Модуль №1. Физико-механические свойства материалов бетонных и железобетонных конструкций.

1.Сущность железобетона

Железобетон состоит из бетона и стальной арматуры. Может быть и другой тип армирования, например, полимерные волокна различного состава, углепластик.

Поскольку бетон хорошо работает на сжатие и в 10 и более раз хуже работает на растяжение, арматура в железобетонных конструкциях, в обязательном порядке располагается там, где возникают растягивающие напряжения.

Неармированная балка, загруженная распределенной нагрузкой, разрушится при появлении первых трещин в растянутой зоне. При этом сжатая зона бетона будет использована только на 5-7%.

Армированная балка при появлении трещин не разрушится, поскольку растягивающие усилия будут восприниматься арматурой, и она несет во много раз большую нагрузку, чем бетонная.

Арматуру располагают так же в сжатых зонах изгибаемых, внецентренно и центрально сжатых элементах, что существенно повышает их несущую способность, поскольку расчетное сопротивление стали на много превышает прочность бетона.

Железобетон стал возможен и получил широкое распространение благодаря благоприятному сочетанию физико-механических свойств бетона и стальной арматуры:

1-при твердении между бетоном и арматурой возникают значительные

силы сцепления, что обеспечивает их совместную работу;

2-плотный бетон хорошо защищает арматуру от внешних воздействий;

3-близкое значение коэффициента температурного расширения в пределах до _bt= 1х10^-5oC^-1.

Положительные свойства железобетона:

1 – прочность и долговечность;

2 – огнестойкость;

3 -стойкость к атмосферным воздействиям;

4 - высокая сопротивляемость статическим и динамическим воздействиям;

5 - малые эксплуатационные расходы;

6 – доступность в исходных материалах по использованию практически во всех регионах страны;

7 - невысокая стоимость.

Недостатки железобетона:

1 - большая плотность;

2 - высокая звуко- и теплопроводность;

3 - трудоемкость переделок и усилений;

4 - необходимость выдержки для приобретения прочности;

5 – низкая трещиностойкость при силовых и не силовых воздействиях – усадка, температурные деформации и т.д.

По способу изготовления различают ж/бетонные конструкции монолитные, сборные и сборно-монолитные.

Монолитные конструкции - изготовляются непосредственно на строительной площадке, т.е. в специально приготовленную опалубку устанавливается арматура и затем заливается бетон.

Преимущество монолитных конструкций – малые сечения, высокая прочность, экономный расход материалов, эстетически более привлекательны.

Отрицательные свойства – трудоемкость изготовления, в зимний период – соблюдения необходимого тепловлажностного режима, например, прогрев, большой расход материалов на опалубку и подмости.

Сборный железобетон – конструкции в большинстве своем унифицированы, изготавливаются на заводах и доставляются на стройплощадку.

Преимущества – технологичность изготовления, независимость от времени года, рациональные конструктивные формы, низкая трудоемкость монтажных работ, отсутствие опалубки, высокое качество, преимущественные условия для создания предварительного напряжения.

Недостатки – больший расход материалов по сравнению с монолитным бетоном, необходимость расходов материалов по стыкованию сборных элементов, жесткие требования по унификации, более низкая эстетическая привлекательность, транспортные расходы, обязательные выполнения части работ по омоноличиванию и т.д.

Сборно-монолитные конструкции – комбинированная система; сначала укладываются сборные конструкции, являющиеся опалубкой, а затем сборные элементы обетонируются.

Преимущества – отказ от опалубки и ускорение при производстве работ, большая гибкость в достижении оптимальных форм по сравнению со сборным железобетоном, широкие возможности в достижении требуемой несущей способности.

Недостатки – доставка кроме сборных конструкций и монолитного бетона, усложняется технология производства работ.

Железобетон является основным материалом для современного индустриального строительства. Из него возводятся все виды зданий и сооружений - промышленные и жилые, одноэтажные и многоэтажные здания, общественные здания различного назначения, тонкостенные покрытия промышленных и общественных зданий больших пролетов, инженерные сооружения – силосы, бункера, резервуары, дымовые трубы, тоннели метрополитенов, мосты, гидроэлектростанции, защитные оболочки АЭС, ирригационные конструкции и т.д.