Железобетонные перекрытия когда появились
Краткие исторические сведения о возникновении и развитии железобетона
Возникновение и развитие строительных конструкций, в том числе железобетонных, неразрывно связано с условиями материальной жизни общества, развитием производительных сил н производственных отношений. Появление железобетона совпадает с периодом ускоренного роста промышленности, торговли и транспорта во второй половине XIX в., когда возникла потребность в строительстве большого числа фабрик, заводов, мостов, портов и других сооружений. Технические возможности производства железобетона к тому времени уже имелись — цементная промышленность и черная металлургия были достаточно развиты.
Период возникновения железобетона (1850—1885 гг.) характеризуется пояблением первых конструкций нз армированного бетона во Франции (Ламбо, 1850 г.; Кунье, 1854 г.; Монье, 1867—1880 гг.), в Англии (Уилкинсон, 1854 г.), в США (Гнатт, 1855—1877 гг.).
В период освоения (1885—1917 гг.) железобетон находил применение в отдельных случаях в экономически достаточно развитых странах — Англии, Франции, США, Германии, России. Железобетон применялся в перекрытиях производственных зданий, подземных трубах, колодцах, стенах, резервуарах, мостах, путепроводах, эстакадах, фортификационных и других сооружениях.
Создание первых теоретических основ расчета железобетона и принципов его конструирования оказалось возможным благодаря работам исследователей и инженеров Консндера, Генебика (Франция), Кёиена, Мёрша (Германия) и др. К концу XIX в. сложилась в общих чертах теория расчета железобетона по допускаемым напряжениям, основанная на методах сопротивления упругих материалов.
В Росснн железобетонные конструкции развивались под влиянием зарубежного опыта и отечественной практики.^ В последней большое значение имели показательные испытания Н. А. Белелюб - ского в 1891 г. серни конструкций (плиты, резервуары, своды, трубы, сборный закром, сводчатый мост); предложения по совершенствованию конструктивных форм железобетона, а именно: Н. Н. Абрамова по спиральному армированию колонн в виде «бетона в обойме», В. П. Некрасова по косвенному армированию сжатых элементов, А. Э. Страуса по производству набивных бетонных н железобетонных свай, А. Ф. Лолейта по конструированию и расчету безбалочных перекрытий (1909 г.), Н. И. Молотнлова по сборным железобетонным плоским (сплошным и продольно-пустотным) плитам для перекрытий; оригинальные работы И. С. Подольского, Г. П. Передерня, С. Й. Дружинина, Г. Г. Крнвошеина и многих других.
* В первый период широкого применения железобетона в СССР
§pt>L8—1945 гг.) особенно широкое распространение он получил в промышленном н гидротехническом строительстве.
После Октябрьской революции происходят коренные изменения ці экономике страны. Перед советским народом встают задачи восстановления народного хозяйства н выполнения всевозрастающих ршанов капитального строительства. Реализация этих задач связана Ш широким применением железобетона. В конце 20-х годов были созданы проектные организации союзного значения, которые разрабатывали проекты крупных промышленных предприятий. Одновременен в стране создаются научно-нсследовательскне институты н лаборатории по строительству, которые проводили исследования в области железобетона н бетона: ЦНИПС, позже НИИЖБ и ЦНИИСК, ІДНИИС МПС н др.
J. В связи с большим объемом строительства в первой пятилетке н Задачами экономии металла железобетон получил широкое применение взамен стальных конструкций н занял доминирующее положение в промышленном строительстве. Железобетон применялся для монолитных неразрезных балочных перекрытий, многопролетных н ^многоярусных рам, арок н других нм подобных конструкций прн строительстве цехов ряда заводов (Краматорский машиностронтель - 'ршн, Днепросталь, Запорожсталь, Магнитогорский, Ижевский), крупнейших по тому времени гидростанций (Волховстрой, Днепрострой, Свирьстрой), сложных инженерных сооружений (элеваторов, Сидоров и др.). В 1928 г. появились первые сборные железобетонные конструкции, примененные в Москве на строительстве заводов «Фрезер», «Шарикоподшипник», «Калибр», «Электропривод», «Прибор», а также на заводах Урала н Украины, Нижнесвнрской ГЭС. Начади применяться тонкостенные пространственные монолитные конструкции покрытий: купола (планетарий в Москве, 1929 г., театры в Новосибирске, 1934 г. н в Москве, 1939 г.), складкн, цилиндрические «болочкн (Днепропетровский алюминиевый комбинат), шатры.
Освоение новых конструктивных решений сопровождалось интенсивной разработкой теорнн расчета многопролетиых балок и рам |£И. М. Рабинович, Б. Н. Жемочкнн н др.), оболочек (В. 3. Власов, А. А. Гвоздев, П. Л. Пастернак н др.), плит, пластинок и иных систем.
І Опыт строительства нз сборного железобетона был обобщен в 1933 г. во «Временной инструкции по сборным железобетонным конструкциям», разработанной в б. ЦНИПС, с учетом принципов индустриализации строительства, стандартизации конструктивных элементов промышленных зданий на базе установленных стандартных фимеров пролетов (12, 15, 18, 21, 24, 17, 30 м) прн едином продоль - ВЬм шаге несущих конструкций (6 м).
