Ce sunt structurile prefabricate din beton și de ce domină construcțiile moderne
Structurile prefabricate din beton sunt componente de construcție - pereți, grinzi, stâlpi, plăci și multe altele - fabricate în condiții controlate din fabrică înainte de a fi transportate și asamblate la fața locului. Rezultatul este o metodă de construcție care depășește în mod constant betonul tradițional turnat pe loc în ceea ce privește viteza, calitatea și predictibilitatea costurilor. Peste 60% din proiectele de infrastructură la scară largă din Europa și America de Nord specifică acum betonul prefabricat ca sistem structural principal , iar această cifră continuă să crească pe măsură ce termenele proiectelor se micșorează și costurile cu forța de muncă cresc.
Motivul pentru care structurile prefabricate din beton au devenit coloana vertebrală a depozitelor, garajelor de parcare, podurilor, stadioanelor și clădirilor rezidențiale cu mai multe etaje este simplu: atunci când betonul se întărește într-o fabrică sub control precis al temperaturii și umidității, rezistența sa la compresiune ajunge în mod obișnuit. 5.000 până la 8.000 psi — mult peste 3.000 până la 4.000 psi tipice betonului turnat pe câmp. Fiecare element care ține acele componente în poziție, fiecare placă de încorporare, șurub de ancorare, inserție de buclă și dispozitiv de ridicare, se încadrează în categoria largă de accesorii prefabricate din beton, iar alegerea accesoriilor potrivite este la fel de critică ca și designul amestecului în sine.
Element cheie: Produs din fabrică = toleranțe mai strânse, programe mai rapide, structură finală mai puternică.
Cum sunt fabricate structurile prefabricate din beton
Producția de structuri prefabricate din beton urmează o secvență disciplinată care elimină majoritatea variabilelor care afectează betonul turnat pe șantier. Înțelegerea fiecărei etape clarifică de ce metoda produce rezultate atât de consistente și de ce alegerea accesoriilor prefabricate din beton în faza de proiectare - nu în timpul construcției - este nenegociabilă.
Etapa 1 — Pregătirea formei și plasarea armăturii
Formele din oțel, adesea prelucrate la toleranțe de ±1/16 inch, sunt curățate, unse și asamblate. Cuștile din oțel de armare sunt prefabricate și fixate în interior. În această etapă, toate încorporate accesorii prefabricate din beton — ancorele de ridicare, inserțiile de conectare, manșoanele pentru conducte electrice și plăcile structurale de sudură — sunt poziționate și asigurate înainte de turnarea betonului. Orice articol care trebuie să fie în elementul finit trebuie plasat acum; adăugarea acestuia după aceea necesită carotarea sau tăierea, ceea ce dăunează integrității structurale.
Etapa 2 — Dozarea și plasarea betonului
Proiectele de amestec de beton pentru instalațiile de prefabricat utilizează de obicei un raport apă-ciment de 0,35 până la 0,45 - considerabil mai mic decât amestecurile de câmp - pentru a obține o rezistență timpurie ridicată. Vibrația internă consolidează betonul din jurul cuștii de armare și a accesoriilor încorporate. Unele plante folosesc vibrații externe ale mesei pentru panouri arhitecturale subțiri pentru a elimina golurile de suprafață fără vibratoare interne care ar putea înlocui betonul de acoperire subțire.
Etapa 3 – Întărire
Instalațiile prefabricate folosesc întărire cu abur, întărire la căldură sau pături accelerate de reținere a umidității pentru a ajunge 70% din rezistența proiectării în 18 până la 24 de ore . Acest câștig rapid de rezistență este ceea ce permite elementelor să fie scoase din forme și stivuite în curte într-un singur schimb de producție - un ciclu imposibil cu betonul turnat pe șantier care durează 28 de zile pentru a atinge rezistența maximă de proiectare în condiții ambientale.
Etapa 4 — Controlul calității, finisarea și depozitarea în curte
Înainte ca orice element să părăsească patul de turnare, verificările dimensionale, inspecțiile suprafeței și auditurile hardware confirmă faptul că fiecare accesoriu prefabricat din beton este prezent, poziționat corect și nedeteriorat. Elementele sunt apoi depozitate pe cherestea în curte, organizate pe ordinea livrării, în așteptarea ferestrei de transport și ridicare.
