Железобетонные и каменные конструкции

     
ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ И КАМЕННЫЕ КОНСТРУКЦИИ

Общие сведения

Железобетон - это композиционный строительный материал, в котором соединены в единое целое бетон (матрица) и стальная арматура.

Бетон обладает способностью, присущей большинству искусственных и природных каменных материалов: хорошо работать на сжатие, но плохо сопротивляться растяжению. Так, прочность бетона при растяжении составляет всего лишь около 1/10-1/17 его прочности на сжатие. Поэтому растянутую зону конструкций армируют стальной арматурой, которая воспринимает растягивающие напряжения. Совместной работе бетона и стальной арматуры способствует хорошее сцепление между ними и близость коэффициентов температурного расширения; бетон к тому же защищает арматуру от коррозии.

Железобетонные конструкции изготовляют с обычной и предварительно напряженной арматурой. Основная идея предварительного напряжения железобетонных конструкций заключается в том, что при изготовлении бетон искусственно обжимается. Благодаря этому бетон растягивается только тогда, когда будут преодолены созданные обжатием сжимающие напряжения. Если они превосходят растягивающие напряжения от нагрузки, то можно избежать образования трещин в бетоне.

Предварительно напряженные железобетонные конструкции более эффективны, чем обычные. В них полнее используется несущая способность арматуры и бетона, поэтому уменьшается масса изделия. Вместе с тем предварительное обжатие препятствует образованию трещин в растянутой зоне.

Железобетонные конструкции подразделяют на сборные и монолитные. Сборные железобетонные конструкции монтируют на строительной площадке из отдельных элементов, изготовленных на заводах и полигонах. Монолитные железобетонные конструкции бетонируют на месте строительства.

Железобетон был изобретен во Франции в середине прошлого века и начали его применять в сборном варианте - небольшие изделия простого сечения: перемычки оконных проемов, балки, плиты перекрытий. Но затем широко железобетонные конструкции стали применяться в монолите. Впервые железобетон в России применили в 1891 г. на строительстве торговых рядов в Москве (переходные мостики в здании ГУМа). С конца 20-х годов у нас на стройках использовали как монолитный, так и сборный железобетон. С конца 50-х годов преимущественное развитие получил сборный железобетон, по всей стране были построены специальные заводы по производству различных бетонных и железобетонных изделий и конструкций, иногда в ущерб развития монолитных конструкций. В западных странах предпочтение всегда отдавалось монолитному строительству. В последние годы в России применение монолитного железобетона значительно расширилось.

Каменные конструкции - это один из наиболее древних видов конструкций, чему подтверждение многочисленные архитектурные памятники во многих странах мира. Каменные конструкции долговечны, огнестойки, изготавливаются из местного сырья. К недостаткам надо отнести: большую собственную массу и высокую теплопроводность (плотные материалы), ручной труд для кладки.

Для увеличения несущей способности каменной кладки ее усиливают арматурой. Такую кладку называют армокаменной. Это дает возможность значительно расширить область применения каменных материалов в строительных конструкциях.

Изготовление железобетонных конструкций

Изготовление сборных или монолитных железобетонных конструкций включает следующие основные операции: армирование, приготовление бетонной смеси, укладка бетонной смеси и ее уплотнение, твердение.

Армирование

Армирование железобетонных конструкций осуществляют отдельными стержнями, сетками, пространственными каркасами, проволокой. Стержневую горячекатаную арматуру изготовляют гладкой (класс A-I) или периодического профиля (классов А-II, А- III, A-IV и A-V) (рис.1).

     
Рис.1. Виды арматуры:

а) гладкая стержневая; б) гладкая проволочная; в) горячекатаная периодического профиля; г), д) пряди из проволоки; е) холодносплющенная; ж) сварная сетка

Лучшими характеристиками обладает горячекатаная арматура периодического профиля классов Ат-IV, Aт-V и Aт-VI, подвергнутая термическому упрочнению. При обозначении класса такой арматурной стали к индексу "А" добавляют индекс "т", стали для конструкций, используемых в районах Севера, - "с", например Ат-IIIс. Сталь с повышенной стойкостью против коррозионного растрескивания обозначают A-IVK-AVIK, термически обработанную свариваемую сталь - АIIIС, AIVC. Арматурная холоднотянутая проволока также может изготовляться гладкой (классов B-I и В-II) либо периодического профиля (классов Вр-I и Вр-II). Высокопрочная проволока класса В-II намного превосходит обыкновенную класса B-I по механическим свойствам. В последнее время в железобетонных конструкциях в качестве ненапрягаемой арматуры предпочтение отдают стержневой арматурной стали классов А-III и Ат-IVC, а также арматурной проволоке Вр-I. К эффективным видам напрягаемой арматуры относятся стержневая арматурная сталь классов A-V, A-VI, Aт-V и Aт-VI, высокопрочная проволока и получаемые из нее арматурные канаты.

Наиболее употребительные виды арматурных сталей и их основные характеристики приведены в табл.1.

Таблица 1

     
Характеристики стальной арматуры

     
Приготовление бетонной смеси