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.