Залізобетонні конструкції/Основні поняття про збірні та монолітні несучі, попередньо-напружені конструкції будівель та їх елементи

Основні поняття та визначення

Залізобетòном називають комплексний будівельний матеріал, в якому бетон та арматура поєднані взаємним надійним щепленням, працюють під навантаженням як єдине монолітне тіло.
Збірні залізобетонні конструкції - такі конструкції, які виготовляють на заводах чи полігонах, та монтують на будівельному майданчику за допомогою механізмів.
Монолітні залізобетонні конструкції зводяться на будівельному майданчику у спеціально виставленій опалубці.

Несучі залізобетонні конструкції - це такі збк, які сприймають навантаження від власної ваги; від інших конструкцій, що на них опираються, та змінні навантаження (корисні на перекриття, снігові, пилові на покриття, вітрові на фасади, докладніше див. Навантаження та впливи).

Залізобетонні елементи - прості балки, суцільні плити (монолітні), порожнисті тощо. залізобетонні конструкції складаються з елементів, які можуть працювати по-різному (наприклад, колона працює на позацентровий стиск, а її консоль на розтяг).
Попередньо-напружені залізобетонні конструкції - це такі конструкції, в яких несуча поздовжня арматура вкладається з поперечним натяжінням(див докладніше в ін. розділах).
Залізобетонні конструкції без попереднього напруження - такі, в яких несуча поздовжня арматура вкладається без натяжіння у вигляді каркасів та сіток.

Міцність - механічна властивість матеріалу, що відображає його здатність протидіяти діям, яка надається в одиницях напруження Клас бетону - показник міцності бетону на стиск, нижче якого знаходиться лише 5 % вибірки всієї виміряної міцності бетону даного складу..
Марка бетону - гарантоване значення призначеної величини (водонепроникності, морозостійкості, середньої густини), встановленої вимогами відповідних нормативних документів.

Арматура - лінійно протяжний елемент у конструкції з бетону, призначений для сприйняття розтягувальних або стискальних зусиль. У будівлях і спорудах використовують арматуру у вигляді стрижнів, дроту або (та) канатів. Арматура попередньо напружена - арматура, яку піддають попередньому напруженню перед або після виготовлення бетонного чи залізобетонного елемента.
Клас арматури - показник міцності арматури на розтяг, який відповідає гарантованому значенню межі (фізичної або умовної) текучості в МПа, встановленої вимогами відповідних нормативних документів.

Несуча здатність - характеристика конструкції або будівлі, споруди в цілому, яка визначається величиною навантаження чи дії, яка відповідає граничному стану першої групи.
Граничні стани - стани, за межами яких конструкція більше не задовольняє розрахункові критерії.

Загальні відомості про бетони для несучих конструкцій та їх основні характеристики

Бето́н — штучний каменеподібний матеріал, результат раціонально підібраної суміші в'яжучого, заповнювачів, води і, при потребі, спеціальних добавок. Основною задачею бетону є бути достатньо міцним. Характеристичні значення міцності і деформативності бетону та відповідні механічні характеристики бетону, необхідні для проєктування, згідно діючого нормативного документу ДБН В.2.6-98:2009 , представлені у Табл. 1

Розрахунковий опір матеріалів (бетону й арматури) завжди менше нормативного, тобто з метою підвищення надійності розрахунку дійсні міцнісні характеристики матеріалів штучно занижуються.

Міцність бетону на стиск

Міцність бетону на стиск$f_{c}$ (За СНіПом - $R$) визначається через класи міцності бетону С (за СНіПом - В), які пов'язані з характеристичною кубовою міцністю $f_{ck,cube}$, гарантованою з 95% імовірністю.

Кубова міцність бетону на стиск

Визначається при випробуванні стандартних кубів, розмірами 15х15х15 см на стиск у віці 28 діб після зберігання у камері нормального твердіння (при температурі 18-22°С), відносній вологості 90-95% і зі статистичною забезпеченістю 0,95. Залежність міцності від часу представлена на Рис. 1.
Ця міцність з′ясовується для визначення класу бетону на осьовий стиск.

Призмова міцність бетону на стиск

Призмова міцність - це відношення руйнівної осьової стискальної сили зразка призми стандартних розмірів до площі його перерізу, нормального до цієї сили. Визначається випробуванням призм на стиск, в яких висота в чотири рази більша за ширину зразка (15х15х60 чи 10х10х40 см), тобто $h=4a$. При таких співвідношеннях зразка, немає впливу сил тертя та сил гнучкості. За результатами випробувань призм визначають нормативну призмову міцність бетону. В подальшому, визначають xарактеристичне $f_{ck}$ i розрахункове значення $f_{cd}$ міцності бетону на стиск (нормативний $R_{bn}$ і розрахунковий $R_{b}$ опір бетону за СНиП 2.03.01-84*), що використовують у розрахунках.

Міцність бетону на розтяг

Ця міцність визначається випробуванням на розрив призм-вісімок і ґрунтується на найбільших напруженнях, що виникають при розтягу, може бути визначена через клас його міцності. У разі визначення опору на через міцність на розтяг при розколюванні $f_{ct,sp}$ відповідне значення осьової міцності на розтяг $f_{ct}$ може прийматись, як: $f_{ct}=0,9f_{ct,sp}$.
Результати випробувань використовують для визначення класу бетону на осьовий розтяг та характеристичного $f_{ctk}$ та розрахункового значення $f_{ctd}$ міцності бетону на осьовий розтяг (за СНіПом - нормативний $R_{btn}$ і розрахунковий опір $R_{bt}$ бетону на розтяг).

Загальні відомості про арматуру для несучих залізобетонних конструкцій та її основні характеристики

Різні види арматурних виробів

Армату́ра — металеві вироби(стержні), що застосовуються для армування залізобетонних конструкцій з метою посилення їхньої міцності, яку розміщують згідно до розрахунку або за конструктивними і виробничими вимогами.
Призначення арматури полягає у сприйнятті напружень, що розтягують, чи зміцненні стиснутого бетону.

Класифікація арматури

За способом виготовлення:

• холоднотягнута дротова;
• гарячекатана стержнева;
• термо-механічно зміцнена.

За профілем поверхні:

Вид поверхні арматурних стержнів:
За СНіПом: а – гладка; б – періодичного профілю А-ІІ; в – те ж, А-ІІІ та А-ІV; г – з окремими вм'ятинами; за діючим ДСТУ: д, е – серповидний; 1 – вид з боку вм'ятин; 2 – вид з гладкої сторони/

За фізико-механічними характеристиками арматурну сталь класифікують так:

• пластична (м'яка);
• підвищеної міцності (напівтверда);
• високоміцна (тверда).
  

Кожен тип сталей має свою міцність й деформативні характеристики.

Класи арматурної сталі

Класи арматурної сталі визначають за основними фізико-механічними характеристиками арматурних сталей.

Різновиди, особливості роботи під навантаженням та конструювання монолітного перекриття будівель

Склад, навантаження та конструювання конструкції безбалкових перекриттів будівель

Різновиди, особливості роботи під навантаженням залізобетонних конструкцій покриття будівлі

Різновиди, особливості роботи під навантаженням конструкції одноповерхових будівель