Галузі раціонального застосування будівельних конструкцій із різних матеріалів

Вибирають матеріал для будівельних конструкцій на підставі вимог, які висувають до споруди з врахуванням умов їх експлуатації, довговічності, вогнестійкості тощо. Якщо цим умовам відповідають будівельні конструкції із різних матеріалів, тоді вибирають із задумом техніко-економічної доцільності у конкретних умовах будівництва.

Збірні залізобетонні конструкції у сучасному будівництві найбільше розповсюджені. Основними перевагами їх є висока індустріальність і можливість значного використання дешевих місцевих будівельних матеріалів. Такі конструкції доцільно використовувати [1,7,4,8] у:

1) житлово-цивільних будівлях (великопанельні і об’ємно блокові багатоповерхові житлові будівлі, каркаснопанельні загального призначення будівлі, елементи перекриттів, покрить, сходів, фундаментів тощо);

2) виробничих будівлях (крокв’яні балки прольотом до 18 м, ферми прольотом 18 і 24 м, підкранові балки прольотом 6 і 12 м, каркаси багатоповерхових будівель із сіткою колон 6х6, 6х9 і 6х12, оболонки, фундаментальні балки, фундаменти, сваї тощо);

3) сільськогосподарських будовах (колони, рами, балки, плити, арки, стінові панелі, стійки виноградників тощо);

4) у інженерних спорудах (автодорожні і залізничні мости-шляхопроводи, транспортні галереї, труби, підпірні стіни, резервуари, бункери, елеватори, опори ліній електропередач тощо);

5) гідротехнічних і морських спорудах (будівлі теплових, атомних і гідроелектростанцій, кріплення відкосин плотин, причальні набережні і пірси, берегоукріплювальні пристосування тощо).

Монолітні залізобетонні конструкції порівняно зі збірними мають деякі позитивні якості – відсутність стиків, нерозрізність конструкцій, вища жорсткість і монолітність, що знижує витрати матеріалів, збільшує сейсмостійкість. Однак їх використання економічно вигідно тільки у таких випадках:

1) коли можливо використання багаторазової переставної або ковзаючої опалубки;

2) під час будівництва об’єктів, у яких використання уніфікованих збірних елементів неможливо;

3) коли бетонування конструкцій на місці будівництва не знижує темпів зведення об’єкта і не стримує одночасне використання інших робіт.

Останніми роками монолітні залізобетонні конструкції набувають все більшого розвитку, їх успішно використовують під час будівництва житлових будівель і загального призначення, а також елеваторів, які зводяться у ковзаючій опалубці (або переставні), у гідротехнічному і морському будівництві тощо. Інколи доцільно використовувати збірно-монолітні залізобетонні конструкції, які практично не вимагають опалубки (її значення виконують збірні частини конструкції) і відрізняються простотою і малою металоємкістю стиків.

Металеві конструкції, завдячуючи високим механічним характеристикам сталі і показникам надійності, пов’язаної з однорідністю структури матеріалу, приймають у відповідальних спорудах, у разі великих прольотів і високих будівель і споруд, підвищених навантажень. Із-за дороговизни і дефіцитності сталі металеві конструкції використовують тільки тоді, коли це економічно доцільніше ніж залізобетонні.

Металеві несучі конструкції застосовують у:

1) одноповерхових виробничих будівлях (крокв’яні конструкції при прольотах у будівлях, що обігріваються 30 м і більше: колони заввишки більше 14,4 м, а також меншої вантажопідйомності кранів, але з дуже важким режимом роботи; при праці колон більше 12 м; підкранові балки для кранів важкого режиму роботи тощо);

2) одноповерхових будівлях різного призначення (легкі решітчасті несучі конструкції при сітці колон не менше 18х18 м);

3) багатоповерхових будівлях (металеві каркаси будівель з нормативним тимчасовим довготривалим навантаженням 6х6 і 6х9 і 6х12 м);

4) інженерних спорудах (кранові естакади заввишки більше 13 м і кранах вантажопідйомністю 500 т і більше; силоси для матеріалів, зберігання яких у залізобетонних ємкостях не дозволяється; наземні резервуари для зберігання нафтопродуктів і зріджених газів; мости залізничні за довжини прогонових будов більше 27,6 м і автодорожні – за довжини більше 42 м; опори ліній електропередач одно ланцюгових напружень 500 кв і більше; теле і радіовежі тощо).

Широке впровадження металевих конструкцій у будівництві є наслідком таких основних позитивних характеристик:

– висока надійність, яка зумовлена однорідністю металу;

– легкість (через високі міцності та модулі пружності сталей і алюмінієвих сплавів металеві конструкції мають меншу масу порівняно з аналогічними залізобетонними чи дерев'яними);

– індустріальність (металеві конструкції виготовляють з готових прокатних, пресованих чи гнутих профілів, найчастіше на високомеханізованих підприємствах, монтують у спеціалізованих організаціях з мінімальними затратами ручної праці, мають високий ступінь заводської готовності); непроникність для рідин та газів, високі захисні властивості від впливу іонізуючих та інших шкідливих випромінювань.

