 |
Достоинства и недостатки железобетона
|
|
|
|
Достоинства:
1. Высокая прочность.
2. Долговечность (при правильной эксплуатации железобетонные конструкции могут служить неопределенно длительное время без уменьшения несущей способности, т.к. прочность бетона с течением времени увеличивается, а арматура защищена от коррозии).
3. Огнестойкость (выдерживает до 2 часов при снижении несущей способности на 10-20 %). При пожарах средней интенсивности продолжительностью до нескольких часов железобетонные конструкции начинают повреждение с поверхности, и уменьшение несущей способности происходит постепенно.
4. Стойкость против атмосферных явлений.
5. Доступность составляющих железобетонных компонентов.
6. Экономичность при изготовлении и эксплуатации.
7. Эстетичность, архитектурная выразительность
Недостатки:
1. Раннее образование трещин в растянутой зоне и быстрое их раскрытие.
2. Большой вес.
При проектировании недостатки стараются уменьшить. Раскрытие трещин при действии эксплуатационных нагрузок во многих конструкциях невелико и не мешает нормальной эксплуатации. На практике (особенно при применении высокопрочной арматуры) возникает необходимость предотвращать образование трещин или ограничивать ширину их раскрытия, тогда бетон до приложения внешней нагрузки подвергают интенсивному обжатию посредством натяжении арматуры (т.е. предварительного натяжения). Это повышает жесткость и трещиностойкость железобетонных конструкций.
Вес же снижают применением тонкостенных, пустотных конструкций, а также конструкций на пористых и лёгких заполнителях.
Виды ЖБК
По технологии возведения зданий и сооружений железобетонные конструкции бывают:
|
|
|
- сборными;
- монолитными;
- сборно-монолитными
Сборные конструкции – конструкции, возведение которых на строительной площадке производят из заранее изготовленных в заводских условиях элементов
Достоинство сборных конструкций:
1. индустриализация и технологичность;
2. в зимний период работы не требуют дополнительных затрат;
3. снижение расхода материалов на устройство подмостей и опалубки
Недостатки сборных конструкций:
1. трудоемкость сопряжения стыков;
2. высокая стоимость и металлоемкость стыков;
3. уменьшение жесткости элементов вследствие нарушения общей пространственной неразрезности (статическая неопределимость);
4. транспортировка массивных габаритных изделий
Монолитные конструкции – конструкции, возведение которых осуществляется на строительной площадке укладкой бетонной смеси в заранее приготовленную опалубку
Достоинство:
1. пространственная неразрезность зданий и сооружений;
2. повышенная огнестойкость и надёжность зданий и сооружений;
3. хорошая сопротивляемость сейсмическим воздействиям.
Недостатки:
1. сезонность работ - при низких температурах возрастает стоимость возведения;
2. затраты на устройство опалубки;
3. зависимость от твердения бетона в нормальных условиях (дополнительные затраты в зимний период работы);
4. более тяжелые условия труда – на открытых площадках
Сборно-монолитные конструкции – комплексные конструкции, в которых сборный и монолитный железобетон работает под нагрузкой как единое целое (рис.1.10)
Сборный железобетон одновременно является несъемной опалубкой и до омоноличивания воспринимает нагрузки, действующие в монтажный период.
Такие конструкции сочетают положительные стороны сборного и монолитного вариантов.
Область применения
Спектр применения железобетонных конструкций широкий:
|
|
|
- гидростроительство (ГЭС, плотины);
- транспортное строительство (кроме железнодорожных мостов);
- промышленное, сельскохозяйственное, гражданское (в том числе жилищное) строительство.
- горная промышленность и т. д.
Историческая справка
Железобетон появился не так давно одновременно в Европе и Америке. Правда, исследования показали, что из железобетона построены галереи египетского лабиринта (3600 лет до н. э.), часть Великой Китайской стены (III век до н.э.), ряд сооружений на территории Индии, Древнего Рима и в других местах, а русские мастера еще в 1802 году при строительстве Царскосельского Дворца применяли армированный бетон, но не считали его новым материалом.
На роль родины железобетона претендовали Англия и США, но приоритет отдан Франции. В 1849 году Ж. Монье изготовил кадку для садовых растений, обмазав проволочный каркас цементным раствором. Именно сочетание таких двух материалов стало называться железобетоном. В России Ж. Монье был получен патент на железобетон в 1880 году, а сам способ строительства из железобетона долгие годы назывался «Системой Монье».
Если же подходить строже к истории, то оказывается еще в 1848 году адвокат по профессии Ж.-Л. Ламбо первым соорудил лодку из железобетона. Показанная в 1855 году на Парижской выставке лодка Ламбо произвела настоящую сенсацию. История железобетона начала свой отсчет.
Штукатур из Ньюкасла У. Уилкинсон в 1854 году получил патент на конструкцию огнестойкого перекрытия, состоящего из железных полос, укладываемых на расстоянии 2 фута друг от друга и заливаемых бетоном. Причем для повышения прочности перекрытия полосы следует укладывать в нижней части сечения, а над опорами отгибать их в верхнюю часть. У. Уилкинсон был первым, кто понял принцип рационального армирования железобетона. Идеи его в самой Англии особого внимания в это время не привлекли, но в элементах конструкции, работающих на сжатие, применение бетона продолжало расширяться.
В 1864 году Ф. Куанье во Франции построил первую церковь из железобетона.
Появление железобетонных конструкций связано с ростом промышленности, транспорта и торговли во второй половине XIX века, когда необходимо было строительство новых фабрик, заводов, портов.
|
|
|
В 1892 г. французский инженер Ф. Геннебик предложил монолитное железобетонное ребристое покрытие.
В России железобетон стали применять с 1886 года для перекрытий по металлическим балкам.
В 1885 году проведены опыты, было предложение располагать арматуру в тех частях, где можно ожидать растягивающие усилия.
В 1891 году Н.А. Белелюбский первым произвел серию испытаний железобетонных конструкций: плит, балок, арок и прочее, которые по методике испытаний и полученным результатам во многом превосходили работы зарубежных ученых и послужили базой для широкого распространения железобетона в строительстве.
В 1908 г. были введены в действие первые в России технические условия и нормы на железобетонные сооружения, разработанные при участии Н. А. Белелюбского.
В России существует три этапа развития железобетона.
Первый этап – конец XIX века. С этого времени вошел в практику метод расчета железобетонных конструкций по допускаемым напряжениям, основанный на законах сопротивления упругих материалов.
На развитие железобетона большое влияние оказали труды таких ученых как Н.М. Абрамова, И.Г. Малюги, А.А. Байкова и др.
В 1904 году в Николаеве был построен железнодорожный маяк по проекту Н. К. Пятницкого и А. Н. Барышникова, экспертом которого был Н. А. Белелюбский. Это было уникальное сооружение высотой 40,2 м с толщиной стенок от 7,5 до 10 см (рис. 1.12).
В том же году по проектам и под руководством А.Ф. Лолейта были построены в Москве своды пролетов в 8,5 м в Музее изобразительных искусств и железобетонное перекрытие над цехом ткацкой фабрики в 6400 
- первое большое железобетонное перекрытие в России.
В 1905 А.Ф. Лолейт приступил к разработке теории железобетонных тавровых сечений и безбалочных перекрытий, а в 1908 соорудил в Москве, впервые в мире, ряд таких перекрытий, существующих и поныне.
Второй этап – 1917-1950 годы XX века.
В 1928 г. поставлен вопрос о применении предварительного напряжения (первая идея принадлежала А.В. Гадолину, который в 1861 году осуществил ее к стальным стволам орудий).
|
|
|
После 1917 г. строительство получило невиданный размах: были построены Центральный телеграф в Москве, Дом Советов в Ленинграде, Волховская ГЭС – крупнейшая ГЭС к тому времени.
С 1928 г. железобетон стал широко использоваться в строительстве тонкостенных пространственных конструкций: разнообразные оболочки, склады, шатры, куполы.
В.З. Власов первым разработал общий практический метод расчета оболочек.
В 1934 г. в г. Новосибирске над зрительным залом оперного театра был сооружен уникальный купол диаметра 55,54 м, разработанный инженерами Б.Ф. Матери Б.Ф. и П.Л. Пастернаком.
В 1932 году на заседании Всесоюзного научного инженерно-технического общества бетонщиков А.Ф. Лолейт выступил с докладом «Пересмотр теории железобетона», где показал, что существующие методы подбора сечений железобетонных конструкций не позволяют эффективно применять высококачественные цементы и сталь повышенной прочности. А.Ф. Лолейт выдвинул новую теорию железобетона – гипотезу о предельном равновесии, в основу которой был положен отказ от методов расчета по допустимым напряжениям и переход на расчет по критическим усилиям, с введением определенного коэффициента запаса прочности. Эта гипотеза стала основой строительных норм.
Начиная с 1940 года В.И. Мурашев создает теорию трещиностойкости и жесткости железобетона. В 1950 году опубликована его монография «Трещиноусточивость, жесткость и прочность железобетона».
Третий этап – конец 50-х годов XX века. Этот этап характеризуется широкой индустриализацией железобетонного строительства, развитием предварительно напряженных конструкций, внедрением высокопрочных материалов.
Выдающимся примером третьего этапа может служить построенная в 1967 году Останкинская телебашня – выдающееся творение строительной техники XX века.
Останкинская телебашня, высота которой в момент окончания ее строительства составила 533,3 м, построена в Москве по проекту инженера-конструктора Н. В. Никитина.
Допустимое отклонение вершины под действием ветра составляет 11, 65 м. Сегодня высота башни – 540 м, что почти на 300 м выше здания Московского университета на Ленинских горах и на 215 м выше знаменитой Эйфелевой башни в Париже. В целом тело Останкинской башни сжато с силой в десять с половиной тысяч тонн. Поэтому внешние нагрузки не могут разрушительно воздействовать на сжатый металлическими канатами ствол телебашни. В этом была новизна инженерной мысли того времени.
В 1984 – 95 годы – это годы становление нового направления в теории железобетона на основе диаграммно – энергетического подхода, предложенного В.М. Митасовым, которую впоследствии поддержал В.В. Адищев.
В 1989 году В.М. Митасов выступил с докладом «Основы энергетической теории сопротивления железобетона».
|
|
|
