Главная » Литература » Железобетонные конструкции » Бубнович,Кузютин - Строительные конструкции

Бубнович,Кузютин - Строительные конструкции


ВВЕДЕНИЕ

СУЩНОСТЬ ЖЕЛЕЗОБЕТОНА

Железобетоном называется строительный материал, в котором соединены в единое целое стальная арматура и бетон. При этом рационально используются свойства каждого из этих двух материалов. Бетон, как искусственный камень, обладает большой прочностью при сжатии и незначительной (в 10-20 раз меньше), при растяжении. Поэтому несущая способность бетонной балки будет определяться сопротивлением растянутой зоны бетона, а высокое сопротивление бетона сжатию практически не будет использовано. Чтобы увеличить несущую способность элемента, необходимо усилить растянутую зону материалом, хорошо работающим на растяжение. Таким материалом является сталь. Поэтому для восприятия растягивающих усилий в зонах, где они возникают, устанавливают арматуру. Несущая способность армированной балки по сравнению с бетонной увеличивается при этом в 15-20 раз.

Совместная работа бетона и стальной арматуры обуславливается выгодным сочетанием их физико-механических свойств:

1. наличием сцепления между бетоном и арматурой;

2. бетон и сталь обладают близкими коэффициентами линейного расширения поэтому при изменениях температуры в пределах до 100°С эксплуатационные качества конструкций не снижаются;

3. бетон, при соблюдении определённых условий, надёжно защищает арматуру от коррозии, высоких температур, механических повреждений.

ГЛАВА 1

ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА БЕТОНА, СТАЛЬНОЙ АРМАТУРЫ И ЖЕЛЕЗОБЕТОНА

1.1. СТРУКТУРА БЕТОНА

Прочность и деформативность бетона в значительной степени зависят от его структуры. Как известно из курса строительных материалов, бетон является весьма неоднородным. Он представляет собой капиллярно-пористый материал, в котором нарушена сплошность и присутствуют все три фазы - твёрдая, жидкая и газообразная. Структуру бетона можно представить в виде пространственной решётки из цементного камня, состоящего из геля и кристаллических сростков, заполненных зёрнами песка и щебня, пронизанной большим количеством микропор и капилляров, содержащих химически несвязанную воду, водяные пары и воздух.

Неоднородность и дефектность бетона носит случайный характер. Поэтому механические свойства бетона целесообразно оценивать с точки зрения вероятностного подхода и описания его напряжённо-деформированного состояния.

В сжатом неоднородном теле нагрузка создаёт сложное напряжённое состояние. Напряжение концентрируется на более жёстких частицах. В этом случае происходит концентрация напряжений в местах, ослабленных пустотами и порами. Из теории упругости известно, что вокруг отверстий в материале, подвергнутом сжатию, возникают не только напряжения сжатия, но и напряжения растяжения, действующие по площадкам, параллельным сжимающей силе.

Растягивающие напряжения, суммируясь, достигают значительных величин, вызывая разрушение сжимаемого образца вследствие разрыва бетона в поперечном направлении.

1.2. ПРОЧНОСТЬ БЕТОНА

1.2.1. Кубиковая прочность

Кубиковой прочностью бетона R называют временное сопротивление сжатию бетонных кубов. При осевом сжатии кубы (как и другие сжатые образцы) разрушаются вследствие разрыва бетона в поперечном направлении (Рис. 1.1.)

Силы трения, возникающие по опёртым граням, оказывают ощутимое влияние на кубиковую прочность вследствие того, что они препятствуют развитию свободных поперечных деформаций. Влияние сил трения по мере удаления от этих граней уменьшается, поэтому после разрушения куб приобретает форму четырёх усечённых пирамид. Если устранить влияние сил трения (например, смазкой контактных поверхностей), трещины разрыва становятся вертикальными, параллельными действию сжимающей силы и сопротивление куба значительно уменьшится. Согласно стандарту, кубы испытывают без смазки поверхностей, вследствие чего их прочность зависит от размеров кубов. Так, если прочность куба с ребром 15 см принять за R, то кубы с ребром 10 см покажут прочность 1,12R, а с ребром 20 см - 0,93R.