Первые достижения в области сборного железобетона освещены в работах С. С. Давыдова, А. П. Васильева, К. В. Сахновского, В. А. Бушкова.
Совершенствуется технология приготовления бетонной смеси, способы ее транспортирования и укладки (Н. М. Беляев, Б. Г. Скрам - таев, И. П. Александрии и др.), разработаны приемы зимнего бетонирования, стандартизована опалубка.
С развитием строительства все очевидней становились недостатки расчета железобетона как упругого материала по условным допускаемым напряжениям. Для их преодоления в конце 1931 г.
Ф. Лолейт выдвинул основные положения новой теории расчета железобетона по разрушающим усилиям. В ннх учитывалось, что прн изгибе железобетонной балкн в стадии разрушения вследствие развития пластических деформаций в арматуре н бетоне напряжения достигают предельных значений, что и определяет величину разрушающего момента.
Для проверки новой теории в лаборатории железобетонных конструкций б. ЦНИПС под руководством А. А. Гвоздева были проведены обширные эксперименты и теоретические исследования, позволившие создать принципиально новую теорию расчета и армирования железобетонных конструкций. Расчет по несущей способности был распространен на внецентренно сжатые элементы (М. С. Борншан - скнй) н конструкции с жесткой арматурой (А. П. Васильев).
Эта теория легла в основу новых норм и технических условий НнТУ-38, согласно которым в СССР впервые на несколько десятилетий раньше, чем в других странах, был введен расчет железобетонных элементов по стадии разрушения.
В развитии теории и практики железобетона в нашей стране большую роль сыграли исследования, проведенные советскими учеными (А. А. Гвоздевым, В. И. Мурашевым, П. Л. Пастернаком,
В. Михайловым, О. Я. Бергом, Я. В. Столяровым н др.). Их собственные исследования и работы возглавляемых ими коллективов позволили решить много сложных проблем.
Идея создания нового, более совершенного, предварительно напряженного железобетона, высказанная еще в конце прошлого столетня, приобрела в 30-х годах практическое значение благодаря работам Фрейснне (Франция), Хойера (Германия) и др. Возникновение предварительно напряженного железобетона в нашей стране относится к 1930 г., когда В. В. Михайлов начал проводить широкие экспериментальные исследования. Вскоре вопросами теории расчета и конструирования предварительно напряженных. конструкций стали заниматься многие советские ученые (С. А. Дмитриев, А. П. Короа - кнн н др.).
Начиная с 1940 г. В. И. Мурашев создает теорию трещнностой- костн н жесткости железобетона.
Второй период широкого применения железобетона в СССР на - Евлся после Великой Отечественной войны (1945 г.) н продолжается pf настоящее время.
І Железобетон стал основой не только промышленного н гидротехнического строительства, но н жнлнщного, городского, теплоэнергетического, транспортного, дорожного, сельскохозяйственного. Прнме - |юние сборного железобетона совершило переворот в строительной Технике.
В этот период конструктивные формы претерпели большие нзме- [Ия в связи с переходом на полносборное строительство и освое - іем предварительного напряжения конструкций, которое в настоящее время налажено почти на всех заводах строительной индустрии. >являются новые конструкции железобетонных многоэтажных кар - існьїх н панельных зданий нз сборных элементов заводского изго- (вления, разрабатывается новая теория нх расчета.
Организовано проектирование типовых конструкций, создана номенклатура сборных типовых железобетонных изделий для массового производства н применения.
Дальнейшим развитием в области теории железобетона стал «данный в СССР н применяемый с 1955 г. единый метод расчета инструкций по предельным состояниям, который был положен в їнову главы СНиП «Бетонные и железобетонные конструкции».
В нормах обобщены результаты исследований (кроме отмечен гх выше) К. В. Михайлова н Н. М. Мулнна по новым видам ар ітурьі; С. А. Дмитриева н др. по расчету железобетонных элементов П. Васильева, Г. И. Бердического, А. С. Залесова, Н. И. Кар iko, Г. К. Хайдукова, Ю. П. Гущи и др. по конструктивным ре іям; С. А. Миронова, В. М. Москвина, а также исследования >гих других ученых.
