Armeret beton ( tysk : Stahlbeton ) er et byggemateriale bestående af beton og stål [1] . Patenteret i 1867 af Joseph Monnier [2] som materiale til fremstilling af baljer til planter.
I 1895, for at fremskynde byggeprocessen af kirken til ære for den hellige jomfru Marias himmelfart i Skt. Petersborg på Vasilyevsky Island, besluttede civilarkitekten V. A. Kosyakov at bruge armeret beton i stedet for mursten til opførelsen af hovedbuer, og allerede den 18. december (30.) 1897, Hovedgangen
I 1912 blev den første armerede betonkonstruktion i Rusland, Rybinsk-tårnet , bygget .
Udviklingen af teorien om armeret beton i Rusland i første halvdel af det 20. århundrede er forbundet med navnene på A. F. Loleit , A. A. Gvozdev , V. V. Mikhailov , M. S. Borishansky, A. P. Vasiliev, V. I. Murashev, P L. Pasternak , Ya. Stolyarov , O. Ya. Berg og andre.
I det 20. århundrede blev armeret beton det mest almindelige materiale i byggeriet (se Pietro Nervi ) og spillede en væsentlig rolle i udviklingen af sådanne arkitektoniske tendenser som modernisme og funktionalisme .
De positive egenskaber ved armerede betonkonstruktioner omfatter:
Ulemperne ved armerede betonkonstruktioner omfatter:
Der er præfabrikeret armeret beton (armerede betonkonstruktioner fremstilles på fabrikken, derefter monteret i en færdig struktur) og monolitisk armeret beton (støbning udføres direkte på byggepladsen), samt præfabrikerede monolitiske (præfabrikerede strukturer anvendes som f.eks. en forskalling tilbage - fordelene ved monolitiske og præfabrikerede strukturer kombineres ).
I Rusland er det sædvanligt at beregne armerede betonelementer: ifølge den 1. og 2. gruppe af grænsetilstande:
Opgaverne med beregning af armerede betonkonstruktioner for 1. gruppe af grænsetilstande omfatter:
Forstærkning af strukturer udføres som regel med separate stålstænger eller masker, rammer. Diameteren af stængerne og arten af deres placering bestemmes af beregninger. I dette tilfælde overholdes følgende princip - forstærkning installeres i strakte zoner af beton eller i komprimerede zoner med utilstrækkelig styrke af sidstnævnte såvel som af strukturelle årsager.
Ved beregning af armeret betonbøjningselementer er hovedmålet at bestemme det nødvendige areal af arbejdsarmeringen i overensstemmelse med de givne kræfter (direkte problem) eller at bestemme elementets faktiske bæreevne i henhold til de givne geometriske og styrkeparametre (omvendt problem).
Af arbejdets art skelnes bøjningselementer ( bjælker , plader), centralt og excentrisk sammenpressede elementer ( søjler , centralt og excentrisk sammenpressede, strakte elementer (spærelementer)).
Når ethvert element er bøjet, opstår der en komprimeret og strakt zone i det (se figur), et bøjningsmoment og en tværgående kraft. Bøjede armerede betonelementer beregnes som regel i henhold til styrken af følgende typer sektioner:
I et typisk tilfælde udføres forstærkningen af bjælken ved langsgående og tværgående forstærkning (se figur).
Designelementer:
Den øverste armering kan strækkes og den nederste komprimeres, hvis den ydre kraft virker i modsat retning.
Vigtigste designparametre:
Armering (2), installeret i spændingszonen, tjener til at styrke det armerede betonelement, betonen, hvori på grund af sine egenskaber hurtigt kollapser, når den strækkes. Armering (1) installeres normalt i den komprimerede zone uden beregning (på grund af behovet for at svejse tværgående armering til den), i sjældne tilfælde styrker den øvre armering den komprimerede betonzone. Trækarmeringen og den komprimerede betonzone (og nogle gange kompressionsarmeringen) giver elementets styrke i normale sektioner (se figur).
Tværarmeringen (3) bruges til at sikre styrken af skrå eller rumlige sektioner (se figur).
Fordelingsanker (4) har et konstruktivt formål. Ved udstøbning binder det armeringen til en ramme.
Ødelæggelsen af elementet i begge tilfælde sker på grund af ødelæggelsen af beton ved trækspændinger. Armeringen monteres i retning af trækspændinger for at styrke elementet.
Bjælker og plader med lille højde (op til 150 mm) kan designes uden installation af top- og tværgående armering.
Plader er forstærket efter samme princip som bjælker, kun bredden B i tilfælde af en plade overstiger væsentligt højden H, der er flere langsgående stænger (1 og 2), de er jævnt fordelt over hele sektionens bredde.
