1 Бетон, сталь і залізобетон, їх основні фізико-механічні властивості

Залізобетон, як на це вказує його назва, – матеріал комплексний. В ньому монолітно зв'язані два досить різнорідних матеріали: сталь (або, як колись казали, залізо) і бетон.

Залізобетон винайшли, шукаючи матеріал, здатний чинити тривалий опір зовнішнім навантаженням і впливам. Тому треба знати основні фізико-механічні властивості кожного з цих ма­теріалів, усвідомити, чому їх поєднання виявилось таким стій­ким, а також знати властивості їх комплексу – залізобетону.

До фізичних властивостей матеріалів належать усадка, повзучість, морозостійкість, водонепроникність бетону; пластичні властивості, релаксація напружень, корозійна стійкість сталі; об'єм­на вага, тепло- і звукопровідність, деформативність від змін вологості і температури залізобетону.

До механічних властивостей належать насамперед ха­рактеристики міцності бетону, сталі і залізобетону.

Оскільки бетон добре чинить опір стискові і в (8-20) раз гірше – розтягові, то в більшості конструкцій його розтягнуті від навантаження зони підсилюють, немовби озброюють, стал­лю, яка добре чинить опір розтягові (рисунок 1.1). Від латинського слова armatura – озброєння – і пішла назва арматурна сталь, або арматура.

У дальшому викладі ми часто вживатимемо три основні поняття: матеріал, елемент (конструктивний елемент) і кон­струкція.

Матеріалом називають речовини, що застосовуються для виготовлення елементів, виробів.

Матеріалом для виготовлення, наприклад, цегли є глина. Глину, вапно, цемент, пісок і т. п. узагальнено називають буді­вельними матеріалами. Залізобетон теж слід зарахувати до матеріалів, бо він має свої, притаманні лише йому властивості. З нього виготовляють елементи будівель, мостів і т. д. Але оскільки залізобетон – поєднання запевними правилами двох матеріалів – сталі і бетону, то його розглядають і як конструк­цію, що виправдано відносно монолітних залізобетонних кон­струкцій.

Елементом прийнято називати складову частину якогось складного цілого.

а – епюра моментів і місця виникнення головних розтягуючі напруження; б – фасадне зображення балки і винесення робочої арматури (стержні № 1,2,3,4) правого прогону; в – аксонометрія вузла спряження плити, головної і другорядної балок та колони

похилі ділянки стержнів № 2, 3 – відгини; стержні № 6, 7 – закриті і відкриті хомути; стержні № 4 – надопорні коротуни; стержні № 5 – монтажні

Рисунок 1.1 – Розміщення робочої арматури по зонах розтягу в нерозрізній залізобетонній балці

Збірні залізобетонні фундаменти, колони, балки, ферми і т. д. є елементами будівлі або, скажімо, моста. Але ферма сама складається з елементів – нижнього і верхнього поясів, решіт­ки. Тому такі складні елементи будівель, як ферми, називають також конструкціями. Однак ферми, як і фундаменти, колони або балки, не застосовуються самі по собі. Вони завжди є час­тиною складнішого цілого: елементами житлового будинку, цеху, моста і т. п.

Конструкція – це взаємне, підпорядковане певній схемі поєднання частин, елементів будівлі, споруди, машини.

Конструкцією іноді називають і саму будівлю, споруду або машину, а також їх вузли: крупнопанельна конструкція, мосто­ва конструкція, шарнірна конструкція тощо.

Отже, терміни «матеріал», «елемент», «конструкція» іноді буває важко розмежувати. В обсязі даного конспекту лекцій матеріалом названо те, з чого зроблено конструктивні елементи; елементами – складові частини конструкцій; конструкціями – надійне сполучення елементів.