Особенность этот» периода — широкое участие вузов - а разработ Re и внедрении новых типов конструкций и многих вопросов теори» железобетона: в Московском ннженерно-стронтельном институте (В. Н. Банков — совместная работа сборных конструкций в плоских и пространственных системах; П. Ф. Дроздов и Э. Е. Снгалов — теория расчета конструкций гражданских зданий большой этажности; К. К - Антонов — экономика железобетонных конструкций на стадии нх проектирования; И. А. Трифонов — пространственная работа пролетных строений конструкций эстакадно-мостового тнпа; Н. Н. Попов — железобетонные конструкции прн импульсных дннамнческнх воздействиях; Н. Н. Складнев — оптимизация железобетонных конструкций) ; в Московском институте инженеров транспорта (С. С. Давыдов— полимербетоны н конструкции с нх применением); во Всесоюзном заочном политехническом институте (А. М. Овечкнн —предельное состояние куполов); во Всесоюзном заочном строительном институте (В. М. Бондаренко — инженерные методы нелннейнбй теории железобетона); в Московском автодорожном институте (Г. И. Попов — особенности-сопротивления конструкций с применением специальных бетонов); в Ленинградском ннженерно-стронтельном институте (Н. Я. Панарин — задачи ползучести бетона, А. П. Павлов — напряженные состояния некоторых пространственных покрытий, Г. Н. Шоршнев — железобетонные специальные конструкции с повышенным содержанием арматуры); в Полтавском ннженерно - стронтельном институте (М. С. Торяннк — косой нзгнб и внецент- ренное сжатие); в Челябинском политехническом институте (А. А. Оатул — сцепление арматуры с бетоном); в Вильнюсском политехническом институте (А. П. Кудзнс — свойства центрифугированных железобетонных элементов); в Ростовском ннженерно-стронтельном н Ереванском политехническом институтах (Р. Л. Манлян, В. В. Пинаджяя — железобетонные конструкции на легких природных заполнителях) и в других вузах.
Коренной переработке нормы подвергались в 1971—1975 гг. с учетом практики проектирования и научных исследований. В 1983 г. в главу СНиП Н-21-75 внесены новые изменения, а обозначеиня приняты в соответствии со стандартами СЭВ.
Поставленные XXVI съездом КПСС и последующими Пленумами ЦК КПСС задачи дальнейшего технического совершенствования строительной индустрии и промышленности строительных материалов и развития нх до уровня, обеспечивающего потребности народного хозяйства, решаются на базе использования достижений научно-технического прогресса, совершенствования н развития строительной
индустрии, применения в строительстве сборных конструкций заводского изготовления, увеличения объема, повышения качества и син* жения стоимости капитального строительства.
If Бетон как материал для железобетонных конструкций должен обладать вполне определенными, наперед ^заданными физнко-механнческнми свойствами: необходимой прочностью, хорошим сцеплением с арматурой, достаточной плотностью (непроницаемостью) для защиты..арматуры от коррозии.
Г) Зерновому составу - г - крупнозернистые с крупными н мелкими заполнителями; мелкозернистые с мелкими заполнителями;
Д) Условиям твердения — бетон естественного твердения; бетон, подвергнутый тепловлажностной обработке при атмосферном давлении; подвергнутый автоклавной обработке при высоком давлении.
Сокращенное наименование бетонов, применяемых для несущих железобетонных конструкций, установлено следующее:
Тяжелый бетон — бетон плотной структуры, на плотных заполнителях, крупнозернистый, на цементном вяжущем, при любых условиях твердения;
Мелкозернистый бетон — бетон плотной структуры, тяжелый, на мелких заполнителях, на цементном вяжущем при любых условиях твердения;
Легкий бетон — бетон плотной структуры, на пористых заполнителях, крупнозернистый, на цементном вяжущем, при любых условиях твердения.
В качестве плотных заполнителей для тяжелых бетонов применяют щебень из дробленых горных пород — песчаника, гранита, диабаза н др. — н природный кварцевый песок. Пористые заполнители могут быть естественными — перлит, пемза, ракушечник н др. — или искусственными — керамзит, шлак н т. п. В зависимости от вида пористых заполнителей различают керамзитобетон^ шлакобетон, перлнтобетон н т. д.
Бетоны порнзованные, ячеистые, а также на пористых заполнителях со средней плотностью 1400 кг/м3 н менее применяют преимущественно для ограждающих конструкций. Бетоны особо тяжелые применяют в конструкциях для биологической защиты от излучений. Чтобы получить бетон, обладающий заданной прочностью н удовлетворяющий перечисленным выше специальным требованиям, подбирают по количественному соотношению необходимые составляющие материалы: цементы различного вида, крупные н мелкие заполнители, добавки различного вида, обеспечивающие удобоукладываемость смеси или морозостойкость, н т. п.
На прочность бетона оказывают влияние многие факторы: зерновой состав (его подбирают так, чтобы объем пустот в смеси заполнителей был наименьшим), прочность заполнителей н характер их поверхности, марка цемента н его количество, количество воды н др. При ше-
р^ховатой и угловатой поверхности заполнителей повы - щается их сцепление с цементным раствором, поэтому батоны, приготовленные на щебне, имеют большую прочность, чем бетоны, приготовленные на гравии. Вопросы подбора состава бетона излагаются в курсах строительных материалов.
Необходимая плотность бетона достигается подбором зернового состава, высококачественным уплотнением бетонной смеси при формовании, применением достаточного количества цемента, которое колеблется от 250 до 500 кг/м3. Повышение плотности бетона ведет и к повышению его прочности. Чтобы сократить расход цемента, марка его должна быть выше требуемой прочности бетона.
