Краткий исторический обзор

Содержание

Лекция №1. Введение.. 5

1.1. Краткий исторический обзор. 5

1.2. Области применения железобетонных и каменных конструкций.. 7

1.3. Перспективы развития.. 8

Лекция №2. Общие положения.. 10

2.1. Сущность железобетона.. 10

2.2. Достоинства и недостатки железобетонных конструкций.. 11

2.3. Виды железобетонных конструкций.. 11

Лекция №3. Бетон.. 12

3.1. Общие сведения.. 12

3.2. Классификация бетонов. 12

3.3. Структура бетона.. 12

3.4. Собственные деформации бетона.. 13

3.5. Прочность бетона.. 13

3.5.1. Кубиковая прочность. 13

3.5.2. Призменная прочность. 14

3.5.3. Прочность бетона на осевое растяжение. 14

3.5.4. Прочность бетона на срез и скалывание. 15

3.5.5. Классы и марки бетона. 15

3.5.6. Прочность бетона при длительном действии нагрузки. 17

3.5.7. Прочность бетона при многократно повторяемых нагрузках. 17

3.5.8. Динамическая прочность бетона. 17

3.6. Деформативность бетона.. 17

3.6.1. Деформации при однократном загружении кратковременной нагрузкой. 18

3.6.2. Деформации при длительном действии нагрузки. 19

3.6.3. Деформации бетона при многократно повторяющемся действии нагрузки. 19

3.6.4. Предельные деформации бетона перед разрушением.. 20

3.6.5. Модуль деформации. 20

Лекция №4. Арматура.. 21

4.1. Виды арматуры... 21

4.2. Физико-механические свойства сталей.. 21

4.3. Классификация арматуры... 23

4.4. Применение арматуры в конструкциях.. 24

4.5. Арматурные сварные изделия.. 24

4.6. Арматурные проволочные изделия.. 25

4.7. Соединения арматуры... 25

4.8. Неметаллическая арматура.. 25

Лекция №5. Железобетон. Свойства.. 26

5.1. Сцепление арматуры с бетоном.. 26

5.2. Условия совместной работы бетона и арматуры... 26

5.3. Анкеровка арматуры в бетоне. 27

5.4. Защитный слой бетона в железобетонных элементах.. 27

5.5. Собственные напряжения в железобетоне. 28

5.6. Коррозия железобетона и меры защиты от нее. 28

Лекция №6. Основы теории сопротивления железобетона.. 28

6.1. Стадии напряженно-деформированного состояния (НДС) 28

6.2. Метод расчета железобетонных конструкций по предельным состояниям.. 30

6.2.1. Две группы предельных состояний. 31

6.2.2. Классификация нагрузок. Нормативные и расчетные нагрузки. 31

6.2.3. Нормативные и расчетные сопротивления бетона. 32

6.2.4. Нормативные и расчетные сопротивления арматуры.. 33

6.2.5. Коэффициенты метода предельных состояний. 33

Лекция №7. Изгибаемые элементы... 34

7.1. Конструктивные требования к армированию элементов. 34

7.2. Конструирование плит. 34

7.3. Конструирование балок.. 35

7.4. Расчет сечений изгибаемых балок по предельным состояниям I группы... 36

7.4.1. Общий способ расчета прочности по нормальным сечениям.. 36

7.4.2. Расчет прочности по нормальным сечениям элементов. 37

прямоугольного и таврового профилей. 37

7.4.3. Расчет прочности элементов по наклонным сечениям.. 42

Лекция №8. Внецентренно-сжатые элементы... 46

8.1. Конструирование внецентренно-сжатых элементов. 46

8.2. Расчет прочности внецентренно-сжатых элементов. 47

8.3. Учет влияния гибкости на несущую способность внецентренно-сжатых элементов. 49

8.4. Сжатые элементы, усиленные косвенным армированием.. 50

8.5. Расчет прочности элементов на местное действие нагрузки.. 50

Лекция №9. Растянутые элементы... 53

9.1. Конструктивные особенности.. 53

9.2. Расчет прочности центрально-растянутых элементов. 54

9.3. Расчет прочности внецентренно-растянутых элементов. 54

приложение 1. 53

приложение 2. 53

Литература.. 53

Лекция №1. Введение

Краткий исторический обзор

Железобетон по сравнению с другими строительными материалами появился сравнительно недавно и почти одновременно в Европе и Америке. Его история насчитывает не более 150 лет. Однако к настоящему времени он получил самое широкое распространение в строительстве, имеет свою историю и своих выдающихся деятелей.

