Переваги і недоліки залізобетону

Історія розвитку залізобетону.

Залізобетонні конструкції вперше з'явилися у 1850 році в Франції (Ламбо). Був побудований човен, каркас якого складався з металевої сітки і вона була оштукатурена з двох сторін цементним розчином. У 1861 році в Франції (Коанье) видає першу книгу по залізобетону, у якій описує можливі конструкції з залізобетону. У 1867 році зафіксований перший патент на виготовлення залізобетонних конструкцій - їм став французький садівник Моньє, що застосував залізобетон для кадки для квітів. Кінець ХIХ сторіччя вважається першим етапом розвитку залізобетону. У цей час з'являється конструкція ребристого монолитного перекриття, запропонована французьким інженером Геннібиком. У 30...40 роки нашого сторіччя широко застосовувались монолитні рамні конструкції, тонкостенні просторові конструкції - циліндричні оболонки бані. Цей період вважається другим етапом розвитку залізобетону. Ідея створення попередньої напруги конструкцій виникла у 1910 році у Германії (Бах). Була зроблена дослідів з попередньонапруженими балками. У 1928 році в Франції Фрейсіне обгрунтував потребу використання в якості арматури високоміцної сталі та високих початкових напруг. Третій етап розвитку залізобетонних конструкцій супроводжувався процесом індустріалізації та розвитку теоретичних основ залізобетону.

Бетон та сталь мають різні физико - механічні властивості. Бетон є штучним каменем і він, як і всі природні камені, добре опирається стисканню і значно гірше - розтягу. Міцність бетону при розтязі у 10-15 разів нижче, ніж при стисканні. Сталь має істотно більшу міцність та однаково добре опирається як стисканню, так і розтягу.

Суть залізобетону полягає в тому, що він є доцільним поєднанням цих двох матеріалів - бетону та стали, що працюють спільно аж до руйнування.

На прикладі залізобетонної балки розглянемо, як вдасться використати міцність бетону в елементі при згинанні. При згині балки вище нейтральної лінії виникають напруги стиску, а нижня зона розтягнута. Максимальні напруги у перерізах будуть у граничних верхніх та нижніх точках перерізів. Як тільки при завантаженні балки напруги у зоні розтягу досягнуть межі міцності бетону при розтязі, відбудеться розрив крайнього волокна і з'явиться тріщина. За цим відбудеться крихке руйнування, злам балки. Напруги у стислій зоні бетону у момент руйнування складуть усього 1/10 - 1/15 частину від межі міцності бетону при стисканні, таким чином міцність бетону у стислій зоні буде використана на 10% і менш.

На прикладі залізобетонної балки з арматурою розглянемо, як буде використана міцність бетону та арматури. Перші тріщини у зоні розтягу бетону з'являться практично при тому ж навантаженні, що і у бетонній балці. Але на відзнаку від бетонної балки, поява тріщин не призводить до руйнування залізобетонної балки. Після появи тріщин зусилля розтягу будуть сприйматися арматурою і балка буде спроможна нести зростаюче навантаження. Руйнування залізобетонної балки відбудеться лише тоді, коли напруги в арматурі сягнуть межі плинності, а напруги у стислій зоні – межі міцності бетону при стисканні. Висновок – доцільність залізобетону полягає в тому, що зусилля розтягу сприймає арматура, а стиску - бетон. Шляхом армування міцність елементу, який працює на згин, у порівнянні з бетонним можна підвищити більш ніж у 20 раз. Дослідницьким шляхом встановлено, що окрім руйнування по нормальним перерізам, низька міцність бетону на розтяг може також стати причиною руйнування і по похилим перерізам. Для попередження цього у залізобетонних балках передбачається поперечна арматура у вигляді хомутов, які перетинають напрям похилих тріщин і сприймають зусилля розтягу в цих перерізах. У верхній стислій зоні для закріплення хомутів передбачають конструктивну поздовжню арматуру.

Завдяки поєднанню деяких важливих физико – механічних властивостей бетону і сталевої арматури стала можливою ефективна спільна робота цих матеріалів:

1. Бетон при твердінні тривко зчіплюється зі сталевою арматурою й під навантаженням обидва ці матеріали деформуються спільно.

2. Бетон та сталь мають близькі значення коефіцієнтів лінійного температурного розширення.

3. Бетон захищає арматуру від коррозии і дії вогню.

До позитивних якостей залізобетону відносять:

1. Довговічність - при правильній експлуатації залізобетонні конструкції можуть служити невизначено довгий час без зниження її міцності.

2. Гарний опір статичним та динамічним навантаженням.

3. Вогнетривкість.

4. Дешевизна та гарні експлуатаційні якості.

До основних недоліків залізобетону відносяться:

1. Чимала власна вага. Цей недолік у деякій мірі усувається при використанні легких заповнювачів, а також при застосуванні прогресивних порожнинних й тонкостінних конструкцій.

2. Підвищена звуко- і теплопровідність в окремих випадках вимагають додаткових витрат на тепло- або звукоизоляцию.

3. Неможливість простого контролю по перевірці армування виготовленого елементу.

4. Потреба у кваліфікованій робочій силі.

Дата добавления: 2014-01-07