Структура бетона и ее влияние на прочность и деформативность
Структура бетона оказывает большое влияние на прочность и деформативность бетона. Чтобы уяснить этот вопрос, рассмотрим схему физико-химического процесса образования бетона. При затворении водой смеси Из заполнителей и цемента начинается химическая реакция соединения минералов цемента с водой, в результате которой образуется гель — студнеобразная пористая масса со взвешенными в воде, еще не вступившими в химическую реакцию, частицами цемента и незначительными соединениями в виде кристаллов. В процессе перемешивания бетонной смеси гель обволакивает отдельные зерна заполнителей, постепенно твердеет, а кристаллы постепенно соединяются в кристаллические сростки, растущие с течением времени. Твердеющий гель превращается в цементный камень, скрепляющий зерна крупных И мелких заполнителей в монолитный твердый материал— бетон.
Существенно важным фактором, влияющим на структуру и прочность бетона, является количество воды, применяемое для приготовления бетонной смеси, оцениваемое водоцементным отношением W/C (отношением взвешенного количества воды к количеству цемента в единице объема бетонной смеси). Для химического соединения с цементом необходимо, чтобы W/C«0,2. Однако по технологическим соображениям — для достижения достаточной подвижности и удобоукладываемости бетон-
Ной смеси — количество воды берут с некоторым избытком,. Так, подвижные бетонные смеси, заполняющие форму ЦОД влиянием текучести, имеют W/C=0,5. 0,6, а жесткие бетонные смеси, заполняющие форму под влиянием механической виброобработки, имеют W/C=0,3. 0,4.
Избыточная, химически несвязанная вода частью вступает впоследствии в химическое соединение с менее активными частицами цемента, а частью заполняет многочисленные поры и капилляры в цементном камне и полостях между зернами крупного заполнителя и стальной арматурой и, постепенно испаряясь, освобождает их. По данным исследований, поры занимают около трети объема цементного камня; с уменьшением W/C пористость цементного камня уменьшается и прочность бетона увеличивается. Поэтому в заводском производстве железобетонных изделий применяют преимущественно жесткие бетонные смеси с возможно меньшим значением W/C. Бетоны из жестких смесей обладают большей прочностью, требуют меньшего расхода цемента и меньших сроков выдержки изделий в формах.
Таким образом, структура бетона оказывается весьма неоднородной: она образуется в виде пространственной решетки нз цементного камня, заполненной зернами песка и щебня различной крупности и формы, пронизанной большим числом микропор и капилляров, содержащих химически несвязанную воду, водяные пары и воздух. Физически бетон представляет собой капиллярно-пористый материал, в котором нарушена сплошность массы и присутствуют все три фазы — твердая, жидкая и газообразная. Цементный камень также обладает неоднородной структурой и состоит из упругого кристаллического сростка и наполняющей его вязкой массы — геля.
Длительные процессы, происходящие в таком материале,— изменение водного баланса, уменьшение объема твердеющего вязкого геля, рост упругих кристаллических сростков — наделяют бетон своеобразными упруго- пластическими свойствами. Эти свойства проявляются в характере деформирования бетона под нагрузкой, во взаимодействии с температурно-влажностным режимом окружающей среды.
Исследования показали, что теории прочности, предложенные для других материалов, к бетону неприменимы. Зависимость между составом, структурой бетона, его прочностью и деформативностью представляет собой задачу, над которой работают исследователи. Суждения © Прочности и деформативности бетона основаны на большом числе экспериментов, выполненных & лабораторных и натурных условиях.
' Бетон обладает свойством уменьшаться в объеме при
S тйердении в обычной воздушной среде (усадка бетона) и увеличиваться в объеме при твердении в воде (набухание бетона). Бетоны, приготовленные на специальном цементе (расширяющемся или безусадочном^, не дают усадки. Усадка бетона, как показывают опыты, зависит от ряда причин: 1) количества и вида цемента — чем больше цемента на единицу объема бетона, тем больше усадка, при этом высокоактивные и глиноземистые цементы дают большую усадку: 2) количества воды — чем больше W/C, тем больше усадка; 3) крупности заполнителей — при мелкозернистых песках и пористом щебне усадка больше.
Влияние заполнителей на уменьшение усадки тем сильнее, чем выше их способность сопротивляться деформированию, т. е. чем выше их модуль упругости. При разной крупности зерен заполнителей и меньшем объеме пустот меньше и усадка. Различные гидравлические добавки и ускорители твердения (например, хлористый кальций), как правило, увеличивают усадку.
Обычно усадка бетона происходит наиболее интенсивно в начальный период твердения и в течение первого года, в дальнейшем она постепенно затухает. Скорость усадки зависит от влажности окружающей среды — чем меньше влажность, тем больше усадочные деформации И выше скорость их роста. Усадка бетона под нагрузкой при длительном сжатии ускоряется, а при длительном растяжении, наоборот, замедляется.
Усадка бетона связана с физико-химическими процессами твердения и уменьшения объема цементного геля, потерей избыточной воды на испарение во внешнюю среду, на гидратацию с еще непрореагировавшими частицами цемента. По мере твердения цементного геля, уменьшения его объема и образования кристаллических сростков усадка бетона затухает. Капиллярные явления в цементном камне, вызванные избыточной водой, также влияют на усадку бетона — поверхностные натяжения
Менисков вызывают давление на стенки капилляров, и" происходят объемные деформации.