Появление железобетонных конструкций связано с большим ростом промышленности, транспорта и торговли во второй половине XIX в.

Исследования покрытий Царскосельского Дворца показали, что русские мастера еще в 1802 г. применяли армированный бетон, однако они не считали, что получили новый строительный материал, и не патентовали его.

Первым изделием из железобетона была лодка, построенная Ламбо во Франции в 1850 г. Первые патенты на изготовление изделий из железобетона были получены Монье в 1867... 1870 гг. В 1892 г. французский инженер Ф. Геннебик предложил монолитные железобетонные ребристые перекрытия и ряд других рациональных строительных конструкций. В России железобетон стали применять с 1886 г. для перекрытий по металлическим балкам.

В 1885 г. в Германии инж. Вайс и проф. Баушингер провели первые научные опыты по определению прочности и огнестойкости железобетонных конструкций, сохранности железа в бетоне, сил сцепления арматуры с бетоном и пр. Тогда же впервые инж. М. Кёнен высказал предположение, подтвержденное опытами, что арматура должна располагаться в тех частях конструкции, где можно ожидать растягивающие усилия.

В 1886 г. М. Кёнен предложил первый метод расчета железобетонных плит, который способствовал развитию интереса к новому материалу и более широкому распространению железобетона в Германии и Австро-Венгрии.

В 1891 г. талантливейший русский строитель проф. Н. А. Белелюбский первым провел серию испытаний железобетонных конструкций: плит, балок, арок, резервуаров, силосов для зерна, моста пролётом 17 м. В 1911 г. в России были изданы первые технические условия и нормы для железобетонных сооружений.

Конец XIX в. можно считать началом первого этапа в развитии железобетона. С этого времени повсеместно вошел в практику и метод расчета бетонных конструкций по допустимым напряжениям, основанный на законах сопротивления упругих материалов.

В 1904 г. в г. Николаеве по проекту инженеров Н. Пятницкого и А. Барышникова был построен первый в мире морской маяк из монолитного железобетона высотой 36 м, со стенами толщиной 10 см вверху и до 20 см внизу.

Впервые идея предварительного напряжения элементов, работающих на растяжение, была выдвинута и осуществлена в 1861 г. русским артиллерийским инж. А. В. Гадолиным применительно к изготовлению стальных стволов артиллерийских орудий.

После революции железобетонное строительство в России получило невиданный в мире размах. Необходимость максимально экономить материал и снижать стоимость железобетонных конструкций вынуждала советскую школу учитывать все наиболее передовое в европейской и американской практике и широко развивать собственные теоретические и экспериментальные исследования в области железобетона. Это, в свою очередь, способствовало значительному расширению применения железобетона в гидротехническом и жилищно-гражданском строительстве.

В 1925... 1932 гг. советские ученые В. М. Келдыш, А. Ф. Лолейт, А. А. Гвоздев. П. Л. Пастернак и другие на базе широких экспериментальных работ разработали общие методы расчета статически неопределимых стержневых систем (арок и рам), которые позволили запроектировать и построить много уникальных для своего времени общественных и промышленных зданий из железобетона: Центральный телеграф, Дом «Известий», здания министерств легкой промышленности и земледелия в Москве, почтамт и Дом промышленности в Харькове, Дома Советов в Ленинграде, Минске, Киеве и ряд других крупных сооружении.

В гидротехническом строительстве впервые железобетон был применен при строительстве Волховской ГЭС (1921... 1926 гг.), крупнейшей по тому времени. Вслед за Волховской ГЭС были построены ДнепроГЭС (1927... 1932 гг.), Нижне-Свирская ГЭС (1928... 1934 гг.), в которых бетон и железобетон применялись еще более широко.