Кубиковая прочность непосредственно в расчётах не используется, а служит только для контроля качества бетона.

1.2.2. Призменная прочность

Призменной прочностью Rb называют временное сопротивление сжатию бетонных призм. Она является основной расчётной характеристикой прочности бетона сжатых элементов. Призменная прочность меньше кубиковой. Опыты показывают, что с увеличением высоты призмы (h) влияние сил трения на прочность уменьшается и при отношении %^4 оно практически становится равным нулю, а значение Rb становится постоянным и равным примерно 0,75 R (Рис. 1.1.).

1.2.3. Прочность бетона на растяжение

Прочность бетона на растяжение Rbt зависит от прочности цементного камня. При растяжении прочность бетона в 10+20 раз меньше прочности на сжатие.

1.2.4. Прочность бетона на срез

В реальных конструкциях срез в чистом виде не встречается. Прочность бетона на срез в 1,5-2 раза больше, чем его прочность на растяжение. Объясняется это сопротивлением зёрен крупного заполнителя срезывающим усилиям. Значение временного сопротивления не нормируется, однако при необходимости оно может быть определено по эмпирической формуле

1.3. КЛАССЫ И МАРКИ БЕТОНА

Основной характеристикой прочности бетона является его класс. Классом бетона по прочности на сжатие В (МПа) называется временное сопротивление сжатию бетонных кубов с размером ребра 150 мм, испытанных после выдержки в течении 28 суток при температуре 2012° С и относительной влажности воздуха более 90%. Данный показатель характеризует наименьшее контролируемое значение кубиковой прочности бетона R (МПа), с 95% обеспеченностью.

Все остальные показатели прочности бетона (призменная прочность, прочность на сжатие при изгибе, прочность при осевом растяжении и др.) являются величинами, зависящими от кубиковой прочности и определяются с помощью коэффициентов без специальных испытаний.

Для конструкций, работающих преимущественно на растяжение, устанавливается класс бетона по прочности на растяжение В, и контролируется на производстве. Нормами установлены следующие классы бетона:

а) по прочности на сжатие: для тяжёлых бетонов - В7,5; В10; В12,5; В15; В20; В25; ВЗО; В35; В40; В45; В50; В55; В60; для лёгких бетонов - В3,5 * В40.

б) по прочности на растяжение: Bt0,8; 1,2; 1,6; 2,0; 2,4; 2,8; 3,2 МПа.

Марка бетона по морозостойкости F назначается для конструкций, подвергающихся в увлажнённом состоянии многократному замораживанию и оттаиванию. Эта марка характеризуется количеством циклов замораживания и оттаивания бетона при снижении его прочности на сжатие не более, чем на 15%.

Нормами установлены марки F50; 75; 100; 150; 200; 300; 400; 500. Марка бетона по водопроницаемости W назначается для конструкций, работающих под давлением воды. Марка W характеризует предельное давление в кг/см , при котором вода ещё не просачивается через бетонный образец толщиной 150 мм. Нормами установлены марки W 2; 4; 6; 8; 10; 12.

Марка бетона по плотности Д характеризует его среднюю плотность в кг/м3 и назначается для бетонов, к которым предъявляются требования теплоизоляции. Нормами установлены следующие марки Д. Тяжёлый бетон - от Д 2200 до Д 2500; лёгкий бетон от Д 800 до Д 2000 и т.п.

Оптимальные класс и марки бетона выбираются на основе технико-экономического анализа и условий эксплуатации. Рекомендуется принимать класс бетона для сжатых и изгибаемых элементов не ниже В15; для колонн - В20; В25; для ферм и арок ВЗО; В35. Для предварительно напряжённых конструкций в зависимости от вида напрягаемой арматуры - В20 - В40.

...


Архивариус Бизнес-планы Типовые серии Норм. документы Литература Технол. карты Программы Серии в DWG, XLS