Реферат - Железобетонные конструкции - файл n1.doc

Реферат - Железобетонные конструкции
скачать (5597.5 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc5598kb.08.07.2012 20:58скачать

n1.doc



«Северо-Восточный Федеральный Университет им. М.К. Аммосова»

Инженерно-технический факультет

Кафедра экспертизы, управления и кадастра недвижимости

Реферат

по дисциплине «Основы строительного дела»

на тему: «Железобетонные конструкции»

Выполнила: ст. гр. ЗК-09

Дягилева Алёна

Проверила: Жукова

Наталья Дмитриевна
Якутск, 2011

Содержание

1. Введение 3

2. История 4

3. Области применения железобетонных конструкций 7

4. Перспективы развития 8

5. Сущность железобетона 10

6. Достоинства и недостатки железобетонных конструкций 11

7. Виды железобетонных конструкций 12

8. Бетон 13

8.1. Прочность бетона Error: Reference source not found

8.2. Деформативность бетона 14

9. Арматура 14

9.1. Физико-механические свойства сталей Error: Reference source not found

9.2. Классификация арматуры 16

10. Свойства железобетона. 17

10.1. Сцепление арматуры с бетоном 17

10.2. Условия совместной работы бетона и арматуры 17

10.3. Анкеровка арматуры в бетоне 17

10.4. Защитный слой бетона в железобетонных элементах 18

10.5. Коррозия железобетона и меры защиты от нее 18

Литература 19

1. Введение

Бетонные и железобетонные конструкции — наиболее распространённые (как по объёму, так и по областям применения). Для современного строительства особенно характерно применение железобетона в виде сборных конструкций индустриального изготовления, используемых при возведении жилых, общественных и производственных зданий и многих инженерных сооружений. Рациональные области применения монолитного железобетона — гидротехнические сооружения, дорожные и аэродромные покрытия, фундаменты под промышленное оборудование, резервуары, башни, элеваторы и т.п. Специальные виды бетона и железобетона используют при строительстве сооружений, эксплуатируемых при высоких и низких температурах или в условиях химически агрессивных сред (тепловые агрегаты, здания и сооружения чёрной и цветной металлургии, химической промышленности и др.). Уменьшение массы, снижение стоимости и расхода материалов в железобетонных конструкциях возможны на основе использования высокопрочных бетонов и арматуры, роста производства предварительно напряженных конструкций, расширения областей применения лёгких и ячеистых бетонов.

Железобетон, в особенности сборный, в отечественной строительной практике имеет широкое распространение, применяется наравне со сталью, за исключением тех областей, где его использование нецелесообразно или невозможно. Исходными материалами для железобетона являются бетон и арматура. Действующие строительные нормы «Бетонные и железобетонные конструкции» разрешают применение девятнадцати классов бетона, семи классов стержневой арматуры и пяти — проволочной. Для обычных, ненапрягаемых железобетонных конструкций наиболее часто используются бетоны В15, В20, В25, ВЗО; стержневая арматура А-III, А-И, A-I; проволочная арматура Вр-1.

2. История

Железобетон по сравнению с другими строительными материалами появился сравнительно недавно и почти одновременно в Европе и Америке. Его история насчитывает не более 150 лет. Однако к настоящему времени он получил самое широкое распространение в строительстве, имеет свою историю и своих выдающихся деятелей.

Появление железобетонных конструкций связано с большим ростом промышленности, транспорта и торговли во второй половине XIX в.

Исследования покрытий Царскосельского Дворца показали, что русские мастера еще в 1802 г. применяли армированный бетон, однако они не считали, что получили новый строительный материал, и не патентовали его.

Первым изделием из железобетона была лодка, построенная Ламбо во Франции в 1850 г. Первые патенты на изготовление изделий из железобетона были получены Монье в 1867... 1870 гг. В России железобетон стали применять с 1886 г. для перекрытий по металлическим балкам.