Примерно в 1928 г. железобетон стал широко использоваться в строительстве тонкостенных пространственных конструкций: разнообразных оболочках, складах, шатрах, сводах и куполах. Советский ученый В. 3. Власов первым разработал общий практический метод расчета оболочек, значительно опередив зарубежную науку в этой области. Первый тонкостенный купол значительного диаметра (28 м) был построен в 1929 г. в Москве для планетария, а самый большой в то время гладкий купол диаметром 55, 5 м был сооружен в 1934 г. над зрительным залом театра в Новосибирске. Конструкцию купола разработал инж. Б. Ф. Матери по идее и под руководством П. Л. Пастернака.

Применение в строительстве рамных и тонкостенных пространственных систем с использованием их жесткости и монолитности следует считать вторым этапом в развитии железобетона.

В 1936 г. в СССР впервые был применен предварительно напряженный железобетон для изготовления опор канатной сети на закавказских железных дорогах. Широкому внедрению предварительно напряженных железобетонных конструкций во многом способствовали работы ученых В. В. Михайлова, А. А. Гвоздева, С. А. Дмитриева и др.

На основе глубокого изучения физических и упругопластических свойств железобетона, а также экспериментальных данных А. Ф. Лолейт, А. А. Гвоздев и другие (1931... 1934 гг.) создали теорию расчета железобетона по разрушающим усилиям. Она была положена в основу норм (ОСТ 90003-38), по которым рассчитывали все промышленные и гражданские здания и сооружения.

Широкую индустриализацию железобетонного строительства, развитие предварительно напряженных конструкций, внедрение высокопрочных материалов и разработку нового метода расчета железобетонных конструкций следует считать началом третьего этапа в развитии железобетонных конструкций. Выдающимся примером третьего этапа может служить построенная в 1965 г. башня Большого московского телецентра общей высотой 522 м.

Под каменными конструкциями понимают несущие и ограждающие конструкции зданий и сооружений, выполненных путём соединения отдельных камней или каменных изделий строительным раствором.

Каменные конструкции - наиболее древние, поскольку простейшие их виды можно было выполнять примитивными инструментами. В течение многих веков основным строительным материалом был камень. Известны сооружения из необработанных естественных камней еще каменного века. Во многих странах сохранилось большое количество выдающихся памятников каменного зодчества (крепости, соборы, дворцы и кремли). Позже для каменных конструкций применяли естественный камень, кирпич - как сырец, так и обожженный. Многие годы кирпич был основным материалом.

Желание зодчих совершенствовать конструкции требовало разработки способов их расчёта. В 1638 г. Галилей впервые определил несущую способность изгибаемого бруса. В конце XVIII в. Кулон предложил теорию расчёта каменного свода.

В первом опубликованном в России научном труде о прочности каменной кладки было изучено напряженное состояние каменной кладки при сжатии. Автор В. А. Гастев доказал, что при сжатии кладки каждый кирпич подвергается изгибу и в нем возникают напряжения сжатия, среза и растяжения.

К середине 30-х гг. методы расчета прочности каменных конструкций уже были основаны на большом экспериментальном материале. За период с 30-х до 50-х гг. произошла существенная эволюция каменных конструкций и материалов. Значительно расширилась область применения кирпичных стен, было внедрено армирование кирпичной кладки на основе теории расчета армокаменных конструкций.

В 30-е гг. советскими учеными были разработаны новые методы производства работ в зимнее время, в том числе и каменных. Многочисленные исследования прочности кладки, выполненной методом замораживания раствора с твердением его после оттаивания, новые издания соответствующих нормативных документов позволили ликвидировать сезонность в строительстве. С 1931 г. в зимнее время кладку начали вести без тепляков.

В развитии теории и практики каменных конструкции велика роль В. П. Некрасова, Л. И. Онищика, С. А. Семенцова, С. В. Полякова, Ю. М. Иванова, В. А. Камейко, А. И. Рабиновича, И. Т. Котова, Н. И. Кравчени и других советских ученых.

Каменные конструкции возводят из имеющихся на местах материалов. Они просты в изготовлении, долговечны и огнестойки. Однако их возведение связано со значительными трудовыми затратами: каменные конструкции имеют сравнительно большую массу, высокую теплопроводность. Для повышения уровня механизации кладочных работ и сокращения сроков строительства в настоящее время применяют крупные блоки и панели заводского изготовления из кирпича, легких и ячеистых бетонов.