Файл: Литература Филиппов П. П. Как внешние сигналы передаются внутрь клетки.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 05.02.2024
Просмотров: 113
Скачиваний: 0
СОДЕРЖАНИЕ
Виды железобетонных конструкций и область их применения железобетона
Достоинства и недостатки железобетона.
Усадка бетона и начальные напряжения
Физико-механические свойства арматурных сталей
Усадка бетона при наличии арматуры
Ползучесть бетона при наличии арматуры
Защитный слой бетона и минимальные расстояния между стержнями
ЛЕКЦИЯ 5. 1. Методы расчёта железобетонных конструкций
Две группы предельных состояний
Сущность метода расчета конструкций по предельным состояниям
Степень ответственности зданий и сооружений
ЛЕКЦИЯ 6. 1. Три стадии напряжённо-деформированного состояния железобетонных элементов
Основы конструирования изгибаемых элементов
РАСЧЕТ ИЗГИБАЕМЫХ ЭЛЕМЕНТОВ НА ПОЧНОСТЬ ПО СЕЧЕНИЯМ НОРМАЛЬНЫМ К ПРОДОЛЬНОЙ ОСИ ЭЛЕМЕНТА
Общие сведения. При расчёте прочности железобетонных конструкций выделяют два типа задач:
Разрушение от действия изгибающего момента
Разрушение бетонной полосы между наклонными трещинами
3) В Париже оболочкой, представляющей в плане правильный треугольник со стороной 218 м, перекрыт выставочный павильон Дворца Техники. Оболочка опирается на три точки и перекрывает площадь 30000 м2. Толщина ее всего 100 мм. Поперечное сечение волнистое. Высота гофра 600 мм.(рис. 5).
4) В Сиэтле построен ребристый железобетонный купол пролётом 220 м.
5) В 1998 году в Чикаго закончилось строительство небоскреба "Миглин Вайтер" (125 этажей, Н = 610 м) с железобетонным каркасом.
6) Скульптура Родина-Мать в г. Волгограде.
7) Из железобетона возводятся дымовые трубы высотой до 420 м.
В настоящее время железобетон является основным конструктивным материалом в строительстве, так как он обладает высокой прочностью, долговечностью, стойкостью к воздействию высоких температур и агрессивных сред, способностью твердеть и наращивать прочность под водой, допускает изготовление конструкций самой разнообразной формы и не требует практически эксплуатационных расходов. Около 85% всех несущих строительных конструкций, многие из которых монтируют из сборных элементов, выполняют сейчас из железобетона.
Такое положение сохраниться, видимо, и в обозримом будущем. Однако в последнее десятилетие произошла некоторая переоценка ценностей в отношении применения сборного и монолитного железобетона. В целом с учетом значительного повышения удельного веса транспортных расходов необходимо добиваться взвешенного соотношения между сборным и монолитным строительством за счет совершенствования технологии изготовления конструкций из монолитного железобетона и развития сборно-монолитных конструктивных решений. Кроме того, монолитное строительство требует меньших затрат на создание производственной базы (на 40...45%).
Итогом обобщения научных исследований и опыта проектирования явились действующие ныне нормы проектирования бетонных и железобетонных конструкций СНиП 52-01-2003 «Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения».
Структура (строение) бетона
Виды бетона и предъявляемые к нему требования
ОСНОВНЫЕ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА БЕТОНА
ЛЕКЦИЯ 2.
1. Виды бетона и предъявляемые к нему требования.
2. Структура (строение) бетона.
3. Усадка бетона и начальные напряжения
4. Прочность бетона.
5. Классы и марки бетона
6. Деформативность бетона.
7. Модуль деформаций бетона
Бетон искусственный камневидный материал получаемый в результате твердения смеси, состоящей из вяжущего, воды и заполнителей.
Бетон как материал для железобетонных конструкций должен обладать определёнными, наперёд заданными физико-механическими свойствами: прочностными, деформативными и физическими свойствами.
хорошим сцеплением с арматурой, достаточной плотностью (непроницаемостью) для защиты арматуры от коррозии и др. Деформативность бетона не должна быть слишком большой.
Под прочностными свойствами бетона понимают нормативные и расчетные характеристики при сжатии и растяжении, сцепление бетона с арматурой.
Под деформативными свойствами понимают сжимаемость и растяжимость бетона под нагрузкой, ползучесть и усадку, набухание и температурные деформации.
К физическим свойствам относят водонепроницаемость, морозо- и жаростойкость, коррозионную стойкость, огнестойкость, тепло- и звукопроводность и т.п.
Для изготовления бетонных и железобетонных конструкций предусмотрены следующие виды бетонов:
- тяжёлый средней плотности свыше 2200 до 2500 кг/м3 (на плотных заполнителях);
- мелкозернистый средней плотности свыше 1800 кг/м3 (на мелких заполнителях);
- лёгкий плотной и поризованной структуры (на пористых заполнителях);
- ячеистый автоклавного и неавтоклавного твердения и др.
В качестве плотных заполнителей применяют щебень из дроблёных горных пород (песчаника, гранита, диабаза и др.) и кварцевый песок. Пористые заполнители могут быть естественными (перлит, пемза, ракушечник) или искусственными (керамзит, шлак и т. п.). В зависимости от вида пористых заполнителей различают керамзитобетон, шлакобетон, перлитобетон и т. д.
