3. Железобетонные конструкции
Железобетон состоит из бетона и расположенных в нем стальных стержней, которые называются арматурой. Стальная арматура составляет с бетоном монолит, который в процессе нагружения деформируется совместно.
Бетон обладает значительным сопротивлением сжимающим напряжениям и весьма малым сопротивлением растяжению. Прочность бетона на растяжение в 10-15 раз меньше прочности на сжатие.
Сталь отлично работает на растяжение. Поэтому в железобетоне сжимающие напряжения воспринимаются бетоном, а растягивающие – стальной арматурой.
В изгибаемых железобетонных элементах рабочую арматуру размещают обычно в растянутой зоне в соответствии с эпюрой изгибающего момента.
Кроме экономических железобетон обладает рядом других важных технических преимуществ:
повышенная долговечность благодаря надежной сохранности арматуры, заключенной в бетон;
прочность со временем не уменьшается;
хорошее сопротивление атмосферному воздействию;
высокая огнестойкость;
возможность изготовления деталей и несущих элементов любой конструктивной и архитектурной формы;
малые затраты времени на изготовление и монтаж строительных конструкций.
Для того чтобы понять как работает железобетон и определить необходимые для расчета характеристики, рассмотрим в отдельности свойства бетона и стальной арматуры.
3.1. Бетон
Бетон, как искусственный строительный материал, получается в результате затвердевания уплотненной смеси вяжущего вещества, воды, заполнителей и добавок.
Бетон должен обладать высокой прочностью, хорошим сцеплением с арматурой и плотностью, которая обеспечивает сохранность арматуры от коррозии и долговечность конструкции.
Физико-химические свойства бетона зависят от состояния смеси, вида вяжущего вещества, добавок и заполнителей, способов приготовления бетона, условий затвердевания, возраста бетона и др.
Наиболее широкое
применение в строительстве получили
обычные тяжелые бетоны плотностью
,
приготовляемые на основе обычных плотных
заполнителей.
Материалы относят к плотным (нерудные строительные материалы, щебень и песок из отходов промышленности), если плотность зерен составляет свыше 2,0 г/см3 и к пористым (пористые заполнители) - если плотность зерен - до 2,0 г/см3.
В зависимости от
объемной массы бетоны подразделяются
на особо тяжелые
,
тяжелые
,
легкие
и особо легкие
.
По виду вяжущего вещества цементные,
силикатные, гипсовые, асфальтобетоновые,
полимербетоновые и другие. По назначению
различают обычные бетоны, гидротехнические,
дорожные, теплоизоляционные, декоративные,
специального назначения (химическистойкие,
жаростойкие, от ядерного излучения).
Основным показателем качества бетона является прочность при сжатии, по которому устанавливается его марка.
3.1.1. Прочность бетона
При осевом сжатии бетона возникают деформации в продольном и поперечном направлении.
При возрастании сжимающего напряжения от нуля до разрушающего напряжения можно отметить характерные структурные изменения бетона.
Результаты испытаний бетонных образцов на сжатие зависят от их формы и размеров. При испытаниях необходимо учитывать влияние сил трения между подушками пресса и гранями образца. Силы трения направлены внутрь образца, препятствуя свободному развитию деформаций, и тем самым завышают реальное сопротивление бетона.
Рис.13. Испытание бетонных образцов на сжатие