Монтаж сборных железобетонных оболочек

Применение в строительстве тонкостенных пространственных железобетонных конструкций покрытия в виде оболочек, складок, шатров обусловлено более экономичным расходом материалов, меньшим весом и разнообразными архитектурными качествами. Экономичность является следствием более полного по сравнению с плоскостными системами использования свойств бетона и стали, а также возможность рационального применения железобетона для покрытия больших площадей без промежуточных опор.

Классификация покрытий в виде оболочек

Железобетонные оболочки, которым практически можно придать любую форму, способны разнообразить архитектурно-планировочные решения как общественных, так и производственных зданий. Классификация покрытий в виде оболочек представлена на рис. 11.1.

Рис. 11.1. Классификация покрытий в виде оболочек.

Монолитные оболочки целиком бетонируются на месте строительства в стационарной или передвижной опалубке. Сборно-монолитные оболочки состоят из сборных контурных элементов и монолитной скорлупы, бетонируемой в передвижной опалубке, чаще всего подвешиваемой к смонтированным диафрагмам или бортовым элементам. Сборные оболочки собираются из отдельных заранее изготовленных элементов, которые после установки должны обеспечивать надежную передачу усилий от одного элемента к другому и работу сборной конструкции как единой пространственной системы.

Сборные оболочки состоят из плоских или криволинейных плит (гладких или ребристых), диафрагм и бортовых элементов.

Диафрагмы и бортовые элементы могут быть как железобетонными, так и стальными, причем выбор конструктивных решений оболочек находится в тесной взаимосвязи со способами строительства.

Оболочки двоякой (положительной) кривизны, квадратные в плане, образуются из сборных железобетонных ребристых скорлуп и контурных ферм. Геометрическое очертание оболочек двоякой кривизны создает выгодные условия статической работы, так как 80% площади скорлупы оболочки работает только на сжатие и лишь в угловых зонах имеются растягивающие усилия. Скорлупа оболочки имеет форму многогранника с ромбовидными гранями. Соединение плит между собой осуществляется сваркой выпусков каркасов диагональных ребер и замоноличиванием швов между плитами.

Контурные элементы оболочки изготавливаются в виде цельных ферм или двух предварительно напряженных раскосных полуферм, стык которых в верхнем поясе выполняется сваркой накладок, а в нижнем — сваркой выпусков стержневой арматуры с последующим их обетонированием.

Для одноэтажных производственных зданий с мостовыми кранами целесообразен шаг колонн 12 м, в противном случае резко возрастает вес подкрановых балок и общий расход металла на здание. Для таких зданий (но без мостовых кранов) применяется крупная, близкая к квадратной, сетка колонн. В соответствии с принятой сеткой колонн выбирается тип и характер оболочки.

На рис. 11.2 представлены геометрические схемы сборных железобетонных оболочек, прямоугольных в плане.

Форма цилиндрических оболочек допускает различную разрезку на сборные элементы. Выбор схемы разрезки зависит от элементов — способа их изготовления, перевозки и монтажа. Скорлупа оболочки может собираться из плоских элементов. Бортовые элементы цилиндрических оболочек при любых вариантах разрезки представляют собой самостоятельные монтажные единицы, но могут быть и конструкции с бортовыми элементами, изготавливаемыми совместно со скорлупой в заводских условиях. Варианты образования сборных цилиндрических оболочек представлены на рис. 11.3.

Рис. 7 7.2. Оболочка покрытия для прямоугольной сетки колонн двоякой кривизны:

а — общий вид; б — сборная плита.

Рис. 11.3. Варианты образования сборных цилиндрических оболочек:

а — из криволинейных ребристых панелей с бортовыми элементами; б — то же, с одним бортовым элементом; в — из плоских ребристых или гладких плит, бортовых балок и диафрагм; г — из криволинейных панелей больших размеров, бортовых балок и диафрагм; д — из арок или ферм и сводчатых или плоских ребристых панелей (короткая оболочка) Цилиндрические оболочки допускают подвеску к ним подъемнотранспортного оборудования, технологических коммуникаций, подвесных потолков и устройство светоаэрационных проемов и фонарей (в необходимых случаях).

Покрытия бочарными сводами (рис. 11.4) собираются из установленных параллельно друг другу железобетонных конструкций, имеющих поверхность двоякой положительной кривизны. Сочетание криволинейного очертания арки в направлении ее пролета с криволинейным поперечным сечением дает возможность перекрывать значительные пролеты при относительно небольшой толщине скорлупы. Эта конструкция геометрически неизменяема, обладает большой жесткостью и устойчивостью при работе на сжатие.

Рис. 11.4. Покрытие бочарными сводами.

В зависимости от назначения здания и объемно-планировочного решения пяты бочарного свода могут располагаться в уровне, близком к нулевым отметкам, или быть подняты на некоторую высоту. В первом случае распор свода воспринимается соответствующе спроектированными фундаментами во втором случае распор свода воспринимается затяжками.

Покрытия из сборных оболочек двоякой отрицательной кривизны широко применяются при проектировании промышленных и общественных зданий, так как позволяют получать сооружения оригинальной формы (рис. 11.5). Достоинством поверхностей двоякой отрицательной кривизны является их линейчатость, позволяющая конструировать опалубку из прямоугольных элементов и пользоваться виброрейкой при укладке бетона. При этом сохраняются криволинейные поверхности покрытия; технологически довольно просто устройство утепления, кровли и крепления подвесного потолка.

Рис. 11.5. Покрытие промышленных зданий сборными оболочками двоякой отрицательной кривизны:

а — пролет 18…24 м при поперечном шаге 6 м; б — пролет 18…36 м при поперечном шаге 12 м Оболочки двоякой отрицательной кривизны применяются в основном в сборном варианте. Разработаны проекты, в которых разрешена задача унификации монтажных элементов для использования при разной сетке колонн.

Возведение зданий, перекрываемых оболочками, начинается с подготовительных работ, являющихся по своему составу типовыми для всех одноэтажных промышленных зданий. К моменту монтажа покрытий выполняются работы нулевого цикла. Первый поток по монтажу надземной части здания устанавливает и закрепляет колонны, на которые впоследствии опираются оболочки. Второй поток параллельно с монтажом колонн выполняет подготовительные работы к монтажу покрытий: устройство основания и путей перемещения сборочного кондуктора; подготовка, а иногда и монтаж кондуктора; подготовка стендов укрупнительной сборки контурных ферм и блоков оболочки; подготовка стропов, траверс, монтажных лестниц, инвентарных ограждений.