Лекция 1 «Введение. Сущность железобетона».

Основная литература 1. Байков В.Н., Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции. 2. Бондаренко С.В. и др. Железобетонные и каменные конструкции Москва Попов Н.Н., Забегаев А.В. Проектирование и расчет железобетонных и каменных конструкции.- М.: 4. Зайцев Ю.В. Хохлова Л.В. Шубина Л.Д. Основы архитектуры и строительных конструкций М, 1989 г. Дополнительная литература 1. Мандриков А.П. Примеры расчета металлических конструкций М, 1991 г. 2. Мандриков А.П. Примеры расчета железобетонных конструкций М, 1999 г. 3. Кузютин А.Д., Бубнович Э.В. Строительные конструкции I. Раздел «Железобетонные конструкции». – Алматы, с. 4. Парамонова А.И. Бетонные и железобетонные конструкции. Справочное пособие. Алматы Капитал 2008 г. 5. Бакиров К.К. Строительные конструкции I Раздел МК 6. Мухамедшакирова Ш.А., Ажгалиева Б.А. Методические указания к проведению практических занятии по дисциплине «Строительные конструкции I» для студентов спец «Строительство». Примеры расчета.- Алматы, с. 7. СНиП Нагрузка и воздействия.- М., с. 8. СНиП * Бетонные и железобетонные конструкции.- М.: с. 9. СНиП II Каменные и армокаменные конструкции- М., с. 10. СНиП II-23-81*. Стальные конструкции.- М., с. 11. СНиП II Деревянные конструкции. -М., с. 12. Кузютин А.Д., Бубнович Э.В. Строительные конструкции I. Раздел ЖБК

План лекции 1. Краткая история развития железобетона. 2. Сущность железобетона. 3. Совместная работа арматуры и бетона. 4. Достоинства и недостатки железобетона. 5. Предварительно- напряженный железобетон.

1. Краткая история развития железобетона Родиной железобетона по праву считается Франция. Парижский садовод Жозеф Монье ( ) решил применять бетон. В 1867 г. Монье получил первый патент на "кадки и резервуары из железной сетки, покрытой цементом" Первые железобетонные конструкции - плиты, балки, колонны - появились почти одновременно в несколько развитых странах (Англия, Франция, Германия, США). Со второй половины XIX века в связи с развитием промышленности и транспорта. В России железобетон применяется с 1886 года.

В 1891 г. в России проф. Н. А. Белелюбский проводит широкомасштабные исследования железобетонных плит, балок, мостов. Благодаря работе проф. Белелюбского Н.А. железобетон получил широкое распространение в строительстве железнодорожных сооружений, шоссейных дорог, в промышленном и гражданском строительстве.Н. А. Белелюбский Развитию и внедрению расчета сечений по методу предельных состояний посвящены труды советских ученых - Н.С.Стрелецкого, А.А.Гвоздева, В.М.Келдыша, К.В.Сахновского и др.

2. Сущность железобетона Бетон и сталь имеют различные физико - механические свойства. Бетон является искусственным камнем и он, как и все естественные камни, хорошо сопротивляется сжатию и значительно хуже растяжению. Прочность бетона при растяжении в раз ниже, чем при сжатии. Сталь имеет существенно большую прочность, и одинаково хорошо сопротивляется как сжатию, так и растяжению

Бетон Как показывают опыты, хорошо сопротивляется сжатию и значительно хуже растяжению, поэтому включение стальной арматуры в растянутую зону элементов существенно повышает их несущую способность. Например, прочность железобетонной балки по сравнению бетонной (неармированной) балкой возрастают в раз

Сталь имеет высокие сопротивление не только растяжению, но и сжатию и включение ее в бетон в виде арматуры сжатого элемента заметно повышает его несущую способность. Арматура

Бетон это искусственный камень, который, как и любой каменный материал, имеет достаточно высокое сопротивление сжатию, а сопротивление растяжению у него в раз меньше. Стальная арматура имеет достаточно высокое сопротивление как при сжатии, так и при растяжении. Железобетон это комплексный строительный материал, состоящий из бетона и стальной арматуры, деформирующихся совместно вплоть до разрушения конструкции 3. Совместная работа арматуры и бетона

Объединение этих двух материалов в одном позволяет рационально использовать достоинства каждого из них. Рис. 1. Сопоставление поведения под нагрузкой бетонной (а) и железобетонной (б) балок: F предельная нагрузка (несущая способность), которую воспримет бетонная балка ; N то же, для железобетонной балки

На примере бетонной балки рассмотрим, как используется прочность бетона в изгибаемом элементе (рис. 1 а). При изгибе балки выше нейтрального слоя возникают сжимающие напряжения, а нижняя зона растянута. Максимальные напряжения в сечениях будут в крайних верхних и нижних волокнах сечения. Как только при загружении балки напряжения в растянутой зоне достигнут предела прочности бетона при растяжении R bt, произойдет разрыв крайнего волокна, т.е. появится первая трещина. За этим последует хрупкое разрушение, т.е. излом балки. Напряжения в сжатой зоне бетона bc в момент разрушения составят всего 1/10 1/15 часть от предела прочности бетона при сжатии R b, т.е. прочность бетона в сжатой зоне будет использована на 10% и меньше.