Усадке цементного камня в период твердения бетона ' препятствуют заполнители, которые становятся внутренними связями, вызывающими в цементном камне начальные растягивающие напряжения. По мере твердения геля образующиеся в нем кристаллические сростки становятся такого же рода связями. Неравномерное высыхание бетона приводит к неравномерной его усадке, что в свою очередь, ведет к возникновению начальных усадочных напряжений. Открытые, быстрее высыхающие поверхностные слои бетона испытывают растяжение, в то время как внутренние, более влажные зоны, препятствующие усадке поверхностных слоев, , оказываются сжатыми. Следствием таких начальных растягивающих напряжений являются усадочные трещины в бетоне.
Начальные напряжения, возникающие под влиянием усадки бетона, не учитывают непосредственно в расчете прочности железобетонных конструкций; их учитывают расчетными коэффициентами, охватывающими совокупность характеристик прочности, а также конструктивными мерами— армированием элементов. Уменьшить начальные усадочные напряжения в бетоне можно технологическими мерами — подбором состава, увлажнением среды при тепловой обработке твердеющего бетона, увлажнением поверхности бетона и др., а также конструктивными мерами— устройством усадочных швов в конструкциях.
На строительство Застройка второй очереди 51 микрорайона по ул. Зейская в г. Владивостоке, 1 этап. Жилой дом на 180 квартир
История использования железобетона в России
Автор: А.А.Баданова | 22 Июля 2010
Применение железобетонных и бетонных конструкций в российской строительной практике имеет длинную историю и началось с уникальных объектов. Один из видных архитекторов первой половины ХХ века – академик А.В. Щусев широко применял эти материалы и конструкции в своих постройках.
Так в 1911-1913 годах А.В. Щусевым и Правлением Казанской железной дороги к проектированию Казанского вокзала в Москве были привлечены известные московские и петербургские инженеры и строительные фирмы.
Для главной башни вокзала, расположенной на ненадежном грунте, в 1913 году инженером А.И. Шалиным было предложено мощное сплошное основание – железобетоная плита, которая в свою очередь разгрузила давление на грунт и выполнен конструктивный расчет. Стены нижней подземной части башни были выполнены из коробчатого сечения железобетона.
Наибольший интерес с точки зрения применения железобетонных конструкций представляет осуществленный « теплый перрон» — в настоящее время зал ожидания. Перрон покрыт железобетонными сводами и легкими железными перекрытиями на железобетонных арках больших пролетов ( около 30 м.) и высотой ( около 21 м.). Это был один из первых примеров применения мощных железобетонных рам – арок. Расположение и система арок делит зал на три части. Средняя из них имеет большую высоту. Расчет рам и чертежи разработал в 1913 году инженер А. Лолейт. Расчет арок для пониженных зон был выполнен инженером В.М. Келдышем.
Строительство Казанского вокзала, начатое А.В. Щусевым до революции, продолжалось уже в советский период. Разнообразие конструкций, выполненных из железобетона, и примененных в различных павильонах вокзала было новаторским решением для того времени.
В советское время применению и разработке железобетонных конструкций уделялось большое внимание, так как основной задачей ставилось удешевление строительства, скорость возведения и создание новых типов массового жилья для рабочих, клубов, стадионов и заводских цехов. Железобетон дал новые возможности для создания объемов, разнообразных по форме и планировочным характеристикам, выполненных на достаточно высоком качественном уровне.
Направление 1920-1930-х годов в архитектуре, совместившее в себе уже начавшееся широкое применение железобетонных конструкций и разработку новых архитектурных форм, имеющих характерные черты, получило обобщенное название — « конструктивизм».
Прежде всего архитекторы этого времени пропагандировали максимальную функциональность, разработку и использование новейших конструкций и строительных материалов, типизацию и индустриализацию строительства.
Безусловно, внедрение бетона и железобетона в строительство повлияло на создание новых архитектурных образов.
Особенностью железобетона по отношению к другим ранее применявшимся материалам являлась возможность задавать и рассчитывать ему определенные свойства. Фактически железобетон не является материалом в обычном смысле слова, он всегда — изделие, элемент конструкции или сама конструкция.
Таким образом, с одной стороны новый советский строй привел архитекторов к необходимости создания новых типов жилых и общественных зданий, с другой стороны внедрение и возможности новых материалов создали необходимую базу для воплощения их замыслов.
Строительные материалы — бетон и железобетон послужили основой для создания ряда новых конструктивных систем и архитектурных форм: железобетонного каркаса с безбалочными перекрытиями, зданий из панелей и объемных блоков, монолитных несущих стволов и башен, плоских крыш, мощных рам и зданий, поднятых на столбы. С помощью железобетона создавались пространственные покрытия больших пролетов.
