Основные свойства (преимущества и недостатки) металлических и железобетонных конструкций
Железобетон представляет собой сочетание бетона и стальной арматуры, которые работают совместно, несмотря на их различные физико-механические свойства. Бетон – искусственный каменный материал, получаемый в результате твердения специально подобранной смеси вяжущего, воды, естественных или искусственных крупных и мелких заполнителей и в ряде случаев некоторых добавок. Растянутые зоны бетона усиливают стальной арматурой. Для увеличения трещиностойкости железобетона применяют предварительное обжатие тех зон бетона, в которых при эксплуатационных нагрузках должны возникнуть растягивающие напряжения. Такие конструкции называют предварительно напряженными. В конструкциях различают: рабочую продольную арматуру, предназначенную для восприятия учитываемых расчетом растягивающих и сжимающих усилий; рабочую поперечную арматуру в виде хомутов и отгибов для восприятия главных растягивающих напряжений у опор; монтажную арматуру для образования каркасов и обеспечения проектного положения рабочей арматуры в сечении элемента; конструктивную арматуру для усиления некоторых зон конструкций при воздействиях, не учитываемых расчетом. Совместная работа бетона и арматуры при различного рода воздействиях обусловливается следующими факторами: между бетоном и стальной арматурой возникают значительные силы сцепления; коэффициенты линейной температурной деформации стали и бетона в условиях обычной эксплуатации незначительно отличаются друг от друга, вследствие чего при изменениях температуры в конструкциях не нарушается сцепление между арматурой и бетоном; бетон хорошо защищает арматуру от коррозии и воздействия огня.
Металлические несущие конструкции применяют главным образом для покрытий одноэтажных производственных зданий пролетом 30 м и более, для колонн высотой выше 16 м и при наличии мостовых кранов грузоподъемностью более 30 т. Металлические конструкции и их элементы в зависимости от степени ответственности, условий эксплуатации, вида соединений разделяют на четыре группы.
К группе 1 относятся наиболее ответственные сварные конструкции и элементы, работающие в особо тяжелых условиях, а также конструкции, подвергающиеся воздействию динамических и подвижных нагрузок, например подкрановые балки, балки рабочих площадок, фасонки ферм и др. Для конструкций этой группы не допускается использование кипящих сталей; полуспокойные стали имеют ограниченное применение.
Группа
2 – сварные конструкции, работающие при
статической нагрузке (фермы, ригели
рам, балки перекрытий и покрытий, другие
растянутые, растянуто-изгибаемые и
изгибаемые элементы), а также конструкции
1 группы при отсутствии сварных соединений.
Кипящие стали для этой группы почти не
применяют, полуспокойные малоуглеродистые
стали рекомендуются при расчетных
температурах не ниже -40
.
Группа 3 – сварные конструкции, работающие под воздействием статической нагрузки (колонны, стойки, прогоны покрытий, другие сжатые и сжато-изгибаемые элементы) и конструкции группы 2 при отсутствии сварных соединений. Кипящие и полуспокойные стали применяют при расчетных температурах до -40 .
Группа 4 – вспомогательные конструкции и элементы (связи, элементы фахверка, ограждения и т.п.), конструкции группы 3 при отсутствии сварных соединений. Для конструкций этой группы используют только малоуглеродистые стали кипящие, полуспокойные или спокойные в зависимости от климатического района строительства.
Металлические конструкции изготовляют из первичных элементов (прокатных, гнутых и прессованных профилей), соединяемых сваркой, реже – болтами и заклепками.