Сутність залізобетону
Сутність звичайного та попередньо напруженого залізобетону - Сутність залізобетону. Його переваги та недоліки
Зміст матеріалу
1.2. Сутність залізобетону. Його переваги та недоліки
Бетон та сталь мають різні фізико-механічні властивості. Бетон є штучним каменем і він, як і всі природні камені, добре пручається стиску і значно гірше розтягуванню. Міцність бетону при розтягуванні в 10...15 разів нижче, ніж при стисканні. Сталь має суттєво більшу міцність, і однаково добре пручається як стиску, так і розтягуванню.
Сутність залізобетону полягає в тому, що він є раціональним поєднанням цих двох матеріалів - бетону і сталі, які працюють спільно аж до руйнування.
Нижче наведено стандартне визначення залізобетону, у якому коротко відбивається його суть.
Залізобетон- це комплексний будівельний матеріал, що складається з бетону та сталевої арматури, що деформуються спільно аж до руйнування конструкції.
У наведеному визначенні виділено ключові слова, що відображають суть матеріалу. Для виявлення ролі кожного з виділених понять розглянемо докладніше суть кожного їх.
Бетон- це штучний камінь, який, як і будь-який кам'яний матеріал, має досить високий опір стиску, а опір розтягуванню у нього в 1020 разів менше.
Сталева арматурамає досить високий опір як при стисканні, так і при розтягуванні.
Об'єднання цих двох матеріалів в одному дозволяє раціонально використовувати переваги кожного з них.
На прикладі бетонної балки розглянемо, як використовується міцність бетону в елементі, що згинається (рис. 1а). При згинаннібалки вище нейтрального шару виникають стискаючі напруги, а нижня зона розтягнута. Як тільки при завантаженні балки напруги в розтягнутій зоні досягнуть межі міцності бетону при розтягуванніRbt, відбудеться розрив крайнього волокна, тобто. з'явиться перша тріщина. Після цього піде тендітне руйнація, тобто. злам балки. Напруги в стиснутій зоні бетонуsbcв останній момент руйнації становитимуть всього 1/10 ? 1/15 частина межі міцності бетону при стисканніRb, тобто. міцність бетону у стиснутій зоні буде використана на 10% і менше.
На прикладі залізобетонної балки з арматурою розглянемо, як тут використовується міцність бетону та арматури. Перші тріщини в розтягнутій зоні бетону з'являться практично при тому навантаженні, що і в бетонній балці. Але, на відміну бетонної балки, поява тріщини не призводить до руйнації залізобетонної балки. Після появи тріщин зусилля, що розтягує, в перерізі з тріщиною буде сприйматися арматурою, і балка буде здатна сприймати зростаюче навантаження. Руйнування залізобетонної балки відбудеться лише тоді, коли напруги в арматурі досягнуть межі плинності, а напруги в стислій зоні - межі міцності бетону при стисканні. При цьому спочатку, коли в арматурі досягається межа плинності sтек, балка починає інтенсивно прогинатися за рахунок розвитку в арматурі пластичних деформацій. Цей процес триває доти, доки роздавиться бетон стиснутої зони при досягненні в ньому межі міцності при стисканніRb.Оскільки рівень напруг у бетоні та арматурі в цьому стані набагато вищий, ніж величинаRbt, це означає, що його має бути викликане більшим навантаженням (Nна рис. 1-б).Висновок- доцільністьзалізобетону полягає в тому, що зусилля, що розтягують, сприймає арматура, а стискаючі - бетон. Отже,основне призначення арматурив залізобетоні полягає в тому, що саме вона повинна сприймати розтяг з огляду на незначну міцність бетону розтягування. Шляхом армування несуча здатність елемента, що згинається, в порівнянні з бетонним, можна підвищити більш ніж у 20 разів.