Ярким представителем « новой» западной архитектуры этого времени, безусловно, был Ле Корбюзье. Его работы стали следующим шагом в формообразовании и создании лаконичного архитектурного образа, характерного для « конструктивизма». Поднятый на столбах первый этаж зданий – прием, дававший возможность свободного передвижения под сооружением и организующий тесную взаимосвязь его с окружающей средой. Кроме того, по мнению Ле Корбюзье такой вариант постройки был дешевле и предохранял здание от сырости. Создание плоских бетонных крыш, используемых для отдыха и под озеленение, архитектурное решение фасадов в виде непрерывных горизонтальных окон, дающих больше света и воздуха, так называемого « ленточного освещения», полная свобода в формообразовании – черты, отличающие его объекты от всех остальных.
Значительный вклад в развитие конструктивистских идей в советской архитектуре внес М. Я. Гинзбург.
Жилой дом — шестиэтажный объем прямоугольной формы, поднят в уровне первого этажа на столбы. Особенностью пространственной организации жилой части дома является впервые примененная здесь система коридоров, каждый из которых обслуживает два этажа и трактуется как некое общее пространство. Здание представляет собой комбинацию двух типовых компонентов, состоящих из междуэтажного коридора и двух этажей жилых ячеек различной планировки.
Плоскости фасадов прорезаны длинными горизонтальными окнами и вертикальными витражами. Завершено здание плоской крышей, которую предполагалось использовать как место для общественного отдыха, и цилиндрическим объемом, с расположенными в нем комнатами общежития и оригинальной по планировке квартиры Милютина.
В качестве конструктивной схемы для дома в основном была применена система железобетонного каркаса и легких заполнителей. Разработка и наблюдение за выполнением всех строительных работ была поручена инженеру С.Л. Прохорову. « Конструкция здания состоит из железо-бетонного каркаса ( без опалубки) и заполнения бетонитовыми камнями. Междуэтажные перекрытия также из пустотелых бетонитовых камней. Внутренние перегородки – фибролитовые. Крыша – плоская церезито-железобетонная.»
Впервые инженером С.Л. Прохоровым при строительстве этого дома был применен бетонный камень типа « Крестьянин» с двумя большими прямоугольными отверстиями. В камне « Крестьянин» все пустоты были перекрыты диафрагмами, промежуток же между камнем и ½ камнем шириною 7 см. заполнялся засыпкою изоляций, от качества которой во многом зависила изолирующая способность стены. При засыпке трепелом получалась стена эквивалентная кирпичной кладке в 5 кирпичей, при засыпке шлаком лишь в 3 ¾ кирпича.
« В качестве материалов для наружных и внутренних капитальных стен, а также междуэтажных железо-бетонных перекрытий выбраны пустотелые бетонитовые камни системы инженера С. Л. Прохорова, изготовленные из шлако-бетона или бетона такого состава, чтобы они имели временное сопротивление не менее 40 кг/см/нетто, согласно Технических Условий для этого рода материалов МГИ Изд. 1929.».
Вся конструкция здания как вертикальных его ограждений так и междуэтажных перекрытий была запроектирована из железобетона с заполнениями каркаса пустотелой кладкой двух типов.
Для наружных стен, представляющих из себя тепловую изоляцию, была применена кладка из пустотелых шлакобетонных камней системы « Крестьянин» с засыпкой промежутка между камнем и полу камнем мелким шлаком. Таким же образом был устроен подвал, но без засыпки шлаком.
Для внутренних капитальных стен была применена кладка из особого вида пустотелых камней с одним рядом пустот так называемых « жестких» камней этого же типа. Эти пустоты в кладке внутренних капитальных стен служили для устройства вертикальных каналов для вентиляции и проводки канализационных и водосточных стояков или для устройства железобетонных колонн без применения опалубки. Чередование пустот с каналами, заполненными арматурой и бетоном позволяло выводить стены из таких камней на любую высоту без утолщений.
Кладка наружных и внутренних капитальных стен производилась на сложном известковом цементном растворе 1:1:9 с прокладкой в каждом ряду по 2 диаметром 5 м/м во избежание усадочных трещин.
Пустотелые железобетонные перекрытия были выполнены без опалубки на простых подмостях из 2 досок по осям балок из пустотелых бетонитовых « жестких» камней, уложенных между балками размером 10/25 – 15/25, расположенными перпендикулярно к проемам на расстоянии 0.60 м. друг от друга так, что образованные пустоты представляли собой горизонтальные каналы. Конструктивная высота таких перекрытий составляла 30 см. при собственном весе 450 кг ( м²). Вся нагрузка от междуэтажных перекрытий передается на поперечные внутренние капитальные стены, наружные же стены не несут никакой нагрузки кроме собственного веса и опираются консольно на концы прогонов, расположенных поперек здания по линиям пересечения рядов колонн.
Фундамент здания не сплошной, как делалось раньше, а из железобетонных продольных ребристых подушек.
Интересно, что кладка 1 ½ камня « Крестьянин» получилась в 1 ½ раза теплее обычной кирпичной стены в 2 ½ кирпича.
