Prefabrykaty betonowe - Precast concrete

Prefabrykowany betonowy dom w budowie
Przykład niskiej jakości prefabrykatów betonowych z odsłoniętymi kołkami, łącznikami, oznakami pęknięć i zniekształceń, nawet podczas montażu.
Barangay Lantic, Carmona , Cavite, Filipiny
Widok wnętrza ścian, podpór i dachu hali handlowej prefabrykatów. Narzędzia są wstępnie montowane w prefabrykatach.
Williston, Północna Dakota, USA.

Prefabrykaty betonowe to wyrób budowlany wytwarzany przez odlewanie betonu w formie lub „formie” wielokrotnego użytku, która jest następnie utwardzana w kontrolowanym środowisku, transportowana na plac budowy i podnoszona na miejsce („ przechylanie do góry ”). W przeciwieństwie do tego, beton wylewany na miejscu jest wylewany do form specyficznych dla miejsca i utwardzany na miejscu. Kamień prefabrykowany odróżnia się od prefabrykatów betonowych za pomocą drobnego kruszywa w mieszance, dzięki czemu produkt końcowy ma wygląd naturalnie występującej skały lub kamienia. Ostatnio jako rdzenie do prefabrykowanych paneli ściennych stosuje się spieniony polistyren . Jest lekki i ma lepszą izolację termiczną.

Prefabrykaty stosuje się w ścianach zewnętrznych i wewnętrznych. Dzięki produkcji prefabrykatów betonowych w kontrolowanym środowisku (zwykle określanym jako fabryka prefabrykatów), prefabrykaty betonowe mają możliwość prawidłowego utwardzania i są ściśle monitorowane przez pracowników zakładu. Korzystanie z systemu prefabrykatów betonowych ma wiele potencjalnych zalet w porównaniu z odlewaniem na miejscu. Produkcja prefabrykatów betonowych może odbywać się na poziomie gruntu, co zapewnia bezpieczeństwo podczas całego projektu. W zakładzie prefabrykatów istnieje większa kontrola nad jakością materiału i wykonaniem niż na placu budowy. Formy stosowane w zakładzie prefabrykacji mogą być ponownie używane setki, a nawet tysiące razy, zanim będą musiały zostać wymienione, co często sprawia, że ​​jest to tańsze niż odlewanie na miejscu, biorąc pod uwagę koszt jednostkowy szalunku.

Istnieje wiele różnych typów systemów do formowania prefabrykatów betonowych do zastosowań architektonicznych, różniących się rozmiarem, funkcją i kosztem. Prefabrykowane panele architektoniczne są również używane do pokrycia całości lub części elewacji budynku lub wolnostojących ścian wykorzystywanych do kształtowania krajobrazu, izolacji akustycznej i ścian zabezpieczających, a niektóre mogą być elementami konstrukcyjnymi z betonu sprężonego . Do kanalizacji deszczowej, rur wodno-kanalizacyjnych i tuneli wykorzystuje się prefabrykaty betonowe.

Aby uzupełnić wygląd czterech typów prefabrykowanych paneli ściennych – warstwowych, tynkowanych warstwowych, warstw wewnętrznych i paneli elewacyjnych – dostępnych jest wiele wykończeń powierzchni. Standardowo cement jest biały lub szary, choć można dodawać różne kolory za pomocą pigmentów lub farb. Kolor i wielkość kruszywa mogą również wpływać na wygląd i fakturę powierzchni betonowych. Kształt i powierzchnia prefabrykowanych form betonowych mają wpływ na wygląd: Forma może być wykonana z drewna, stali, plastiku, gumy lub włókna szklanego, a każdy materiał nadaje niepowtarzalne wykończenie.

Krótka historia

Starożytni rzymscy budowniczowie wykorzystywali beton i wkrótce wlewali go do form, aby zbudować skomplikowaną sieć akweduktów , przepustów i tuneli. Nowoczesne zastosowania technologii prefabrykacji obejmują różnorodne zastosowania architektoniczne i konstrukcyjne – w tym pojedyncze części, a nawet całe systemy budowlane.

We współczesnym świecie, prefabrykatów kasetonowe budynki były pionierem w Liverpoolu , w Anglii , w roku 1905. Proces ten został wynaleziony przez inżyniera miasta Jana Aleksandra Brodie , twórczego geniusza, który także wymyślił ideę boisko do piłki nożnej siatki. Stajnie tramwajowe w Walton w Liverpoolu pojawiły się w 1906 roku. W Wielkiej Brytanii pomysł ten nie został szeroko rozpowszechniony. Została jednak przyjęta na całym świecie, szczególnie w Europie Środkowo-Wschodniej i Skandynawii .