Вывод - целесообразность железобетона состоит в том, что растягивающие усилия воспринимает арматура, а сжимающие - бетон. Следовательно, основное назначение арматуры в железобетоне состоит в том, что именно она должна воспринимать растяжение ввиду незначительной прочности бетона растяжению.

4. Достоинства и недостатки железобетона К достоинствам (положительным свойствам) железобетона относят: 1. Долговечность - при правильной эксплуатации железобетонные конструкции могут служить неопределенно долгое время без снижения несущей способности. 2. Хорошая сопротивляемость статическим и динамическим нагрузкам. 3. Огнестойкость. 4. Малые эксплуатационные расходы. 5. Дешевизна и хорошие эксплуатационные качества.

1. Значительный собственный вес. Этот недостаток в некоторой степени устраняется при использовании легких заполнителей, а также при применении прогрессивных пустотных и тонкостенных конструкций (то есть за счет выбора рациональной формы сечений и очертания конструкций). 2. Низкая трещиностойкость железобетона (из рассмотренного выше примера следует, что в растянутом бетоне должны быть трещины при эксплуатации конструкции, что не снижает несущей способности конструкции). Указанный недостаток может быть снижен с применением преднапряженного железобетона, которое служит радикальным средством повышения его трещиностойкости (сущность преднапряженного железобетона рассмотрена ниже. 3. Повышенная звуко- и теплопроводность бетона в отдельных случаях требуют дополнительных затрат на тепло- или звукоизоляцию зданий. 4. Невозможность простого контроля по проверке армирования изготовленного элемента.

В зависимости от способа производства работ различают монолитные, сборные и сборно-монолитные бетонные и железобетонные конструкции с ненапрягаемой и напрягаемой арматурой. Монолитные конструкции возводят непосредственно на строительной площадке, устанавливая арматуру и укладывая бетонную смесь в опалубку. Сборные, изготовляемые на заводах стройиндустрии и затем монтируемые на строительных площадках. Способ изготовления железобетонных конструкций выбирают на основании технико-экономического сравнения запроектированных вариантов здания по приведенным затратам, энергоемкости, трудоемкости, надежности, долговечности, технологичности возведения. При этом особое внимание уделяется наличию производственной базы.

Преднапряженный железобетон: его сущность и способы создания предварительного напряжения Предварительно напряженной называют такую железобетонную конструкцию, в которой в процессе изготовления которой создают значительные сжимающие напряжения в бетоне той зоны сечения конструкции, которая при эксплуатации испытывает растяжение (рис.2). Рис. 2. К сущности преднапряженного железобетона: а – конструкция в стадии обжатия бетона напрягаемой арматурой; б – в стадии эксплуатации (N – внешняя нагрузка на конструкцию; Р – усилие предварительного обжатия в арматуре):

– это, прежде всего, его высокая трещиностойкость; повышенная жесткость конструкции (за счет обратного выгиба, получаемого при обжатии конструкции); лучшее сопротивление динамическим нагрузкам; коррозионная стойкость; долговечность; а также определенный экономический эффект, достигаемый применением высокопрочной арматуры.

Железобетон находит применение практически во всех областях промышленного и гражданского строительства: В промышленных и гражданских зданиях из железобетона выполняют: фундаменты, колонны, плиты покрытий и перекрытий, стеновые панели, балки и фермы, подкрановые балки, т.е. практически все элементы каркасов одно- и многоэтажных зданий.

Специальные сооружения при строительстве промышленных и гражданских комплексов - подпорные стены, бункеры, силосы, резервуары, трубопроводы, опоры линий электропередач и т.д. В гидротехническом и дорожном строительстве из железобетона выполняют плотины, набережные, мосты, дороги, взлетные полосы и т.д.

Контрольные вопросы: 1. В чем состоит сущность железобетона? 2. В чем различие железобетонных конструкций, армированных мягкими сталями и высокопрочной арматурой? 3. Какие свойства бетона и арматуры сделали возможной их совместную долговечную работу? 4. Каковы основные преимущества железобетона; его недостатки? 5. Способы возведения железобетонных конструкций?

Глоссарий

Задание на СРС 1. Достоинство и недостатки железобетона. 1[13, 14]. 2. Области применения железобетона. 1[16]. Задание на СРСП 1. Способы изготовления и возведения железо- бетонных конструкций. 1[14-16].

Список литературы Основная литература: 1. Байков В.Н., Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции. Общий курс- М.: Стройиздат, с. 2. Попов Н.Н., Забегаев А.В. Проектирование и расчет железобетонных и каменных конструкции.- М.: Высшая школа, с. Дополнительная литература 3. Кузютин А.Д., Бубнович Э.В. Строительные конструкции I. Раздел «Железобетонные конструкции». – Алматы, с. 4. Мухамедшакирова Ш.А., Ажгалиева Б.А. Методические указания к проведению практических занятии по дисциплине «Строительные конструкции I» для студентов спец «Строительство». Примеры расчета.- Алматы, с.