Сам главный корпус опирается на 3 ряда круглых колонн диаметром 35 см. со спиралью Консидера, расположенных через 3,25 м. вдоль здания. Колонны эти основаны на железобетонных ленточных фундаментах в виде ребристых подушек таврового сечения, опущенных на глубину 1,80 м. от поверхности земли. В той части, где нет подвала, и в части, имеющей подвал, на уровень ниже пола подвала на 25 см., так как в пределах 1 этажа на большей части корпуса нет наружных стен, то первое перекрытие, служащее полом 1 этажа имеет соответственно изоляцию поверх пустотелого перекрытия на толщину 16 см. В верхних этажах открытые колонны сохраняют круговое сечение и диаметр 35 см., колонны же, расположенные в « капитальных» стенах толщиною 25 см. имеют размеры, не выходящие за пределы стен.
Крыша — плоская водонепроницаемая с церезитовой плитой, расположенной по бетонным ребрам, лежащим на верхнем железобетонном перекрытии, покрытым засыпкой изолятором.
По верхней плите перекрытия были устроены эвбиолитовые полы из опилок на магнезитовом цементе, полированные. Эвбиолитом покрыты также все лестничные ступени, площадки и поручни железобетонных перил, имеющие вид вертикальных стенок. Ступени — железобетонные пустотелые для облегчения веса и уменьшения расхода материала.
Внутренние перегородки были сделаны частично деревянными, частично из бетонитовых в ½ камней типа « Крестьянин» толщиной 9см.
Оконные переплеты — железобетонные раздвижные состоли из неподвижных и подвижных на роликах элементов.
Конструктивная схема общественного корпуса в основных чертах та же, что и главного жилого дома.
Бетон для колонн и обвязок каркаса, а также для железобетонных перекрытий и лестниц был принят марки 2 (1 :2:4), с допускаемым напряжением на чистое сжатие – 50 кг/см, на сжатие при изгибе до 60 кг/см. Для круглого железа арматуры в таких сортах 1500 кг/см, в толстых сортах – 1300 кг/см.
Бетон для фундаментов был принят марки 3 состава 1:3:5 с напряжением на чистое сжатие 40 кг/см и на сжатие при изгибе 50 кг/см.
Бетон для колонн и обвязок каркаса, а также для железобетонных перекрытий и косоуров был принят марки «2 » состава 1:2:4 с допускаемым напряжением на чистое сжатие – 45 кг/см, на сжатие при изгибе – 50 кг/см, скалывание – 4 кг/см. На круглое железо арматуры допускаем 1300 кг/см.
Бетон для фундаментов был принят марки «2 ».
К особенностям поддерживающих конструкций здания можно отнести то, что вся нагрузка от междуэтажных перекрытий, от веса наружных стен через горизонтальные обвязки – перемычки передаётся на внутренние пустотелые каменные стены, необходимая жесткость которых достигается путём устройства в плоскости стен железобетонных колонн, помещаемых внутри пустот, а потому не требующих устройства опалубки.
Поскольку бетон, примененный для строительства экспериментального дома на тот момент являлся материалом еще не широко применяемом, то параллельно со строительством велось изучение его свойств, достоинств и недостатков. К достоинствам нового материала безусловно можно было отнести возможность воплощения практически любого замысла архитектора, экономичность, низкая теплопроводность, несгораемость, безопасность, функциональность. К недостаткам же можно было отнести, влагоемкость, хрупкость, необходимость монтажа на месте.
Однако, уже на том же доме Наркомфина были частично решены проблемы материала, обладавшего, безусловно большим количеством положительных качеств. Например, для наружных стен от повышенной влагоемкости были предложены следующие средства защиты: создание архитектурных элементов защитного характера ( карнизы, свесы и т.д.) и создание влагонепроницаемого покрова например силикатирование наружной штукатурки).</p>
В то же время одной из важных задач была возможность перевода производства бетона на индустриальный уровень. Именно с этой целью в доме Наркомфина все отдельные элементы ( столбы, прогоны, заполнитель, окна, двери) были типизированы и стандартизированы и повторены на всю длину жилого корпуса. Камни для стен перекрытий и перегородок системы Прохорова были сформированы на одном и том же рычажном станке, при чем разница в форме пустот была достигнута применением разных вкладышей и прокладок. Настойчивая работа по типизации новых архитектурных сооружений максимально отвечающих общественно-бытовым условиям, стремление к стандартизации всех элементов при разработке конструктивных схем, индустриализация строительного производства характеризовали деятельность архитекторов-конструктивистов.
В настоящее время комплекс зданий Наркомфина находится в тяжелом техническом состоянии, так же как и многие другие памятники периода конструктивизма.
Постепенно железобетон из материала, дающего широкие возможности для проектирования, превратился в основной материал типового строительства панельных и блочных жилых и общественных зданий. Из панелей в 1960 -1980-е годы строились цеха заводов и фабрик. Это типовое, безликое строительство дискредитировало материал в глазах архитекторов и жителей.
В настоящее время бетон находит все больше применения как строительный так и отделочный материал. Но это тема другой статьи.
ЗАО "ДВСК"
ул.Героев Тихоокеанцев, 5А, г.Владивосток
Краткая история развития железобетона
Начало строительства сооружений из железобетона исторически было обусловлено бурным развитием производительных сил в середине XIX в. Развитие производительных сил потребовало строительства фабрик, заводов и других сооружений, отличных по своим конструктивным решениям от старинных зданий патриархальной эпохи. Техническая возможность возникновения железобетона была подготовлена тем, что каменные конструкции были слишком тяжелы и трудоемки в изготовлении, а металлические конструкции не были огнестойки и подвергались коррозии.
