Глава I. Общие сведения о железобетоне

1. Предпосылки расчета железобетонных элементов

Железобетоном называют строительный материал в котором соединены в монолитное целое бетон и стальная арматура. Цель использования этих двух материалов, заключается в том, что бетон хорошо переносит сжимающие нагрузки, а сталь растягивающие. Поэтому выполняя те или иные конструкции из железобетона в ту зону, которая будет подвержена растяжению, вводится арматура, предотвращающая разрушение элемента.

Бетон, являясь искусственным камнем, сопротивляется растяжению в 10-15 раз слабее, чем сжатию, что ограничивает возможность его применения (от значительных нагрузок происходит быстрое разрушение), либо вызывает необходимость увеличения размеров элемента, что неэкономично и по ряду конструктивных требований к зданиям не выгодно. Характер работы бетонного элемента и характер его разрушения указаны на рис.1.

Рис.1. Характер работы бетонной балки

Однако, если в растянутую зону бетонного элемента внести небольшое количество стали (1-2 % площади сечения), то его несущая способность значтительно увеличится (в 10-20 раз). Хотя также могут использовать арматуру для усиления бетона в сжатой зоне. Таким образом поместив арматуру в «опасную» зону элемента можно предотвратить появление разрушающих трещин (рис.2.).

Рис.2. Армирование железобетонной балки в растянутой зоне.

Однако чрезмерное количество арматуры в элементе может быть и опасным, поскольку напряжения от арматуры могут вызвать появление деформаций и повреждений. Поэтому для получения надежного и прочного железобетонного элемента необходимо соблюдать правила расчета и конструирования ж/б элементов.

Широта применения железобетона обоснована его преимуществами. Однако как конструкционный материал он также имеет некоторые недостатки.

Преимущества железобетона

Недостатки железобетона

Выгодные физико-механические свойства (оказывает значительное сопротивление статическим и динамическим нагрузкам) Сейсмо- и виброусточивость Долговечность Хорошая сопротивляемость атмосферным воздействиям Огнестойкость Состоит из широко распространенных материалов Податлив в плане формообразования (ему легко придать практически любую форму) Прочность бетона со временем может увеличиваться Незначительность эксплуатационных расходов

Значительная масса конструкций Повышенная тепло и звукопроводность Сложность производства работ Потребность в специализированных кадрах и оборудовании

Совместное сопротивление бетона и стальной арматуры внешним нагрузкам обуславливается выгодным сочетанием физико-механических свойств этих материалов:

-при твердении бетона между ним и стальной арматурой возникают значительные силы сцепления, вследствие чего в железобетонных элементах оба материала деформируются под нагрузкой совместно;

-бетон (защитный слой бетона) защищает заключенную в нем стальную арматуру от коррозийного разрушения, а также от непосредственного воздействия огня.

Толщина защитного слоя бетона зависит от типа конструкции, условий её эксплуатации, назначения и диаметра арматуры. Минимальная толщина защитного слоя бетона принимается не менее диаметра стержня арматуры. Подробные рекомендации в пп.8.3.1, 8.3.2. СП 52-101-2003.

Относительно высокая масса железобетона – качество в определенных условиях положительное, но во многих случаях нежелательное, поэтому для уменьшения массы конструкций применяют менее материалоемкие конструкции (тонкостенные и пустотные), а также конструкции из бетона на легких заполнителях.