Principalele tipuri de elemente prefabricate din beton și aplicațiile acestora
Structurile prefabricate din beton cuprind o familie largă de tipuri de elemente, fiecare proiectat pentru un rol structural specific. Mai jos este o prezentare generală a celor mai comune categorii, a clădirilor și infrastructurii pe care le deservesc, precum și a deschiderilor tipice sau a nivelurilor de încărcare implicate.
Plăci cu T dublu
Folosit pentru structurile de parcare și podelele depozitelor. Întinderi standard de 40 până la 80 de picioare cu adâncimi de 24 până la 34 de inci. Capacitatea de încărcare de obicei 40 până la 100 psf sarcină sub tensiune suprapusă.
Scânduri cu miez gol
Calul de bătaie al sistemelor de podele rezidențiale și de birou. Lățimi standard de 4 și 8 picioare, adâncimi de la 6 la 16 inci, deschideri de 20 la 50 de picioare. Golurile reduc sarcina moartă, păstrând în același timp adâncimea structurală.
Stâlpi și grinzi prefabricate
Coloane dreptunghiulare și în formă de L de la 12×12 la 24×24 inci. Grinzile în formă de T inversată, grinzile dreptunghiulare și grinzile slip formează cadrul momentului sau sistemul gravitațional susținut simplu.
Panouri de perete prefabricate
Sandwich solid, izolat și panouri arhitecturale cu grosimea de la 5 la 12 inchi. Folosit ca pereți de forfecare portanti sau placare nestructurală. Realizează valori R de 20 până la 30 cu miezuri de izolare cu spumă.
Grinzi de pod
AASHTO Grinzi în I și grinzi bulb-tee pentru poduri de autostrăzi. Se întinde de la 60 la 160 de picioare. Amestecurile de beton de înaltă performanță de 8.000 până la 12.000 psi sunt standard pentru aplicațiile de poduri cu deschidere lungă.
Scări și paliere prefabricate
Scări complete, turnate ca unități individuale, cu paliere integrale. Elimină cofrajele complexe și reduce instalarea scărilor de la zile la ore folosind doar o macara și accesorii prefabricate din beton pentru conectare.
Accesorii din beton prefabricat: hardware-ul care face posibile structurile
Indiferent cât de precis este proiectat și turnat un element de beton, accesoriile prefabricate din beton încorporate în el sunt cele care determină modul în care acel element poate fi ridicat, transportat, conectat și integrat într-o structură completă. Accesoriile prefabricate din beton acoperă o gamă largă de tipuri de feronerie, iar fiecare categorie are cote de încărcare specifice, cerințe de instalare și considerații de compatibilitate.
| Categoria de accesorii | Funcția | Sarcina de lucru tipică | Material |
|---|---|---|---|
| Ancore de ridicare (ferulă, buclă, bobină) | Ridicare temporară în timpul decupării și erecției | 1 până la 60 de tone pe ancoră | Fontă ductilă, oțel forjat |
| Plăci de încorporare și plăci de sudură | Legături structurale permanente între elemente | 10 până la 200 kips per farfurie | Oțel A36 / A572, galvanizat la cald sau inoxidabil |
| Tije bobine și șuruburi bobine | Conexiuni reglabile pe teren, atașament pentru placare | 5 până la 30 kips per lansetă | Zincat sau oțel inoxidabil |
| Tampoane de rulment | Transferul sarcinii și absorbția toleranței la locurile rulmentului | Tensiune la compresiune de la 800 la 1.500 psi | Neopren, HDPE, elastomeric armat cu fibre |
| Inserții de buclă și inserturi de con evazate | Puncte de ancorare pentru atașamente secundare, feronerie de fațadă | 500 lbs până la 5 tone | Fontă maleabilă, sârmă de oțel |
| Toron de pretensionare și feronerie post-tensionare | Precomprimarea betonului pentru a contracara solicitările de încovoiere | Șuviță de 270 ksi, cu cric la 70–75% din UTS | Șuviță de grad 270 cu relaxare scăzută |
Ancore de ridicare: dimensionare și factori de siguranță
Ancorele de ridicare sunt printre cele mai analizate dintre toate accesoriile din beton prefabricat, deoarece o defecțiune în timpul decupării sau ridicării este imediat catastrofală. Limita sarcinii de lucru (WLL) a oricărei ancore de ridicare trebuie să țină cont de factorul de impact dinamic în timpul ridicării macaralei - de obicei un factor de siguranță minim de 4:1 aplicat modurilor de rupere a betonului și rupere la tracțiune din oțel. Pentru un panou de perete prefabricat de 20 de tone, asta înseamnă că sistemul de ancorare trebuie proiectat pentru o sarcină de rezistență de minim 80 de tone, nu doar pentru greutatea statică a panoului. Unghiul de montare reduce, de asemenea, capacitatea: un unghi de sling de 60 de grade față de verticală reduce sarcina permisă per picior la aproximativ 87% din capacitatea verticală nominală, în timp ce un unghi de 30 de grade o scade la 50%.
Plăci de încorporare: Filosofia de conectare în cadre prefabricate
Conexiunile structurale dintre elementele prefabricate din beton se bazează aproape în întregime pe plăci de încorporare sudate pe ancore de bară de armare sau pe știfturi Nelson. Designul acestor plăci urmează liniile directoare AISC și PCI, acordând o atenție deosebită acțiunii de levier în conexiunile de tracțiune și frecarea la forfecare la planurile de interfață. O conexiune a plăcilor de sudură proiectată corespunzător într-o structură de parcare prefabricată poate transfera 150 kips de forfecare peste o îmbinare grindă-coloană cu o placă mică de 8×8 inci – cu condiția ca stiva de lame, buzunarul de chituț și sudura pe câmp să fie executate conform specificațiilor. Galvanizarea acestor plăci conform ASTM A123 (minimum 3,9 oz/ft²) adaugă durată de coroziune măsurabilă în medii expuse sau marine.
Tampoane de rulment: toleranțe și performanță pe termen lung
Fiecare grindă prefabricată, dublu-T și scândura cu miez tubular se sprijină pe un suport care transferă simultan sarcina verticală și se adaptează la mișcările termice și de contracție care apar pe durata de viață a structurii. Tampoanele din neopren cu duritate de la 50 până la 60 de duritate sunt cea mai comună alegere, cu dimensiuni standard de 4 × 6 inci până la 8 × 12 inci și grosimi de 3/8 până la 3/4 inci. Tabelele PCI Design Handbook arată că un tampon din neopren de 6×9 inchi, 1/2 inch poate găzdui până la 0,5 inci de mișcare orizontală menținând în același timp o rigiditate la compresiune adecvată. Tampoanele HDPE sunt din ce în ce mai specificate pentru aplicațiile de pod unde este necesară frecare scăzută pentru a permite expansiunea termică fără acumularea de forțe de reținere în suprastructură.
Conexiuni structurale în structuri prefabricate din beton
Sistemul de conectare este locul în care structurile prefabricate din beton fie funcționează, fie eșuează. Spre deosebire de cadrele din oțel, unde conexiunile sunt realizate cu șuruburi și suduri în aer liber, conexiunile din beton prefabricat implică adesea spații închise, buzunare de chituț și feronerie încorporată care nu pot fi inspectate după chituire. Prin urmare, realizarea conexiunii corecte de prima dată nu este negociabilă.
Trei filozofii largi guvernează proiectarea conexiunii prefabricate:
- Sisteme gravitaționale simplu susținute — grinzile se sprijină pe corbele sau unghiuri de mare, transferând doar sarcina verticală. Simplu, rapid de ridicat și tolerant la tasarea diferențială. Folosit în marea majoritate a clădirilor industriale cu un singur etaj și a structurilor de parcare.
- Rame rezistente la momente — conexiunile stâlp la stâlp și grindă la stâlp sunt făcute rezistente la momente prin posttensionare, cuplaje de bare de armare chituite sau ansambluri de plăci sudate. Realizează un control al deplasării laterale comparabil cu cadrele turnate pe loc pentru rezistență la seism și la vânt.
- Sisteme hibride — sarcini gravitaționale suportate de un rulment simplu, sarcini laterale gestionate de un perete de forfecare separat sau de un miez de cadru de moment. Cea mai comună abordare pentru clădiri rezidențiale de înălțime mijlocie și clădiri prefabricate cu utilizare mixtă de 5 până la 15 etaje.
Calitatea îmbinărilor chituite, în special, depinde în mare măsură de selecția și amplasarea accesoriilor prefabricate din beton. Un cuplaj cu manșon chituit - folosit pentru a îmbina două lungimi de bară de armare peste o îmbinare - trebuie aliniat la ±1/8 inch pentru ca bara să intre curat în timpul montajului. Orice nealiniere descoperită la fața locului necesită de obicei o remediere costisitoare care implică ancore mecanice sau injecție epoxidice, ambele reducând ductilitatea conexiunii în comparație cu intenția de proiectare inițială.
±1/8" Toleranță maximă de dezaliniere a cuplajului
4:1 Factorul de siguranță minim al ancorei de ridicare
28 de zile Cura de turnare la fața locului vs. 18–24 de ore prefabricate
8.000 psi Rezistența la compresiune HPC prefabricată tipică
Avantajele programului: cum comprimă structurile prefabricate din beton cronologia proiectului
Singurul argument cel mai convingător pentru structurile prefabricate din beton în proiecte comerciale și de infrastructură este compresia programului. Fabricarea elementelor are loc în paralel cu pregătirea șantierului - în timp ce fundația este excavată și turnată, instalația de prefabricat produce simultan cadrul structural. Această suprapunere salvează de obicei 4 până la 8 săptămâni pentru un proiect de dimensiune medie comparativ cu un program secvenţial de turnare pe loc.
Săptămânile 1–4: aprobarea desenelor de proiectare și magazin
Inginerul de înregistrare și inginerul de prefabricat de înregistrare colaborează la detaliile de conectare, locațiile de încorporare și programele de accesorii din beton prefabricat. Fiecare accesoriu este desenat, dimensionat și specificat în desenele de atelier înainte de asamblarea unui singur formular.
Săptămânile 5–12: producția de plante
Serii complete de producție. O instalație de prefabricat de dimensiuni medii care turnează 500 până la 800 de metri cubi pe săptămână poate produce cadrul structural pentru un depozit de 200.000 de metri pătrați în 6 până la 8 săptămâni. Elementele sunt numerotate de serie și sunt ordonate pentru livrare.
Săptămânile 8–14: Fundațiile șantierului (paralel)
În timp ce producția fabricii funcționează, echipajul șantierului toarnă baze, grinzi de grad și stalpi. Șabloanele de șuruburi de ancorare derivate din desenele de fabrică prefabricate asigură că plăcile de bază ale coloanei și conexiunile țevilor se vor alinia la sosirea elementelor.
Săptămânile 13–18: erecție
Un echipaj de montaj bine organizat, cu o macara pe șenile de 150 de tone, poate instala 20 până la 40 de elemente majore pe zi. O structură de parcare cu cinci etaje de 1.200 de locuri poate fi finalizată structural în 10 până la 14 zile lucrătoare a timpului macaralei — o viteză imposibil de abordat prin metode de turnare pe loc.
Săptămânile 18–22: Chituire, sudare și finisare
Echipajele de teren completează conexiunile chituite, sudurile pe teren la plăcile de încorporare, etanșările pentru îmbinări și orice finisare arhitecturală. Structura este complet închisă și etanșă la intemperii mult mai devreme decât construcția echivalentă turnată pe loc.
Structuri prefabricate din beton vs. turnate la locul lor: o comparație directă
Alegerea dintre betonul prefabricat și betonul turnat pe loc nu este niciodată simplă, dar următoarea comparație acoperă dimensiunile cele mai importante pentru proprietarii, antreprenorii și inginerii structurali care iau această decizie.
| Dimensiunea | Beton prefabricat | Beton turnat in loc |
|---|---|---|
| Rezistența la compresiune | 5.000–12.000 psi tipic | 3.000–5.000 psi tipic |
| Dimensiuneaal Tolerance | ±1/8 până la ±1/4 inch | ±1/4 până la ±3/4 inch |
| Program (cadru structural, depozit de 200k sf) | 10-14 zile erecție | 8–14 săptămâni formând/turnând |
| Dependența de vreme | Scăzut — întărire efectuată în plantă | Ridicat - vremea rece și caldă necesită protecție |
| Flexibilitate de proiectare | Geometrie repetitivă optimă; forme personalizate posibile la premium | Flexibilitate ridicată pentru geometrie complexă, curbă sau neregulată |
| Munca pe șantier | Scăzut - în primul rând echipaje de macara și de conectare | Înalt — formare, așezare, finisare, decapare |
| Controlul calității | Certificare PCI, testare zilnică QC | Depinde de condițiile de pe teren și de prezența inspectorului |
Beton prefabricat precomprimat: cum funcționează pretensionarea și posttensionarea
Combinația dintre precomprimare și beton prefabricat este unul dintre cele mai puternice instrumente din ingineria structurală. Prin precomprimarea betonului înainte ca sarcinile de serviciu să fie aplicate, inginerii pot elimina efectiv fisurarea la tracțiune - modul principal de deteriorare a betonului - și pot realiza deschideri care ar fi imposibile din punct de vedere structural sau nepractic din punct de vedere economic cu secțiuni armate convențional.
Pretensionare: Abordarea standard prefabricată
În betonul prefabricat pretensionat, firele de oțel de înaltă rezistență sunt întinse între culeele de la capetele patului de turnare înainte de așezarea betonului. Șuvițele – de obicei gradul 270 cu relaxare redusă, cu diametrul de 0,5 sau 0,6 inchi – sunt montate cu cric la aproximativ 70% din rezistența maximă la tracțiune sau aproximativ 189.000 psi . Betonul este apoi plasat în jurul șuvițelor tensionate. Când betonul atinge o rezistență adecvată, firele sunt eliberate și precomprimarea se transferă în element prin lipire. Aceasta este metoda folosită pentru fabricarea scândurilor cu miez tubular, a teurilor duble, a grinzilor de pod și a panourilor de perete precomprimate în aproape fiecare fabrică de prefabricat din lume.
Post-tensionare în elemente prefabricate
Feroneria de posttensionare — conducte, ancore, cuple și plăci de trompetă — reprezintă o categorie specializată de accesorii prefabricate din beton utilizate atunci când precomprimarea trebuie aplicată după ce elementul a fost ridicat sau când elementele din mai multe segmente prefabricate trebuie îmbinate într-o unitate structurală continuă. Construcția podurilor segmentare, de exemplu, utilizează segmente prefabricate de obicei de 8 până la 12 picioare lungime, care sunt asamblate și apoi post-tensionate în grinzi continue de 200 până la 400 de picioare. Fiecare tendon de post-tensionare poate suporta 300 până la 1.500 kips de forță de pretensionare în funcție de numărul de fire și geometrie.
Pierderi de pretensionare pe termen lung
Inginerii trebuie să țină cont de pierderile de pretensionare atunci când dimensionează firele și specifică sarcina inițială de ridicare. Principalele surse de pierdere pe durata de viață a unui element precomprimat sunt:
- Scurtare elastică — pierdere imediată la eliberarea firelor, de obicei 6 până la 8% din pretensionarea inițială pentru elementele pretensionate
- Târâiește — deformare dependentă de timp sub sarcină susținută, reprezentând 5 până la 12% din precomprimarea efectivă pe o durată de viață de 50 de ani
- Contracție — reducerea volumetrică pe măsură ce betonul se usucă, contribuind cu 4 până la 8% pierderi suplimentare
- Relaxare de oțel — pierderea treptată a tensiunii pe șuviță la deformare constantă, aproximativ 2% pentru șuvița cu relaxare scăzută peste 50 de ani
Pierderile totale pe termen lung variază de obicei între 15 și 25% din forța inițială de ridicare. Aceasta înseamnă că un toron cu cric la 33.000 lbs trebuie să fie proiectat pentru a suporta o precomprimare efectivă de 25.000 până la 28.000 lbs pe toată durata de viață - iar proiectarea secțiunii trebuie să țină cont de precompresia redusă la calcularea momentelor de fisurare și a deformațiilor.
Proiectarea seismică a structurilor prefabricate din beton
Comportamentul structurilor prefabricate din beton sub încărcare seismică a fost studiat intens de când cutremurul din San Fernando din 1971 și cutremurul Northridge din 1994 au relevat slăbiciuni în structurile de parcare prefabricate timpurii. Comunitatea de ingineri a răspuns cu progrese majore în proiectarea conexiunilor, detalierea diafragmei și programele de testare seismică - în special programul de cercetare PRESSS (Precast Seismic Structural Systems) care a derulat din 1991 până în 2001.
Programul PRESSS a demonstrat că sistemele prefabricate corect detaliate pot egala sau depăși ductilitatea cadrelor din beton turnate pe loc. Sistemul de perete îmbinat dezvoltat în PRESSS a folosit posttensionare nelegată prin panouri prefabricate de forfecare pentru a oferi comportament de autocentrare — clădirea se scufundă la interfața zid-fundație în condiții de încărcare seismică, dar revine la apă atunci când se oprește cutremurul, cu o derivă reziduală minimă. O structură prefabricată completă cu cinci etaje a fost testată la 60% din scara maximă la Laboratorul Structural UC San Diego și a demonstrat derive reziduale de mai puțin de 0,1% după testarea la mișcările de cutremur la nivel de proiectare.
Prevederile actuale ASCE 7 și ACI 318 permit structurile prefabricate din beton în categoria de proiectare seismică D (seismică ridicată) cu condiția ca conexiunile și diafragmele să fie detaliate pentru a se conforma cadrului de moment special prefabricat ductil sau sistemelor prefabricate de pereți speciali de forfecare. Cerințele cheie includ:
- Conexiunile cu manșon chituit trebuie să demonstreze 125% din forța de curgere a barei în testele de tracțiune înainte de utilizare în construcții
- Conexiunile prefabricate ale diafragmei trebuie proiectate folosind metoda de proiectare seismică a diafragmei (DSDM) cu factori de amplificare a forței de 1,0 până la 1,5, în funcție de clasificarea diafragmei
- Conexiunile coardelor și colectoarelor de-a lungul marginilor diafragmei poartă forțe amplificate ale diafragmei care guvernează frecvent dimensionarea accesoriilor prefabricate din beton la îmbinările panou-panou
- Toate accesoriile prefabricate din beton din sistemul de rezistență la forța seismică trebuie să fie proiectate pentru rezistența așteptată a materialului și pentru factorul de suprarezistență omega-zero specificat în ASCE 7 Tabelul 12.2-1
Greșeli frecvente în specificațiile accesoriilor din beton prefabricat și cum să le evitați
Inginerii și antreprenorii de prefabricate cu experiență identifică în mod constant aceleași categorii de erori pe proiecte care au ca rezultat probleme pe teren, costuri de remediere sau întârzieri de planificare. Cele mai multe dintre ele provin din specificațiile accesoriilor și deciziile de coordonare luate în timpul proiectării - cu mult înainte ca betonul să fie turnat vreodată.
01
Specificarea accesoriilor fără verificarea acoperirii din beton
O eroare obișnuită este specificarea unei ancore de ridicare care, la adâncimea de încastrare necesară, intră în conflict cu cușca de armare sau conducta de posttensionare. Trebuie menținută acoperirea minimă de beton peste orice accesoriu prefabricat din beton la minimul specificat - de obicei 1 inch pentru suprafețele formate în expunere interioară și până la 2 inch în medii corozive sau marine. Verificați dimensiunile accesoriilor în raport cu aspectul barelor de armare în 3D BIM înainte de a emite desene de atelier pentru aprobare.
02
Folosind hardware incompatibil de la diferiți furnizori
Sistemele de ridicare — ancora plus ambreiajul de ridicare — sunt proiectate ca perechi potrivite. Utilizarea unui ambreiaj de la furnizorul A cu o ancoră de la furnizorul B anulează capacitatea de încărcare a ambelor componente. Fiecare specificație de accesorii prefabricate din beton ar trebui să necesite ca sistemele de ridicare să fie seturi potrivite de la un singur producător , cu documentația de testare a sarcinii furnizată pentru evidența proiectului.
03
Omiterea protecției împotriva coroziunii în caietul de sarcini al proiectului
Plăcile de încorporare și plăcile de sudură specificate ca oțel simplu A36 se vor coroda rapid în orice aplicație expusă sau exterioară. Galvanizarea la cald conform ASTM A123 adaugă 30 până la 50 de ani de viață la coroziune în expunerea tipică în aer liber. În zonele de stropire marine, specificați oțel inoxidabil tip 316 sau feronerie acoperită cu epoxi, cu un proces documentat de asigurare a calității pentru continuitatea acoperirii.
04
Necoordonarea manșoanelor utilitare cu elementele structurale
Conductele electrice, manșoanele pentru instalații sanitare și pătrunderile mecanice încorporate ca accesorii prefabricate din beton trebuie coordonate cu inginerul structural înainte de aprobarea desenelor din atelier. O deschidere de 6 inci prin banda unui tee dublu precomprimat trebuie analizată pentru reducerea forfecarea; o penetrare necoordonată descoperită după turnarea elementelor necesită, de obicei, curele de armătură exterioare scumpe sau înlocuirea elementelor.
05
Omiterea unei verificări a erecției în regim uscat
Pe structurile prefabricate complexe – în special cele cu conexiuni de moment care necesită plăci de încorporare sudate în câmp – o analiză în mod uscat a aspectului accesoriilor în raport cu modelul structural detectează conflicte de aliniere înainte de începerea montajului. Descoperirea unei nealinieri de 1 inch între două plăci de sudură la sol costă minute; descoperirea lui la 50 de picioare în aer costă zile și cheltuieli semnificative de reluare.
06
Nu se ține cont de rezistența la decapare la selectarea ancorelor
Ancorele de ridicare trebuie evaluate în raport cu rezistența betonului în momentul decolării – nu rezistența de proiectare de 28 de zile. Dacă un element este decapat la 16 ore, rezistența betonului poate fi de numai 2.500 până la 3.000 psi. Tabelele de capacitate de ancorare trebuie introduse la rezistența reală la decapare, iar capacitatea de rupere a betonului trebuie redusă corespunzător. Multe defecțiuni ale ancorei de ridicare apar tocmai pentru că capacitatea de ancorare specificată a fost calculată la 5.000 psi, în timp ce elementul a fost demontat la 18 ore cu beton la doar 2.200 psi.
Durabilitatea în structurile prefabricate din beton
Profilul de durabilitate al structurilor prefabricate din beton sa îmbunătățit substanțial în ultimele două decenii, determinat atât de presiunea reglementară, cât și de inovația reală în materiale și metode de producție.
Materiale cimentare suplimentare (SCM)
Cenușa zburătoare, cimentul de zgură și fumul de silice - denumite în mod colectiv materiale cimentare suplimentare - pot înlocui 20 până la 50% din cimentul Portland din amestecurile prefabricate de beton fără a compromite rezistența sau durabilitatea. Deoarece producția de ciment reprezintă aproximativ 8% din emisiile globale de CO₂, un amestec prefabricat cu 35% înlocuire a zgurii reduce carbonul incorporat al betonului cu aproximativ 25 până la 30% comparativ cu o linie de bază de 100% ciment Portland, îmbunătățind în același timp durabilitatea pe termen lung prin permeabilitate redusă.
Reducerea deșeurilor de materiale
Producția din fabrică de elemente prefabricate generează rate de deșeuri de beton de mai puțin de 2% din volumul total al lotului, în comparație cu 8 până la 12% deșeuri în proiectele tipice turnate pe șantier, unde supracomenzile și scurgerile sunt frecvente. Reutilizarea formelor din oțel – o singură formă prefabricată poate produce între 300 și 1.000 de elemente identice pe durata de viață – elimină deșeurile de cherestea asociate cu sistemele de formare turnate pe loc.
Masa termica si performanta energetica
Panourile de perete prefabricate din beton, în special panourile sandwich izolate, asigură o masă termică substanțială care atenuează variațiile de temperatură diurne în interiorul clădirilor. Un panou sandwich prefabricat izolat de 6 inchi cu un miez EPS continuu de 2 inchi realizează aproximativ R-13 în centrul panoului — competitiv cu un ansamblu de pereți din oțel, oferind, în același timp, funcțiile structurale și de rezistență la foc pe care un perete cu știfturi nu le poate îndeplini fără sisteme suplimentare.
Considerații legate de sfârșitul vieții
Elementele prefabricate din beton pot fi deconstruite mai degrabă decât demolate atunci când structurile sunt în cele din urmă demontate, deoarece conexiunile discrete cu șuruburi și sudate utilizate în cadrele prefabricate - inclusiv toate accesoriile prefabricate din beton care formează acele conexiuni - pot fi deșurubate sau tăiate la flacără. Elementele prefabricate recuperate au fost reutilizate în structuri secundare, cum ar fi ziduri de sprijin, bariere fonice și facilități temporare de construcție. Când strivirea este inevitabil, agregatul de beton reciclat din demolări prefabricate este curat, gradat în mod constant și potrivit pentru baza drumului, agregatul de drenaj și umplutura structurală.
Asigurarea calității pentru structurile prefabricate din beton și accesorii
Mediul de control al calității într-o fabrică de prefabricate certificată PCI este substanțial mai riguros decât ceea ce se poate realiza pe majoritatea șantierelor de construcții. Înțelegerea a ceea ce se întâmplă în timpul controlului de calitate a fabricii îi ajută pe proprietari, ingineri și antreprenori să stabilească așteptări adecvate pentru ceea ce poate și nu poate garanta instalația - și în cazul în care controlul calității pe teren trebuie să renunțe.
QC în uzină: ce este verificat în fiecare etapă
- Materialele primite — Cimentul, agregatele, aditivii și accesoriile prefabricate din beton necesită toate inspecții și revizuirea certificării morii. Ancorele de ridicare din fiecare lot sunt de obicei testate la 150% din sarcina nominală de lucru înainte de acceptare.
- Configurarea formularului — Verificarea dimensională a geometriei formei și a amplasării accesoriilor înainte de dozarea betonului. Abaterile mai mari decât valorile din tabelul de toleranță PCI pentru acel tip de element necesită corecție înainte de a începe turnarea.
- Beton proaspăt — Scaderea, conținutul de aer, greutatea unitară și temperatura sunt testate la punctul de descărcare pentru fiecare lot de beton. Probele de cilindru sunt turnate pentru testarea rezistenței la compresiune de 1 zi, 7 zile și 28 de zile.
- Elemente finisate — Toate accesoriile prefabricate din beton sunt amplasate și măsurate după decopertare. Defectele de finisare ale suprafeței sunt documentate, reparate conform unei proceduri de reparații aprobate și reinspectate înainte ca elementul să fie eliberat în curte.
Inspecție terță parte în timpul montajului
Inspecția pe teren a montajului prefabricat se concentrează pe patru elemente principale: pregătirea scaunului lagărului și așezarea plăcuțelor de rulment, aplicarea mortarului și a chitului necontractabil în buzunarele de conectare, suduri pe teren la conexiunile plăcilor de încorporare și instalarea de etanșare a îmbinărilor. Inspecția sudurilor pe teren necesită un CWI (Inspector de sudură certificat) și inspecție vizuală plus testare cu ultrasunete pentru sudurile cu penetrare completă în conexiunile structurale primare. Amplasarea plăcuțelor de rulment este adesea sub inspectată și subspecificată în proiectele cu licitație mică; un suport de lagăr nealiniat sau lipsă poate provoca strivirea locală a marginii de beton în câteva zile de la aplicarea sarcinii.