W Stanach Zjednoczonych prefabrykaty betonowe rozwinęły się jako dwie podbranże, z których każda jest reprezentowana przez duże stowarzyszenie. Branża prefabrykatów betonowych koncentruje się na wyrobach użytkowych, podziemnych i innych niesprężonych i jest reprezentowana głównie przez Krajowe Stowarzyszenie Prefabrykatów Betonowych (NPCA). Branża prefabrykowanych konstrukcji betonowych koncentruje się na sprężonych elementach betonowych i innych prefabrykowanych elementach betonowych stosowanych w konstrukcjach naziemnych, takich jak budynki, konstrukcje parkingowe i mosty. Branżę tę reprezentuje przede wszystkim Instytut Prefabrykatów/Prefabrykatów Betonowych (PCI).

W Australii , The New South Wales Koleje rządowe wykonane szerokie zastosowanie konstrukcji betonowych prefabrykatów dla swoich stacji i podobnych budynków. W latach 1917-1932 wznieśli 145 takich budynków. Oprócz paneli elewacyjnych i elementów konstrukcyjnych z prefabrykatów betonowych można montować całe budynki. Montaż prefabrykatów umożliwia szybką realizację sklepów handlowych i biur przy minimalnym nakładzie pracy. Na przykład budynek Jim Bridger w Williston w Północnej Dakocie został prefabrykowany w Minnesocie, a w panelach budynku wstępnie zainstalowano przewody doprowadzające powietrze, energię elektryczną, wodę i światłowody. Panele zostały przetransportowane ponad 800 mil na pola naftowe Bakken, a budynek handlowy został zmontowany przez trzech pracowników w minimalnym czasie. W budynku mieści się ponad 40 000 stóp kwadratowych sklepów i biur. Praktycznie cały budynek został wyprodukowany w Minnesocie.

Wzmocnienie

Zbrojenie betonu stalą poprawia wytrzymałość i trwałość. Beton sam w sobie ma dobrą wytrzymałość na ściskanie, ale brakuje mu wytrzymałości na rozciąganie i ścinanie i może być podatny na pękanie przy długotrwałych obciążeniach. Stal oferuje wysoką wytrzymałość na rozciąganie i ścinanie, aby nadrobić braki w betonie. Stal zachowuje się podobnie do betonu w zmieniającym się środowisku, co oznacza, że ​​kurczy się i rozszerza wraz z betonem, pomagając uniknąć pękania.

Zbrojenie jest najczęstszą formą zbrojenia betonu. Jest zwykle wykonany ze stali, wytwarzany z użebrowaniem, które łączy się z betonem podczas utwardzania. Pręt zbrojeniowy jest na tyle wszechstronny, że można go wyginać lub montować, aby podeprzeć kształt dowolnej konstrukcji betonowej. Najpopularniejszym materiałem zbrojeniowym jest stal węglowa. Jednak stal nierdzewna, stal ocynkowana i powłoki epoksydowe mogą zapobiegać korozji.

Prefabrykaty betonowe

Poniżej znajduje się próbka wielu produktów wykorzystujących prefabrykaty/beton sprężony. Chociaż nie jest to pełna lista, większość prefabrykatów/prefabrykatów sprężonych zazwyczaj należy do jednego lub

Produkty rolne

Prefabrykaty betonowe wytrzymują najbardziej ekstremalne warunki pogodowe i przetrwają wiele dziesięcioleci ciągłego użytkowania. Produkty obejmują silosy bunkrowe, koje dla bydła, kraty dla bydła , ogrodzenia rolnicze, koje H, koje typu J, listwy dla zwierząt gospodarskich, poidła dla zwierząt gospodarskich, koryta paszowe, panele betonowe, kanały na gnojowicę i wiele innych. Płyty z betonu sprężonego są szeroko stosowane w Wielkiej Brytanii w różnych zastosowaniach, w tym w budynkach rolniczych, magazynach zboża, zaciskach do kiszonki, magazynach gnojowicy, ścianach inwentarskich i ogólnych ścianach oporowych. Panele mogą być używane poziomo i umieszczane wewnątrz pasów RSJ ( I-beam ) lub przed nimi. Alternatywnie panele można wlać w betonowy fundament i wykorzystać jako wspornikową ścianę oporową.


