- •Содержание
- •2.1.2Преимущества и недостатки железобетонных конструкций
- •2.1.3Требования, предъявляемые к железобетонным конструкциям
- •2.2Классификация железобетонных конструкций
- •2.2.1Классификация железобетонных конструкций по способу возведения
- •3.1.1Классификация видов бетона
- •3.1.2Структура бетона.
- •2.2.2Классификация железобетонных конструкций по наличию предварительного напряжения арматуры
- •2.2.3Нормативные и расчетные характеристики бетона и арматуры
- •3Физико-механические свойства бетона, арматуры и железобетона
- •3.1Бетон
- •Главные растягивающие напряжения в образце с порами
- •Главные сжимающие напряжения в образце с порами
- •3.1.3Механизм и характер разрушения сжимаемых образцов.
- •3.1.4Классы и марки бетона.
- •3.1.5Прочность бетона при растяжении, местном сжатии, срезе, двухосном и трехосном напряженном состоянии.
- •3.1.6Сцепление арматуры с бетоном. Длина анкеровки.
- •3.1.7Динамическое упрочнение, длительная прочность и выносливость бетона.
- •3.1.8Деформации бетона. Деформации бетона при первичном кратковременном загружении. Влияние скорости загружения. Упругие и пластические деформации.
- •3.1.9Ползучесть бетона.
- •3.2Арматура.
- •3.2.1Классификация арматуры.
- •3.2.2Механические свойства арматурных сталей и способы их улучшения. Наклеп.
- •3.2.3Классы и марки арматурных сталей.
- •3.2.4Области применения различных классов арматурной стали.
- •3.2.5Сварные сетки
- •3.2.6Сварные каркасы
- •3.2.7Стальные закладные детали.
- •3.2.8Применение в качестве арматуры профильного проката.
- •3.2.9Применение в качестве арматуры стальной и полимерной фибры
- •3.2.10Неметаллические виды арматуры
- •4.1.1.2Элементы прямоугольного сечения без сжатой арматуры и без предварительного напряжения рабочей арматуры
- •4.1.1.3Практические методы расчета
- •4.1.1.4Примеры расчета
- •4.1.1.5Элементы прямоугольного сечения со сжатой арматурой
- •4.1.1.6Практические методы расчета
- •4.1.1.7Примеры расчета
- •4.1.1.8Элементы таврового и двутаврового сечения без предварительного напряжения арматуры
- •4.1.1.9Практические методы расчета
- •4.1.1.10Примеры расчета
- •4.1.1.11Особенности расчета элементов с предварительным напряжением арматуры
- •4.1.2.2Расчет на действие поперечной силы по наклонной сжатой полосе
- •4.1.2.3Примеры расчета
- •4.1.2.4Расчет на действие поперечной силы по наклонной трещине
- •4.1.2.5Элементы, армированные отгибами:
- •4.1.2.6Особенности расчета изгибаемых железобетонных элементов с предварительным напряжением арматуры
- •4.1.2.7Расчет железобетонных элементов на действие изгибающего момента по наклонному сечению
- •4.2.2.1Расчет на действие поперечной силы по наклонной сжатой полосе
- •4.2.2.2Расчет на действие поперечной силы по наклонной трещине
- •4.2.3Учет влияния прогиба элемента
- •4.2.4Расчет нормальных сечений по предельным усилиям
- •4.2.4.1Прямоугольные сечения с симметричной арматурой
- •4.2.4.2Подбор требуемой арматуры:
- •4.2.4.3Прямоугольные сечения с несимметричной арматурой
- •4.2.4.4Подбор требуемой площади арматуры
- •4.3Расчет железобетонных элементов на местное действие нагрузки
- •4.3.1Расчет бетонных и железобетонных на смятие
- •4.3.2Расчет железобетонных элементов на продавливание
- •4.4Методы натяжения арматуры в предварительно-напряженных конструкциях
- •4.4.1Потери предварительного напряжения в арматуре.
- •4.4.2Расчет предварительно напряженных элементов в стадии предварительного обжатия
- •5Расчет железобетонных элементов по предельным состояниям второй группы
- •5.1Расчет железобетонных элементов по образованию и раскрытию трещин
- •5.1.1Категории трещиностойкости железобетонных конструкций
- •5.1.2Расчет железобетонных элементов по образованию трещин
- •5.1.3Расчет железобетонных элементов по раскрытию трещин
- •5.2Расчет железобетонных элементов по деформациям
- •Литература
2.1.2Преимущества и недостатки железобетонных конструкций
Железобетон получил широкое распространение благодаря его положительным свойствам:
Долговечность – при правильной эксплуатации и защитных мероприятиях железобетонные конструкции могут служить неопределенно длительное время без снижения несущей способности, поскольку прочность бетона с течением времени в благоприятных условиях нарастает, а стальная арматура предохраняется от коррозии защитным слоем бетона.
Огнестойкость железобетона характеризуется тем, что при пожарах средней интенсивности (до 500 С) продолжительностью до нескольких часов железобетонные конструкции начинают повреждаться с поверхности и снижение несущей способности происходит постепенно.
Широкие возможности по применению бетона и арматуры различных классов, а также по количественному насыщению элемента арматурой позволяют более качественно осуществлять подбор несущей способности элемента.
Возможность обеспечения (в монолитных каркасах) совместной работы всех элементов – колонн, перекрытий, диафрагм жесткости и др.
Недостатки железобетонных конструкций:
Относительно высокая масса железобетонных конструкций.
Нарастание деформаций во времени вследствие ползучести и усадки бетона.
Образование трещин в растянутой зоне (чрезмерная величина раскрытия, т.е. расстояние между берегами) приводит к скрытой коррозии арматуры и возможности внезапного обрушения.
Применение сборных (в особенности предварительно напряженных) конструкций позволяет значительно снизить влияние отрицательных свойств железобетона:
Применение ребристых и пустотных сборных конструкций позволяет значительно снизить массу применяемых конструкций (в 2-3 раза).
Возможность изготовления высокопрочного бетона в заводских условиях (прочность до 300-500 МПа) позволяет изготавливать элементы с относительно малыми поперечными сечениями (особенно важно для колонн многоэтажных зданий).
Применение предварительно напряженных элементов позволяет значительно ограничить ширину раскрытия трещин и деформации железобетонных конструкций.
2.1.3Требования, предъявляемые к железобетонным конструкциям
Прочность – способность конструкции работать без разрушения под действием внешних нагрузок.
Жесткость – способность конструкции сохранять форму под действием внешних нагрузок.
Трещиностойкость – способность железобетонной конструкции сопротивляться образованию трещин, а если образование трещин допускается условиями эксплуатации, то величина раскрытия трещин должна находиться в ограниченных пределах.
Долговечность – способность конструкции сохранять свои эксплуатационные качества в течение заданного срока эксплуатации.
Огнестойкость – способность конструкции сохранять прочность, теплоизолирующую способность и сплошность в условиях повышенных температур, вызванных пожаром.
Огнесохранность – способность конструкции сохранять эксплуатационные свойства после воздействия пожара.
2.2Классификация железобетонных конструкций
2.2.1Классификация железобетонных конструкций по способу возведения
Все железобетонные конструкции зданий и сооружений по способу возведения подразделяются следующие виды:
Сборные конструкции. Возведение здания осуществляется путем соединения на монтаже отдельных железобетонных элементов, изготовленных в заводских условиях.
Монолитные конструкции. Возведение здания осуществляется путем заполнения жидкой бетонной смесью специальной формы (опалубки) с последующим затвердеванием бетона и набора им прочности.
Сборно-монолитные конструкции. Возведение здания осуществляется путем обеспечения совместной работы сборных и монолитных конструкций. Например, сборная часть может служить опалубкой для монолитной части.
Преимущества сборных железобетонных конструкций:
Возможность использования высокопрочного бетона, что позволяет уменьшить требуемое сечение элементов. Применение высокопрочного бетона в условиях строительной площадки затруднительно или невозможно из-за трудности укладки такого бетона в опалубку.
Возможность выполнения предварительного напряжения арматуры, что позволяет использовать арматуру более высокой прочности, т.е. более экономично расходуется арматура.
Возможность выполнения температурно-влажностной обработки. Температурно-влажностная обработка позволяет обеспечить более быстрый набор прочности по сравнению с нормальными условиями твердения (например, прочность достаточная для монтажа – 70% от проектной может быть достигнута в течении 24 часов).
Возможность выполнения сборных конструкций сложной формы, с пустотами, ребрами и т.д. Изготовление конструкций данной формы позволяет существенно снизить их массу по сравнению со сплошными конструкциями.
Меньшая стоимость изготовления, связанная с большей технологичностью процесса изготовления – наличие инвентарной опалубки с большим числом циклов оборачиваемости, наличие более совершенных грузоподъемных механизмов, механизмов для подачи бетона и т.д.
Недостатки сборных железобетонных конструкций:
Необходимость использования при монтаже грузоподъемных механизмов большой грузоподъемности.
Наличие большого числа стыков, требующих замоноличивания в условиях строительной площадки. В условиях строительной площадки затруднительно выполнение качественных стыков, особенно из высокопрочных бетонов.
Наличие большого числа сварных соединений арматуры и закладных деталей. В условиях строительной площадки затруднительно выполнение качественного сварного соединения арматуры, особенно для малых (меньше 8мм) и больших (более 28мм) диаметров.
Преимущества монолитных железобетонных конструкций:
Возможность выполнения любых, в том числе нестандартных форм в условиях строительной площадки.
Обеспечение единой, практически непрерывной конструкции с минимальной податливостью стыков.
Широкие возможности по варьированию прочностных свойств железобетонной конструкции – изменение размеров, изменение класса бетона и арматуры, изменение насыщения сечения арматурой.
Недостатки монолитных железобетонных конструкций:
Сложность технологического процесса и его контроля. Необходимо использование опалубки с относительно невысокой оборачиваемостью, необходимость дополнительного прогрева в условиях пониженных температур, расслаивание бетонной смеси при укладке и т.д.
Сложность отбраковки конструкций, прочность бетона в которых не достигла проектной. По сравнению с железобетонными конструкциями, прочность которых можно оценить до установки в системе здания, монолитные конструкции к моменту достоверного определения прочности, как правило уже сопряжены с другими элементами, что не позволяет удалить их без повреждения смежных элементов.
Большие потери бетона при перевозке
Большие потери арматуры при разрезке на изделия в условиях строительной площадки.
Преимущества сборно-монолитных конструкций:
Снижение сложности опалубочных работ.
Возможность использования сборных частей с предварительным напряжением арматуры.
Недостатки сборно-монолитных конструкций:
Сложность контроля зоны сопряжения сборной и монолитной части конструкции. Так как зона сопряжения перекрытия монолитным бетоном с одной стороны и сборным бетоном с другой стороны, то осуществить визуальный контроль данной зоны невозможно.
Трудность обеспечения качественного сопряжения сборной и монолитной части в условиях пониженных температур вследствие замерзания свободной воды в зоне контакта.