В 1885 г. в Германии инженер Вайс и профессор Баушингер провели первые научные опыты по определению прочности и огнестойкости железобетонных конструкций, сохранности железа в бетоне, сил сцепления арматуры с бетоном и пр. Тогда же впервые инженер М. Кёнен высказал предположение, подтвержденное опытами, что арматура должна располагаться в тех частях конструкции, где можно ожидать растягивающие усилия.

В 1886 г. М. Кёнен предложил первый метод расчета железобетонных плит, который способствовал развитию интереса к новому материалу и более широкому распространению железобетона в Германии и Австро-Венгрии.

В 1891 г. талантливейший русский строитель проф. Н. А. Белелюбский первым провел серию испытаний железобетонных конструкций: плит, балок, арок, резервуаров, силосов для зерна, моста пролётом 17 м. В 1911 г. в России были изданы первые технические условия и нормы для железобетонных сооружений.

Этапы развития железобетона:

I этап. Железобетон повсеместно вошел в практику и метод расчета бетонных конструкций по допустимым напряжениям, основанный на законах сопротивления упругих материалов.

В 1904 г. в г. Николаеве по проекту инженеров Н. Пятницкого и А. Барышникова был построен первый в мире морской маяк из монолитного железобетона высотой 36 м, со стенами толщиной 10 см вверху и до 20 см внизу.

Впервые идея предварительного напряжения элементов, работающих на растяжение, была выдвинута и осуществлена в 1861 г. русским артиллерийским инженером А. В. Гадолиным применительно к изготовлению стальных стволов артиллерийских орудий.

После революции железобетонное строительство в России получило невиданный в мире размах.

В гидротехническом строительстве впервые железобетон был применен при строительстве Волховской ГЭС (1921... 1926 гг.), крупнейшей по тому времени. Вслед за Волховской ГЭС были построены ДнепроГЭС (1927... 1932 гг.), Нижне-Свирская ГЭС (1928... 1934 гг.), в которых бетон и железобетон применялись еще более широко.


Волховская гидроэлектростанция (им. В. И. Ленина)

Примерно в 1928 г. железобетон стал широко использоваться в строительстве тонкостенных пространственных конструкций: разнообразных оболочках, складах, шатрах, сводах и куполах. Советский ученый В. 3. Власов первым разработал общий практический метод расчета оболочек, значительно опередив зарубежную науку в этой области. Первый тонкостенный купол значительного диаметра (28 м) был построен в 1929 г. в Москве для планетария, а самый большой в то время гладкий купол диаметром 55, 5 м был сооружен в 1934 г. над зрительным залом театра в Новосибирске.



Московский планетарий
Новосибирский Государственный Академический Театр Оперы и Балета

II этап. Применение в строительстве рамных и тонкостенных пространственных систем с использованием их жесткости и монолитности:

В 1936 г. в СССР впервые был применен предварительно напряженный железобетон для изготовления опор канатной сети на закавказских железных дорогах. Широкому внедрению предварительно напряженных железобетонных конструкций во многом способствовали работы ученых В. В. Михайлова, А. А. Гвоздева, С. А. Дмитриева и др.

На основе глубокого изучения физических и упругопластических свойств железобетона, а также экспериментальных данных А. Ф. Лолейт, А. А. Гвоздев и другие (1931... 1934 гг.) создали теорию расчета железобетона по разрушающим усилиям. Она была положена в основу норм (ОСТ 90003-38), по которым рассчитывали все промышленные и гражданские здания и сооружения.

III этап. Широкая индустриализация железобетонного строительства, развитие предварительно напряженных конструкций, внедрение высокопрочных материалов и разработку нового метода расчета железобетонных. Выдающимся примером третьего этапа может служить построенная в 1965 г. башня Большого московского телецентра общей высотой 522 м.

Останкинская башня. Большой Московский телецентр.


3. Области применения железобетонных конструкций

Железобетонные конструкции широко используют в капитальном строительстве при воздействии температур не выше 50 °С и не ниже -70 °С. В каждой отрасли промышленности и жилищно-гражданском строительстве имеются экономичные формы конструкций из сборного, монолитного или сборно-монолитного железобетона.