Wyposażenie budynku i terenu

Prefabrykowana konstrukcja parkingu z widocznym słupem wewnętrznym, dźwigarami i dwuteowymi stropami konstrukcyjnymi. Dwa szare kółka to zaślepki do zamykania otworów na kotwy do podnoszenia.

Prefabrykowane elementy budowlane z betonu i wyposażenie placu budowy są wykorzystywane architektonicznie jako obudowy kominków, okładziny, elementy wykończeniowe, akcesoria i ściany osłonowe. Zastosowania konstrukcyjne prefabrykatów betonowych obejmują fundamenty, belki, stropy, ściany i inne elementy konstrukcyjne. Istotne jest, aby każdy element konstrukcyjny został zaprojektowany i przetestowany tak, aby wytrzymać zarówno obciążenia rozciągające, jak i ściskające, którym będzie poddawany element przez cały okres jego eksploatacji. Rdzenie ze styropianu znajdują się obecnie w prefabrykowanych panelach betonowych do zastosowań konstrukcyjnych, dzięki czemu są lżejsze i służą jako izolacja termiczna.

Parkingi wielopoziomowe są zwykle budowane z prefabrykatów betonowych. Konstrukcje obejmują składanie prefabrykowanych części parkingowych, które są wielokondygnacyjnymi panelami ściennymi konstrukcyjnymi, słupami wewnętrznymi i zewnętrznymi, stropami konstrukcyjnymi, dźwigarami, panelami ściennymi, schodami i płytami. Te części mogą być duże; na przykład dwuteownikowe moduły stropowe muszą być podnoszone na miejsce za pomocą prefabrykowanych betonowych systemów kotew do podnoszenia .

Mury oporowe

Przykład prefabrykowanej betonowej ściany oporowej.

Prefabrykaty betonowe zapewniają producentom możliwość produkowania szerokiej gamy inżynieryjnych systemów uziemiających. Produkty obejmują: komercyjne ściany oporowe, ściany mieszkalne, mury nadbrzeżne, płyty gruntowe stabilizowane mechanicznie , systemy bloków modułowych, segmentowe ściany oporowe itp. Ściany oporowe mają pięć różnych typów, które obejmują: grawitacyjną ścianę oporową, półgrawitacyjną ścianę oporową, wspornikową ścianę oporową , mur oporowy przypory i mur oporowy przypory.

Wody sanitarne i deszczowe

Produkty do gospodarki sanitarnej i deszczowej to konstrukcje przeznaczone do instalacji podziemnych, które zostały specjalnie zaprojektowane do oczyszczania i usuwania zanieczyszczeń ze spływów sanitarnych i deszczowych. Te produkty zawierają prefabrykatów betonowych deszczowej sklepienia zatrzymań , zbiorniki oraz studzienek .

Struktury użytkowe

W przypadku systemów komunikacyjnych, elektrycznych, gazowych lub parowych prefabrykowane betonowe konstrukcje użytkowe chronią ważne połączenia i elementy sterujące do dystrybucji mediów. Prefabrykaty betonowe są nietoksyczne i bezpieczne dla środowiska. Produkty obejmują: otwory ręczne, produkty z pustym rdzeniem , podstawy słupów świetlnych, skrzynki licznikowe, sklepienia panelowe, skrzynki ciągnione , konstrukcje telekomunikacyjne, podkładki transformatorowe, sklepienia transformatorów, rowy, budynki gospodarcze, krypty użytkowe, słupy użytkowe, krypty o kontrolowanym środowisku (CEV) i inne obiekty użytkowe.

Produkty wodno-ściekowe

Prefabrykaty wodno-ściekowe zawierają lub zawierają wodę, olej lub inne ciecze w celu dalszego przetworzenia na niezanieczyszczające ciecze i produkty glebowe. Produkty obejmują: systemy napowietrzania , skrzynki rozdzielcze , zbiorniki dozujące , studnie suche , kolektory tłuszczu , doły ługujące , kolektory piasek - olej / olej - woda , szamba , zbiorniki na wodę / ścieki , studnie mokre, cysterny przeciwpożarowe i inne wody i ścieki produkty.

Produkty transportowe i związane z ruchem drogowym

Prefabrykaty betonowe do transportu są stosowane w budowie, bezpieczeństwie i ochronie obiektów drogowych, lotniskowych i kolejowych. Produkty obejmują: przepusty skrzynkowe, przepusty trójstronne, systemy mostowe, przejazdy kolejowe, podkłady kolejowe, ściany dźwiękochłonne /bariery, bariery z Jersey , segmenty tuneli, bariery betonowe, TVCB, bariery pasa środkowego, słupki i inne produkty transportowe. Prefabrykaty betonowe mogą być również wykorzystywane do wykonywania przejść podziemnych, przejść naziemnych i przejść podziemnych dla pieszych. Prefabrykowany beton jest również używany do budowy torów kolejowych w niektórych metrach na gumowych oponach .

Kostka modułowa

Kostka modułowa jest dostępna w wielu kolorach, kształtach, rozmiarach i fakturach. Te wszechstronne prefabrykaty betonowe można zaprojektować tak, aby naśladowały cegłę, kamień lub drewno.

Produkty specjalistyczne

Produkty cmentarne

Podziemne krypty lub mauzolea wymagają wodoszczelnych konstrukcji, które wytrzymują działanie sił naturalnych przez dłuższy czas.

Prefabrykowany betonowy kontener do przechowywania materiałów niebezpiecznych.

Przechowywanie materiałów niebezpiecznych

Przechowywanie materiałów niebezpiecznych, zarówno krótkoterminowych, jak i długoterminowych, jest coraz ważniejszym problemem środowiskowym, wymagającym pojemników, które nie tylko uszczelniają materiały, ale są wystarczająco mocne, aby wytrzymać klęski żywiołowe lub ataki terrorystyczne.

Prefabrykowany betonowy pancerz pancerny ( Accropode ).

Produkty morskie

Pływające doki, podwodna infrastruktura, podesty, balustrady i wiele udogodnień to tylko niektóre z zastosowań prefabrykatów wzdłuż nabrzeża. Przy projektowaniu z myślą o dużej wadze, prefabrykaty znacznie lepiej niż większość materiałów przeciwdziałają siłom wyporu wody.

Prefabrykowane konstrukcje betonowe

Betonu sprężonego

Sprężanie to technika wprowadzania naprężeń do elementu konstrukcyjnego podczas wytwarzania i/lub budowy w celu poprawy jego wytrzymałości i wydajności. Technika ta jest często stosowana w betonowych belkach, słupach, spandrelach, pojedynczych i podwójnych trójnikach, panelach ściennych, segmentowych jednostkach mostowych, dźwigarach bulwiastych, dźwigarach dwuteowych i innych. W wielu projektach beton sprężony zapewnia najniższy koszt całkowity, biorąc pod uwagę produkcję i konserwację przez cały okres użytkowania.

Prefabrykowane betonowe ściany warstwowe (lub izolowane panele dwuścienne)

Początek

Prefabrykowany betonowy panel dwuścienny jest używany w Europie od dziesięcioleci. Pierwotny projekt dwuścienny składał się z dwóch yte z betonu zbrojonego oddzielonych wewnętrzną pustką, połączonych ze sobą osadzonymi stalowymi kratownicami. W związku z niedawnymi obawami dotyczącymi zużycia energii uznano, że użycie stalowych kratownic tworzy „mostek termiczny”, który obniża wydajność cieplną. Ponadto, ponieważ stal nie ma takiego samego współczynnika rozszerzalności cieplnej jak beton, ponieważ ściana nagrzewa i chłodzi każdą stal, która nie jest osadzona w betonie, może powodować naprężenia termiczne, które powodują pękanie i odpryskiwanie.

Rozwój

Aby osiągnąć lepszą wydajność cieplną, w puste przestrzenie dodano izolację, aw wielu dzisiejszych zastosowaniach kratownice stalowe zostały zastąpione kompozytowymi (włókna szklane, tworzywa sztuczne itp.) systemami połączeń. Systemy te, opracowane specjalnie do tego celu, eliminują również problem różnicowej rozszerzalności cieplnej. Najlepszą wydajność cieplną uzyskuje się, gdy izolacja jest ciągła w całej sekcji ściany, tj. wyty są termicznie całkowicie odseparowane do końców panelu. Stosując izolację ciągłą i nowoczesne systemy połączeń kompozytowych, można osiągnąć wartości R do R-28.2.

Charakterystyka

Całkowita grubość warstwowych paneli ściennych w zastosowaniach komercyjnych wynosi zwykle 8 cali, ale ich projekty są często dostosowywane do zastosowania. W typowym 8-calowym panelu ściennym betonowe wythesy mają grubość 2-3/8 cala), umieszczając 3-1/4 cala pianki izolacyjnej o wysokiej wartości R. Wewnętrzne i zewnętrzne elementy betonowe są połączone (poprzez izolację) za pomocą pewnego rodzaju systemu łączącego, który jest w stanie zapewnić niezbędną integralność strukturalną. Panele ścienne typu Sandwich można wytwarzać na żądaną długość i szerokość, w praktycznych granicach narzuconych przez system produkcji, obciążenia związane z podnoszeniem i przenoszeniem oraz ograniczenia transportowe. Panele o wysokości 9 stóp są powszechne, ale można znaleźć wysokości do 12 stóp.

