🗊Презентация Общие сведения о железобетоне

ИНЖЕНЕРНЫЕ КОНСТРУКЦИИ

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ЖЕЛЕЗОБЕТОНЕ Железобетон -комплексный строительный материал, состоящий из бетона и стали, которые работают совместно как одно целое при силовых воздействиях. Бетон, как любой каменный материал, характеризуется высоким сопротивлением при сжатии и низким (в 10...20 раз меньше — при растяжении. Сталь одинаково хорошо сопротивляется как растяжению, так и сжатию. Эти особенности материалов и используются в железобетоне. Бетонная балка (рис. а), испытывающая при изгибе растяжение ниже нейтральной оси и сжатие выше нее, имеет низкую несущую способность вследствие слабого сопротивления бетона растяжению. При этом прочность бетона в сжатой зоне используется не полностью.

Железобетонные конструкции, усиленные в растянутой зоне арматурой, обладают значительно более высокой несущей способностью. Так, несущая способность железобетонной балки с уложенной внизу арматурой в 10...20 раз больше, чем несущая способность бетонной балки таких же размеров. При этом прочность бетона в сжатой зоне балки используется полностью. Железобетонные конструкции, усиленные в растянутой зоне арматурой, обладают значительно более высокой несущей способностью. Так, несущая способность железобетонной балки с уложенной внизу арматурой в 10...20 раз больше, чем несущая способность бетонной балки таких же размеров. При этом прочность бетона в сжатой зоне балки используется полностью. В качестве арматуры применяют стальные стержни, проволоки, прокатные профили  

Особенностью железобетонных конструкций является возможность образования трещин в растянутой зоне при действии внешних нагрузок. Особенностью железобетонных конструкций является возможность образования трещин в растянутой зоне при действии внешних нагрузок. Раскрытие этих трещин во многих конструкциях в стадии эксплуатации невелико (0,1...0,4 мм) и не вызывает коррозии арматуры или нарушения нормальной работы конструкции. Но имеются конструкции, в которых образование трещин недопустимо (напорные трубопроводы, лотки, резервуары и т.п.). В этом случае те зоны элемента, в которых под действием эксплуатационных нагрузок появляются растягивающие усилия, заранее (до приложения внешних нагрузок) подвергают интенсивному обжатию путем предварительного натяжения арматуры. Такие конструкции называют предварительно напряженными. Предварительное обжатие конструкций выполняют в основном двумя способами: натяжением арматуры на упоры (до бетонирования) и на бетон (после бетонирования).

ВИДЫ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ Железобетонные конструкции бывают сборными, монолитными и сборно-монолитными. Сборные конструкции наиболее распространены. При изготовлении сборных конструкций в заводских условиях можно широко применять наиболее прогрессивную технологию приготовления, укладки и обработки бетонной смеси, автоматизировать производство. Монолитные конструкции широко применяют в сооружениях, (гидротехнические сооружения, тяжелые фундаменты, оболочки покрытий и т.п.), а также при строительстве в отдаленных районах. Сборно-монолитные конструкции -сочетание сборных элементов и монолитного бетона, укладываемого на месте строительства. Сборные элементы выполняют функцию опалубки для монолитного бетона, отдельных несущих или армирующих элементов. Сборно-монолитные конструкции по сравнению со сборными отличаются большей монолитностью и более простым устройством стыков, но уступают им в индустриальности и трудоемкости. Они особенно целесообразны для массивных гидротехнических сооружений, а также в случае если конструкции необходимо придать неразрезность и жесткость.

Классификация бетонов Тяжелый бетон — это бетон плотной структуры, на цементном вяжущем и плотных крупных и мелких заполнителях. Он является наиболее распространенным в строительстве и в основном применяется для несущих железобетонных конструкций. В гидротехнических сооружениях используют только тяжелый (гидротехнический) бетон. В качестве плотных заполнителей применяют щебень из дробленых горных пород (песчаник, гранит, диабаз и др.) и природный кварцевый песок. Легкий бетон (на цементном вяжущем и пористых заполнителях) применяют в несущих конструкциях зданий, мостов при сравнительно небольших нагрузках и в ограждающих конструкциях. Ячеистые бетоны используют в ограждающих конструкциях, крупнопористые — только в бетонных конструкциях (например, дренажи и фильтры гидротехнических сооружений), мелкозернистые — для заполнения швов сборных конструкций и в армоцементных конструкциях.

