železobeton

kombinace betonové a ocelové výztuže, které jsou spojeny do jednoho kusu a pracují společně ve struktuře. Termín „železobeton“ je často používán jako kolektivní název pro železobetonové konstrukční prvky a výrobky. Myšlenka kombinace dvou železobetonových materiálů, které mají extrémně odlišné vlastnosti, je založena na skutečnosti, že pevnost v tahu betonu je výrazně nižší (o faktor 10-20) než jeho pevnost v tlaku. Proto je beton v železobetonové konstrukci určen k přijímání tlakových napětí a ocel, která má vysokou mez pevnosti v tahu a je zavedena do betonu jako výztužné tyče, se používá hlavně k přijímání tahových napětí. Interakce takových různých materiálů je mimořádně účinná: když beton ztvrdne, pevně přilne k ocelové výztuži a chrání ji před korozí, protože během procesu hydratace cementu se vytváří alkalické médium. Monolitická povaha betonu a výztuže také vyplývá z relativní blízkosti jejich koeficientů lineární roztažnosti (7,5 × 10-6 až 12 × 10-6 pro beton a 12 × 10-6 pro ocelovou výztuž). Základní fyzikálně-mechanické vlastnosti betonové a ocelové výztuže se při změnách teplot v rozmezí -40° až 60°C prakticky nemění, což umožňuje použití železobetonu ve všech klimatických zónách.

základem interakce mezi betonovou a ocelovou výztuží je přítomnost adheze mezi nimi. Velikost adheze nebo odolnosti proti posunutí výztuže v betonu závisí na mechanickém záběru speciálních výčnělků nebo nerovných oblastech výztuže v betonu, třecích silách stlačením výztuže betonem v důsledku jeho smrštění (snížení objemu při vytvrzení ve vzduchu) a silách molekulární interakce (aglutinace) výztuže s betonem. Faktor mechanického zapojení je rozhodující. Použití odsazené výztuže a svařovaných rámů a sítí, jakož i uspořádání háčků a kotev, zvyšuje přilnavost výztuže k betonu a zlepšuje jejich společný provoz.

strukturální poškození a znatelné snížení pevnosti betonu se vyskytují při teplotách nad 60°C. krátkodobé vystavení teplotám 200°C snižuje pevnost betonu o 30 procent a dlouhodobá expozice ji snižuje o 40 procent. Teplota 500°-600°C je kritická teplota pro běžný beton, při které se beton rozpadá v důsledku dehydratace a prasknutí kostry cementového kamene. Proto se nedoporučuje používat běžný železobeton při teplotách vyšších než 200°C. Tepelně odolný beton se používá v tepelných jednotkách pracujících při teplotách do 1700°C. V železobetonových konstrukcích je zajištěna ochranná vrstva betonu o tloušťce 10-30 mm, která chrání výztuž před korozí a rychlým ohřevem (například při požáru) a zajišťuje její spolehlivou přilnavost k betonu. V agresivním prostředí se zvyšuje tloušťka ochranné vrstvy.

smrštění a tečení betonu mají v železobetonu velký význam. V důsledku adheze brání výztuž volnému smrštění betonu, což vede ke vzniku počátečních tahových napětí v betonu a tlakových napětí v výztuži. Creep v betonu způsobuje redistribuci nabídek ve staticky neurčitých systémech, zvýšení propadů v ohýbaných součástech a přerozdělení napětí mezi betonem a výztuží ve stlačených součástech. Tyto vlastnosti betonu se berou v úvahu při navrhování železobetonových konstrukcí. Smrštění a nízká mezní roztažnost betonu (0.15 mm / m) způsobují nevyhnutelný výskyt trhlin v rozšířené oblasti konstrukcí pod provozním zatížením. Zkušenosti ukazují, že za normálních provozních podmínek trhliny až do šířky 0,3 mm nesnižují nosnost a trvanlivost železobetonu. Nízká odolnost proti praskání však omezuje možnost dalšího zlepšování železobetonu a zejména použití úspornějších vysokopevnostních ocelí jako výztuže. Tvorbě trhlin v železobetonu lze zabránit metodou předpětí, pomocí které beton v rozšířených oblastech konstrukce prochází umělým stlačením mechanickým nebo elektrotermickým předpětím výztuže. Samo-namáhané železobetonové konstrukce, ve kterých je dosaženo stlačení betonu a roztažení výztuže v důsledku roztažení betonu (vyrobeného s takzvaným roztahovacím cementem) během specifické úpravy teploty a vlhkosti, je dalším vývojem předpjatého železobetonu. Vzhledem k vysokým technickým a ekonomickým indexům (ziskové využití vysokopevnostních materiálů, absence trhlin a snížení výdajů na výztuž) se předpjatý železobeton úspěšně používá v nosných konstrukcích budov a inženýrských staveb. Základní nedostatek železobetonu, vysoká hmotnost na objem, je do značné míry eliminován použitím lehkého betonu (s umělými a přírodními porézními plnivy) a pórobetonu.

