Betonul are un dezavantaj inerent în toate pietrele ca materiale naturale și artificiale - funcționează bine pentru compresie, dar nu rezistă la îndoire și întindere. Rezistența la rupere a betonului este de aproximativ 1/7 din rezistența Vis a betonului. Pentru a crește rezistența structurilor de beton pentru tracțiune și îndoire, sârmă sau tije de oțel sunt așezate în beton,
260
emye armare. Armatu-ra în traducerea din latină-go înseamnă "armare", adică un turneu din oțel armada pare să întărească și să întărească betonul. Betonul armat cu tije de oțel se numește beton armat.
Fig. 13.1. Structura din beton armat (a) și beton armat din beton armat (6):
Structurile de piatră, armate cu metal, au fost cunoscute de mult timp, dar în forma modernă a betonului armat apar doar în a doua jumătate a secolului al XIX-lea. când producția industrială de ciment portland a fost stăpânită. Brevetul de invenție din beton armat a fost emis francezul Jean Monnier în 1867, deși există încercări de a utiliza betonului înainte de a fi (de exemplu, în 1849, un inginer GE Pauker în Rusia și în 1845 B. Wilkinson în Anglia). Inițial, betonul armat a fost folosit destul de îngust. În prezent, acesta este principalul material structural în construcția de locuințe și industriale.
Betonul armat nu este două materiale diferite: beton și oțel, dar un nou material în care oțelul și betonul lucrează împreună, ajutându-se reciproc. Acest lucru este explicat prin următoarele. Betonul, când este întărit în aer, scade în volum, acoperind strâns armarea. Rezistența aderării armăturii la beton atinge valori ridicate. Astfel, pentru a scoate din beton o tijă cu un diametru de 30 mm, introdusă în beton la o adâncime de 300 mm, necesită o forță de cel puțin 10 kN. Aderența oțelului la beton nu este încălcată nici măcar cu schimbări de temperatură puternice, deoarece coeficienții de dilatare termică a oțelului și a betonului sunt aproape aceiași. Aderența bună a oțelului la beton conduce la faptul că sub sarcină aceste două materiale funcționează ca o unitate.
Semnificația armăturii poate fi explicată pe elementele care lucrează la îndoire (grinzi, traverse). În astfel de elemente, o parte a secțiunii transversale a elementului este supusă compresiei, iar cealaltă este tensionată. Dacă o grindă din beton armat, rezultatul rezistenței reduse la tracțiune (MPa 1.4) este deja sub o sarcină mică în zona de întindere a fisurilor din beton (Fig. 13.1, a) și shitsya fasciculului de descărcare. Dacă în zona întinsă intră armătura de oțel, va prelua solicitarea la tracțiune (rezistența oțelului în tensiune peste 200 MPa), iar grinda, deși fisuri pot apărea pe ea nu se va prăbuși chiar și la sarcini ridicate (Fig. 13.1, B). În
Într-o serie de cazuri, elementele care lucrează și compresează (stâlpi, grămezi) sunt întărite, deoarece oțelul este, de asemenea, de 5-10 ori mai puternic decât betonul pentru comprimare.
Motivul pentru care armătura preia majoritatea sarcinii este diferența în puterea modulelor de oțel 2 • 105 MPa și beton (2 3) x 104 MPa. Datorită faptului că modulul de elasticitate a devenit de 10 ori modulul de elasticitate al betonului, atunci când încărcarea elementul de tensionare din beton, rezultând în oțel este de aproximativ 10 ori mai mare decât tensiunea în beton, adică. E. Materialul este ca și în cazul în care redistribuirea sarcinii.
Betonul datorită densității și rezistenței la apă, pe de o parte, și reacției alcaline a pietrei de ciment în beton, pe de altă parte, protejează oțelul de coroziune. În plus, betonul ca un conductor relativ slab de căldură protejează oțelul de încălzirea rapidă a incendiilor. Structurile din oțel se încălzesc rapid, oțelul se înmoaie și întreaga structură începe să se deformeze chiar și sub propria greutate. În structurile din beton armat, armătura din oțel este protejată împotriva focului de un strat de beton. Astfel, experimentele au arătat că, la o temperatură a suprafeței de beton de 1000 ° C, armarea la o adâncime de 50 mm după 2 ore se va încălzi numai până la 500 ° C.
În construcția modernă, se găsesc din ce în ce mai multe aplicații în betonul armat. Să încercăm să explicăm de ce a apărut această metodă de întărire. După cum sa menționat deja, rezistența la rupere a betonului este de 10 ori mai mică decât compresia de 20 de ori. În betonul armat, acest defect este eliminat prin introducerea armăturii în zona întinsă. Cu toate acestea, datorită extinderii reduse a betonului în zona întinsă, apar fisuri, după care numai armătura percepe întreaga încărcătură. În timp ce lățimea fisurii este mai mică de 0,1. 0,2 mm (așa-numitele fisuri de păr), ele nu sunt periculoase în ceea ce privește aderența armăturii la beton și coroziunea armăturii.
Atunci când este utilizat în consolidarea rezistență ridicată oțelurile folosind puterea lor completă însoțită de supape relative alungire mare, ceea ce duce la ton BAA cracare severă, iar aceasta, la rândul său, - o coroziune de armare datorită suprafeței de expunere. Rezultă că, prin metoda de armare convențională, utilizarea armăturii cu rezistență ridicată nu este rațională. La întărirea unei astfel de armături, se folosește metoda de pretensionare a armăturii.
Esența acestei metode este aceea că înainte de a încărca o structură din beton armat cu o sarcină utilă, armarea sa este întinsă ca un mănunchi de cauciuc; accentul se pune pe concret. Firește, cu cât armatura este mai întinsă, cu atât mai concret va fi comprimată. Atunci când se aplică o sarcină utilă structurii, solicitările care apar din zona întinsă a betonului sunt compensate parțial de tensiunile compresive create anterior. Prin urmare, într-o zonă întinsă de beton nu vor exista fisuri și
Armatura pretensionată va primi o solicitare suplimentară din sarcină, iar rezistența ridicată va fi realizată într-o mare măsură.
În prezent, se utilizează două metode de obținere a betonului armat de stres. Una dintre ele este aceea că armătura este trasă și fixată pe ancore speciale, iar apoi este așezată betonul. După ce betonul sa întărit suficient, armarea este eliberată și comprimă, comprimă betonul. Un alt mod: în beton, sunt lăsate canale speciale pentru armarea armată. După întărirea betonului, armarea este introdusă în canale și trasă, folosind beton solidificat drept suport. În acest caz, în beton apar presiuni de compresiune. După strângerea armăturii, canalele sunt umplute cu mortar de ciment.
În structurile din beton armat precomprimat, rezistența oțelului și a betonului este utilizată mai mult, astfel încât masa produselor scade. În plus, precomprimarea betonului, prevenind formarea fisurilor, sporește durabilitatea acestuia.
Datorită versatilității sale și a unui set de proprietăți valoroase, betonul pe beton greu și ușor este utilizat pentru construcția tuturor tipurilor de clădiri și structuri inginerești. Astfel, construcția în masă a clădirilor rezidențiale se realizează din beton armat prefabricat, iar toate elementele clădirii sunt realizate din acesta. În clădirile cu cărămidă cu mai multe etaje, fundațiile și plafoanele sunt beton armat. Clădirile industriale și instalațiile de inginerie sunt în principal ridicate din gelatină.
În funcție de metoda de fabricație, structurile din beton armat pot fi monolitic sau prefabricate.