АРМАТУРА И АРМАТУРНЫЕ ИЗДЕЛИЯ Железобетонные конструкции армируют рабочей, конструктивной и монтажной арматурой.

Рабочую арматуру устанавливают по расчету на действующие усилия для воспринятия растягивающих напряжений и усиления сжатых зон конструкции. Рабочую арматуру устанавливают по расчету на действующие усилия для воспринятия растягивающих напряжений и усиления сжатых зон конструкции. В зависимости от воспринимаемых усилий ее подразделяют на продольную 1 ; поперечную, включающую хомуты 2 (поперечные стержни); отогнутые стержни 3 (рис. ). Конструктивную и монтажную арматуру устанавливают по конструктивным и технологическим соображениям: конструктивная — воспринимает неучитываемые расчетом усилия от усадки бетона, изменения температуры, равномерно распределяет усилия между отдельными стержнями и т. д.; монтажная — обеспечивает проектное положение рабочей арматуры, объединяет ее в каркасы и т. п.

Всю арматуру объединяют в арматурные изделия — сварные или вязаные сетки и каркасы. Всю арматуру объединяют в арматурные изделия — сварные или вязаные сетки и каркасы. Классификация арматуры и ее применение в конструкциях Стержневая арматура обозначается буквой А и римской цифрой (чем больше цифра, тем выше прочность). В зависимости от основных механических характеристик "и способов упрочнения она подразделяется на следующие классы: A-I, All, A-III, A-IV, A-V, A-VI — горячекатаная, не подвергаемая после проката упрочняющей обработке; Стержневая арматура выпускается заводами диаметром 6...80 мм и длиной 6...12 м.

Холоднотянутая проволочная арматура обозначается буквой В (от слова «волочение») и подразделяется: Холоднотянутая проволочная арматура обозначается буквой В (от слова «волочение») и подразделяется: на обыкновенную гладкую арматурную проволоку класса B-I; рифленую (периодического профили) класса Вр-I; высокопрочную гладкую класса B-II; рифленую класса Вр-11; витую проволочную арматуру: семипроволочные канаты класса К-7; 19-проволочные класса К-19 и др. Класс арматуры для железобетонных конструкций выбирают с учетом назначения арматуры, класса и вида бетона, условий изготовления арматурных изделий (сварка, вязка) и конструкций, условий эксплуатации (опасность коррозии, воздействие низких или высоких температур и т. п.).

Арматурные изделия Для армирования железобетонных конструкций используют различные арматурные изделия. В целях индустриализации и механизации арматурных работ ненапрягаемую арматуру преимущественно применяют в виде сварных сеток и каркасов. Их изготовляют контактной точечной сваркой из арматуры классов A-I, А-II, A-I 11, B-I и Bp-1 на многоэлектронных или одноточечных сварочных машинах, а также с помощью сварочных клещей.

Сварные сетки применяют для армирования плитных конструкций. Сварные сетки применяют для армирования плитных конструкций. В зависимости от направления рабочих стержней они бывают трех типов: 1) с продольной рабочей арматурой; 2) с поперечной рабочей арматурой; 3) с рабочей арматурой в обоих направлениях. Стержни, расположенные перпендикулярно рабочим, являются распределительными (монтажными). Сетки могут быть стандартными и индивидуального проектирования.

Сварные сетки

Плоские сварные каркасы

Вязаные сетки и каркасы применяют в монолитных конструкциях сложной конфигурации при малой повторяемости арматурных изделий, а также в конструкциях, подверженных воздействию многократно повторяющихся нагрузок, либо эксплуатируемых при отрицательных температурах (ниже —30 °С). Вязаные сетки и каркасы применяют в монолитных конструкциях сложной конфигурации при малой повторяемости арматурных изделий, а также в конструкциях, подверженных воздействию многократно повторяющихся нагрузок, либо эксплуатируемых при отрицательных температурах (ниже —30 °С).

Проволочные изделия применяют для напрягаемой арматуры в предварительно напряженных конструкциях в виде канатов, пакетов и пучков. Проволочные изделия применяют для напрягаемой арматуры в предварительно напряженных конструкциях в виде канатов, пакетов и пучков. Арматурные канаты свиты из трех (К-3), семи (К-7) или девятнадцати (К-19) высокопрочных проволок (рис. а) диаметром 2...5 мм. Периодический профиль канатов обеспечивает их надежное сцепление с бетоном, что позволяет применять их при натяжении арматуры на упоры (до бетонирования).