Во многих случаях конструкции из железобетона целесообразнее каменных или стальных. К ним относятся: атомные реакторы, мощные прессовые устройства, морские сооружения, мосты, аэродромы, дороги, фабрично-заводские, складские и общественные здания и сооружения; тонкостенные пространственные конструкции, силосы, бункера и резервуары; напорные трубопроводы; фундаменты под прокатные станы и под машины с динамическими нагрузками, башни, высокие дымовые трубы, сваи, кессонные основания, подпорные стены и многие другие массивные сооружения.

Большое применение железобетон находит при устройстве набережных, тепло- и гидроэлектрических станций, плотин, шлюзов, доков и других гидротехнических сооружений. Железобетон является незаменимым строительным материалом в санитарно-техническом и подземном строительстве. Он в значительной степени вытеснил древесину и металл при горных разработках. В строительстве железобетонных судов и плавучих доков Россия достигла значительных результатов. На изготовление железобетонных линейных конструкций расходуется в 2...3 раза, а на изготовление плит, настилов, труб в 10 раз меньше металла, чем на стальные конструкции.









4. Перспективы развития

Железобетонные конструкции получили массовое использование в строительстве и имеют широкую перспективу для дальнейшего развития.

Основным направлением технической политики в области строительства являются снижение его стоимости, энергоемкости и трудоемкости при высокой долговечности и надежности зданий, повышение технологичности как отдельных элементов, так и конструкций в целом. К настоящему времени наибольшее распространение в жилищно-гражданском строительстве получили полносборные каркасные и бескаркасные многоэтажные здания и здания из объемных элементов.

Под каркасными понимают здания, основной несущей конструкцией которых является железобетонный каркас, состоящий из колонн и ригелей или из одних колонн (при безригельной схеме). Безригельная схема уменьшает количество монтажных элементов, общую массу железобетонных конструкций, исключает устройство трудоемких консолей на колоннах и упрощает монтаж каркаса. Каркасные здания из-за относительно большого количества сборных элементов оказываются более трудоемкими в изготовлении и монтаже и менее экономичными по сравнению с бескаркасными зданиями. Они целесообразны при высоте зданий не менее 10 этажей и широком применении в ограждающих конструкциях (панели наружных и внутренних стен), панелях перегородок, перекрытиях легких тепло- и звукоизоляционных материалов.
Конструктивные схемы каркасных зданий: а – с самонесущими стенами,

б – с навесными стенами; 1 – колонны, 2 – ригели, 3 – плиты перекрытий,

4 – стены самонесущие, 5 – навесные панели

Под бескаркасными понимают здания, в которых полностью отсутствуют колонны, ригели и обвязки. Состоят они из крупных элементов — панелей стен, перегородок и плит перекрытий. Бескаркасные крупнопанельные здания строят в основном с несущими поперечными стенами с шагом до 6 м и более. В таких зданиях полностью используют несущую способность поперечных стен. Панели наружных стен выполняют только теплозащитные функции, поэтому их изготовляют из легкого местного материала.

Безкаркасные здания: а - с поперечными и продольными несущими стенами

б - с продольными несущими стенами

В бескаркасных зданиях, по сравнению с каркасными, в среднем на 20% сокращается число монтируемых элементов и выравнивается их масса, вследствие чего снижаются сроки строительства и уменьшаются приведенные затраты. В них представляется возможность передачи усилий через подстилающий растворный слой, что позволяет на 60…70% сократить массу металлических закладных частей и повысить капитальность зданий в отношении повреждения закладных стальных деталей коррозией или огнем.

Под зданиями из объемных элементов понимают здания, монтируемые из крупных объемных блоков. Их конструктивная схема в большинстве случаев является бескаркасной. Эти здания особенно перспективны, так как в большей степени отвечают требованиям индустриализации и позволяют почти полностью перевести строительство зданий на заводской конвейер, включая весь комплекс санитарно-технических, электромонтажных и архитектурно-отделочных работ. На строительной площадке выполняют лишь монтаж готовых квартир.