Udover styrkeberegningen udføres for bjælker og plader stivhedsberegningen (afbøjning i midten af spændet under påvirkning af en belastning normaliseres) og revnemodstand (revneåbningsbredden i spændingszonen normaliseres).
Når et langt element komprimeres, er det karakteriseret ved tab af stabilitet (se figur). I dette tilfælde minder arten af arbejdet med det komprimerede element noget om arbejdet med et bøjet element, men i de fleste tilfælde optræder en strakt zone ikke i elementet.
Hvis bøjningen af det komprimerede element er signifikant, så beregnes det som excentrisk komprimeret. Designet af en excentrisk komprimeret søjle svarer til en centralt komprimeret søjle, men i det væsentlige fungerer (og beregnes) disse elementer på forskellige måder. Elementet vil også blive excentrisk komprimeret, hvis der ud over den lodrette kraft virker en betydelig vandret kraft på det (for eksempel vind, jordtryk på støttemuren).
En typisk søjlearmering er vist på figuren.
på billedet:1 - langsgående armering
2 - tværgående armering
I det komprimerede element er al langsgående armering (1) komprimeret, den opfatter sammentrykning sammen med beton. Tværarmeringen (2) sikrer stabiliteten af armeringsjernene og forhindrer dem i at bukke .
Søjler betragtes som massive, hvis mindste tværsnitsside er større end eller lig med 400 mm. Massive sektioner har evnen til at øge betonens styrke i lang tid, det vil sige under hensyntagen til den mulige stigning i belastninger i fremtiden (og endda truslen om progressiv ødelæggelse - terrorangreb, eksplosioner osv.) - de har en fordel i forhold til ikke-massive søjler. At. øjeblikkelige besparelser i dag giver ikke mening i fremtiden, og derudover er små sektioner ikke teknologisk avancerede i fremstillingen. Der er behov for en balance mellem økonomi, strukturens masse osv. livsbekræftende byggeri (Bæredygtigt byggeri).
Produktionen af armerede betonkonstruktioner omfatter følgende teknologiske processer:
Essensen af præfabrikerede armerede betonkonstruktioner, kontra monolitiske, er, at strukturerne fremstilles på fabrikkerne af armerede betonprodukter (armerede betonprodukter) og derefter leveret til byggepladsen og monteret i designposition. Den største fordel ved den præfabrikerede betonteknologi er, at de centrale teknologiske processer finder sted i anlægget. Dette gør det muligt at opnå høje rater med hensyn til produktionstid og kvalitet af strukturer. Derudover er fremstilling af forspændte armerede betonkonstruktioner som regel kun mulig på fabrikken.
Ulempen ved fabriksfremstillingsmetoden er manglende evne til at producere en bred vifte af designs. Dette gælder især for de mange forskellige former for fremstillede strukturer, som er begrænset til standardforskalling. Faktisk er det kun strukturer, der kræver massepåføring, der fremstilles på armeret betonfabrikker. I lyset af denne omstændighed fører den udbredte indførelse af præfabrikeret betonteknologi til fremkomsten af et stort antal bygninger af samme type, hvilket igen fører til en reduktion i byggeomkostningerne. Et sådant fænomen blev observeret i USSR i perioden med massekonstruktion.
Meget opmærksomhed på betonvarefabrikken er lagt til den teknologiske ordning for fremstilling. Der anvendes flere teknologiske ordninger:
I transportør- og flowaggregatteknologier anvendes forskallingsmetoden.
Til fremstilling af forspændte strukturer anvendes to metoder til at skabe forspænding: spænding på stop og spænding på beton, samt to hovedmetoder til spænding af armering: elektrotermisk og elektrotermomekanisk. En variation af bænkteknologien er den formløse støbningsteknologi ( BOF ) ved hjælp af forspænding. Forskallingslinjeudstyr inkluderer:
Der anvendes formemaskiner til formløs støbning, glideformningsteknologi, vibrokompression og ekstruderingsteknologi.