Рождение железобетона относят к 1849-1850 гг. Француз И. Ламбо построил лодку из армированного цемента, которая считается первым прототипом железобетона. В 1854 г. англичанин В. Уилкинсон получил патент на конструкцию огнестойкого перекрытия из армированного бетона и в 1865 г. построил железобетонный домик. В 1867 г. француз Ж. Монье получил патент на изготовление цветочных кадок из железа и цемента. В 1868 г. он построил небольшой железоцементный бассейн, а в 1873 г. получил патент на конструкцию железобетонного моста.
В 1892 г. француз Ф. Геннебик предложил ребристые железобетонные перекрытия и другие армированные конструкции. В 1900 г. на Парижской выставке железобетон был официально признан надежным строительным материалом. В 1886 г. американец П. Джексон предложил применять при строительстве мостов предварительное обжатие бетона. В 1906 г. в США было построено грибовидное (безбалочное) перекрытие. В 1928 г. француз Э. Фрейсинэ получил патент на использование напрягаемой арматуры из стали высокой прочности без опасения погашения предварительного напряжения из-за усадки и ползучести бетона.
В России впервые железобетон был использован в 1879 г. Д.Ф. Жаринцевым при строительстве стен зданий в г. Батуми. Благодаря широким испытаниям плит, балок и мостов, выполненных в 1891 г. под руководством Н.А. Белелюбского (1845-1922), железобетонные мосты, трубы, резервуары и другие конструкции были использованы при строительстве железных дорог, а балочные перекрытия — в промышленном и гражданском строительстве.
После Октябрьской революции созданы проектные организации и научно-исследовательские учреждения, которые способствовали дальнейшему развитию железобетона. Постепенно он занял доминирующее положение в промышленном строительстве.
В 1919 г. в строительстве мостовых опор использован трубобетон (бетон в трубчатой металлической обойме). В 1928 г. разработаны первые сборные конструкции, а с 1929 г. применяются в строительстве тонкостенные пространственные конструкции (купола, складки, оболочки, шатры и т. д.). С 1930 г. начинается применение предварительно напряженных элементов. В настоящее время примерно 25% сборных элементов изготовляются с напрягаемой арматурой.
После Великой Отечественной войны проектируются и строятся высотные здания, для каркасов которых применяется жесткая арматура (прокатные профили). В 50-х гг. была создана промышленность сборного железобетона, что послужило основой полносборного каркасно-панельного и крупнопанельного строительства. В проектировании и строительстве нашли применение типовые сборные изделия и конструкции. В энергетическом и транспортном строительстве распространялись центрифугированные железобетонные опоры, которые позже нашли применение в качестве колонн промышленных и гражданских зданий и сооружений.
В 60-х гт. начинается массовое применение железобетона в строительстве промышленных и подземных труб, водонапорных башен, силосов и других сооружений, а также при изготовлении крупных сборных конструкций (ферм, колонн и др.). Годовая мощность заводов сборного железобетона достигает 200 тыс. м 3 .
В 70-х гг. при строительстве и реконструкции зданий и сооружений химической, металлургической, бумажно-целлюлозной и другой промышленности началось применение колонн, плит, труб и других элементов из армированного полимербетона и бетона, пропитанного синтетическими смолами или серными соединениями. В то же время делаются попытки по внешнему армированию бетона плоскими и профилированными стальными листами.
С 1950 по 1980 гг. общий объем железобетона увеличился в 55 раз, тогда как сборного — в 100 раз. Сборные железобетонные конструкции обеспечивают высокие темпы возведения зданий и сооружений. Однако они требуют больших заводских, транспортных и монтажных расходов, а также перерасхода металла, цемента и энергии. В сборных конструкциях особое внимание должно быть обращено на прочность и долговечность соединений, обеспечивающих надежную передачу усилий, чего не всегда удается достичь. Поэтому в некоторых случаях более эффективными оказываются конструкции из монолитного железобетона. При применении специальной опалубки, механизированной подачи бетонной смеси, подъема перекрытий и других современных способов бетонирования монолитное строительство становится индустриальным и лишенным недостатков сборного железобетона.
Практика строительства Друскининкайской водолечебницы и других зданий доказала, что сочетанием монолитного и сборного железобетона, изготовляемого на строительной площадке, может быть достигнута архитектурная выразительность железобетонных конструкций без создания для этой цели специальной базы и без снижения темпов строительства.
Тонкостенные конструкции, особенно длинные складки и волнистые своды, изготовляются как из железобетона, так и из армоцемента. Армоцементные конструкции толщиной до 30 мм включительно изготовляются из мелкозернистого бетона. Они армируются тонкими тканями, сварными или плетеными проволочными сетками, равномерно распределенными по сечению элементов, в сочетании со стержневой или проволочной арматурой. Армоцементные конструкции применяются, как правило, в неагрессивной окружающей среде.
Читайте также: