beton armat

o combinație de armături din beton și oțel care sunt îmbinate într-o singură piesă și lucrează împreună într-o structură. Termenul „beton armat” este frecvent utilizat ca nume colectiv pentru membrii și produsele structurale din beton armat. Ideea combinării în beton armat a două materiale care sunt extrem de diferite în proprietăți se bazează pe faptul că rezistența la tracțiune a betonului este semnificativ mai mică (cu un factor de 10-20) decât rezistența la compresiune. Prin urmare, betonul dintr-o structură din beton armat este destinat să preia solicitări de compresiune, iar oțelul, care are o rezistență maximă la tracțiune ridicată și este introdus în beton ca tije de armare, este utilizat în principal pentru a prelua solicitări de tracțiune. Interacțiunea unor astfel de materiale diferite este extrem de eficientă: atunci când betonul se întărește, acesta aderă ferm la armătura din oțel și îl protejează de coroziune, deoarece în timpul procesului de hidratare a cimentului se produce un mediu alcalin. Caracterul monolitic al betonului și armăturii rezultă și din apropierea relativă a coeficienților lor de dilatare liniară (7,5 XT 10-6 la 12 XT 10-6 pentru beton și 12 XT 10-6 pentru armarea oțelului). Proprietățile fizico-mecanice de bază ale armăturii din beton și oțel sunt practic neschimbate în timpul variațiilor de temperatură cuprinse între -40-60-60-C, ceea ce face posibilă utilizarea betonului armat în toate zonele climatice.

baza interacțiunii dintre armarea betonului și oțelului este prezența aderenței între ele. Mărimea aderenței sau a rezistenței la deplasarea armăturii în beton depinde de angajarea Mecanică în beton a protuberanțelor speciale sau a zonelor inegale ale armăturii, de forțele de frecare de la compresia armăturii de către beton ca urmare a contracției sale (reducerea volumului la întărirea în aer) și de forțele de interacțiune moleculară (aglutinare) a armăturii cu betonul. Factorul de angajare mecanică este decisiv. Utilizarea armăturii cu bare indentate și a cadrelor și plaselor sudate, precum și dispunerea cârligelor și ancorelor, mărește aderența armăturii la beton și îmbunătățește funcționarea în comun a acestora.

deteriorarea structurală și reducerea vizibilă a rezistenței betonului apar la temperaturi de peste 60 de grade C. expunerea pe termen scurt la temperaturi de 200 de grade C reduce rezistența betonului cu 30%, iar expunerea pe termen lung o reduce cu 40%. O temperatură de 500-600-600-C este temperatura critică pentru betonul obișnuit, la care betonul se descompune ca urmare a deshidratării și ruperii scheletului de piatră de ciment. Prin urmare, nu se recomandă utilizarea betonului armat obișnuit la temperaturi mai mari de 200 CTC. Betonul termorezistent este utilizat în unități termice care funcționează la temperaturi de până la 1700 C. Un strat protector de beton cu grosimea de 10-30 mm este prevăzut în structuri din beton armat pentru a proteja armătura de coroziune și încălzire rapidă (de exemplu, în timpul unui incendiu), precum și pentru a asigura aderența sa fiabilă la beton. Într-un mediu agresiv, grosimea stratului protector este mărită.

contracția și fluajul betonului au o importanță deosebită în betonul armat. Ca urmare a aderenței, armarea împiedică contracția liberă a betonului, ceea ce duce la apariția tensiunilor inițiale de tracțiune în beton și a tensiunilor de compresiune în armătură. Fluajul în beton determină redistribuirea ofertelor în sisteme nedeterminate static, o creștere a căderilor în componentele care sunt îndoite și redistribuirea tensiunilor între beton și armare în componentele comprimate. Aceste proprietăți ale betonului sunt luate în considerare la proiectarea structurilor din beton armat. Contracția și extensibilitatea limitată redusă a betonului (0.15 mm / m) provoacă apariția inevitabilă a fisurilor în zona extinsă a structurilor sub sarcini de serviciu. Experiența arată că, în condiții normale de funcționare, fisurile de până la 0,3 mm lățime nu reduc capacitatea de susținere și durabilitatea betonului armat. Cu toate acestea, rezistența scăzută la fisurare limitează posibilitatea îmbunătățirii ulterioare a betonului armat și, în special, utilizarea oțelurilor de înaltă rezistență mai economice ca armare. Formarea fisurilor din beton armat poate fi evitată prin metoda de pretensionare, prin care betonul din zonele extinse ale structurii suferă o compresie artificială prin pretensionarea mecanică sau electrotermică a armăturii. Structurile din beton armat auto-stresate, în care se realizează comprimarea betonului și extinderea armăturii ca urmare a extinderii betonului (fabricat cu așa-numitul ciment de întindere) în timpul tratamentului specific de temperatură-umiditate, reprezintă o dezvoltare ulterioară a betonului armat precomprimat. Datorită indicilor săi tehnici și economici înalți (utilizarea profitabilă a materialelor de înaltă rezistență, absența fisurilor și reducerea cheltuielilor de armare), betonul armat precomprimat este utilizat cu succes în structurile de susținere ale clădirilor și structurilor inginerești. Un neajuns de bază al betonului armat, greutate mare pe volum, este eliminat într-o măsură considerabilă prin utilizarea betonului ușor (cu umpluturi poroase artificiale și naturale) și a betonului celular.