Многоэтажные производственные каркасные здания с балочными перекрытиями получили широкое распространение в химической, радиотехнической и других отраслях промышленности. По этой схеме строят также многие общественные здания.

Увеличение числа этажей сказывается главным образом на усилении сечения колонн и вертикальных связевых диафрагм нижних этажей, что меньше влияет на затраты материалов и общую стоимость здания, чем увеличение толщины несущих панелей в бескаркасных зданиях. В каркасных зданиях целесообразно горизонтальные нагрузки передавать ядру жесткости из монолитного железобетона. Каркас здания привязывают к ядру жесткости и он воспринимает только вертикальные нагрузки. При больших размерах в плане и большой высоте здания с монолитным ядром жесткости оказываются экономичнее каркасных зданий без ядра жесткости.

Многоэтажные здания с безбалочными перекрытиями сооружают на предприятиях пищевой промышленности, холодильниках и других производствах с повышенными требованиями к чистоте помещений. Наиболее экономичны многоэтажные здания с укрупненной сеткой колонн (6 Ч 12; 6 Ч 18; 12 Ч 12 м), так как они обеспечивают быструю и рациональную перестройку технологии производства. В многоэтажных производственных зданиях целесообразно применять предварительно напряженные ригели с внешним армированием. Монолитные железобетонные перекрытия или покрытия с внешней профилированной листовой арматурой возводят без применения опалубки. Формой для них служит профилированный настил, уложенный на несущие конструкции — балочную клетку, прогоны, несущие стены; настил используют в качестве подмостей, а после укладки бетона он является арматурой плиты.

В целях создания гибкой планировки цехов, модернизации и усовершенствования производства в последнее время все шире внедряют в строительство многоэтажные производственные здания с техническими этажами и пролетами междуэтажных перекрытий до 36 м.

5. Сущность железобетона

Прочность бетона на растяжение в 15-20 раз ниже, чем прочность на сжатие. Предельная растяжимость бетона (0,15 мм на 1 м), а предельная сжимаемость (2 мм на 1 м). Низкая прочность на растяжение не позволяет использовать неармированный бетон в конструкциях, испытывающих растяжение. Поэтому из бетона выполняют конструкции, воспринимающие сжимающие усилия: стены, фундаменты, колонны, подпорные стенки и др.

Разрушение бетонных балок происходит от разрыва нижних наиболее растянутых волокон (рис. 1, а). Растянутую зону балки усиливают путем введения упрочняющих элементов, чаще всего, в виде стальной арматуры. Относительное удлинение стальной арматуры при растяжении в тысячу раз превышает относительное удлинение бетона.

При достаточном армировании железобетонная балка разрушится при полном исчерпании несущей способности сжатой зоны бетона (рис. 1, б).

а)
б)

Рис. 1. Схема разрушения балки:

а – бетонной; б – железобетонной; 1 – нулевая (нейтральная линия), 2 – сжатая зона балки;

3 – растянутая зона балки; 4 – нормальные трещины; 5 – наклонные трещины;

6 – стальная арматура; 7 – разрушение бетона сжатой зоны.

Железобетон – это комплексный строительный материал, в котором бетон и арматура, соединенные взаимным сцеплением, работают под нагрузкой как единое монолитное тело. Бетон предназначается для восприятия преимущественно сжимающих усилий, а арматура – растягивающих.

6. Достоинства и недостатки железобетонных конструкций

К достоинствам железобетонных конструкций относятся:

Недостатки железобетонных конструкций.

За счет сцепления с арматурой бетон работает под нагрузкой совместно с арматурой. Предельная растяжимость бетона в тысячу раз меньше предельной растяжимости стальной арматуры, поэтому при совместном растяжении цельность бетона сохраняется только в начальный период эксплуатации (см. рис. 1, б). Напряжения в арматуре в период образования трещин всегда незначительны по сравнению с предельной прочностью арматуры.

С увеличением внешней нагрузки в изгибаемых балках происходит развитие по высоте сечения балки трещин, резко уменьшается высота сжатой зоны, снижается жесткость балки, что приводит к возрастанию прогиба.

