основные факторы выбора моста не благоприятствуют коробчатым балкам. Заводская стоимость обычно на 20% дороже. Однако самый большой недостаток — это обслуживание и осмотр. В частности, для пролетов менее 150 футов оптимальная глубина бокса конструктивно не идеальна для физического доступа бригад технического обслуживания.

Таким образом, концепция этого моста в его нынешнем виде не должна использоваться для автомобильных мостов, однако при дальнейших исследованиях и улучшении конструкции для решения вышеупомянутых проблем она может стать приемлемой сборной мостовой системой.

Сборные системы для железнодорожных мостов

Задержки в строительстве, восстановлении или замене железнодорожного моста обычно сводятся к строгому минимуму, поскольку отклонение железнодорожного пути (переключение путей) является трудным и дорогостоящим. Сборный процесс лучше всего подходит для ускорения строительства или восстановления моста. Такие мосты могут быть сборными бетонными или стальными. Первые железнодорожные мосты из сборного железобетона были построены в 1950-х годах. Этот многолетний опыт позволил стандартизировать сборные элементы и системы для строительства интегрированных мостовых настилов.

Опыт, полученный при строительстве железнодорожных мостов в ограничении перебоев движения и воздействия на окружающую среду на строительной площадке, может быть передан и использован при строительстве автомобильных мостов. Традиционными типами настилов являются железнодорожные мосты со стальными пролетами с открытыми палубами (Рисунок 2.44), железнодорожные мосты со стальными палубами / балками с предварительно напряженными бетонными плитами (Рисунок 2.45) и сквозные плоские балки (Рисунок 2.46). Все эти типы могут быть изготовлены заранее и собраны на месте с минимальным прерыванием движения.

Рисунок 2.44: Железнодорожный мост со стальными пролетами с открытой палубой

Рисунок 2.45: Железнодорожный мост со стальным настилом / пластинчатыми балками и сборной предварительно напряженной бетонной плитой

Рисунок 2:46 Настил железнодорожного моста со сквозными пластинчатыми балками

2.2 Подконструкции

Разработка и использование сборных стальных несущих конструкций практически не ведется. Основная цель этого исследования — разработать концепции сборных опорных конструкций для комплексного использования с выбранными инновационными системами надстройки.

2.2.1 Сборные стальные опоры

Для полностью модульной мостовой системы необходима сборная опорная конструкция. Одно из таких нововведений, хотя и не полностью сборное (необходима сварка на месте или болты), недавно было запатентовано, в котором подробно описывается инновационное решение для предварительного изготовления стальных опор. Каждый компонент фундамента включает сборную втулку основания колонны с парами втулок, приваренными к горизонтальной опоре для формирования сборок фундамента опор. Эти сборные конструкции затем привариваются к парам выравнивающих балок на строительной площадке и закрепляются в бетонном основании, чтобы сформировать фундамент для каждой сборки опор.

Каждая крышка опоры состоит из ряда предварительно изготовленных секций, каждая из которых имеет один карман на конце колонны для размещения в ней пары элементов колонны. Секции собираются в готовую коробку для крышки сваи, устанавливаются поверх элементов колонны и используются в качестве постоянной формы для заливки бетонной крышки сваи. Настоящая система может использоваться либо с традиционной однобалочной конструкцией, либо со сборными балками. (ИСТОЧНИК: https://www.uspto.gov/, ПАТЕНТ № 6,449,971.) Рисунок 2.47 детализирует структуру.

