111

В с т у п

1. Суть залізобетону

Бетон — це штучний кам’яний матеріал, який добре протистоїть стис­канню і значно гірше — розтяганню.

В бетонній балці, що згинається (рис. 0.1, а), виникають розтягнута і сти­снута зони. Така балка має низьку несучу здатність внаслідок слабкого опору бе­тону розтяганню.

Якщо в розтягнутій зоні такої балки розмістити арматуру (рис. 0.1, б), то її несуча здатність значно зросте.

Залізобетоном називають штучний композитний будівельний мате­ріал, що складається з бетону та сталевої арматури, які працюють разом.

Рис. 0.1. Елементи під навантаженням: а — бетонна балка; б — залізобетонна балка; в — залізобетонна колона

Армування бетонної балки дає можливість використовувати міцність сталевої арматури на розтягання і міцність бетону на стискання. Несуча здатність залізобетонної балки може перевищувати несучу здатність аналогічної бетонної більш, як у 10 разів.

У стиснутих конструкціях значну частину навантаження сприймає бе­тон. Арматура працює спільно з бетоном і сприймає частину стискувальних зусиль, що дає можливість зменшити розміри поперечного перерізу еле­мента (рис. 0.1, в). Армування стиснутого бетону підвищує також надійність залізобетонних елементів.

Спільна робота сталевої арматури і бетону обумовлена такими фізико-механічними властивостями цих матеріалів:

1) при тужавленні бетону між ним та арматурою виникають значні сили зчеплення, які забезпечують у певних межах рівність їхніх деформацій;

2) щільний бетон захищає сталеву арматуру від корозії, а також охороняє її від безпосередньої дії вогню;

3) сталь та бетон мають близькі коефіцієнти лінійного температурного розширення, тому із зміною температури внутрішні температурні зусилля в залізобетоні незначні;

4) співвідношення модулів пружності арматури та бетону в межах 6...14 сприяє повному використанню міцності арматури в залізобетонних конструкціях.

Переваги та недоліки залізобетону. Залізобетон широко використовується в будівництві за рахунок його довговічності, вогнестійкості, стійкості проти атмосферних впливів. Він має високий опір динамічним навантаженням та низькі експлуатаційні витрати у порівнянні з іншими будівельними конструкціями. Крупний (щебінь, гравій) і дрібний (пісок) заповнювачі для бетону розповсюджені по всій території України, що також сприяє широкому застосуванню залізобетону у будівництві.

У залізобетонних конструкціях (далі ЗБК) від дії зовнішнього експлуатаційного навантаження виникають тріщини в розтягнутих зонах (рис. 0.1, б). Ширина розкриття цих тріщин в багатьох конструкціях незначна і не заважає їх нормальній експлуатації.

Найефективніший спосіб запобігти появі тріщин — застосувати попереднє напруження арматури. Попередньо напруженими називають ЗБК, під час виготовлення яких створюється обтискування бетону зони, розтягнутої під дією зовнішнього навантаження. Цього досягають попереднім напруженням високоміцної арматури. При натягуванні арматури реалізується значна частина її пружних деформацій, що дає можливість використовувати високоміцні сталі для армування ЗБК. Обтискування бетону сприяє істотному збільшенню періоду спільної роботи напруженої арматури з розтягнутим бетоном і дає можливість не допустити утворення тріщин під час експлуатації або обмежити їх розкриття. Використання високоміцної арматури знижує вартість залізобетонних конструкцій.

Основним недоліком ЗБК є їх велика маса. Для зменшення маси ЗБК використовують ефективні поперечні перерізи залізобетонних елементів (тавровий, двотавровий, з отворами тощо) та легкі бетони.