28.10.2020. гр.№5. Дистанційне навчання.
Тема: Основи розрахунку залізобетону, та його фізико-механічні властивості.
Урок 1-2. Суть залізобетону та основні принципи розрахунку залізобетонних конструкцій. Фізико-механічні властивості бетону.
Суть залізобетону.
Залізобетон – це матеріал, що являє собою раціональне сполучення в конструкції двох різних за своїми механічними властивостями матеріалів – сталі і бетону. Основна ідея виготовлення залізобетону полягає в тому, щобьвикористати бетон у роботі на стиснення, а сталеві арматурні стержні – на розтяг. Як відомо, бетон добре чинить опір стисненню і значно гірше – розтягненню. Наприклад, бетонна балка, що лежить на двох опорах, при згинанні зазнає вище від нейтрального шару стиснення, а нижче від нього – розтягнення і має дуже малу несучу здатність, тому що не використовується її здатність добре робити на стиснення. Тих же розмірів залізобетонна балка, але з арматурними стержнями в розтягнутій зоні, що чинять опір розтягненню, має значно більшу несучу здатність – у 10...20 разів.
Основою раціональної спільної роботи бетону і сталевої арматури є вигідне природне сполучення деяких важливих фізико-механічних властивостей цих матеріалів:1. Бетон під час твердіння міцно зчіплюється зі сталевими стержнями; під дією зовнішніх сил обидва матеріали деформуються і працюють спільно, тобто суміжні волокна бетону та сталі зазначають однакових деформацій.
2. Значення коефіцієнтів температурного розширення бетону і заліза близькі між собою (0,00001 ... 0,000015), унаслідок чого при зміні температури в порівняно невеликих межах у складеному
матеріалі виникають лише невеликі внутрішні напруження, які не можуть викликати небезпечні деформації. У той же час бетон, порівняно гіршій провідник тепла, захищає сталь від перегріву.
3. Досвід експлуатації залізобетонних конструкцій показав, що бетон запобігає корозії сталі, яка знаходиться в ньому.
Позитивні й негативні властивості залізобетонних конструкцій
Основними позитивними властивостями залізобетону є:
- вогнестійкість. Бетон це вогнестійкий матеріал, він запобігає швидкому нагріванню до небезпечної температури сталевих стержнів, що знаходяться в його тілі. Правильно запроектовані й зведені залізобетонні конструкції під час пожежі середньої інтенсивності й
тривалості, як правило, не руйнуються;
- порівняно з неармованим бетоном та каменем значно більший опір статичним і динамічним навантаженням та силовим діям.
Залізобетон здатний сприймати не тільки стискаючи, а й розтягуючи зусилля – довговічність. Бетон, який оточує сталь, захищає її від корозії і сам необмежено тривалий час залишається неушкодженим за нормальних умов експлуатації;
- сейсмостійкість;
- можливість виготовляти конструкції будь-яких форм;
- незначні експлуатаційні витрати, значно менші ніж на сталеві або дерев’яні конструкції;
- для виготовлення конструкцій застосовуються місцеві матеріали
(камінь, пісок, щебінь), або місцевого виробництва штучні заповнювачі (керамзит).
Залізобетон має деякі вади:
- значна власна вага конструкцій, особливо несучих;
- відносно велика звуко- й теплопровідність. Треба вживати додаткові заходи і витрати на обладнання ізоляції;
- важко змінювати форму залізобетонних конструкцій або їх підсилювати;
- у бетоні розтягнутої зони не виключена можливість розкриття тріщин.
Запитання для самоконтролю
1. Суть залізобетону?
2. Позитивні властивості залізобетону?
3. Негативні властивості залізобетону?
Урок 3. Фізико-механічні властивості бетону.
Бетон є основним складовим елементом залізобетонних конструкцій.
Він являє собою штучний кам'яний матеріал, що добре працює на стиск, але слабкий проти розтягу. На розтяг бетон працює в 10-20 разів слабше, ніж на стиск. Тому в розтягнутих зонах встановлюють металеву або іншу арматуру, що сприймає розтягуючі зусилля.
За своєю структурою бетон складається, як правило, з великого заповнювача, дрібного заповнювача (піску), в'яжучого (цемент, вапно, полімерні матеріали) і води. У кінцевому вигляді після затвердіння бетон являє собою псевдотверде тіло, в якому присутні три фази стану речовини: тверда, рідка й газоподібна.
Цей стан бетону обумовлює цілий ряд його специфічних властивостей – нелінійність деформування, тріщиноутворення, усадка, повзучість та ін., які не характерні для пружних інших одноманітних матеріалів.
Бетон як матеріал для залізобетонних конструкцій повинен мати цілком визначені, наперед задані фізико-механічні властивості: міцність, дос-татню щільність (непроникність), надійне зчеплення з арматурою, морозостійкість і жаростійкість, антикорозійний опір та інші якості.
Міцність і деформативність бетону в першу чергу визначається його структурою. Вона залежить від зернового складу великих і дрібних заповнювачів, водоцементного відношення, способу ущільнення, умов твердіння, швидкості гідратації цементного каменю, заповненого зернами великих і дрібних заповнювачів і пронизаного численними мікропорами й капілярами.
Бетони підрозділяють за рядом ознак:
а) структурою – щільної структури, в яких простір між зернами заповнювача зайнято затверділим в'яжучим; крупнопористі, в яких немає піску або його дуже мало; поризовані, в яких створюється додаткова пористість в'яжучого; ячеїсті, в яких створюються тільки штучні пори; дрібнозернисті, в яких немає великого заповнювача, та ін.;
б) величиною середньої щільності: особливо важкі ρ > 2500 кг/м3,
важкі 2200 ≤ ρ ≤ 2500 кг/м3, полегшені 1800 ≤ ρ < 2200 кг/м3,
легкі 500 ≤ ρ <1800 кг/м3;
в) видом заповнювача – граніт, вапняк, гравій, черепашник, керамзит,
шлак та ін.
г) зерновим складом – крупнозернисті і дрібнозернисті;
д) умовами твердіння – природні або із застосуванням тепловологіс-
ної обробки;
е) видом в'яжучого – цементні, вапняні, полімер-цементні, гіпсові й
комбіновані.
У нормативних документах і проектній практиці використовують скорочену класифікацію бетонів:
Важкі бетони – на щільних заповнювачах, крупнозернисті з величиною ρ = 2200÷2500 кг/м3.
Дрібнозернисті – щільної структури (групи А, Б, В), середньою щільністю ρ > 1800 кг/м3.
Легкі – бетони щільної і поризованої структури на пористих природних чи штучних заповнювачах, середньою щільністю ρ = 500÷1800 кг/м3.
Ячеїсті – бетони на вапняному в'яжучому з поризованою структурою, ρ = 300 ÷ 500 кг/м3.
Бетони, що самонапружують – тобто такі, які мають збільшуватись в об’ємі і внаслідок чого напружують закладену в бетон арматуру.
Немає коментарів:
Дописати коментар