Глава 9. Сборные железобетонные и бетонные строительные изделия

§ 54. Общие сведения о железобетоне

Сборные железобетонные и бетонные строительные изделия и конструкции широко применяют в жилищно­гражданском, промышленном, транспортном и других видах строительства.

Заметную роль в строительной технике России, Западной Евро­пы и Америки железобетон начал играть только в конце XIX в. Большая заслуга в развитии железобетона в России принадлежит проф. IT. А. Белелюбскому, под руководством которого был воз­веден ряд сооружений и проведены испытания различных железо­бетонных конструкций. В начале XX в. вопросами технологии бе­тона, бетонных и железобетонных работ, проектирования сооруже­ний с применением железобетона занимались И. Г. Малюга, Н. А. Жнткевич, С. И. Дружинин, Н. К. Лахтин, Н. М. Абрамов, А. Ф. Лолейт и др. Первым крупным сооружением из бетона и же­лезобетона в Советском Союзе была Волховская ГЭС. В последую­щие годы железобетон использовали во все возрастающих размерах.

Огромное значение в организации массового выпуска сборных железобетонных изделий сыграло постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР от 19 августа 1954 г. «О развитии производства сборных железобетонных конструкций и деталей для строительства». За прошедшие после этого постановления годы в нашей стране создана самая крупная в мире индустриальная промышленность сборного железобетона. В 1980 г. выпуск сборных железобетонных изделий превысил 100 млн. м³. В текущем пятилетии производство сборных железобетонных изделий значительно возрастет.

В настоящее время в СССР действует большое количество мощ­ных механизированных заводов по производству сборных железо­бетонных изделий и конструкций широкой номенклатуры. Примене­ние этих изделий при монтаже зданий и сооружений позволяет по­высить производительность труда, улучшить качество, сократить сро­ки и снизить стоимость строительства.

Железобетон представляет собой строительный мате­риал, в котором соединены в единое целое затвердевший бетон и стальная арматура, совместно работающие в кон­струкции. Как уже указывалось, бетон хорошо сопротив­ляется сжатию и плохо — растяжению; стальная же ар­матура хорошо работает на растяжение.

На рис. 56 показана схема работы железобетонной балки на изгиб. Балка, лежащая на двух опорах и на­груженная сверху, испытывает в верхней зоне сжатие, а

Рис. 56. Неармированкая бетонная (а) и армированная железобетонная (б) балка

/ • нагрузка; 2 — арматура

в нижней растяжение. Прочность балки, изготовленной только из бетона, невелика; из-за малой сопротивляемо­сти бетона растяжению разрушение балки наступает уже при небольшой нагрузке. При наличии же в нижней растянутой зоне стальной арматуры балка способна вы­держивать значительную нагрузку. Совместная работа арматуры и бетона обусловлена большими силами сцеп­ления между ними при равных величинах температурных деформаций. При этом стальная арматура в плотном бе­тоне хорошо защищена от коррозии.

i Железобетонные конструкции по способу изготовле­ния разделяют на монолитные и сборные. Монолитные железобетонные конструкции возводят непосредственно на строительных площадках. Обычно их применяют в зданиях и сооружениях, трудно поддающихся членению, при нестандартности и малой повторяемости элементов и при особенно больших нагрузках (фундаменты, карка­сы и перекрытия многоэтажных промышленных зданий, гидротехнические, транспортные и другие сооружения).

Однако при их возведении затрачивается большое ко­личество ручного труда и материалов на изготовление опалубки, подмостей и т.д. Значительные трудности воз­никают при бетонировании монолитных конструкций в зимнее время.

Сборные железобетонные конструкции значительно экономичнее монолитных, так как их выполняют на спе­циализированных заводах и полигонах с рационально ор­ганизованным высокомеханизированным технологичес­ким процессом производства. Применение сборных же­лезобетонных конструкций по сравнению с монолитными позволяет сократить расход стали и бетона, устранить нерациональное использование лесоматериалов при уст­ройстве опалубки и поддерживающих лесов, перенести со строительной площадки на завод большую часть работ по возведению конструкций. При этом строительная пло­щадка превращается в монтажную, значительно сокра­щается трудоемкость бетонных и железобетонных работ, повышается их качество, а также резко ускоряются тем­пы строительства и снижается его стоимость.

Сборные железобетонные конструкции и изделия соз­дают широкие возможности для индустриализации стро­ительства, они особенно выгодны при минимальном ко­личестве типоразмеров элементов, повторяющихся много раз (унифицированных).

Железобетонные изделия и конструкции изготовляют как с обычной, так и с предварительно напряженной ар­матурой. Обычный способ армирования (укладка сталь­ных стержней, сеток или каркасов в зону растяжения) не предохраняет изделие в процессе эксплуатации от по­явления в нем трещин. В эти трещины проникают влага и газы, которые вызывают коррозию арматуры. Кроме того, с появлением трещин увеличивается прогиб изде­лия. Однако, если до загружения конструкции расчетны­ми нагрузками предварительно сжать бетон, то опас­ность появления трещин в растянутой зоне конструкции резко снижается. Предварительное сжатие бетона осу­ществляют путем натяжения арматуры.

Различают два основных вида железобетонных конст­рукций с предварительно напряженной арматурой: с на­тяжением арматуры до и после бетонирования. В первом случае арматуру предварительно растягивают и концы ее закрепляют на упорах фермы, затем укладывают бе­тонную смесь. После того как бетон приобретет опреде­ленную прочность, концы арматурных стержней осво­бождают от упоров, и арматура, стремясь вернуться в первоначальное ненапряженное состояние, сжимает бе­тон. Во втором случае изготовляют железобетонные кон­струкции с продольными каналами, куда затем пропус­кают арматурные стержни, которые растягивают, и их

концы закрепяют анкерными устройствами на торцах конструкции. После этого каналы заполняют цементным раствором для защиты стальной арматуры от коррозии.

Применение железобетонных конструкций с предва­рительно напряженной арматурой позволяет снизить мас­су конструкций, повысить их трещиностойкость и долго­вечность, а также сократить расход стали.