Сущность железобетона. Область применения железобетона. Краткие исторические сведения.

Железобетон – это комплексный конструктивный материал, в котором бетон и арматура деформируются под нагрузкой как единое монолитное целое.

Особенности бетона-хорошая работа на сжатие, плохая на растяжение. Малая деформативность (способность растягиватья или сжиматься без повреждений). Пример: 100 метровый бетонный  мост-можно растянуть без повреждений на 1,5см. А сжать на 20 см. Пример бетон класса B20-работа на растяжение-8,16кг/см²  Работа на сжатие-107кг/см².

Особенности арматуры- хорошая работа на сжатие и растяжение (почти равны). Большая деформативность –до 16% (100 метров арматуры  на 16 метров могут растянуться до первых трещин.) Пример арматура АIII.  Работа на растяжение,сжатие-3750кг/см².

  Таким образом, бетон, хорошо сопротивляясь сжатию, имеет очень низкую прочность на растяжение.

    Серьезный конструктивный недостаток бетонной балки - ее низкую несущую способность - можно устранить, вводя в растянутую зону по направлению растяжения арматурную сталь. Стальная арматура воспримет нагрузку от напряжений растяжения, обеспечит высокий уровень использования бетона сжатой зоны и повысит несущую способность конструкции в 10-20 раз.

Особенности железобетона- использование и эксплуатирование его с микротрещинами в бетоне(защитном слое), связанными с малой деформативностью бетона.

Достоинства:

1.       Высокая прочность.

2. Долговечность (при правильной эксплуатации железобетонные конструкции могут служить неопределенно длительное время без уменьшения несущей способности, т.к. прочность бетона с течением времени увеличивается, а арматура защищена от коррозии).
3. Огнестойкость (выдерживает до 2 часов при снижении несущей способности на 10-20 %). При пожарах средней интенсивности продолжительностью до нескольких часов железобетонные конструкции начинают повреждение с поверхности, и уменьшение несущей способности происходит постепенно.
4. Стойкость против атмосферных явлений.
5. Доступность составляющих железобетонных компонентов.
6. Экономичность при изготовлении и эксплуатации.

7.       Эстетичность, архитектурная выразительность.

Недостатки:

1.       Раннее образование трещин в растянутой зоне и быстрое их раскрытие.

2.       Большой вес.

При проектировании недостатки стараются уменьшить.  Раскрытие трещин при действии эксплуатационных нагрузок во многих конструкциях невелико и не мешает нормальной эксплуатации. На практике (особенно при применении высокопрочной арматуры) возникает необходимость предотвращать образование трещин или ограничивать ширину их раскрытия, тогда бетон до приложения внешней нагрузки подвергают интенсивному обжатию посредством натяжении арматуры (т.е. предварительного натяжения). Это повышает жесткость и трещиностойкость железобетонных конструкций. Вес же снижают применением тонкостенных, пустотных конструкций, а также конструкций на пористых и лёгких заполнителях.

5. Область применения

Спектр применения железобетонных конструкций широкий:

- гидростроительство (ГЭС, плотины);

- транспортное строительство (кроме железнодорожных мостов);

- промышленное, сельскохозяйственное, гражданское (в том числе жилищное) строительство.

- горная промышленность и т. д.

Историческая справка

Железобетон появился не так давно одновременно в Европе и Америке.

На роль родины железобетона претендовали Англия и США, но приоритет отдан Франции. В 1849 году Ж. Монье изготовил кадку для садовых растений, обмазав проволочный каркас цементным раствором. Именно сочетание таких двух материалов стало называться железобетоном.

Если же подходить строже к истории, то оказывается еще в 1848 году адвокат по профессии Ж.-Л. Ламбо первым соорудил лодку из железобетона. Показанная в 1855 году на Парижской выставке лодка Ламбо произвела настоящую сенсацию. История железобетона начала свой отсчет.

Штукатур из Ньюкасла У. Уилкинсон в 1854 году получил патент на конструкцию огнестойкого перекрытия, состоящего из железных полос.

В 1864 году Ф. Куанье во Франции построил первую церковь из железобетона. Спустя почти 20 лет из железобетона появилась первая церковь в Лондоне.

Появление железобетонных конструкций связано с ростом промышленности, транспорта и торговли во второй половине XIX века, когда необходимо было строительство новых фабрик, заводов, портов.

В 1892 г. французский инженер Ф. Геннебик предложил монолитное железобетонное ребристое покрытие (рис. 1.11).

В России железобетон стали применять с 1886 года для перекрытий по металлическим балкам.

В 1885 году проведены опыты, было предложение располагать арматуру в тех частях, где можно ожидать растягивающие усилия.

В 1891 году Н.А.  Белелюбский  первым произвел серию испытаний железобетонных конструкций: плит, балок, арок и прочее, которые по методике испытаний и полученным результатам во многом превосходили работы зарубежных ученых и послужили базой для широкого распространения железобетона в строительстве. В 1908 г. были введены в действие первые в России технические условия и нормы на железобетонные сооружения, разработанные при участии Н. А. Белелюбского.