В настоящее время в строительстве применяется много различных видов бетонов. Но для выполнения несущих конструкций зданий и сооружений наиболее широко используется тяжёлый бетон на цементном вяжущем и крупном плотном заполнителе из песчаника, гранита, диабаза и т. п. материалов со средней плотностью в пределах 2200 < ρ ≤ 2500кг/м3. Его свойства и рассматриваются ниже.
Структура бетона оказывает большое влияние на его прочность и деформативность. Чтобы уяснить это, вспомним схему физико-химического процесса получения бетона.
Для приготовления бетона берут в определённых пропорциях заполнители (песок, щебень или гравий), вяжущее (цемент) и воду. Кроме того, для придания бетону различных свойств (например, морозостойкости) дополнительно в небольших количествах могут вводиться различные добавки. Смесь заполнителей и вяжущего заливают водой. После затворения этой смеси начинается химическое взаимодействие между частицами цемента и водой (гидратация) в результате чего образуется цементное тесто. При перемешивании такой смеси цементное тесто обволакивает зёрна заполнителей и, постепенно затвердевая, превращает всю массу в монолитное твёрдое тело, способное нести нагрузку.
Следовательно, бетон представляет собой неоднородный искусственный каменный материал. Следует обратить внимание на то, что даже сам затвердевший цементный раствор (цементный камень) имеет также неоднородную структуру и состоит из упругого кристаллического сростка, растущего с течением времени, и наполняющей его вязкой студенистой массы (геля), количество которой постепенно уменьшается.
Таким образом, структуру бетона можно представить в виде пространственной решетки из цементного камня (включающего кристаллический сросток, гель и большое количество пор и капилляров, содержащих воздух, водяной пар и воду), в котором хаотично расположены зёрна песка и щебня (рис. 2.1).
Рисунок 2.1 – Структура бетона: 1 — цементный камень; 2 — щебень; 3 — песок; 4 — поры, заполненные воздухом и водой
Процесс твердения бетона при благоприятных температурно-влажностных условиях может длиться годами и носит затухающий характер. Этот процесс является экзотермическим, т. е. он идёт с выделением большого количества тепла.
Существенно важным фактором, влияющим на структуру и прочность бетона, является водоцементное отношение
W/С — отношение веса воды к весу цемента в единице объёма бетонной смеси. Для успешного протекания реакции схватывания цемента и твердения цементного камня необходимо, чтобы W/C ≥ 0,2. Однако для достижения хорошей удобоукладываемости бетонной смеси приходится принимать W/C = 0,35...0,7, т. е. вводить воду с избытком. Излишек воды в дальнейшем постепенно испаряется, и в цементном камне образуются многочисленные каналы (называемыми ещё порами или капиллярами), заполненные химически несвязанной водой, водяным паром и воздухом, которые оказывают давление на стенки. Это снижает прочность бетона и увеличивает его деформативность.
Общий объём пор в затвердевшем цементном камне достаточно велик и составляет при обычных условиях твердения бетона примерно 25...40% от его видимого объёма. Причём, размеры поперечного сечения пор весьма малы: 60...80% от общего количества всех пор имеют размеры поперечного сечения, не превышающие 0,001 мм. С уменьшением W/C пористость цементного камня уменьшается, а прочность бетона повышается. Кроме того, бетоны из жёстких смесей (W/C = 0,3...0,4) при прочих равных условиях обладают меньшей деформативностью, требуют меньшего расхода цемента.
Процессы постепенного уменьшения объёма геля, кристаллообразования, испарения избыточной воды, происходящие в бетоне в течение длительного времени, обусловливают ряд его специфических свойств: изменение его прочности во времени, усадку, ползучесть.
Усадка бетона и начальные напряжения
Бетон обладает свойством уменьшаться в объёме при твердении в обычной воздушной среде (усадка бетона) и увеличиваться в объёме при твердении в воде или очень влажной среде (набухание бетона).
Усадка бетона происходит в результате кристаллизации цементного камня и интенсивного испарения воды с поверхностных слоев бетона. Она особенно интенсивно протекает в первые две недели твердения бетона. Через год её можно считать практически закончившейся.
Как показывают опыты, величина усадки бетона зависит от целого ряда причин:
- количества и вида цемента (его минералогического состава) - чем больше расход цемента на единицу объёма бетона, тем (при прочих равных условиях) больше усадка; при этом бетоны, приготовленные на высокоактивных и глинозёмистых цементах, дают большую усадку. Наименьшей усадкой обладают бетоны, приготовленные на портландцементе;
- количества воды - чем больше W/C, тем больше усадка;
- крупности заполнителей и их вида - при мелкозернистых песках и пористом щебне усадка больше. Чем выше способность заполнителей сопротивляться деформированию, т. е. чем выше их модуль упругости, тем усадка меньше. При разной крупности зёрен заполнителей и меньшем объёме пустот меньше и усадка;
- от влажности окружающей среды - чем ниже влажность, тем больше усадка;
- различные гидравлические добавки и ускорители твердения (например, хлористый кальций), как правило, увеличивают усадку;
- влияние пропаривания бетона на процесс усадки изучено пока недостаточно; однако имеются данные о том, что после пропаривания усадка уменьшается примерно в 1,5 раза;
- при наличии заполнителей с глинистыми и пылевидными загрязнениями усадочные деформации бетона могут увеличиться в несколько раз.
Средняя величина годичной усадки тяжёлого бетона средней прочности, приготовленного на портландцементе, при естественном твердении составляет esl = 3·10-4 относительных единиц. Абсолютная величина деформации набухания примерно в 2...5 раз меньше усадки.
Деформацию усадки бетона можно представить как сумму деформаций двух видов - собственно усадки и влажностной усадки.