rozsáhlé použití železobetonu v moderní konstrukci vyplynulo z jeho technických a ekonomických výhod ve srovnání s jinými materiály. Železobetonové konstrukce jsou nehořlavé a odolné a nevyžadují zvláštní ochranná opatření proti ničivým atmosférickým vlivům. Pevnost betonu se časem zvyšuje; a výztuž nepodléhá korozi, protože je chráněna okolním betonem. Železobeton má vysokou nosnost a dobře nese statické a dynamické zatížení, včetně seismických zatížení. Konstrukce a konstrukční prvky s extrémně rozmanitými formami a velkou architektonickou expresivitou lze relativně snadno vytvořit pomocí rein-nuceného betonu. Základní obsah železobetonu tvoří běžné materiály-drcený kámen, štěrk a písek. Použití prefabrikovaného železobetonu umožňuje výrazný nárůst úrovně industrializace stavby. Konstrukční prvky jsou vyráběny předem v dobře vybavených závodech a na staveništích se provádí pouze montáž hotových součástí s mechanizovaným zařízením. Tím je zajištěna vysoká míra výstavby budov a staveb, jakož i úspory peněžních a pracovních výdajů.

začátek používání železobetonu je obecně spojen s Pařížským zahradníkem J. Maunierem, který získal řadu patentů ve Francii a dalších zemích pro vynálezy používající železobeton. Jeho první patent na květinovou vanu z drátěné mřížky pokryté cementovou maltou pochází z roku 1867. Ve skutečnosti byly betonové konstrukce s ocelovou výztuží postaveny ještě dříve. Železobeton začal hrát znatelnou roli ve stavební technologii Ruska, západní Evropy a Ameriky až na konci 19.století. Velkou zásluhu na vývoji železobetonového betonu v Rusku má profesor N. A. Beleliubskii, pod jehož vedením byla postavena řada konstrukcí a byly provedeny zkoušky různých železobetonových konstrukčních prvků. Na počátku 20. století prominentní ruští vědci-profesoři i. g. Maliuga, N. A. Zhitkevich, s. I. Druzhinin, a N. K. Lakhtin-pracoval na otázkách technologie betonu, betonových a železobetonových operací a návrhu konstrukcí pomocí železobetonu. Objevily se původní návrhy navržené inženýry N. M. Abramovem a A. F. Loleitem. Vodní elektrárna Volchov byla první velkou stavbou v Sovětském svazu, která byla vyrobena z betonu a železobetonu; sloužila jako důležitá praktická škola pro sovětské specialisty na železobeton. V následujících letech byl beton využíván ve stále větším množství. Významné úspěchy při vývoji teorie konstrukčního návrhu pomocí tohoto nového stavebního materiálu přispěly k rozšířené výrobě železobetonu. Progresivní metoda konstrukčního návrhu železobetonu z hlediska fáze kolapsu, kterou vyvinuli sovětští vědci A. a. Gvozdev, la. V. Stoliarov, v. I. Murashev a další na základě návrhů a. F. Loleita se začaly používat v SSSR v roce 1938. Tato metoda byla komplexně vyvinuta při navrhování výztužných betonových konstrukcí pro omezení stavů. Úspěchy sovětské školy teorie železobetonu získaly všeobecné uznání a používají se ve většině cizích zemí. Další zlepšení železobetonu a rozšíření sfér jeho aplikace souvisí s prováděním široké škály vědeckých výzkumných operací. Významné zvýšení technické úrovně železobetonu se očekává snížením jeho hmotnosti na objem, použitím vysokopevnostního betonu a výztuže, vývojem metod konstrukčního návrhu železobetonu pro složité vnější vlivy a zvýšením trvanlivosti železobetonu pod vlivem korozivního média.