1.1.Istoriya concrete de dezvoltare.
structuri din beton armat au fost introduse pentru prima dată în 1850 în Franța (Lambo Eng.) - a fost construit cu barca, din care scheletul este format dintr-un grilaj metalic, care a fost tencuit pe ambele părți cu mortar de ciment. În 1861, în Franța (Ing. Quan), publica prima carte pe beton, care descrie posibila proiectarea de beton armat. În 1867, a înregistrat primul brevet pentru producerea de structuri de beton armat - a fost un grădinar francez, Monier, care a aplicat armat căzi din beton pentru flori.
Sfârșitul secolului al XlX-lea, este considerat primul pas în dezvoltarea de beton. În acest moment există un design cu nervuri de dale monolitice, propuse de inginerul francez Gennebikom.
In 3040 ani ai secolului XX a fost utilizat pe scară largă structuri de cadru monolitice, structuri spațiale cu pereți subțiri - carcasă cilindrică a cupolei. Această perioadă este cea de a doua etapă în dezvoltarea de beton.
Ideea construcțiilor precomprimare are originea în 1910 în Germania (ing. Bach). a fost făcută o serie de experimente cu grinzi precomprimate. În 1928, în Franța, Freyssinet argumenteze necesitatea utilizării ca armare din oțel de înaltă rezistență și solicitări inițiale ridicate.
A treia etapă de dezvoltare a structurilor din beton armat însoțită de un proces de industrializare și dezvoltare a fundamentelor teoretice ale betonului armat.
1.2. Esența betonului. punctele forte și punctele slabe
Beton și oțel au diferite fizico - mecanice. Beton este o piatră artificială, și el, la fel ca toate pietre naturale, o bună rezistență la compresiune și întindere mult mai rău. beton cu rezistență la tracțiune de 1015 ori mai mică decât în compresie. Steel are o putere semnificativ mai mare ¢ bo, și la fel de bine rezistă atât de compresie și tensiune.
REZUMAT concret constă în faptul că aceasta reprezintă o combinație rațională a acestor două materiale - beton și oțel, care lucrează împreună până la sfărâmare.
Mai jos este o definiție standard din beton armat, în care esența sa este reflectată pe scurt.
din beton armat - un material de construcție cuprinzătoare constând din armarea betonului și a oțelului. deformând împreună până eșec structurale.
În definiția de mai sus evidențiază cuvintele cheie care reflectă esența materialului. Pentru a identifica rolul fiecăruia dintre conceptele selectate vor lua în considerare mai detaliat esența fiecăreia dintre ele.
Beton - o piatră artificială, care, ca orice material de piatră, are o rezistență la compresiune destul de ridicată și rezistență la tracțiune în lui 1020. ori mai puțin.
Oțel de armare are o rezistență suficient de mare atât la compresiune și la întindere.
Combinația acestor două materiale permite să facă utilizarea rațională a avantajelor fiecărui.
Pe un exemplu, se consideră grinda de beton utilizat în rezistența la încovoiere a elementului de beton (Fig. 1a). Când îndoire fascicul deasupra stratului neutru cu efort de compresie, iar banda inferioară este întinsă. Tensiunile maxime în secțiuni transversale vor fi la secțiunea extremă superioară și inferioară a fibrei O dată la încărcarea tensiunii în zona de tensiune a fasciculului se va atinge limita de rezistenta betonului la intindere Rbt. fibrele extreme se va rupe, adică, Acesta va fi prima fisura. Aceasta este urmată de ruperea casantă, adică, rupe fasciculul. Tensiunile din comprimat punctul de fractură zonă sbc beton cu doar 1/10 1/15 parte a ¸ rezistența la compresiune finală a Rb betonului. și anume rezistența betonului în zona comprimată va fi utilizată la 10% sau mai puțin.
Pe exemplul de grinzi din beton armat cu armătură se uite la modul în care utilizează puterea de beton și armătură. Primele fisuri în zona de tensiune de beton va fi practic aceeași sarcină ca și în grinda de beton. Dar, spre deosebire de fasciculul de beton, cracare nu duce la distrugerea fasciculului de beton armat. După fisurarea forței de tracțiune într-o secțiune cu o fisură va fi percepută armatură, iar fasciculul va fi capabil să perceapă sarcina în creștere. Distrugerea grinzi de beton armat are loc numai atunci când tensiunea din armatura a atins limita de curgere, iar stresul în zona de compresie - limita rezistenței la compresiune a betonului. Astfel, inițial, atunci când dispozitivul de fixare este atins un randament de stres Stek. fascicul începe să se deformeze rapid datorită dezvoltării în consolidarea deformare plastică. Acest proces continuă până atunci. până la zona de strivire la compresiune a betonului în ea, atunci când rezistența la compresiune Rb. Deoarece nivelul de stres în beton și consolidarea în această stare este mult mai mare decât valoarea Rbt. aceasta înseamnă că trebuie să fie din cauza unei sarcini mai mari (N în Fig. 1-B). Concluzie - fezabilitatea betonului este faptul că forțele de tracțiune sunt absorbite supape și compresiune - beton. Prin urmare, scopul principal al armaturii din beton armat este că ea ar trebui să primească rezistență la întindere din cauza betonului de joasa tensiune. Prin consolidarea capacității portante a unui element flexibil, în comparație cu betonul poate fi crescută mai mult de 20 de ori.