Рисунок 2.47: Конструкция стальной сборной опоры

Источник: https://www.uspto.gov/

2.3 Библиография

  • Технические требования к конструкции моста AASHTO LRFD, третье издание (2004 г.).
  • Калверт, Дж. Б., «Конструкция мостовой фермы» [Интернет]. 10 июля 2000 г. Доступно: http://www.du.edu/~jcalvert/tech/machines/bridges.htm
  • Ведомство по патентам и товарным знакам США, патент № 2,024,001, Арчибальд Милн Гамильтон.
  • Блисс, Мэри Р. «Памяти Билла Гамильтона: опасности современной медицины», Местоположение: http://www.unifr.ch/biol/ecology/hamilton/hamilton/bliss.html
  • Введение в Бейли Бриджес. Расположение: http://www.mabey.co.uk/johnson/bailey.htm
  • Bailey Bridge Информация: http://www.baileybridge.com/
  • http://www.acrowusa.com/
  • https://www.uspto.gov/
  • http://www.mabey.co.uk/
  • http: // www.jansonbridging.com/
  • План оценки HITEC для модульной мостовой системы Quadricon, октябрь 2002 г.
  • http://www.roadstothefuture.com/I95_JRB_Restoration.html
  • Bridge to the Future, Muller, Jean M. Civil Engineering, январь 1993 г.
  • http://www.kajima.co.jp/ir/annual/2002/research-development.html
  • http://www.amcrete.com/
  • http://www.dot.ca.gov/hq/esc/Translab/pubs/Tappan_Zee_Bridge_Report.pdf
  • Эльгаали, Хала, (2003), Управление мостов федеральных земель, Федеральное управление шоссейных дорог, 21400 Ridgetop Circle, Sterling VA 20166, телефон: (703) 404-6233, факс: (703) 404-6234, электронная почта: [email protected], Веб-сайт: http://www.aashtotig.org/
  • МакКил, Уоллес Т. младший (2002). «Обслуживание и управление мостами. Взгляд в будущее». A3C06: Комитет по эксплуатации и управлению структурами. TRB.
  • FHWA: В центре внимания: технология сборных мостов: входите, выходите, держитесь подальше. Расположение: /publications/focus/03apr/04.cfm

St7016 Сборные конструкции — Скачать бесплатно PDF

Сборные конструкции St7016 …

ST7016

СБОРНЫЕ КОНСТРУКЦИИ

LTPC 3003

ЗАДАЧИ:.БЛОК I ПРИНЦИПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ 9 Общие требования к гражданскому строительству, особые требования к планированию и компоновке завода по производству сборных конструкций. Спецификации кода IS. Модульная координация, стандартизация, разделение сборных элементов, производство, транспортировка, монтаж, этапы загрузки и положения кодов, факторы безопасности, свойства материалов, контроль прогиба, сопротивление поперечной нагрузке, расположение и типы поперечных стенок. БЛОК II ЖЕЛЕЗОБЕТОН 9 Сборные конструкции — Длинные стены и многослойные панельные дома, односторонние и двухсторонние сборные плиты, Каркасные здания с частичными и навесными стенами, -Соединения — Балка с колонной и колонна с колонной.РАЗДЕЛ III ПОЛЫ, ЛЕСТНИЦЫ И КРЫШИ 9 Типы плит перекрытия, расчет и пример расчета типов плит и плит и двусторонних систем, конструкция лестничных плит, типы кровельных плит и требования к изоляции, Описание стыков, их поведение и требования к армированию, Контроль прогиба для краткосрочных и долгосрочных нагрузок, расчет максимальной прочности при сдвиге и изгибе. БЛОК IV СТЕНЫ 9 Типы стеновых панелей, Блоки и большие панели, Завесы, Перегородки и несущие стены, передача нагрузки от пола к стеновым панелям, вертикальные нагрузки, Эксцентриситет и устойчивость стеновых панелей, Расчетные кривые, типы стыков стен, их поведение и дизайн, Предотвращение утечек, герметики для швов, стеновые сэндвич-панели, примерное проектирование стен на сдвиг.БЛОК V ПРОМЫШЛЕННЫЕ ЗДАНИЯ И ОБОЛОЧНЫЕ КРЫШИ 9 Компоненты одноэтажных промышленных навесов с крановыми портальными системами, R.C. Фермы крыши, панели крыши, кронштейны и колонны, конструкция ветровых распорок. Цилиндрические, гнутые пластины и гипер сборные оболочки, монтаж и соединение, проектирование соединений, проектирование на основе ручной книги. ИТОГО: 45 ПЕРИОДОВ РЕЗУЛЬТАТОВ: и технологии, используемые при изготовлении и монтаже. различные соединения для соединений. ЛИТЕРАТУРА: 1. Koncz.T., Руководство по сборному железобетонному строительству, Vol.I II, III и IV Bauverlag, GMBH, 1971. 2. Ласло Мокк, Сборный бетон для промышленных и общественных сооружений, Akademiai Kiado, Будапешт, 2007. 3. Левицки Б., Строительство из крупных сборных конструкций, издательство Elsevier Publishing Company, Амстердам / Лондон / Нью-Йорк, 1998. 4. Руководство по проектированию конструкций, Детали соединения сборных железобетонных конструкций, Общество исследований в области использования сборных железобетонных конструкций, Нидерланды, Betor Verlag, 2009. 5. Варшавски, А., Индустриализация и робототехника в строительстве — управленческий подход , Харпер и Роу, 1990.

ПРИНЦИПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ УСТАНОВКИ I.

СБОРНАЯ КОНСТРУКЦИЯ: Сборные конструкции — это конструкция, в которой детали изготавливаются и собираются в центральном сборочном пункте.

НЕОБХОДИМО ПОДГОТОВИТЬСЯ: 

Экономия затрат

Для повышения качества

Для ускорения строительства

Для использования местных материалов с необходимыми характеристиками

 материал, обладающий такими характеристиками, как легкий вес, доступность, теплоизоляция, негорючесть.

ПРЕИМУЩЕСТВА:

ПРЕИМУЩЕСТВА:

СТАДИИ, УЧАСТВУЮЩИЕ В ПРЕБЫВАНИИ:

СБОРНЫЕ СИСТЕМЫ: Система сборных конструкций зависит от  Степень использования сборных компонентов  Состав материалов   Блок каналов из армированного / предварительно напряженного бетона  Блок из армированных / предварительно напряженных бетонных плит  Армированные / предварительно напряженные бетонные балки

 Колонны из армированного / предварительно напряженного бетона  Пустотные плиты из армированного / предварительно напряженного бетона  Армированные / предварительно напряженные бетонные плиты — элементы стен из напряженного бетона  Железобетонная вафельная плита / оболочка  Пустотные / полнотелые блоки и обрешетки  Сборные доски и балки для перекрытий и кровли  Сборные железобетонные соединения и ферменная балка  Легкие / ячеистые бетонные плиты  Сборные перемычки и хаджи  Армированные / предварительно — фермы из железобетона forced Армированные / предварительно напряженные прогоны крыши unit Сборный бетонный блок L-панелей  Сборный блок из кирпичных панелей  Сборный сэндвич-бетонная панель  Сборный фундамент

ВИДЫ СБОРНЫХ СИСТЕМ:  Частично сборные системы  Полные сборные системы  Крупнопанельные сборные системы  Конструкция коробчатого типа. стены  Его следует использовать в компонентах кровли и пола. ПОЛНАЯ СТАБИЛИЗАЦИЯ:  В этой системе все структурные компоненты являются сборными.  Ее следует использовать для кирпичной кладки или кирпичных работ.

СБОРНАЯ ПАНЕЛЬ БОЛЬШОЙ ПАНЕЛИ:  Эта система основана на использовании крупные сборные компоненты. Используемые компоненты представляют собой сборные железобетонные большие панели для стен, балконов, крыш, лестниц и т. Д. МОДУЛЬНАЯ КООРДИНАЦИЯ: Основная цель этого — помочь в проектировании здания. ЦЕЛЬ: 

Облегчает сотрудничество между строительными проектировщиками, производителями, дистрибьюторами, подрядчиками и властями.

Оптимизирует количество стандартных размеров компонентов здания.

Упрощает работу на объекте

Обеспечивает согласование размеров ч / б установки, а также с остальной частью здания

НАЗНАЧЕНИЕ МОДУЛЬНОЙ КООРДИНАЦИИ: 

Для уменьшения разнообразия размеров компонентов произведено.

Чтобы позволить проектировщикам зданий большую гибкость в расположении компонентов

ОСНОВЫ МОДУЛЬНОЙ КООРДИНАЦИИ: МОДУЛИ (M):  Это стандартная единица измерения  Используется для согласования размеров здания и компоненты  1M = 100 мм МУЛЬТИМОДУЛЬ:  Его размер является выбранным кратным модулю бассейна  Международные стандартизированные значения размеров: 3M, 6M, 12M, 30M, 60M ПОД МОДУЛЬ: Это часть базового модуля . B.M = 1M = 10 см S.M = M / 4 = 10/4 = 2,5 см

МОДУЛЬНАЯ СЕТКА: прямоугольная система координат, в которой расстояние ч / б последовательных линий является базовым или многомодульным. СТАНДАРТИЗАЦИЯ: Стандартизация означает создание и использование руководящих принципов для производства единых взаимозаменяемых компонентов, особенно для массового производства. ПРЕИМУЩЕСТВА СТАНДАРИЗАЦИИ:  Более простой дизайн — Eliminati

Fibre-Concrete Countertop Casting Demonstration

Спасибо всем, кто принял участие в демонстрации отливки столешниц из фибробетона.Было здорово, что так много вас было здесь и задавало много действительно хороших вопросов. Нам не терпится увидеть вас на новых утренних субботних демонстрациях. Они бесплатны, поэтому, если вы хотите присоединиться к нам, зарегистрируйтесь здесь.

Для тех, кто не смог пройти на этой неделе сеанс бетонирования столешницы, мы собрали несколько фотографий и видео из класса, чтобы вы могли следить за ними.

В этой еженедельной серии демонстраций мы используем многие инновационные бетонные столешницы, доступные в интернет-магазине CHENG Concrete Exchange.До этой недели мы начали проект с создания формы столешницы для набора шкафов в нашем новом магазине в Беркли, Калифорния. Затем отлейте столешницу, используя традиционные методы заливки бетона и бетонную смесь для столешниц Charcoal CHENG Pro-Formula. В эти выходные мы используем смесь CHENG D-FRC Casting Mix, чтобы сделать тот же счетчик на 1/3 веса. Что означает D-FRC? D экологичный F iber R армированный C бетон, при выборе названия для группы продуктов мы остановились на том, по которому смесь транспортируется фибробетон для декоративных сборных железобетонных конструкций.

Правильно сконструированная форма имеет решающее значение для успеха.


Мы начали сессию с обсуждения формы, которая была построена на меламиновой основе толщиной 3/4 дюйма из 2-дюймовых бетонных форм столешницы с внутренней формой, сделанной из бетонных форм столешницы толщиной 1-1 / 2 дюйма. Литейный стол был оборудован вибратором, чтобы минимизировать образование воздушных карманов в бетоне во время заливки.

Ну вот, все готово для заливки.


Форма 2 дюйма была запечатана 100% силиконовым герметиком для окон и дверей, а для раковины толщиной 2 дюйма было сделано отверстие для проема из нержавеющей стали под монтажом от Elkay.Для получения дополнительной информации о создании формы для этой бетонной столешницы обязательно ознакомьтесь с демонстрационным постом по изготовлению формы здесь.

Предварительная сборка внутренней формы помогает плавному ходу отливки.


Эта внутренняя форма будет размещена после того, как первые 1/2 дюйма бетонной смеси CHENG D-FRC будут помещены на дно 2-дюймовой бетонной формы столешницы. Он был сделан из бетонных форм столешницы толщиной 1-1 / 2 дюйма, скрепленных стандартной упаковочной лентой, чтобы удерживать форму во время транспортировки.Клей рассказал о всей сборке формы в следующем видео.


В этом видео Клей рассказывает о конструкции опалубки и отвечает на вопросы о том, как внутренняя форма будет использоваться для придания формы нижней стороне бетонной столешницы, обеспечивая при этом адекватную фиксацию для предотвращения деформации во время укладки бетона.

Добавьте CHENG D-FRC в модификатор Surecrete.


Duo-Mixer Collomix Xo55 с двумя лопастями — наш любимый инструмент, когда дело доходит до смешивания любых смесей Surecrete Xtreme GFRC или смесей для бетона D-FRC от CHENG.Две лопасти вращаются в противоположных направлениях и вытягивают материал снизу вверх с удивительной легкостью и балансом, но больше всего нас впечатлило то, как быстро мы смогли тщательно перемешать 100 фунтов плотной бетонной смеси, армированной волокном.

Тщательное перемешивание — ключ к успеху.


100 фунтов CHENG D-FRC Casting Mix смешивали с 2 галлонами модификатора Surecrete Xtreme и 2 пакетами Stone SmartColor. Добавление цвета Stone сделало бетон немного темнее и придало ему более прохладный оттенок.Чтобы увидеть изображение этого цвета, перейдите по этой ссылке на конкретный образец цвета, приготовленный с использованием того же метода. Для партии такого размера мы использовали усиленный ковш для смешивания емкостью 17 галлонов от Collomix.