С учетом вышеизложенного к недостаткам железобетонных конструкций без предварительного напряжения относятся:

7. Виды железобетонных конструкций

  1. Сборные конструкции – конструкции, возведение которых на строительной площадке производят из заранее изготовленных элементов.



  1. Монолитные конструкции – конструкции, возведение которых осуществляют непосредственно на строительной площадке.



  1. Сборно–монолитные конструкции – комплексные конструкции, в которых сборный и монолитный железобетон, укладываемый на месте строительства, работает под нагрузкой как одно целое.



8. Бетон

Для обеспечения долговечной и нормальной эксплуатации бетон для железобетонных конструкций должен иметь необходимые для этого физико-механические свойства:

Структура бетона представляет собой пространственную решетку из цементного камня, заполненную зернами песка и щебня различной крупности и формы, пронизанную большим числом микропор и капилляров, которые содержат химически несвязанную воду, водяные пары и воздух.

8.1. Прочность бетона

Прочность бетона зависит от многих факторов, как-то:

8.2. Деформативность бетона

Виды деформаций бетона:

  1. Объемные – во всех направлениях под влиянием усадки, изменения температуры и влажности.

  2. Силовые – от действия внешних сил.

9. Арматура

Виды арматуры:

  1. По материалу:

    1. стальная;

    2. стеклопластиковая;

    3. углепластиковая.

  1. По назначению:

  1. рабочая – это арматура, которая определяется расчетом и обеспечивает прочность конструкции;

  2. конструктивная – это арматура, которая также обеспечивает прочность конструктивных элементов и узлов, но расчетом не определяется, а устанавливается из практики проектирования и эксплуатации конструкций;

  3. арматура косвенного армирования – это арматура, устанавливаемая в сжатых элементах в основном в местах больших локальных напряжений, для сдерживания поперечных деформаций;

  4. монтажная – арматура, служащая для обеспечения проектного положения рабочей и равномерного распределения усилий между отдельными стержнями рабочей арматуры.

  1. По способу изготовления:

  1. стержневая, горячекатаная (d = 6…40 мм);

  2. проволочная, холоднотянутая (d = 3…6 мм).

  1. По виду поверхности:

    1. гладкая;

    2. периодического профиля (рифленая).

  1. По способу применения:

    1. напрягаемая, подвергнутая предварительному натяжению до эксплуатации;

    2. ненапрягаемая.

  1. По изгибной жесткости:

    1. гибкая (стержневая и проволочная);

    2. жесткая (из прокатных профилей).

  1. По способу упрочнения:

    1. термически упрочненная, т.е. подвергнутая термической обработке;

    2. упрочненная в холодном состоянии – вытяжкой или волочением.


Арматура железобетонных конструкций:

1, 2 — арматура периодического профиля; 3 — проволока периодического профиля; 4 — семипроволочная прядь; 5 — двухпрядный канат.

9.1. Физические свойства сталей

К физическим свойствам сталей относятся:


9.2. Классификация арматуры

Наименование и класс арматуры


d, мм


Предел текучести, МПа


Относительное удлинение, %


Модуль упругости, МПа


Стержневая горячекатаная:
гладкая класса A-I
периодического профиля классов:
A-II
A-III
A-IV
A-V
A-VI



6…40

10…40
6…40
10…22
10…32
10…22


230

300
400
600
800
1000


25

19
14
8
7
6


21 · 104

21 · 104
20 · 104
19 · 104
19 · 104
19· 104

Стержневая термически упрочненная классов:
Ат – IIIс
Aт – IVс
Ат – V
Aт - VI



10…38
10…28
10…28
10…28



400
600
800
1000



-
8
7
6


20 · 104
19 · 104
19 · 104
19· 104


Обыкновенная арматурная проволока периодического профиля класса Вр-I



3…5


500



-


17· 104


Высокопрочная арматурная проволока:
гладкая класса В-II
периодического профиля класса Вр-II



3…8


3…8


1530


1530


4…6


4…6


20 · 104


20 · 104



П р и м е ч а н и е: дополнительной буквой «С» указывается на возможность стыкования сваркой, буквой «Т» - на термическое упрочнение арматуры.