deformirovaniebetona și accesorii comune. instalate în aceasta, este asigurată de către forțele de adeziune. care apar la întărirea amestecului de beton. Când acest ambreiaj este format din cauza mai multor factori, și anume: în primul rând, datorită aderenței (lipire) la întărirea pastei de ciment (este evident că proporția de componente de cuplare este mică); în al doilea rând, din cauza betonului de compresie de armare, datorită contracției sale în timpul de solidificare; în al treilea rând, din cauza betonului interblocare mecanică pe un (ondulat) armare suprafață periodică. Desigur, pentru o armare profil periodic această componentă de cuplare este cel mai important, cu toate acestea ambreiaj armare profil periodic cu mai multe ori din beton mai mare decât cea pentru supapa cu o suprafață netedă.
Însăși existența durabilității betonului și de bună a făcut posibilă printr-o combinație favorabilă a unora dintre cele mai importante fizico - proprietățile mecanice ale betonului și a armăturii, și anume:
1) intarire a betonului aderă ferm la armătura de oțel și încărcați ambele aceste materiale sunt deformate împreună;
2) din beton și oțel au valori apropiate ale coeficientului de dilatare liniară. Acesta este motivul pentru care, la schimbările de temperatură ambiantă în interiorul +50 C ¸ -70 ° C este nici o defecțiune a aderenței între ele, deoarece ele se deformează cu aceeași sumă;
3) protejează coroziunea armăturii de beton și acțiunea directă a focului. Prima dintre aceste circumstanțe asigură durabilitatea betonului armat, iar al doilea - focul lui, în caz de incendiu. Grosimea stratului protector al betonului și se asignează din condițiile necesare pentru a asigura durabilitatea și rezistența la foc a betonului.
Atunci când se utilizează beton ca material pentru structuri de construcții este foarte important să se înțeleagă avantajele și dezavantajele unui material, pe care îl va utiliza în mod eficient, reducerea efectelor negative ale neajunsurilor sale în proiectarea de performanță.
Avantajele (caracteristici pozitive) concrete includ:
1. Durabilitate - cu utilizarea corectă a structurilor din beton armat poate servi pe termen nelimitat fără a reduce capacitatea de încărcare.
2. Rezistență bună la sarcini statice și dinamice.
4. costuri de operare mai mici.
5. Costul scăzut și performanță bună.
Principalele dezavantaje ale betonului sunt:
1. greutate proprie semnificativă. Acest neajuns este eliminat într-o oarecare măsură prin utilizarea de agregate ușoare precum și atunci când se aplică structurilor tubulare și cu pereți subțiri progresive (adică prin alegerea rațională secțiuni de formă și structuri contur).
2. rezistența la rupere scăzută din beton armat (din exemplul de mai sus că, în betonul crăpat trebuie să fie de cracare cu manualul de construcție, care nu reduce capacitatea portantă a structurii). Acest dezavantaj poate fi redus prin utilizarea de beton precomprimat, care servește ca mijloc radical creșterea durității sale fractură (substanță analizată în beton precomprimat privind 1.3 de mai jos.
3. sunet îmbunătățită și conductivitatea termică a betonului, în unele cazuri, necesită costuri suplimentare pentru izolarea termică și fonică a clădirilor.
4. Incapacitatea de a controla o simplă verificare de element de armare fabricate.
5. Dificultățile consolidarea structurilor din beton armat existente în reconstrucția clădirilor, creșterea sarcinii pe ele.
1.3. beton precomprimat: esența și metodele de precomprimarea sale
Uneori, formarea de fisuri în structuri în care condițiile de funcționare inacceptabile (de exemplu, în rezervoare, conducte, construcții ekspuatiruyuschihsya atunci când sunt expuse la medii corozive). Pentru a elimina acest dezavantaj din beton armat, structuri precomprimat utilizate. Astfel, este posibil să se evite apariția unor fisuri în structura de beton și pentru a reduce deformarea în faza de operare.
Luați în considerare o scurtă definiție a betonului precomprimat.
Pretensionarea se numește o structură de beton, în care, în timpul procesului de fabricație, care creează tensiune de compresiune semnificativă în structura de beton a zonei secțiunii transversale, care în funcțiune suferă distensie (Figura 2).
