Курс лекций по дисциплине Железобетонные и каменные конструкции для специальности 270102 Промышленное и гражданское строительство

Раздел 2. Общие положения
2.1. Сущность железобетона

Прочность бетона на растяжение в 15-20 раз ниже, чем прочность на сжатие. Предельная растяжимость бетона (0,15 мм на 1 м), а предельная сжимаемость (2 мм на 1 м). Низкая прочность на растяжение не позволяет использовать неармированный бетон в конструкциях, испытывающих растяжение. Поэтому из бетона выполняют конструкции, воспринимающие сжимающие усилия: стены, фундаменты, колонны, подпорные стенки и др.

Разрушение бетонных балок происходит от разрыва нижних наиболее растянутых волокон (рис. 1, а). При этом несущая способность сжатой зоны балки используется не более чем на 5…7%. Поэтому растянутую зону балки усиливают путем введения упрочняющих элементов, чаще всего, в виде стальной арматуры. Относительное удлинение стальной арматуры при растяжении в тысячу раз превышает относительное удлинение бетона.

При достаточном армировании железобетонная балка разрушится при полном исчерпании несущей способности сжатой зоны бетона (рис. 1, б).




а)


б)

Рис. 1. Схема разрушения балки:

а – бетонной; б – железобетонной; 1 – нулевая (нейтральная линия), 2 – сжатая зона балки; 3 – растянутая зона балки; 4 – нормальные трещины; 5 – наклонные трещины; 6 – стальная арматура; 7 – разрушение бетона сжатой зоны.
Железобетон – это комплексный строительный материал, в котором бетон и арматура, соединенные взаимным сцеплением, работают под нагрузкой как единое монолитное тело. Бетон предназначается для восприятия преимущественно сжимающих усилий, а арматура – растягивающих.
2.2. Достоинства и недостатки железобетонных конструкций

К достоинствам железобетонных конструкций относятся:

• 
  высокая прочность:
  
• 
  большая долговечность;
  
• 
  высокая степень огнестойкости;
  
• 
  стойкость против атмосферных воздействий;
  
• 
  малые эксплуатационные расходы на содержание;
  
• 
  гигиеничность;
  
• 
  экономичность ввиду повсеместной доступности сырья.
  

• 
  низкая трещиностойкость вследствие слабого включения в работу арматуры в период образования трещин, быстрое их раскрытие и быстрый рост прогибов;
  
• 
  нерациональность использования в железобетонных конструкциях без предварительного напряжения высокопрочной арматуры;
  
• 
  невыгодность использования бетонов повышенной и высокой прочности, поэтому железобетонные конструкции без предварительного напряжения обладают большой массой, что ограничивает величину перекрываемых пролетов;
  
• 
  большая трудоемкость при изготовлении;
  
• 
  большая звуко- и теплопроводность.
  

1. 
   Сборные конструкции – конструкции, возведение которых на строительной площадке производят из заранее изготовленных элементов.
   
2. 
   Монолитные конструкции – конструкции, возведение которых осуществляют непосредственно на строительной площадке.
   
3. 
   Сборно–монолитные конструкции – комплексные конструкции, в которых сборный и монолитный железобетон, укладываемый на месте строительства, работает под нагрузкой как одно целое.
   

• 
  прочность;
  
• 
  хорошее сцепление с арматурой;
  
• 
  непроницаемость для защиты арматуры от коррозии;
  
• 
  специальные требования: морозостойкость, жаростойкость, коррозионная стойкость и др.
  

1. 
   По структуре:
   
   1. 
      плотные;
      
   2. 
      крупнопористые;
      
   3. 
      поризованные;
      
   4. 
      ячеистые.
      
2. 
   По плотности:
   
   1. 
      особо тяжелые (ρ > 2500 кг/м³);
      
   2. 
      тяжелые (ρ = 2200 ÷ 2500 кг/м³);
      
   3. 
      облегченные (чаще мелкозернистые) (ρ = 1800 ÷ 2200 кг/м³);
      
   4. 
      легкие (ρ = 800 ÷ 1800 кг/м³).
      
3. 
   По виду заполнителей:
   
   1. 
      на плотных заполнителях (щебень, песок, гравий);
      
   2. 
      на пористых заполнителях (естественных – пемза, перлит, ракушечник; искусственных – керамзит, шлак);
      
   3. 
      на специальных заполнителях.
      
4. 
   По зерновому составу:
   
   1. 
      крупнозернистые;
      
   2. 
      мелкозернистые.
      
5. 
   По условиям твердения:
   
   1. 
      бетоны естественного твердения;
      
   2. 
      бетоны, подвергнутые тепловлажностной обработке при атмосферном давлении;
      
   3. 
      бетоны, подвергнутые автоклавной обработке при высоком давлении и температуре.
      

• 
  конструктивными мерами (армирование, устройство усадочных швов);
  
• 
  технологическими мерами (подбор состава, увлажнение среды, увлажнение поверхности бетона).
  

• 
  структура бетона;
  
• 
  марка цемента;
  
• 
  водоцементное отношение В/Ц;
  
• 
  вид мелкого и крупного заполнителя;
  
• 
  условия твердения;
  
• 
  вид напряженного состояния;
  
• 
  форма и размеры сечения;
  
• 
  длительность действия нагрузки.
  

1. 
   Несмазанный куб (рис. 2, а).
   

2. 
   Смазанный куб (рис. 2, б).
   

3.5.2. Призменная прочность

1. 
   на разрыв – образцов в виде восьмерки (рис. 4, а);
   
2. 
   на раскалывание – образцов в виде цилиндров (рис. 4, б);
   
3. 
   на изгиб – бетонных балок (рис. 4, в): ,
   

• 
  класс бетона по прочности на осевое сжатие B;
  
• 
  класс бетона по прочности на осевое растяжение B_t;
  
• 
  марка по морозостойкости F;
  
• 
  марка по водонепроницаемостиW;
  
• 
  марка по средней плотности D;
  
• 
  марка по самонапряжению S_p.
  

1. 
   Объемные – во всех направлениях под влиянием усадки, изменения температуры и влажности.
   
2. 
   Силовые – от действия внешних сил.
   

0. 
   3.6.1. Деформации при однократном загружении кратковременной нагрузкой
   

0. 
   3.6.2. Деформации при длительном действии нагрузки
   

0. 
   3.6.3. Деформации бетона при многократно повторяющемся действии нагрузки
   

• 
  прочности бетона;
  
• 
  класса бетона;
  
• 
  состава бетона;
  
• 
  длительности приложения нагрузки.