1.Сущность железобетона. Условия совместной работы бетона и арматуры.

Сущность железобетона наиболее понятно можно представить рассмотрев два вида балок:

а) Бетонная балка

б) Железобетонная балка.

Бетон хорошо работает на сжатие и хуже в 10-15 раз на растяжение. Бетонная балка разрушается при небольшой нагрузке F1 из-за разрыва бетона растянутой зоны. Установка стальных стержней (арматуры) по растянутой зоне отдаляет момент разрушения балки этим самым существенно повышает ее несущую способность т.к. сталь хорошо работает на растяжение, воспринимает растягивающие усилия т.е. заменяет треснувшую растянутую зону.

Железобетон – комплексный строительный материал, состоящий из двух разных по своим свойствам материалов в котором рационально используются достоинства каждого: бетон – сжатие, арматуры – растяжение.Часто арматуру вводят и в сжатую зону, делается это с целью еще большего повышения ее несущей способности.

Совместная работа бетона и арматуры обеспечивается: 1) Между бетоном и арматурой возникает надежное сцепление. 2) Бетон и арматура имеют примерно одинаковый коэфф. линейного расширения. 3) Бетон защищает арматуру от коррозии.Сцепление это свойство материала иметь надежную взаимосвязь по контакту бетона и арматуры. Факторы: 1) Адгезия (склеивание). 2) Дополнительная запрессовка арматуры в бетоне при его усадке. 3) Работа бетона на срез в микро и макро углублениях арматуры.

3.Предварительно напрягаемые железобетонные конструкции и их достоинства.

Сущность преднапряжения заключается в искусственном создании в процессе изготовления сжимающих напряжений в тех зонах, где при эксплуатации будет растяжение и делается это с целью повышения трещиностойкости конструкции.

Преимущества: 1) Повышается трещиностойкость, увеличивается жесткость (меньшие прогибы). 2) Достигается экономия стали за счет применения высокопрочной арматуры. 3) Уменьшение веса конструкции за счет возможного уменьшения размеров при эффективном сочетании высокопрочных бетонов и высокопрочной арматуры. 4) Удается перекрывать большие пролеты. 5) Повышается сопротивляемость действию динамических и многократно повторяющихся нагрузок.

Недостатки: 1) Большая трудоемкость работ. 2) Требуются силовые приспособления для напряжения арматуры.

5. Методика расчета железобетонных конструкций по предельным состояниям. Основные положения.

Под предельным состоянием понимают состояние конструкции после достижения, которого дальнейшая эксплуатация становится невозможной вследствие потери способности сопротивления внешним нагрузкам, получении недопустимых перемещений или получения повреждений. В соответствии с этим установлены две группы предельных состояний: 1) по несущей способности; 2) по пригодности к нормальной эксплуатации.

Расчёт по первой группе предельных состояний выполняется с целью предотвращения разрушения конструкций по прочности, потере устойчивости или её положения (расчёт на опрокидывание), а также усталостное разрушение (расчёт на выносливость).

Расчёт по второй группе предельных состояний имеет с цель не допустить развития чрезмерных деформаций (расчёт по прогибу), исключить образование трещин в бетоне или ограничить ширину их раскрытия, а так же в необходимых случаях обеспечить закрытие трещин при снятии части нагрузки.

Расчёт по первой группе предельных состояний является основным при подборе сечения, по второй группе предельных состояний производится расчёт тех конструкций, которые могут потерять свои эксплуатационные качества вследствие образования трещин, чрезмерных прогибов или чрезмерного их раскрытия и преждевременной коррозии арматуры.

При проектировании надо учитывать нагрузки, возникающие при возведении и эксплуатации сооружений, а также при хранении и перевозке конструкций. Нагрузки, используемые в расчётах, делятся на: постоянные, временные, особые.

К постоянным нагрузкам относятся: вес частей сооружений несущих и ограждающих; вес и давление грунтов; воздействие предварительного напряжения.

Временные нагрузки делят на: 1) длительные - вес жидкости и твёрдых тел, вес оборудования, нагрузки на перекрытие от складированных материалов; 2) кратковременные - вес людей и материалов в зонах обслуживания и ремонта, часть нагрузки на перекрытия зданий, нагрузка от подвесных и мостовых кранов, снеговые и ветровые нагрузки, температурные воздействия;

3) особые нагрузки - сейсмические, взрывные, нагрузки отрезного нарушения технологического процесса, воздействие неравномерных деформаций оснований.

Здания и сооружения подвергаются одновременному действию разных нагрузок, поэтому расчёт их должен выполняться с учётом наиболее неблагоприятных сочетаний этих нагрузок или усилий вызванных ими. В расчётах различают основные сочетания, к которым относятся постоянные, длительные и кратковременные и второстепенные - все перечисленные нагрузки и особые. В расчётах ЖБК используют нормативные и расчётные значения нагрузок. Установленные нормами наибольшее значение нагрузок, которые могут действовать на конструкцию при её нормальной эксплуатации называется нормативными. Фактическая нагрузка в силу разных обстоятельств может отличаться в большую или меньшую сторону, это отклонение учитывается коэффициентом надёжности по нагрузке.

10.Сруктура бетона. Общие сведения о сопротивляемости бетона.

Бетон является искусственным композиционным материалом с неоднородной структурой. Он состоит одновременно из 3 материальных фаз: твёрдой(заполнитель и кристалические цементные сростки), жидкой(свободная, хемически не связанная вода) и газообразной(в норах насыщенные газы и пары воды), образующихся на стадии физ.-хим. процессов твердения минерального вяжущего в-ва, в качестве кот. чаще всего применяют портладцемент. Твёрдую фазу или жёсткий скелет бетона формируют зёрна крупного и мелкого заполнителя, зазоры между которыми заполняются цементным камнем. Цементный камень имеет достаточно сложную структуру и состоит из: кристаллических (твёрдых) участков и ещё не отвердевших масс цементного камня (цементный гель). Цементный камень имеет множество пор и микротрещин - дефекты, кот. заполнены или негидратированной водой или воздухом. последние определяют жидкую и газообразную фазы бетона. Трещины являются причинами зарождения процессов разрушения бетонов под нагрузкой.

В силу данной структуры бетон изначально будет проявлять неупругие свойства под действием нагрузки и поэтому будет являться упругопластическим мат-ом. Механизм сопротивления бетона.

При действии на бетонный элемент одноосно сжимающего воздействия в бетоне имеет место сложное напряжённое состояние. В направлении действия сжимающего усилия возникают первичные (основные) поля напряжений σ1, кот. по отношению к бетону являются сжимающим воздействием. В направлении, перпендикулярном данному воздействию образуются вторичные поля напряжения. Появление вторичных полей напряжения σ2 объясняется, во-первых, расклинивающим действием сил между крупным заполнителем, а также распорными силами, возникающими в полусводах или сводах пор. Т.к. вторичные поля напряжений по отношению к бетону будут являться растягивающими, а бетон в десятки раз хуже работает на растяжение, чем на сжатие, то и разрушение бетона следует ожидать в поперечном направлении с образованием вертикальной трещины.

11. Диаграмма деформирования бетона. Параметрические точки диаграммы.

Деформации материалов оцениваются относительными деформациями укорочения эпсилон(c) или относительными деформациями удлинения эпсилон(ct). Харрактеристикой деформационных свойств материалов является его модуль – параметр определяющий зависимость между напряжениями и деформациями.

f_c`-прочность бетона при сжатии; f_cm-средняя прочность бетона из серии испытаний; Ec1-относительные деформации сжатого бетона в пиковой точке; Ecu-предельные деф-ции бетона при сжатии; f_ck-наименьшее контролируемое значение; Ec2-деформации соответствующие началу текучести бетона; f_ck-нормативная прочность или нормативное сопротивление бетона сжатию; f_cd= f_ck/гамма(с) – расчетное сопротивление бетона сжатию; гамма(с)-частный коэфф-т безопасности по бетону. Матем-ое выражение нормативной диаграммы бетона при сжатии: при ; при .