10. Свойства железобетона.

10.1. Сцепление арматуры с бетоном

Надежное сцепление арматуры с бетоном, препятствующее сдвигу арматуры в бетоне, является основным фактором, обеспечивающим совместную работу арматуры и бетона в железобетоне.

Надежное сцепление арматуры с бетоном создается тремя основными факторами:

  1. с
    Рис. 18. Сцепление арматуры

    периодического профиля с бетоном.
    опротивление бетона усилиям смятия и среза, обусловленное выступами на поверхности арматуры (рис. 18), т.е. механическое зацепление арматуры за бетон (75% от общей величины сцепления). Сцепление рифленой арматуры в 2…3 раза выше, чем гладкой арматуры. Надежно самоанкеруются витые канаты;

  2. за счет сил трения, возникающих на поверхности арматуры благодаря обжатию стержней бетоном при его усадке;

  3. склеивание (адгезия) поверхности арматуры с бетоном.

Распределение напряжений сцепления арматуры с бетоном по длине заделки стержня неравномерно. Следовательно, длина зоны анкеровки арматуры увеличивается с возрастанием ее прочности и диаметра (т.к. из формулы видно, что напряжение сцепления увеличивается со снижением диаметра арматуры).

10.2. Условия совместной работы бетона и арматуры

  1. сцепление арматуры с бетоном, исключающее продергивание арматуры в бетоне;

  2. примерное равенство коэффициентов температурного удлинения (укорочения) бетона и арматуры, так как в материалах с разными коэффициентами линейных температурных деформаций при перепадах температуры возникают собственные напряжения, что снижает сцепление между материалами.

  3. способность бетона надежно предохранять арматуру от коррозии и действия огня.

10.3. Анкеровка арматуры в бетоне

Анкеровка – это закрепление концов арматуры в бетоне.

Анкеровка обеспечивается:












10.4. Защитный слой бетона в железобетонных элементах

Защитный слой необходим для обеспечения совместной работы арматуры с бетоном, защиты арматуры от внешних воздействий, высокой температуры, агрессивной среды и т.д.

Конструктивные требования к защитному слою бетона в железобетонных конструкциях приведены в СНиП 2.03.01-84* «Бетонные и железобетонные конструкции».

10.5. Коррозия железобетона и меры защиты от нее

Коррозия бетона – из-за недостаточной плотности бетона; от воздействия фильтрующей воды, разрушающей цементный камень (белые хлопья на поверхности бетона); под влиянием газовой или жидкой агрессивной среды.

Коррозия арматуры – продукт коррозии имеет больший объем, чем арматура, соответственно создается значительное давление на окружающий слой бетона, вдоль стержней возникают трещины и отколы бетона с обнажением арматуры.

Меры защиты от коррозии железобетона:


Литература

  1. СНиП 2.03.01-84* Бетонные и железобетонные конструкции/Госстрой России. – М.: ГУП ЦПП, 2001. – 76с.

  2. Байков В.Н., Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции: Общий курс: Учеб. для вузов. – 5-е изд., перераб. и доп. – М.: Стройиздат, 1991. – 767с.

  3. Бушков А.В. Железобетонные конструкции, часть 1: Учеб. для втузов. – М.: Стройиздат Наркомстроя, 1940. – 157с.

  4. Бондаренко В.М., Суворкин Д.Г. Железобетонные и каменные конструкции: Учеб. для вузов. - М., Высшая школа, 1987.

  5. Сахновский К.В. Железобетонные конструкции: Учеб. для вузов. – 8-е изд., пререраб. - М., Госстройиздат, 1961. – 840с.

  6. Сетков В.И., Сербин Е.П. Строительные конструкции: Учебник. – 2-е изд., доп. и испр. – М.: ИНФРА-М, 2005. – 448с.

  7. http://bse.sci-lib.com/article106841.html




Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации