История развития строительных конструкций

Первой типовой конструкцией в железнодорожном мостостроении стала конструкция моста в с. Благодатное через р. Кашлагач. Это был первый «типовой» мост, а в 1904 г. их было построено уже несколько . Пролет арок моста - 17 м; стрела их подъема - 3,9 м; сечение в замке - 0,25х0,30; а в пятах - 0,30х0,60 м, расстояние между осями - 4,9 м; ширина проезжей части - 6,4 м. Арматура арок из 12 стержней диаметром 28 и 32 мм, расположенных у верхней и нижней граней, соединенных плоскими хомутами. Сечения стоек 18х18 см.

Вслед за железобетонными мостами на железных дорогах стали строить такие мосты и на дорогах шоссейных. Строили земства на местные средства по проектам, выполненным зачастую на местах.

Строили из железобетона и другие сооружения. Выдающимся инженерным сооружением той поры, долго сохранявшим пальму первенства, был железобетонный маяк в Николаеве , построенный в 1904 г. по проекту Н.К.. Пятницкого и А.И. Барышникова. Выбор конструкции маяка был сделан после сравнения специально разработанных вариантов маяка из кирпича, стали и железобетона. Проект маяка из железобетона имел ряд экономических, технических и эксплуатационных преимуществ.

Архитектурная законченность и инженерное совершенство исполнения поставили этот маяк в ряд наиболее

Железобетонный маяк в Николаеве. выдающихся построек из железобетона. Его высота - 40,2 м, толщина стенок - от 7,5 до 10 см, и только в нижней части она увеличена до 20 см. Он - родоначальник современных железобетонных дымовых труб.

В 1911 г. маяки Аджиогольский и Станиславский (под Херсоном) высотой 72 и 27 м были построены из стали по проектам В. Г. Шухова. Изящество, простота сборки и дешевизна причаленных сетчатых линейных башен, очерченных по поверхностям однополосных гиперболоидов, были вне конкуренции.

Первый период широкого применения железобетона в нашей стране приходится на 1918-1945 гг.

Второй период широкого применения железобетона начался после Великой Отечественной войны (1945 г.) и продолжается в настоящее время.

Железобетон стал основой не только промышленного и гидротехнического строительства, но и жилищного, теплоэнергического, транспортного, дорожного, сельскохозяйственного. Применение сборного железобетона совершило переворот в строительной технике. Были разработаны заводская технология изготовления железобетонных конструкций, технология механизированного индустриального возведения сборных конструкций; создан парк новых механизированных средств монтажа. Значительный прогресс был достигнут и в области расчета статически неопределимых железобетонных конструкций.

В 50-х годах разрабатывается теория расчета и конструирования жаростойких железобетонных конструкций при действии высоких температур (В.И. Мурашев, А.Ф. Милованов и др.). В этот период конструктивные формы претерпели большие изменения в связи с переходом на полносборное строительство и с освещением производства предварительно напряженных конструкций. Появились новые конструкции железобетонных многоэтажных каркасных и панельных зданий из сборных элементов заводского изготовления, разработана теория их расчета. Организовано проектирование типовых конструкций, создана номенклатура сборных типовых железобетонных изделий массового производства и применения. С 1955 года железобетонные строительные конструкции, как и другие в СССР, стали рассчитывать и проектировать по методу предельных состояний. Современные области применения и виды железобетонных конструкций

Железобетонные конструкции являются базой современной строительной индустрии. Их применяют: в промышленном, гражданском и сельскохозяйственном строительстве - для зданий различного назначения; в транспортном строительстве - для метрополитенов, мостов, туннелей; в энергетическом строительстве - для гидроэлектростанций, атомных реакторов; в гидромелиоративном строительстве - для плотин и ирригационных устройств; в горной промышленности - для надшахтных сооружений и крепления подземных выработок и т. д.

Железобетон представляет собой строительный материал, в котором соединены в монолитное целое стальная арматура и бетон. При таком соединении используется высокая прочность бетона на сжатие и арматуры на растяжение.

Однако, обладая большой прочностью на сжатие, бетон плохо сопротивляется растяжению. Поэтому в элементах, поперечное сечение которых работает как на сжатие, так и на растяжение, в растянутую зону включают стальные стержни (арматуру), которые воспринимают растягивающие усилия, резко увеличивая несущую способность.

Совместная работа бетона и стали возможна благодаря хорошему сцеплению между ними. Кроме того, они имеют почти одинаковые коэффициенты температурного удлинения. В плотном бетоне сталь не подвергается коррозии.

Из железобетона изготовляются самые разнообразные строительные конструкции любого объема и очертания. Их бетонируют в специальных формах, называемых опалубкой.

Для изготовления железобетонных конструкций употребляются такие широко распространенные местные материалы, как песок, гравий или щебень, составляющие основную массу объема бетона. Применение в строительстве железобетона позволяет резко сократить расход дорогостоящих и дефицитных материалов - металла и дерева.

Железобетонные конструкции, возводимые в опалубке непосредственно на строительной площадке, называются монолитными.

Конструкции, состоящие из отдельных элементов заводского изготовления, называются сборными. В процессе сборки (монтажа) сборные элементы в стыках замоноличиваются электросваркой закладных частей и заделкой бетоном или цементным раствором.

Сборные железобетонные конструкции в период с 1954 по 1990 годы имели значительные преимущества перед монолитными. Применение их способствовало индустриализации строительства; при этом достигалась экономия в металле и лесных материалах, повышалась производительность труда, улучшалось качество и ускорялись темпы строительства.

Для армирования железобетонных конструкций применяются два основных вида круглой арматурной стали гладкого и периодического профилей.

Одним из недостатков обычного железобетона является относительно слабое сопротивление бетона растяжению и, вследствие этого, раннее появление трещин в растянутой зоне бетона. Применение предварительного обжатия бетона до приложения эксплуатационной нагрузки отдаляет момент появления трещин. Для изготовления предварительно напряженных железобетонных конструкций применяется высокопрочная арматура.

Предварительно напряженные железобетонные конструкции имеют высокую жесткость, меньший собственный вес по сравнению с обычным железобетоном и дают значительную экономию материалов. В настоящее время предварительное напряжение железобетона получило широкое распространение при изготовлении балок больших пролетов, ферм, крупнопанельных плит и других конструкций. Для их армирования применяется высокопрочная арматура.

В настоящее время сборные железобетонные конструкции постепенно стали вытесняться монолитным железобетоном, который с каждым годом получает все большее признание.

Совместно сопротивление бетона и стальной арматуры внешним нагрузкам обусловливается выгодным сочетанием физико-механических свойств этих материалов, а именно:

- при твердении между бетоном и стальной арматурой возникают значительные силы сцепления, вследствие чего в железобетонных элементах оба материала деформируются под нагрузкой совместно;

- плотный бетон (с достаточным содержанием цемента) защищает заключенную в нем стальную арматуру от коррозии, а также предохраняет ее непосредственно от действия огня;

- сталь и бетон обладают близким по значению коэффициентами линейного расширения, поэтому при изменении температуры в пределах до 100° С в обоих материалах возникают несущественные начальные напряжения; скольжения арматуры в бетоне не наблюдается.

Следует отметить, что широкое распространение в строительстве здания и сооружения из железобетона получили и вследствие малых эксплуатационных расходов на их содержание. Почти повсеместное наличие крупных и мелких заполнителей, в больших количествах идущих на приготовление бетона, делает железобетон доступным к применению практически на всей территории страны.

Однако железобетону присуще образование трещин в бетоне в растянутых зонах конструкций даже при эксплуатационных нагрузках небольшой интенсивности. Раскрытие этих трещин во многих случаях невелико и не мешает нормальной эксплуатации конструкций. Однако в определенных условиях (как, например, агрессивная среда, повышенная влажность, опасность коррозии высокопрочной проволочной арматуры малых диаметров) необходимо предотвратить образование таких трещин или ограничить ширину их раскрытия. Для этого до приложения нагрузки бетон растянутых зон подвергают предварительному интенсивному обжатию посредством растяжения рабочей арматуры. Такой железобетон называют предварительно напряженным.

Относительно высокая масса железобетона - качество в определенных условиях положительное, но во многих случаях нежелательное. Для уменьшения массы конструкций применяют менее материалоёмкие тонкостенные и пустотные конструкции, а также конструкции из бетона на легких и пористых заполнителях.

Размещено на Allbest.ru