utilizarea pe scară largă a betonului armat în construcțiile moderne a rezultat din avantajele sale tehnice și economice în comparație cu alte materiale. Structurile din beton armat sunt rezistente la foc și durabile și nu necesită măsuri speciale de protecție împotriva influențelor atmosferice distructive. Rezistența betonului crește cu timpul; iar armarea nu este supusă coroziunii, deoarece este protejată de betonul înconjurător. Betonul armat are o capacitate mare de susținere și suportă sarcini statice și dinamice, inclusiv sarcini seismice. Structurile și elementele structurale cu forme extrem de diverse și o mare expresivitate arhitecturală sunt relativ ușor de Creat cu beton forțat. Conținutul de bază al betonului armat constă din materiale comune—piatră zdrobită, pietriș și nisip. Utilizarea betonului armat prefabricat face posibilă o creștere semnificativă a nivelului de industrializare a construcțiilor. Elementele structurale sunt fabricate în avans la instalații bine echipate și numai asamblarea componentelor finite cu echipamente mecanizate se realizează pe șantierele de construcții. Astfel, sunt asigurate rate ridicate de construcție a clădirilor și structurilor, precum și economii în cheltuielile monetare și de muncă.

începutul utilizării betonului armat este în general asociat cu grădinarul parizian J. Maunier, care a obținut o serie de brevete în Franța și în alte țări pentru invenții care utilizează beton armat. Primul său brevet, pentru o cadă de flori realizată dintr-o rețea de sârmă acoperită cu mortar de ciment, datează din 1867. De fapt, structurile din beton cu armătură din oțel au fost construite chiar mai devreme. Betonul armat a început să joace un rol vizibil în tehnologia de construcție a Rusiei, Europei de Vest și Americii abia la sfârșitul secolului al 19-lea. Un mare credit pentru dezvoltarea betonului forțat în Rusia se datorează profesorului N. A. Beleliubskii, sub conducerea căruia au fost construite o serie de structuri și au fost efectuate teste ale diferiților membri structurali din beton armat. La începutul secolului 20, proeminenți oameni de știință ruși—profesori I. G. Maliuga, N. A. Zhitkevich, S. I. Druzhinin și N. K. Lakhtin-a lucrat la probleme legate de tehnologia betonului, de operațiunile din beton și beton armat și de proiectarea structurilor care utilizează beton armat. Au apărut modele originale propuse de inginerii N. M. Abramov și A. F. Loleit. Centrala Hidroelectrică Volkhov a fost prima structură mare din Uniunea Sovietică care a fost realizată cu beton și beton armat; a servit ca o școală practică importantă pentru specialiștii sovietici în beton armat. În anii următori, betonul forțat a fost utilizat în cantități din ce în ce mai mari. Realizările semnificative în dezvoltarea teoriei proiectării structurale folosind acest nou material de construcție au contribuit la extinderea producției de beton armat. Metoda progresivă de proiectare structurală a betonului armat în ceea ce privește stadiul de colaps, care a fost dezvoltat de oamenii de știință sovietici A. A. Gvozdev, la. V. Stoliarov, V. I. Murashev și alții, pe baza propunerilor lui A. F. Loleit, au început să fie folosiți în URSS în 1938. Această metodă a fost dezvoltată în mod cuprinzător în proiectarea structurilor din beton reinfored pentru stări limitative. Realizările școlii sovietice a teoriei betonului armat au primit recunoaștere universală și sunt utilizate în majoritatea țărilor străine. Îmbunătățirea în continuare a betonului armat și extinderea sferelor de aplicare a acestuia sunt legate de desfășurarea unei game largi de operațiuni de cercetare științifică. Se anticipează creșteri semnificative ale nivelului tehnic al betonului armat prin reducerea greutății sale pe volum, utilizarea betonului și armăturii de înaltă rezistență, dezvoltarea metodelor de proiectare structurală a betonului armat pentru influențe externe complexe și o creștere a durabilității betonului armat sub influența unui mediu coroziv.