Останніми роками спостерігається розширення обсягів застосування металевих будівельних конструкцій із алюмінієвих сплавів, які не набули поки що широкого застосування, однак, завдячуючи особливим властивостям (стійкість проти корозії, зберігання механічних властивостей – за від’ємних температур, мала маса, гарний зовнішній вигляд), їхнє використання доцільно у важкодоступних районах Півночі, у будівлях з підвищеними естетичними вимогами, у багатошарових полегшених огороджуючих конструкціях тощо.

Перспективним є створення несучих і огороджувальних конструкцій, які складаються таким чином, що елементи всієї будівлі чи її частини після виготовлення на заводі в контейнері або у вигляді габаритної відправної марки подаються на монтаж, де їх найпростішими способами (наприклад, у процесі піднімання) розправляють і встановлюють у проектне положення. Останнім часом розроблені плоскі та просторові конструкції такого типу у вигляді крокв'яних систем, циліндричних і кулястих склепінь та інші.

Дерев’яні конструкції.Деревину й матеріали на її основі широко використовують у сучасному будівництві в багатьох технічно розвинутих країнах.

Розумне поєднання легких індустріальних дерев‘яних і фанерних конструкцій покриттів з вогне- й біостійкими залізобетонними та кам‘яними опорними частинами будівель дає можливість отримати ефективні проектні рішення.

Найдоцільніше використовувати дерев‘яні конструкції під час спорудження:

– покриттів однопролітних зальних будівель (торгових, спортивних, виставкових, видовищних тощо);

– сільськогосподарських виробничих та складських будівель;

– тимчасових і допоміжних будівель на будівельних майданчиках, особливо підприємств лісозаготівельної та деревообробної промисловості;

– виробничих і складських будівель підприємств хімічної промисловості з агресивним у сенсі до металу та залізобетону середовищем;

– дахів житлових і громадських будівель;

– житлових і громадських будівель малої поверховості, особливо в лісових районах;

– споруд спеціального призначення, в яких обмежується або повністю виключається використання металу;

– відкритих споруд (мостів малих прольотів, естакад, опор ліній електропередач тощо) за обов'язкового використання високоефективних методів захисту деревини від загнивання.

Використання дерев'яних конструкцій обмежується лише для промислових будівель з великими крановими навантаженнями, у приміщеннях з високою вологістю, в гарячих цехах і всюди, коли це зумовлює підвищену пожежонебезпечність.

Конструкції із пластмас.Пластмаси найдоцільніше використовувати для:

– суміщених панелей стін і покриттів;

– світлопрозорих огороджувальних конструкцій;

– оболончастих покриттів;

– пневматичних конструкцій.

Використання пластмасових конструкцій винятково перспективне за рахунок їх малої маси в збірно-розбірному будівництві; у будівництві, яке виконують у віддалених важкодоступнихрайонах та в районах зпідвищеною сейсмічністю. Крім того, за рахунок високої стійкості до корозії використання пластмас є ефективним у будівлях з хімічно агресивним середовищем.

Широко використовують полімерні матеріали в будівельних конструкціях підприємств з хімічно агресивним технологічним середовищем. Тут несучі конструкції можна виготовляти з армополімербетону. Такі елементи значно довговічніші від залізобетонних з протихімічним захистом. Агресивностійкі конструкції можна виготовляти також із склопластикових або підсилених поліетиленових труб та профілів.

Заслуговують на увагу пневматичні й тентові конструкції, основною частиною яких є полімерна оболонка (з тканини та плівки), підтримувана надлишковим тиском повітря або системою вант. Застосовують їх для будівництва складів, критих токів та зерносховищ, виставкових павільйонів, спортивних залів тощо.

Кам’яні і армокам’яні конструкції доцільно використовувати у районах добування природного каменю (туфи, пемзи), особливо на півдні України, Молдови і в інших районах. Для кам’яних конструкцій широко використовують штучні матеріали – цеглу, керамічні блоки. Кам’яні конструкції переважно використовують як стінову огорожу, підпірні стіни, стовпи тощо.

Кам’яні конструкції зводять із місцевих матеріалів. Вони прості у виготовленні, довговічні та вогнестійкі. Однак, їх зведення пов‘язано із значними трудовими затратами: кам‘яні конструкції мають порівняно велику масу, високу теплопровідність. Для підвищення рівня механізації мурувальних робіт і скорочення термінів будівництва сьогодні використовують великі блоки і панелі заводського виготовлення із цегли, легких і ніздрюватих бетонів.

Вибираючи конструктивні рішення і матеріали для будівельних конструкцій, необхідно прагнути до одержання найбільшого техніко-економічного ефекту. При тому потрібно дотримуватись “Технічних правил з економного витрачування основних будівельних матеріалів” (ТП 101–76) [1.7]. Значні різновиди об’єктів, які будують у різних районах нашої країни, що відрізняються природно-кліматичними умовами, даною місцевою будівельною індустрією, обумовлюють можливість і доцільність виготовлення будівельних конструкцій із різних матеріалів.