Железобетонные конструкции

 

Железобетон состоит из бетона и располомженных 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.

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.

 

Диаграмма испытаний бетонных образцов

 

 

При однократном нагружении бетонных образцов сжимающими нагрузками диаграмма напряжения – деформации () имеет криволинейный характер (рис. 14). В бетоне одновременно с упругими деформациями развиваются и неупругие деформации, обусловленные ползучестью, т.е. способностью образца деформироваться во времени при неизменной нагрузке.

·

· Рис.14. Диаграмма испытаний бетонных образцов

·

· При очень быстром (мгновенном) нагружении бетонного образца деформации, возникающие в нем, пропорциональны прикладываемым нагрузкам, т.е. выполняется закон Гука. Отражением такого характера деформирования бетонного образца является прямая, проведенная из начала координат по касательной к действительной диаграмме , а тангенс угла наклона этой касательной к оси абсцисс называется модулем упругости бетона

· (3.3)

· , (3.4)

· где – угол, характеризующий упругие деформации в бетоне;

· – напряжения в бетонном образце;

· – упругая составляющая деформаций образца.

· Если образец нагружать ступенчато, то диаграмма примет также ступенчатый вид. Наклонные линии будут отражать упругие деформации, а горизонтальные площадки – неупругие деформации, вызванные ползучестью бетона.

· Тогда в любой момент нагружения общие деформации будут определяться суммой упругих и пластических деформаций

· , (3.5)

· где – общая деформация бетонного образца;

· – пластическая составляющая общих деформаций.

· С уменьшением скорости нагружения бетонного образца кривые деформаций все больше отклоняются от прямой линии упругих деформаций, как это видно на диаграмме (рис. 14, b).

· Особо следует подчеркнуть, что в процессе разгрузки ещё не разрушившегося образца зависимость будет иметь практически прямолинейный характер. На диаграмме это будет отражаться прямой параллельной линии упругих деформаций (α₀), при этом в образце возникнут остаточные деформации .

· Развитие полных деформаций будет характеризоваться модулем упругопластичности или модулем деформации бетона

· , (3.6)

· где – угол наклона секущей кривой полных деформаций (рис. 14).

· С целью разделения свойств бетона вводятся коэффициенты упругости и пластичности бетона.

· Коэффициент упругости бетона

· . (3.7)

· Практические значения коэффициента упругости изменяются в следующих пределах . Предельным граничным значениям соответствуют идеальная упругость и идеальная пластичность .

· Коэффициент пластичности бетона

· . (3.8)

· С увеличением и продолжительности действия нагрузки на бетонный образец коэффициент упругости уменьшается.

· Очевидна связь между коэффициентами упругости и пластичности бетона

· , (3.9)

· Модуль упругопластичности бетона выражается через коэффициенты упругости и пластичности

· . (3.10)

· При растяжении диаграмма деформирования бетона также как и при сжатии криволинейная.

· Модули упругости бетона принимаются одинаковыми при сжатии и растяжении.

· Соответственно модуль упругопластичности бетона при растяжении будет выражаться через коэффициенты упругости и пластичности

·

· (3.11)

· где – индекс обозначающий испытание бетонного образца при растяжении;

· – коэффициент пластичности бетона при растяжении.

· Величина модуля упругости с увеличением прочности бетона возрастает. Для обычного бетона средняя величина ≈ 27000 – 39000 МПа, т.е. в 5-8 раз меньше модуля упругости стали.

· Коэффициент Пуассона с увеличением напряжений возрастает, его первоначальное значение .

· Модуль сдвига бетона зависит от его модуля упругости и коэффициента Пуассона

.

Арматура

Как уже отмечалось, бетон имеет прочность на растяжение во много раз меньше, чем на сжатие. Поэтому в те бетонные конструкции, которые при работе будут подвергаться растягивающим усилиям, изгибу или сдвигу, вводят каркас из стальной арматуры (рис.15).

 

Рис.15. Изгиб железобетонной балки

1) бетонная балка; 2) стальная арматура; 3) трещины в растянутом бетоне

 

Арматура железобетонных конструкций по своему назначению подразделяется на следующую:

· рабочие стержни – для восприятия действующих усилий; площадь поперечных сечений определяется расчетом по предельным состояниям;

· монтажные стержни – для образования из отдельных стержней армированных сеток и каркасов; устанавливается исходя из конструктивных соображений.

В зависимости от технологии изготовления арматуры различают:

· стержневую горячекатаную;

· проволочную холоднотянутую.

Стержневая арматура после проката может быть подвергнута упрочняющей термической обработке или механическому воздействию (вытяжке, сплющиванию и т.д.) для образования наклепа с более высокими прочностными свойствами.

В зависимости от характера поверхности арматуры различают:

· гладкую;

· периодического профиля (для улучшения сцепления с бетоном).

 

⇐ Предыдущая11121314151617181920Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: