Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Железобетонные конструкции. Основные понятия и общие сведения

Читайте также:
  1. I Общие положения
  2. I. Международная торговая практика широко использует такие понятия как мировые деньги, мировые рынки, мировые цены
  3. I. Общие положения
  4. I. Общие положения.
  5. I. Общие требования
  6. I. Основные задачи
  7. I. Основные категории страхования.
  8. I. Основные показатели вариации
  9. I. Основные положения
  10. I. Основные этапы развития знаний об эндокринных железах.
  11. I. Сущность и основные функции перестрахования.
  12. I.3. Основные принципы психологии.

Лекция №1.

Железобетонные конструкции являются основными строительными конструкциями, применяемые для возведения зданий и сооружений (около 2/3 строящихся зданий и сооружений выполняются из бетона и железобетона).

Достоинства и недостатки железобетона. К основным достоинствам железобетонных конструкций можно отнести: высокую прочность, долговечность, огнестойкость, стойкость против атмосферных воздействий, возможность использования местных строительных материалов, простоту формообразования, небольшие эксплуатационные расходы.

Недостатками являются: большая плотность, высокая тепло- и звукопроводность, возможность появления трещин вследствие усадки и силовых воздействий, трудности утилизации.

Сущность железобетона. Железобетоном называется комплексный строительный материал, состоящий из бетона и стали.

Идея образования железобетона из двух различных по своим механическим характеристикам материалов заключается в том, что бетон используется для работы на сжатие, а сталь на растяжение. В совокупности же появляется материал, способный воспринимать сжимающие и растягивающие усилия.

Рассмотрим работу железобетонной балки перекрытия (см. рис.1.1) под действием приложенной нагрузки (g+V).

Постоянная составляющая нагрузки g включает в себя вес опирающихся на балку плит перекрытия и пола по плитам. Временная составляющая нагрузки V определяется назначением помещения, расположенного над перекрытием, в состав которого входит балка.

Железобетонная балка является изгибаемым элементом, в котором под действием приложенной нагрузки возникают усилия М и Q. Расчетной схемой балки является однопролетная статически определимая балка, нагруженная равномерно распределенной нагрузкой (g+V). Расчетный пролет l0 балки считается между серединами площадок ее опирания на стены. Максимальное значение изгибающий момент достигает в середине пролета, а поперечная сила – у опор. Поэтому ожидать разрушение балки можно именно в середине пролета - от действия изгибающего момента M и вблизи опор - от действия поперечной силы Q.

Разрушение в середине пролета происходит по нормальному сечению (см. рис.1.1). Изгиб приводит к сжатию бетона выше нейтральной оси нормального поперечного сечения балки и растяжению ниже этой оси. Бетон хорошо сопротивляется сжатию и надежно работает вплоть до разрушения балки. Растягивающие усилия воспринимаются нижней продольной арматурой балки, которая вместе со сжатым бетоном обеспечивает ее несущую способность. При этом можно говорить, что растянутый бетон в балке исключается из работы.

Разрушение от действия поперечной силы происходит по наклонному сечению. Противостоят разрушению балки по наклонному сечению бетон и арматурные стержни поперечной арматуры, совместно работающие на растяжение.



Однако сталь хорошо сопротивляется и сжатию. Если ввести в центрально сжатый элемент стальную арматуру, поперечное сечение такой колонны по сравнению с бетонной при одной и той же нагрузке будет значительно меньше, конструкция легче и экономичнее.

В многоэтажном здании наиболее нагруженными являются колонны первого этажа. На рисунке 1.2 показано, что на колонну первого этажа нагрузка собирается с покрытия Р1 и трех перекрытий 3´Р2. Кроме того, учитывается собственный вес колонн всех этажей. Колонна верхнего этажа испытывает сжатие от нагрузки Р1 и собственного веса. Между тем, поперечное сечение колонн всех этажей принято одинаковым 400´400 мм. Разная несущая способность колонн обеспечивается за счет постановки арматурных стержней с увеличивающейся площадью поперечного сечения (As) от верхнего к нижнему этажу здания.

Соединить бетон и сталь для совместной работы как единое целое, значит получить качественно новый материал – железобетон.

Совместная работа бетона и стальной арматуры в железобетонных конструкциях оказалась возможной благодаря следующим их свойствам:

· бетон при твердении прочно сцепляется с арматурой, поэтому в конструкциях оба материала деформируются совместно;

· сталь и бетон обладают близкими по величине коэффициентами линейного расширения, поэтому при изменении температуры от минус 400С до плюс 500С в железобетоне возникают небольшие начальные напряжения;

· защищенная бетоном арматура практически не подвергается коррозии.

Армирование железобетонных конструкций. Особенностью расчета железобетонных конструкций является то обстоятельство, что при его выполнении задаются линейные размеры бетонного поперечного сечения (h, b) и прочностные характеристики материалов (бетона и арматуры). Целью расчета железобетонных конструкций является определение площади поперечного сечения продольной As и поперечной Asw арматуры, а целью конструирования – выполнение армирования конструкций.

Арматура, устанавливая в железобетонных конструкциях, подразделяется на рабочую и конструктивную.

На рисунке 1.1 показано армирование балки. Балка армируется объемным каркасом, составленным из двух плоских каркасов К1, соединенных отдельными стержнями ОС1. В состав каркаса К1 входят нижняя продольная рабочая арматура, поперечная рабочая арматура, а также верхняя продольная арматура, необходимая для формирования плоского каркаса К1. Верхняя продольная арматура каркасов К1, а также отдельные стержни ОС1, соединяющие каркасы между собой относятся к конструктивной арматуре.

На рисунке 1.2 показано армирование колонн многоэтажного здания. Каждая колонна армируется объемным каркасом, в состав которого входят четыре стержня продольной рабочей арматуры и поперечные хомуты, объединяющие продольные стержни. Хомуты (конструктивная арматура) не только объединяют продольные стержни в объемный каркас, но также удерживают сжатые стержни от деформаций, связанных с продольным изгибом.

Мера содержания арматуры в бетоне. Содержание арматуры в железобетонных конструкциях оценивается посредством коэффициента (процента) армирования ms (ms%), определяемого как отношение площади сечения арматуры (Аs) к площади поперечного сечения бетонного элемента (А).

Процент армирования колонн, показанных на рисунке 1.2, составляет: для верхней колонны ; для нижней колонны

Расчетные усилия в железобетонных конструкцияхдолжны быть восприняты бетоном и рабочей арматурой. Расчетные усилия в бетонных конструкциях воспринимаются только бетоном. В бетонных конструкциях арматура может устанавливаться по конструктивным соображениям, но она не учитывается в расчете. К бетонным конструкциям также относят железобетонные конструкции, процент армирования которых меньше минимального (=0,1%)

Сборный, монолитный и сборно-монолитный железобетон. Сборный железобетон в середине прошлого столетия в России получил бурное развитие. Были построены мощные домостроительные комбинаты и заводы железобетонных конструкций. Отличительные особенности сборного железобетона: изготовление в заводских условиях и монтаж на строительной площадке - позволяли:

· избежать сезонности строительных работ; что важно для климатических условий России;

· получать качественные (надежные) бетонные и железобетонные конструкции, обладающие большей прочностью (за счет использования высокопрочных материалов), высокой трещиностойкостью и жесткостью (за счет широкого применения предварительного напряжения арматуры);

· уменьшить трудоемкость работ на строительной площадке и, следовательно, сроков возведения зданий и сооружений;

· создать общероссийский и региональные строительные каталоги, в том числе, железобетонных (бетонных) конструкций и изделий.

Таким образом, для сборных железобетонных конструкций были реализованы требования надежности, индустриальности и унификации.

 

 

Рис.1.1. Работа железобетонной балки перекрытия под действием приложенной нагрузки. Расчетная схема, усилия и армирование железобетонной балки
Рис.1.2. Нагрузки и армирование железобетонных колонн

 

С развитием монолитного строительства применение сборного железобетона уменьшилось, в настоящее время они используются практически в одинаковых объемах. В зарубежной практике строительства сборный железобетон занимает до 40% . При выборе сборного или монолитного железобетона должно приниматься обоснованное решение.

Монолитный железобетон применяется для сооружений, трудно поддающихся членению, например: плавательные бассейны, фундаментные плиты; в зданиях и сооружениях, отличающихся нестандартностью и малой повторяемостью отдельных частей или строящихся в сейсмических районах.

Сборно-монолитные конструкции представляют собой целесообразное сочетание сборного железобетона и монолитного бетона (железобетона), укладываемого на месте применения. К достоинствам этих конструкций по сравнению с монолитными относится экономия на опалубке, сокращение сроков возведения; по сравнению со сборнымивозможность достижения большей монолитности, сокращение расходов материалов на стыки и узлы.

На рисунке 1.3 приведены фотографии возводимого здания из сборных железобетонных конструкций, на рисунке 1.4 – из монолитных.

Проектирование зданий в сборном железобетоне принципиально отличается от проектирования монолитных зданий. При проектировании монолитных зданий кроме схем расположения конструктивных элементов здания и спецификаций к схемам, достаточных для сборных зданий, должны быть выполнены схемы армирования железобетонных конструкций и ведомости расхода стали к схемам.

Рис. 1.3. Возводимое здание в сборном железобетоне
Рис. 1.4. Возводимое здание в монолитном железобетоне

Краткие исторические сведения о возникновении и развитии железобетона за рубежом и в России. Железобетон по сравнению с другими строительными материалами (камень, дерево, металл) появился сравнительно недавно. Первые железобетонные конструкции в виде плит, балок и колонн начали применять в 1860…1880 годах. На первых порах эти конструкции были далеко не совершенны, так как принципы их расчета и конструирования еще не были установлены. Применение железобетона в это время сдерживалось:

· недоверием к железобетону как новому строительному материалу;

· отсутствием опытных данных по его долговечности, огнестойкости;

· отсутствием надежных методов расчета и технологии возведения конструкций.

Первый патент на изготовление изделий из железобетона получил французский ученый Монье в 1867 году. Французский инженер Геннебик в 1892 году предложил ряд строительных конструкций, в том числе, монолитное ребристое перекрытие.

Применение железобетона в России началось с 80-х годов 19-го столетия и особенно быстро развивалось на юге страны, где объемы строительства были велики и для возведения железобетонных конструкций имелись весьма благоприятные условия – короткая зима, близость цементных и металлургических заводов, дешевые высококачественные заполнители.

С возникновением железобетона начались его исследования. Они велись почти во всех западноевропейских странах и США. В России первые исследовательские работы были организованы в 1891 году в Петербурге профессором Белелюбским Н.А.. Эти работы имели большое значение для популяризации железобетонных конструкций, а также для разработки технологии их изготовления. Теория расчета железобетонных конструкций в общих чертах сложилась к концу 19-го - к началу 20-го века. Она базировалась на законах сопротивления материалов; бетон рассматривался как упругий материал, подчиняющийся закону Гука. Первые технические условия на железобетонные сооружения издаются в 1904…1908 годах в Германии, Франции и России.

В настоящее время проектирование железобетонных конструкций ведется в соответствии с требованиями СНиП 52-01-03 [1] и сводом правил (СП) [2,3,4], к которым разрабатываются пособия [5,6]

Нормативные документы по проектированию железобетонных конструкций – один из наиболее важных элементов обеспечения строительного процесса. С одной стороны, они учитывают и обобщают новые результаты научных исследований, с другой стороны, опыт строительства и эксплуатации железобетонных конструкций. В конечном счете, нормативные документы определяют надежность, экономичность и технологичность возводимых железобетонных конструкций.

 

 

Лекция №2

<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
| Железобетонные конструкции. Основные понятия и общие сведения

Дата добавления: 2014-01-20; Просмотров: 1755; Нарушение авторских прав?;


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



ПОИСК ПО САЙТУ:


Читайте также:



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2017) год. Не является автором материалов, а предоставляет студентам возможность бесплатного обучения и использования! Последнее добавление ip: 54.167.250.64
Генерация страницы за: 0.006 сек.