ОСНОВИ ЗАЛІЗОБЕТОННИХ КОНСТРУКЦІЙ
(КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ ДЛЯ СТУДЕНТІВ НАПРЯМУ «АРХІТЕКТУРА»
Лекція 1. Загальні відомості про залізобетонних конструкціях 3
Лекція 2. Основні фізико-механічні властивості бетону 13
Лекція 3. Арматура для залізобетонних конструкцій 26
Лекція 4. Основні властивості залізобетону 36
Лекція 5. Метод розрахунку залізобетонних конструкцій по
граничними станами 48
Лекція 6. Розрахунок і конструювання елементів, що згинаються
по першій групі граничних станів 57
Лекція 7. Розрахунок елементів, що згинаються на міцність по
перетинах нормальним до повздовжньої осі елемента 66
Лекція 8. Розрахунок елементів, що згинаються таврового перетину
з одиночної арматурою 71
Лекція 9. Розрахунок згинальних елементів на міцність по
перетинах похилим до поздовжньої осі елемента 77
Лекція 10. Розрахунок і конструювання стиснутих елементів 85
Лекція 11. Розрахунок позацентрово стиснутих елементів 91
Лекція 12. Розрахунок розтягнутих елементів 98
1. Визначення і сутність залізобетону.
2. Переваги і недоліки залізобетонних конструкцій
3. Види залізобетонних конструкцій і область їх застосування.
4. Короткі історичні відомості про виникнення і розвитку залізобетону.
Залізобетоном називається будівельний матеріал, в якому раціонально з'єднані в монолітне ціле бетон і сталева арматура, спільно до руйнування сприймають різні силові дії. Можливо і таке визначення: залізобетоном називається сукупність бетону і арматурних виробів (сіток, каркасів, окремих стрижнів і т.д.), укладених в тілі бетону на статичній роботою конструкції.
Бетон, будучи штучним каменем і, володіючи високою міцно-стю на стиск, в 10. 20 разів гірше пручається розтягування, що практично не дозволяє використовувати його як конструктивний ма-теріал для розтягнутих і зігнутих елементів несучих конструк-цій.
Сталеві стрижні, наявні в залізобетонних конструкци-ях і які в подальшому ми будемо називати арматурою, однаково добре чинять опір як розтягування, так і стиснення.
Ідея створення залізобетону з двох різних за своїми механічними характеристиками матеріалів полягає в реальній можливості використовувати бетон переважно в роботі на стиск, а арматуру - в роботі на розтяг. Таке поєднання матеріалів доцільно, так як сталь-ні стрижні, поставлені в розтягнутій зоні елемента, прекрасно заповнюють основний недолік бетону як конструктивного будів-вельних матеріалу.
Під залізобетонними конструкціями будемо розуміти несучі елементи будівель і споруд, що виготовляються із залізобетону, і поєднання цих елементів.
Ідею залізобетону можна досить добре проілюструвати так (рис. 1.1).
Бетонна балка (без арматури), що лежить на двох опорах і під-докинути поперечному вигину, відчуває розтягнення поздовж-них волокон в зоні, що знаходиться нижче нейтрального шару (рис. 1.1а). Така балка має малу несучу здатність внаслідок сла-бого опору бетону розтягуванню. Вона руйнується раптово (крихке) при виникненні першої ж тріщини в бетоні бійся-тій зони. Міцність бетону на стиск в момент, що передує руйнуванню, в бетонній балці сильно недовикористовується (напруги-ня в нормальних перетинах в стислій зоні в цей момент ледь до-Стігала 5. 10% від міцності бетону на стиск).
Малюнок 1.1 - Схеми руйнування балок: а - бетонна балка; б - залізобетонна балка; 1 - нейтральна вісь; 2 - тріщина; 3 - стисла зона4; 4 - розтягнута зона; 5 - сталеві стрижні (арматура).
Така ж балка (рис. 1.1б), забезпечена невеликим за площею кількістю поздовжньої арматури в порівнянні з площею по-поперечного перерізу балки, розміщеної в розтягнутій зоні, може мати несучу здатність до 20 разів перевищує несучу здатність бетонної балки. Характер руйнування балки при не дуже великому насиченні її перетинів арматурою плавний, постепен-ний (пластичний). У такій конструкції може бути повністю ис-користуватися міцність бетону в роботі на стиск, а арматури - на розтягнення.
Арматуру, що має досить високий опір стисненню, можна також використовувати і для посилення бетону стиснутої зони.
Арматура може бути не тільки у вигляді сталевих стрижнів. В якості арматури іноді використовують нитки, канати, пасма і ін. Зі скловолокна і навіть дерев'яні або бамбукові рейки. Однак найбільш широко зараз застосовується сталева арматура.
Основою спільної роботи бетону та арматури (т. Е. Однакові деформації їх суміжних волокон) в залізобетоні є вигод-ве природне поєднання деяких важливих фізико-механічних властивостей цих матеріалів, а саме:
1. при твердінні бетону між ним і поверхнею сталевої арматури виникають значні сили зчеплення (склеювання), внаслідок чого в залізобетонних елементах під навантаженням обидва матеріали де-формуються спільно;
3. сталь і бетон мають близькі за величиною коефіцієнтами температурного (лінійного) розширення, тому при зраді-ванні температури в межах до 100 ° С (від -50 ° С до + 50 ° С) в обох матеріалах виникають несуттєві початкові (внут-ренніе ) напруги і ковзання арматури в бетон не спостеріга-дається; # 945; st = 0,000012 ° С -1; # 945; bt = 0,00001 ° С -1.