Budynek mieszkalny jednorodzinny jest zbudowany z prefabrykowanych elementów betonowych

Proces wytwarzania prefabrykowanych betonowych płyt warstwowych ściennych umożliwia ich produkcję z wykończonymi powierzchniami po obu stronach. Takie wykończenia mogą być bardzo gładkie, z powierzchniami pomalowanymi, bejcowanymi lub pozostawionymi naturalnymi; w przypadku powierzchni wewnętrznych wykończenie jest porównywalne pod względem gładkości z płytą gipsowo-kartonową i można je wykończyć przy użyciu tej samej procedury gruntowania i malowania, jak w przypadku konwencjonalnych konstrukcji płyt kartonowo-gipsowych. W razie potrzeby betonowi można nadać wykończenie architektoniczne, w którym sam beton jest barwiony i/lub teksturowany. Kolory i tekstury mogą nadać wygląd cegły, kamienia, drewna lub innych wzorów dzięki zastosowaniu matryc wielokrotnego użytku lub, w najbardziej wyrafinowanych zastosowaniach, w powierzchnię betonu można wylać prawdziwą cegłę, kamień, szkło lub inne materiały.

Otwory okienne i drzwiowe są odlewane w ścianach w zakładzie produkcyjnym w ramach procesu produkcyjnego. W wielu zastosowaniach przewody i skrzynki elektryczne i telekomunikacyjne są odlewane bezpośrednio w panelach w określonych miejscach. W niektórych zastosowaniach w panele odlano media, hydraulikę, a nawet elementy grzewcze, aby skrócić czas budowy na miejscu. Stolarze, elektrycy i hydraulicy muszą dokonać pewnych drobnych korekt, gdy po raz pierwszy zapoznają się z niektórymi unikalnymi aspektami paneli ściennych. Jednak nadal większość obowiązków służbowych wykonują w sposób, do którego są przyzwyczajeni.

Aplikacje i korzyści

Prefabrykowane betonowe płyty ścienne typu sandwich są stosowane w praktycznie każdym typie budynków, w tym w szkołach, budynkach biurowych, budynkach mieszkalnych, domach jednorodzinnych, domach jednorodzinnych, hotelach, motelach, akademikach i domach jednorodzinnych. Chociaż zwykle uważa się je za część obudowy budynku lub „obudowę”, można je zaprojektować tak, aby służyły również jako część systemu konstrukcyjnego budynku, eliminując potrzebę belek i słupów na obwodzie budynku. Oprócz energooszczędności i estetycznej wszechstronności zapewniają również doskonałe tłumienie hałasu, wyjątkową trwałość (odporność na gnicie, pleśń itp.) oraz szybką budowę.

Oprócz dobrych właściwości izolacyjnych, panele warstwowe wymagają mniejszej liczby etapów pracy. W porównaniu na przykład z podwójnymi ścianami, które trzeba zaizolować i wypełnić betonem na miejscu, płyty warstwowe wymagają znacznie mniej pracy i rusztowań.

Rynek prefabrykatów betonowych

Przemysł prefabrykatów betonowych jest w dużej mierze zdominowany przez zainicjowane przez rząd projekty rozwoju infrastruktury. Jednak są one również szeroko stosowane w budownictwie mieszkaniowym (niskim i wysokim) oraz komercyjnym ze względu na ich różne korzystne cechy. Wydajność, trwałość, łatwość, opłacalność i zrównoważone właściwości tych produktów przyniosły rewolucyjną zmianę czasu poświęcanego na budowę dowolnej konstrukcji. Branża budowlana to ogromny przemysł energochłonny, a prefabrykaty betonowe są i nadal będą bardziej energooszczędne niż ich odpowiedniki. Szeroka gama wzorów, kolorów i opcji strukturalnych oferowanych przez te produkty sprawia, że ​​jest to również korzystny wybór dla konsumentów.

Przepisy prawne

Wiele stanowych i federalnych projektów transportowych w Stanach Zjednoczonych wymaga, aby dostawcy prefabrykatów betonowych byli certyfikowani przez stowarzyszenie Architectural Precast Association, National Precast Concrete Association lub Precast Prestressed Concrete Institute.

Zobacz też

Bibliografia

Zewnętrzne linki