Основные характеристики железобетона. Принципы проектирования железобетонных конструкций
Железобетон – это строительный материал, который состоит из стали и бетона.
Железобетон был запатентован в 1867 году изобретателем Жозефом Монье. К преимуществам железобетона относятся:
- высокая сопротивляемость динамическим и статическим нагрузкам,
- долговечность,
- биологическая и химическая стойкость,
- низкая себестоимость относительно конструкций из стали,
- высокая пожаростойкость относительно стали,
- технологичность - в процессе бетонирования относительно просто получать любую форму конструкций.
Основной недостаток железобетона заключается в невысокой прочности при большой массе. Прочность бетона при сжатии в десять раз меньше, чем у стали. В большинстве конструкций железобетон несет больше своей массы, чем полезной нагрузки.
Статья: Железобетон
В Российской Федерации элементы конструкций из железобетона рассчитываются по двум группам предельных состояний:
- по несущей способности - усталостное разрушение, устойчивость и прочность;
- по степени пригодности к эксплуатации - трещиностойкость, чрезмерные перемещения и прогибы.
3адача расчета по несущей способности заключается в проверке прочности конструкций по нормальным, наклонным и пространственным сечениям; проверке конструкций на выносливость при действии многократно повторных нагружений; проверке устойчивости конструкций – их формы и положения.
Армирование конструкции, в большинстве случаев, выполняется отдельными стальными каркасами, сетками или стержнями. По расчетам определяется диаметр и характер расположения стальных стержней. В данном случае должен соблюдаться принцип - арматура должна устанавливаться в растянутые зоны или сжатые зоны бетона по конструктивным соображениям.
Арматура – это совокупность элементов, которые при совместной работе с бетоном воспринимают нагрузки.
Виды железобетонных конструкций. Применение железобетона
Существуют три основных вида конструкций из железобетона:
- Монолитные.
- Сборные.
- Сборно-монолитные.
Монолитные конструкции производятся непосредственно на строительной площадке. Самая проста железобетонная монолитная конструкция - фундамент. Он производится следующим образом: сначала вырывается котлован, затем монтируется арматурный каркас, который заливается жидким бетоном. В процессе застывания он превращается в камень. Характеристики готового фундамента зависят от марки бетона и качества используемой арматуры. К основным преимуществам монолитного железобетона относятся: простота формирования, низкий уровень материалоемкости, прочность, огнестойкость, долговечность. Самыми значительными недостатками являются высокие теплопроводность и звукопроводность, а также вероятность образования трещин в монолите из-за больших нагрузок и усадки. Еще один недостаток - сезонность возведения.
Сборные конструкции изготавливаются на заводе. Там смесь заливается в специальные формы, где она твердеет при определенных условиях. После этого конструкции доставляются на строительные площадки. Производство сборных конструкций на специализированных заводах способствует уменьшению их стоимости. Сборные конструкции характеризуются универсальность, они могут быть использованы в любое время года, в отличии от монолитных. Единственный их минус - высокая трудоемкость.
Во многих случаях одновременно используется сборный и монолитный железобетон. В таком случае важную роль в данной технологии играет качество сцепления между составляющими. Для того, чтобы достичь необходимого результата, используют элементы различных размеров и форм. Если поверхность конструкции шероховата, то можно обойтись без шпонок. На участках, где соприкасаются сборные составляющие и бетон, необходимо предусмотреть выпуск поперечной арматуры. В монолитном железобетоне для этого проводится анкеровка. Комбинированные железобетонные конструкции используются в качестве опалубки для монолитных частей сооружения. Сборно-монолитные конструкции обладают всеми полезными качествами монолитных и сборных. К тому же они экономичны и позволяют качественно и быстро возводить здания.
Железобетонные конструкции и изделия используются при сооружении:
- фундаментов,
- подземных объектов, например, колодцев,
- каркасов - прогоны, ригели, балки, перемычки,
- лестниц,
- стен, перегородок,
- межэтажных конструкций,
- мостов,
- аэродромов,
- гидроэлектростанций,
- ядерных реакторов,
- объектов, контактирующих с водой.
При использовании железобетона при строительстве объектов, которые контактируют с водой, в бетон добавляются специальные вещества, способные отталкивать воду, что способствует улучшению антикоррозионных свойств.