Ved fremstilling af monolitiske armerede betonkonstruktioner skal det tages i betragtning, at armeringens fysiske og mekaniske egenskaber er relativt stabile, men de samme egenskaber af beton ændrer sig over tid. Det er altid nødvendigt at finde et kompromis mellem reserverne i design og design (valget af former og sektioner - valget mellem pålidelighed, "liv", men sværhedsgraden af massive strukturer og mellem elegance, delikatesse, lethed, men "dødhed" " af strukturer med et stort overflademodul), omkostninger og kvalitetsråmaterialer, omkostningerne ved fremstilling af monolitiske armerede betonkonstruktioner, styrkelse af den operationelle kontrol af ingeniører og tekniske arbejdere på alle stadier, tildeling af foranstaltninger til pleje af beton, beskyttelse over tid (skabelse betingelser for at øge dets egenskaber over tid, hvilket kan være nødvendigt på det tidspunkt, hvor operationen begynder at modstå progressiv ødelæggelse), styring af dynamikken i et sæt grundlæggende styrke- og deformationskarakteristika for beton [5] [6] . Det vil sige, at meget afhænger af, fra hvis position strukturer og teknologi designes, arbejde udføres og kontrolleres, og hvad der sættes på spidsen: pålidelighed og holdbarhed, økonomi, fremstillingsevne, driftssikkerhed, mulighed for yderligere anvendelse gennem forstærkninger og ombygninger. , den såkaldte en rationel tilgang, det vil sige at designe fra det modsatte (først tænker vi på, hvordan de næste generationer vil skille det hele ad og genbruge det) [7] .
For at beskytte armerede betonkonstruktioner bruges specielle polymersammensætninger til at isolere overfladelaget af armeret beton fra negative miljøpåvirkninger (kemiske midler, mekaniske påvirkninger). For at beskytte den armerede betonbase anvendes forskellige typer beskyttelsesstrukturer, som gør det muligt at ændre mineraloverfladens operationelle egenskaber - øge slidstyrken, reducere støvadskillelse, give dekorative egenskaber (farve og glans) og forbedre kemisk modstand. Polymerbelægninger påført armeret betonbaser er klassificeret efter typer: afstøvningsimprægneringer, tyndtlagsbelægninger, selvnivellerende gulve , stærkt fyldte belægninger.
En anden metode til at beskytte armerede betonkonstruktioner er at belægge armeringen med zinkfosfat [8] . Zinkfosfat reagerer langsomt med et ætsende kemikalie (f.eks. alkali) og danner en permanent apatitbelægning .
For at beskytte armerede betonkonstruktioner mod virkningerne af vand og aggressive miljøer anvendes også gennemtrængende vandtætning , som ændrer betonstrukturen, øger dens vandmodstand, hvilket forhindrer ødelæggelse af betonkonstruktioner og korrosion af armering .
Armering med kompositter anvendes til langsgående og tværgående armering af stangelementer, til at skabe forstærkende forstærkningsskaller på søjler og understøtninger af broer, overføringer, søjlekonsoller, til at forstærke plader, skaller, spærelementer og andre strukturer.
AnsøgningshistorikDet første store anlæg i Rusland, hvor der blev brugt forstærkning med kompositmaterialer (især fiberforstærket plast - FAP-forstærkning) var overføringen af den tredje transportring i Moskva i 2001 [9] .
Brugen af kompositmaterialer har følgende fordele:
Den rationelle grad af forstærkning ved hjælp af FAP-systemet er intervallet 10-60% af den indledende bæreevne af den forstærkede struktur [10] . Armeringsmaterialets vedhæftningsstyrke er i langt de fleste tilfælde højere end trækstyrken for de mest almindelige konstruktionsbetoner ( op til klasse B60).
Brugen af moderne materialer og teknologier til at klæbe udvendig forstærkning, med korrekt kvalitetskontrol af byggearbejde, eliminerer praktisk talt muligheden for delaminering af strukturen langs FAP-betongrænsen.
Et numerisk eksperiment, hvor arbejdet med beton blev vist ved hjælp af William og Warnke styrkekriteriet, viste, at bidraget fra FRP til den samlede styrke af den skrå sektion i høj grad afhænger af tilstedeværelsen og procentdelen af armering med ståltværarmering. Med en stigning i procentdelen af armering med stålarmering falder effektiviteten af armeringssystemet. Hovedtypen for ødelæggelse af den armerede bjælke er punkteringen af grundbetonen, startende fra punkterne med maksimale hovedtrækspændinger ved de frie ender af de udvendige armeringsklemmer [11] .
Eksterne forstærkningssystemer er sæt af kulstofmaterialer, polymere bindemidler, specielle primere, spartelmasser og reparationsblandinger beregnet til strukturel forstærkning af bygningskonstruktioner: armeret beton, mursten, sten eller træ. Essensen af denne metode er at øge styrken af elementer, der opfatter belastninger under driften af bygninger og strukturer, ved hjælp af kulstofstoffer, lameller og gitre. Forstærkning af bygningskonstruktioner med kulfiber øger bæreevnen uden at ændre objektets strukturelle skema.
Fordele ved strukturel forstærkning med kulfiberTematiske steder | ||||
---|---|---|---|---|
Ordbøger og encyklopædier | ||||
|