De obicei, tensiunile inițiale de compresiune în beton este creat folosind armare ridicată pre-tensionat
Aceasta mărește rezistența la rupere și rigiditate, precum și condițiile de aplicare a armaturii de înaltă rezistență, ceea ce duce la economisirea și reducerea costurilor a structurii metalice.
Valoarea specifică de armare scade cu creșterea durabilității supapei. Prin urmare, consolidarea înaltă rezistență este mult mai favorabilă decât de obicei. Cu toate acestea, pentru a aplica armare cu rezistență ridicată în structuri fără precomprimare nu este recomandată, adică. K. tensiuni de mare întindere în armarea fisurilor din beton la zonele întinse vor fi substanțial neacoperite, reducând în același timp designul de performanță necesar.
Pretensionat avantaje concrete asupra convenționale - este, mai presus de toate, duritatea ridicată la rupere; rigiditate crescută (datorită inverseze încovoiere obținută în timpul sertizate structurii); o mai bună rezistență la sarcini dinamice; rezistență la coroziune; durabilitate; precum și anumite efecte economice se realizează prin utilizarea de armare cu rezistență ridicată.
Grinda precomprimat sub sarcină (fig. 2), betonul este supus la tracțiune evidențiază numai după plata stresului la compresiune inițială. Folosind două grinzi, se poate observa că fisurile sunt formate în grinda pretensionata la o sarcină mare, dar sarcina de rupere pentru ambele grinzi este aproape în valoare, deoarece stresul în dispozitivul de fixare de limitare și betonul grinzilor sunt identice. Mult mai puțin bine și minime grinzi precomprimate.
În producția de structuri din beton armat precomprimat in fabrica sunt două concepte posibile de a crea beton armat precomprimare:
tensionat precomprimare armare pe opririle și pe beton.
Tracțiunea plumb în contraforturile supapelor pentru a forma elemente de beton, un capăt al acestuia este fixat pe palma, iar cealaltă trageți mufa sau alt dispozitiv la tensiunea de monitorizat. Produsul este apoi betonata, vaporizarea și după achiziționarea puterea necesară cub de beton pentru detectarea supapă de compresie RBP cu opriri. Armătură care doresc să scurteze cadrul de deformare elastică, în prezența cuplajului cu beton îl trage de-a lungul și comprimă (Fig. 3-a).
Când tensiunea de armare din beton (Fig. 3-b) este mai întâi fabricat sau element de beton armat de mijloc, apoi la atingerea rezistenței betonului RBP creează în interior o deformare la compresiune preliminară. Acest lucru se face după cum urmează: tendon condus în canale sau caneluri lăsate la membrul betonare și tensionate prin intermediul mufei de repaus direct în produsul final. În această compresie de beton are loc deja în timpul de tensionare. În această metodă, o tensiune în armătura este controlată după beton de compresie. Canalele din beton, pe care depășește diametrul armăturii (515) mm crea ulterior extras din interiorul Stacking miez (helices oțel, tuburi de cauciuc, etc.). Aderenta la armarea betonului se realizează prin aceea că, după sertizare injectat (injectat în canalele de pasta de ciment sau soluția sub presiune prin inerentă a elementului de fabricație teuri - coturi). În cazul în care un tendon pe elementul exterior (conducte inelare pentru armături, rezervoare și altele asemenea), apoi bobinare cu compresie simultană mașini bobinare speciale din beton funcționează. În acest caz, elementul de întărire a tensiunii superficiale după stratul protector este aplicat prin pulverizare betonul umed.
Tensiunea pe suporturile este un proces mai producție industrială în fabrică. Tensiunea pe betonul utilizat în principal pentru structuri mari produse direct la locul de erecție.
Armarea tensiune la stațiile pot fi efectuate nu numai printr-o mufă, dar, de asemenea, metoda electrotermice. În acest scop, tijele cu cap supărat electric încălzit la 300 - 350 ° C, a condus în și fixat în formele formă grinzi profilate. La restaurarea din lungimea inițială în timpul răcirii de prindere este întinsă. Fitingurile pot, de asemenea, metoda pull electrothermomechanical (o combinație a primelor două metode).
din beton armat este folosit în aproape toate domeniile de constructii industriale si civile:
- Clădirile industriale și civile din beton armat funcționează: fundații, coloane, placi si acoperitoare de podea, panouri de perete, grinzi, structuri, grinzi de macara, adică aproape toate clădirile cu un singur carcasă și cu mai multe etaje.
- Structuri speciale în construcția de complexe industriale si civile - ziduri de sprijin, containere, silozuri, rezervoare, conducte, turnuri de transmisie a puterii, etc.
- În inginerie hidraulică și construcții de drumuri în armat funcționează baraje, diguri, poduri, drumuri, piste, etc.