Арматурные конструкции гидротехнических сооружений Массивные железобетонные конструкции гидротехнических сооружений армируют несущими и ненесущими армоконструкциями. Ненесущие арматурные конструкции применяют в тех частях сооружения, где опалубка подвергается лишь боковому давлению бетонной смеси и не требуется устройства лесов и других поддерживающих конструкций, т.е. в массивах, плитах и балках оснований, в быках, устоях, водосливах и т. п. Они подразделяются на пакеты, сетки и армокаркасы.

Армокаркасы конструируют из рабочих стержней, расположенных в сжатой и растянутой зонах и связанной между собой косыми или поперечными стержнями через всю толщу бетона. Косые и поперечные Стержни могут быть расчетными или заменить опалубочные тяжи и монтажные стойки, поддерживающие арматуру. На рис. 15.14 показана схема размещения пакетов, сеток и армокаркйсов в сооружении. Армокаркасы конструируют из рабочих стержней, расположенных в сжатой и растянутой зонах и связанной между собой косыми или поперечными стержнями через всю толщу бетона. Косые и поперечные Стержни могут быть расчетными или заменить опалубочные тяжи и монтажные стойки, поддерживающие арматуру. На рис. 15.14 показана схема размещения пакетов, сеток и армокаркйсов в сооружении.

ЖЕЛЕЗОБЕТОН Свойства железобетона зависят от свойств и характеристик бетона и арматуры. Сцепление арматуры с бетоном. Основное свойство ж/б, обеспечивает его существование как строительного материала. Прочность сцепления определяется путем выдергивания или продавливания стержней, заделанных в бетоне (рис.),

Опыты показывают, что длина заделки, при которой обеспечивается сцепление, Опыты показывают, что длина заделки, при которой обеспечивается сцепление, для гладкой арматуры составляет (30...40)d, периодического профиля (15...20)d. При этом в случае продавливания сцепление стержня больше, чем при выдергивании, что связано с сопротивлением бетона поперечному расширению сжатого стержня. Поэтому длина заделки растянутых стержней принимается больше, чем сжатых, а их диаметр для лучшего сцепления с бетоном следует ограничивать.

НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ПОД НАГРУЗКОЙ Железобетон как упругопластичный материал, пронизанный трещинами, не обладает линейной зависимостью между напряжениями и деформациями (закон Гука). Чтобы понять работу и характер разрушения железобетонных элементов, рассмотрим напряженное состояние балки, нагруженной двумя сосредоточенными силами (рис. а). От действия изгибающего момента в зоне чистого изгиба возникают только нормальные напряжения σ. На участках, где действует поперечная сила, появляются касательные напряжения т, которые вместе с нормальными образуют главные растягивающие и сжимающие напряжения:

Для воспринятия растягивающих напряжений, в соответствии с их траекторией, в балке ставят продольную и поперечную арматуру (наклонные стержни и хомуты, рис. в). Для воспринятия растягивающих напряжений, в соответствии с их траекторией, в балке ставят продольную и поперечную арматуру (наклонные стержни и хомуты, рис. в). Если в элементе продольная рабочая арматура расположена только в растянутой зоне, то поперечное сечение такого элемента называют сечением с одиночным армированием (рис. г, сжатая зона заштрихована). В случае усиления сжатой зоны элемента продольной арматурой сечение называют с двойным армированием (рис. д). Опыты показывают, что с увеличением нагрузки изгибаемый элемент может разрушаться как по сечению, нормальному к оси балки (от действия М), так и по наклонному (от совместного действия М и Q) (рис. в). В соответствии с этим и расчет прочности элементов производится по обоим сечениям.

. КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ИЗГИБАЕМЫХ ЭЛЕМЕНТОВ Железобетонные изгибаемые элементы применяют в виде плит и балок, которые могут быть самостоятельными конструкциями или входить в состав сложных конструкций и сооружений: например, ребристые перекрытия, каркасы сооружений, подпорные стены, шлюзы и т. д. Балочные плиты. В статическом и конструктивном отношении различают плиты балочные и опертые по контуру Если плита опирается четырьмя сторонами и имеет отношение сторон меньше 2, то она изгибается в двух направлениях и является опертой по контуру. При отношении сторон больше 2 плита изгибается в направлении вдоль короткой стороны. Такую плиту, а также плиту, опертую только двумя противоположными сторонами, называют балочной.

