1. Римский бетон. Химический принцип твердения цемента. Виды современных бетонов.

Римский бетон (лат. opus caementicium). Слово Caementum означало «бутовый камень», «тёсаный камень» и также каменные составляющие для наполнения полостей несущих стен. Состоял из смеси промытого песка и связующего с наполнителем из щебёнки.^[1] В качестве связующего применяли известь с добавлением природной или искусственной керамики (пуццолан, пемза, кирпич). Эти компоненты насколько возможно тонко измельчали, смешивали с песком, добавляли воду, перемешивали до полной однородности, затем так же перемешивали с наполнителем, полученную пластичную смесь заливали в опалубку и уплотняли трамбовкой. После затвердевания бетона опалубку снимали. Состав смеси песок: связующее зависел от её назначения (массив, стяжка, кладка, штукатурка) и колебался от 3:1 до 2:1. Эта технология, в целом, жива и сейчас, только вместо смеси извести с вулканическими продуктами применяют портландцемент.

Наиболее популярными среди новых видов являются самоуплотняющийся, прозрачный, жаростойкий, гидротехнический и полистиролбетон.

2. Принцип разгрузочного действия арочных конструкций. Виды арок (примеры рисунков).

Суть работы арки можно представить на следующем простом примере: любая прямолинейная балка под воздействием нагрузки будет прогибаться. Происходит это потому, что под действием нагрузки в поперечных сечениях балки возникают продольные сжимающие и растягивающие напряжения. При этом в верхней части сечения действуют сжимающие напряжения, а в нижней части – растягивающие напряжения. Под действием этих напряжений верхняя часть балки сжимается, а нижняя – растягивается. В итоге, после прогиба балки, получается, как бы перевернутая арка. Но если взять балку, уже имеющую некоторую кривизну оси, относительно большую по сравнению с пролетом, и перевернуть ее, то мы получим нечто, напоминающее арку. Такая теория касается арок, выполненных из цельного пласта материала. Совершенно другая идея лежит в основе арок, собранных из отдельных элементов, чаще всего, каменных. Сегменты выточены в виде усеченных клиньев, так что, опираясь друг на друга, они последовательно предают нагрузку, идущую сверху, соседнему сегменту, пока та вся не перейдет в опоры. Так что, если материал арки и опор имеет соответствующую прочность, то при повышении нагрузки арка лишь становится плотнее и крепче, это увеличивает срок ее службы и улучшает устойчивость.

Все это происходит, потому что на опорах появятся не только вертикальные реакции, но и горизонтальные, которые называются распором. Именно распор в каждом сечении арки создает момент, противоположный по знаку моменту от внешних нагрузок, что и позволяет их существенно уменьшить, а в некоторых случаях свести к нулю. В случае чрезвычайно больших сил распора между опорами добавляют затяжку, которая проходит через весь пролет, и принимая на себя излишки распора, укрепляет, таким образом, все перекрытие. Затяжка может располагаться в центре опор, а может быть подпольной, или приподнятой. Сами опоры так же могут иметь абсолютно различную форму и функцию.

а) двухшарнирная (ось арки описывается уравнением окружности);

б) трехшарнирная, статически определимая арка;

в) арка с затяжкой на опорах;

г) арка с затяжкой выше опор;

д) арка сквозного сечения (такую арку можно рассматривать как две отдельные арки с затяжками);

е) арка переменного сечения;

ж) параболаобразная арка (ось арки, описываемые гиперболой);

з) стрельчатая арка (ось арки описывается двумя уравнениями окружности), окружности пересекаются в ключе или замке арки;

и) арка ломаного профиля;

к) треугольная арка.