Железобетон
Железобетон представляет собой строительный
материал, в котором выгодно сочетается совместная работа бетона и
арматурной стали. Идея сочетания в железобетоне двух крайне
различающихся своими свойствами материалов основана на том, что
прочность бетона при растяжении значительно (в 10 ... 20 раз)
меньше, чем при сжатии, поэтому в железобетонных конструкциях он
предназначается для восприятия сжимающих усилий; сталь же,
обладающая высоким временным сопротивлением при растяжении и
вводимая в бетон в виде арматуры, используется главным образом для
восприятия растягивающих усилий.
Наиболее выгодно применять железобетон для строительных конструкций,
работающих на изгиб (см. схему ниже):
Схема работы железобетонного элемента на изгиб
Взаимодействие столь различных материалов весьма эффективно: бетон при твердении прочно сцепляется со стальной арматурой и надежно защищает ее от коррозии, так как в процессе гидратации цемента образуется щелочная среда; монолитность бетона и арматуры обеспечивается также относительной близостью величин их коэффициентов линейного расширения (для бетона от 7,5 · 10-6 до 12 · 10-6, для стальной арматуры 12 · 10-6).
Железобетон используется в виде сборных и монолитных конструкций. Сборные конструкции изготовляются на специальных заводах железобетонных конструкций в многократно используемых формах и средствами транспорта доставляются к месту строительства, где из них возводят здания и сооружения. Конструкции из монолитного железобетона изготовляются непосредственно на месте, в качестве форм используются различного вида опалубки. В этом случае к месту строительства подвозятся раздельно бетон и арматура. Монолитный железобетон в современном строительстве применяется все более широко.
В промышленном и гражданском строительстве достаточно часто используется сборный железобетон, позволяющий превращать строительную площадку в площадку монтажа сооружений из готовых деталей и конструкций, тем самым облегчать и улучшать условия работы строителей, особенно в зимнее время, ускорять, а иногда и удешевлять строительство. В РФ широко применяются предварительно напряженные железобетонные конструкции. В этих конструкциях свойства бетона и арматуры используются наиболее полно. Основная идея этих конструкций состоит в том, что путем искусственного предварительного обжатия бетона в тех местах конструкций, где эксплуатационная нагрузка вызывает растягивающие усилия, появление нежелательных растягивающих напряжений в бетоне отодвигается на более поздний этап загружения или даже совсем исключается. Таким образом, принципиальное отличие предварительно напряженных конструкций от обычных заключается в том, что еще до установки в эксплуатационное положение, т.е. при отсутствии внешней нагрузки, в них уже будут выгодные с точки зрения эксплуатации начальные напряжения (см. схему ниже):
Схемы предварительного напряжения железобетонных конструкций
Конструкция рассчитывается и изготовляется так, чтобы в растянутой зоне бетон либо вообще не испытывал растягивающих усилий, либо имели место растягивающие усилия, не приводящие к появлению трещин. В предварительно напряженных конструкциях растянутая арматура и сжатый бетон испытывают более значительные нагрузки, но материал работает полнее, что позволяет изготовлять более легкие и экономичные конструкции.