Монолитные плиты Монолитные плиты имеют сплошное поперечное сечение и армируют ненапрягаемой арматурой в виде сеток, состоящих из рабочих и монтажных (распределительных) стержней. Предварительно напрягаемую арматуру ввиду сложности производства работ применяют в монолитных плитах редко, за исключением особо ответственных сооружений (покрытия аэродромов, автомобильных дорог и т. д.). Рабочую арматуру укладывают в растянутых зонах плиты вдоль пролета в соответствии с эпюрой изгибающих моментов (рис. 17.2). В однопролетных плитах ее размещают только внизу (рис. 17.2, а). Часть стержней рабочей арматуры в целях экономии стали может заканчиваться в пролете. При этом до опоры доводят столько стержней, чтобы площадь их сечения на I м ширины плиты составляла не менее 1 /3 площади сечения стержней в пролете. Диаметр рабочих стержней составляет 3...I2, а в сильно нагруженных плитах— 16...20 мм. Расстояние между осями стержней на участках с максимальными моментами принимают < 200 мм при толщине плиты hs <150 мм и s <1,5 hs при hs> 150 мм. На остальных участках это расстояние независимо от толщины плиты должно быть не более 400 мм (рис. 17.2, а). В плитах толщиной более 350 мм расстояние между осями рабочих стержней диаметром более 20 мм разрешается увеличивать до 600 мм. Распределительная (монтажная) арматура диаметром 3...8 мм располагается поперек пролета обычно с шагом s\ = 250...350 мм, но не реже чем через 500 мм, и служит для обеспечения проектного положения рабочих стержней, воспринятия усадочных и температурных деформаций бетона и распределения действующих на плиту сосредоточенных нагрузок на большую площадь.

Для армирования плит используют сварные сетки или отдельные стержни (вязаные сетки). Для армирования плит используют сварные сетки или отдельные стержни (вязаные сетки). Различают два вида армирования монолитных плит сварными сетками: непрерывное (рулонными сетками) и раздельное. Непрерывное армирование применяют при диаметре рабочих стержней до 10 мм. рулонные сетки с продольным расположением рабочих стержней раскатывают по опалубке вдоль пролета плиты. 2. Раздельное армирование применяется при диаметре рабочей арматуры 6 мм и более. Рулонные сетки с поперечными рабочими стержнями раскатывают поперек пролета плиты.

Армирование плит отдельными стержнями следует допускать только при отсутствии сварных сеток и небольших объемах работ, а также в плитах, когда использование сварных сеток нецелесообразно (например, в плитах с большим количеством отверстий, сложной конфигурации, в местах, где требуется укладка стержней сложной формы, и т. д.). Армирование плит отдельными стержнями следует допускать только при отсутствии сварных сеток и небольших объемах работ, а также в плитах, когда использование сварных сеток нецелесообразно (например, в плитах с большим количеством отверстий, сложной конфигурации, в местах, где требуется укладка стержней сложной формы, и т. д.). Сборные плиты применяют разных видов и размеров в зависимости от их назначения. Крупноразмерные сборные плиты называют панелями. В поперечном сечении они могут быть сплошными, ребристыми и пустотными. Пустоты в плитах бывают прямоугольные с закругленными углами, круглые и овальные с плоской или сводчатой верхней поверхностью. По сравнению со сплошными плитами ребристые и пустотные экономичнее по расходу материалов и характеризуются меньшим весом. Минимальная толщина полок и ребер плит составляет 25..35 мм и определяется расположением и диаметром арматуры, а также толщиной защитных слоев. Полная высота плит назначается из условия их прочности и жесткости и составляет 1/15…1/30 пролета, а размеры в плане определяются компоновкой конструктивной схемы сооружения. Сборные плиты (панели) армируют плоскими сварными сетками и каркасами, которые объединяют в один пространственный каркас, удобный для установки в форму. В многопустотных плитах продольную рабочую арматуру располагают по всей ширине нижней полки сечения, а в ребристых — в ребрах. В качестве напрягаемой продольной арматуры применяют стержни вдассов A-IV, A-V, высокопрочную проволоку и канаты. Плиты, армированные высокопрочной проволокой диаметром 3...4 мм, называют струнобетонными.