Железобетон

Железобетон экономически эффективен для применения не только в изгибаемых, но и в центрально и внецентренно нагруженных конструкциях. Это привело к широкому использованию его в фундаментах, колоннах и стойках, балочных, рамных, арочных, различного рода пространственных и других конструкциях.

Совместная работа бетона и арматуры, обладающих различными свойствами и механическими характеристиками, становится возможной благодаря таким особенностям:

  • по мере твердения бетона сцепление его с арматурой возрастает; сцепление препятствует скольжению арматуры в бетоне, вследствие чего оба материала деформируются совместно, т. е. смежные волокна бетона и стальной арматуры получают одинаковые по величине деформации;

  • бетон и сталь при изменении температуры в пределах нормальных условий их работы (до 100~ С) имеют близкие по величине коэффициенты линейного расширения. Для стали этот коэффициент равен примерно 0,000012, для бетона колеблется в пределах от 0,000007 до 0,000015. Благодаря этому при изменении температуры в конструкции не возникает значительных по величине внутренних напряжений, способных нарушить сцепление бетона с арматурой.

Надежной работе железобетона способствует также и то обстоятельство, что бетон защищает арматуру от воздействия агрессивных факторов, вызывающих коррозию, и предохраняет ее от непосредственного влияния огня при пожаре. Опасность коррозии стальной арматуры уменьшается также вследствие щелочного характера химических реакций твердения бетона. На поверхности арматуры при этом образуется защищающая ее пленка цементного камня.

Наряду с большими достоинствами железобетон обладает таким существенным недостатком, как раннее образование трещин в бетоне растянутой зоны. Это происходит вследствие малой деформативности растянутого бетона и, следовательно, малой его mрещиносmойкосmи. Ограничение ширины раскрытия трещин вызывает ограничение величины растягивающих напряжений в арматуре, допускаемых при проектировании железобетонных конструкций. Поэтому применение высокопрочной стали в такого вида железобетонных конструкциях не рационально, так как ее высокая прочность полностью не может использоваться из-за недопустимо большого раскрытия трещин и больших прогибов конструкций.

Наиболее эффективной мерой против раннего появления трещин, уменьшающей ширину их раскрытия и способствующей рациональному использованию высокопрочных материалов (бетона и арматуры), явилось примёнение предварительно напряженных железобетонных конструкций. Сущность предварительно-напряженного железобетона состоит в том, что в железобетонном элементе предварительно, в процессе изготовления, т. е. до приложения нагрузок и воздействия, искусственно создается напряженное состояние. Это напряженное состояние, как правило, выбирают таким, чтобы в тех зонах, где бетон в период эксплуатации конструкции будет работать на растяжение, предварительно создавались сжимающие напряжения. Иногда, наоборот, в зонах, где в бетоне возможно возникновение чрезмерно больших сжимающих напряжений, предварительно создают растягивающие напряжения. Это дает возможность уменьшить или выгодно регулировать суммарные напряжения, возникающие в бетоне от совместного действия предварительного обжатия и внешних нагрузок.

Предварительные напряжения в бетоне обычно создают за счет обжатия его напрягаемой арматурой (рис. 2).

:: День пропал не зря...