Во время демонстрации продукта мы также потратили некоторое время на объяснение различий между бетонными смесями CHENG D-FRC и сборными смесями серии Xtreme от Surecrete. Короче говоря, единственная разница между ними — COLOR . Смеси CHENG D-FRC производятся из серого портландцемента, а смеси Surecrete серии Xtreme — из белого цемента.



Вот снятый нами короткий видеоклип, который даст вам довольно хорошее представление о согласованности микса. Хотя используемый нами сверхмощный миксер не является полностью необходимым для этой смеси, он определенно ускоряет процесс.

Установите D-FRC перед включением вибраторов.


1/2 дюйма смеси CHENG D-FRC помещается на дно формы перед включением вибраторов стола Vibco. Консистенция бетонной смеси должна быть немного текучей, чтобы при вибрации из бетона выходило как можно больше пузырьков воздуха.

Сначала заполните дно формы.


Настольный вибратор Vibco US450T включается примерно на 5 минут после того, как бетон помещается в форму, чтобы помочь выровнять бетон в нашей форме для столешницы и удалить захваченный воздух из смеси. Вибратор подключен к контроллеру переменной скорости, который позволяет вам регулировать частоту и амплитуду вибраторов во время заливки бетона. Мы начали вибрировать бетонную заливку с высокой частотой / низкой амплитудой, чтобы разжижить бетон, а затем установили регулятор на настройку низкой частоты / высокой амплитуды, вытесняя воздух из смеси.Этот процесс занимает около 5 минут.

Продолжайте вибрировать, пока не выйдет весь воздух.


Когда вибраторы встряхивают литейный стол, воздух вытесняется из бетона. Когда маленькие пузырьки перестают появляться на поверхности, мы выключаем вибраторы и начинаем протирать бетонную смесь по сторонам формы, чтобы предотвратить появление нежелательных холодных стыков или швов на краевом профиле нашей бетонной столешницы.

Удалите швы и холодные стыки с помощью этой техники.


Осторожно потяните бетон вверх по стенкам формы. Не беспокойтесь, если бетон просядет обратно ко дну формы, потому что всего за несколько минут мы собираемся разместить внутреннюю форму и залить дополнительно 1-1 / 2 дюйма бетонной смеси, чтобы создать прочный профиль. по всему периметру столешницы.


Сделайте перерыв на 20-30 минут после того, как все боковые стены и выбивка раковины будут покрыты тонким слоем бетонной смеси.Это позволяет бетону немного затвердеть, не высыхая, и поможет минимизировать количество «ореолов», которое появляется на готовой поверхности столешницы.

Что такое ореолы? Ореол — это термин, который мы используем для описания вариаций цвета и тона поверхности, которые появляются на готовой поверхности бетона. Хотя весь бетон испытывает это явление, в некоторой степени мы стараемся свести к минимуму двоение в сетке или узоре, которое может быть вызвано размещением внутренней формы, пока бетонная смесь еще остается жидкой.

Заливка почти закончена, выглядит хорошо!


После того, как внутренняя опалубка была размещена, была замешана еще одна партия бетона CHENG D-FRC, чтобы заполнить стену периметра 1-1 / 2 ″ вокруг всей бетонной столешницы.

Заполните форму полностью до самого верха.


При заполнении внутренней формы важно полностью заполнить форму и никогда не допускать, чтобы уровень бетона был ниже высоты стены внешней формы. Низкие места на отливке выглядят как тонкие участки на краю столешницы, и их очень трудно исправить.


Здесь мы завершили сегодняшнюю демонстрацию, но мы возобновим этот проект бетонной столешницы на следующей неделе, когда мы продолжим травить эту столешницу с помощью Surecrete Super Concrete Renovator и герметизировать ее полиуретановым герметиком для бетона XS-327 Surecrete

Если вы находитесь в районе залива Сан-Франциско, мы будем рады, если вы присоединитесь к нам на одной из наших субботних утренних демонстраций, это бесплатно, поэтому, если вы хотите присоединиться к нам, зарегистрируйтесь здесь.


Если вы хотите узнать больше о литье бетонных столешниц, подумайте о посещении нашего 3-дневного всеобъемлющего урока по бетонным столешницам, организованного Калифорнийским музеем жизни в Бейкерсфилде, Калифорния. Это специальное учебное мероприятие будет охватывать многие популярные методы литья, каждый из которых будет установлен в зоопарке «Живые музеи».

Want to say something? Post a comment

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *