A vasbeton ( németül Stahlbeton ) betonból és acélból álló építőanyag [1] . Joseph Monnier [2] 1867 -ben szabadalmaztatta növényi kádak készítésének anyagaként .
1895-ben, hogy felgyorsítsa a Szentpétervári Nagyboldogasszony tiszteletére a Vasziljevszkij-szigeten a templom építését, V. A. Kosyakov polgári építész úgy döntött, hogy tégla helyett vasbetont használ a templom építéséhez. főíveket, és már 1897. december 18 -án (30-án) a Főfolyosót
1912-ben megépült Oroszország első vasbeton szerkezete, a Rybinsk Tower .
A vasbeton elméletének fejlődése Oroszországban a 20. század első felében A. F. Loleit , A. A. Gvozdev , V. V. Mihajlov , M. S. Borisanszkij, A. P. Vasziljev, V. I. Murasev, P L. Pasternak , Ya. V. Stolyarov , O. Ya. Berg és mások.
A 20. században a vasbeton az építőipar legelterjedtebb anyagává vált (lásd Pietro Nervi ), és jelentős szerepet játszott az olyan építészeti irányzatok kialakulásában, mint a modernizmus és a funkcionalizmus .
A vasbeton szerkezetek pozitív tulajdonságai a következők:
A vasbeton szerkezetek hátrányai a következők:
Létezik előregyártott vasbeton (a vasbeton szerkezeteket a gyárban gyártják, majd kész szerkezetbe szerelik) és monolit vasbeton (a betonozást közvetlenül az építkezésen végzik), valamint az előregyártott-monolit (előregyártott szerkezeteket pl. egy zsalu maradt - a monolit és az előregyártott szerkezetek előnyei kombinálódnak ).
Oroszországban a vasbeton elemeket szokás kiszámítani: a határállapotok 1. és 2. csoportja szerint:
A vasbeton szerkezetek számítási feladatai az 1. határállapotcsoporthoz a következők:
A szerkezetek megerősítését általában külön acélrudakkal vagy hálókkal, keretekkel végzik. A rudak átmérőjét és elhelyezkedésük jellegét számítások határozzák meg. Ebben az esetben a következő elvet kell betartani - a megerősítést beton feszített zónáiba vagy összenyomott zónáiba szerelik be, amelyeknek az utóbbi szilárdsága nem elegendő, valamint szerkezeti okokból.
A vasbeton hajlítóelemek számításánál a fő cél a munkavasalás szükséges felületének meghatározása az adott erőknek megfelelően (közvetlen probléma), vagy az elem tényleges teherbíró képességének meghatározása az adott geometriai és szilárdsági paraméterek szerint. (inverz probléma).
A munka jellege szerint hajlító elemek ( gerendák , födémek), központilag és excentrikusan összenyomott elemek ( oszlopok , központilag és excentrikusan összenyomott, feszített elemek (rácsos elemek) különböztethetők meg).
Bármely elem hajlítása esetén megjelenik benne egy összenyomott és feszített zóna (lásd az ábrát), egy hajlítónyomaték és egy keresztirányú erő. A hajlított vasbeton elemeket általában a következő típusú szakaszok szilárdsága szerint számítják ki:
Tipikus esetben a gerenda megerősítését hosszanti és keresztirányú vasalással végzik (lásd ábra).
Tervezési elemek:
A felső vasalás nyújtható, az alsó pedig összenyomható, ha a külső erő ellentétes irányba hat.
Fő tervezési paraméterek:
A feszítési zónába beépített vasalás (2) a vasbeton elem erősítését szolgálja, a beton, amelyben tulajdonságainak köszönhetően feszítéskor gyorsan összeesik. A vasalás (1) általában számítás nélkül kerül beépítésre az összenyomott zónába (mert keresztirányú vasalást kell ráhegeszteni), ritka esetekben a felső vasalás megerősíti az összenyomott betonzónát. A húzóvasalás és az összenyomott betonzóna (és esetenként a kompressziós vasalás) biztosítja az elem szilárdságát normál metszetekben (lásd az ábrát).
A keresztirányú merevítés (3) a ferde vagy térbeli szakaszok szilárdságának biztosítására szolgál (lásd az ábrát).
Az elosztó armatúra (4) építő jellegű. A betonozásnál a vasalást keretbe köti.
Az elem tönkremenetele mindkét esetben a beton húzófeszültségek általi tönkremenetele miatt következik be. A merevítést a húzófeszültségek irányában kell beépíteni, hogy megerősítse az elemet.
Kis magasságú (150 mm-ig) gerendák és födémek felső és keresztirányú vasalás nélkül is kialakíthatók.
A födémek a gerendákkal megegyező elv szerint vannak megerősítve, csak a B szélesség födém esetén jelentősen meghaladja a H magasságot, több a hosszanti rúd (1 és 2), ezek egyenletesen oszlanak el a szelvény teljes szélességében.
A szilárdsági számításon túlmenően a gerendák és födémek esetében a merevség számítását (a fesztáv közepén a terhelés hatására bekövetkező kihajlás normalizálódik) és a repedésállóságot (a feszítési zónában a repedésnyílás szélessége normalizálódik).
Egy hosszú elem összenyomásakor a stabilitás elvesztése jellemzi (lásd az ábrát). Ebben az esetben az összenyomott elem munkájának jellege némileg a hajlított elem munkájára emlékeztet, azonban a legtöbb esetben nem jelenik meg feszített zóna az elemben.
Ha az összenyomott elem hajlítása jelentős, akkor azt excentrikusan összenyomottnak számítjuk. Az excentrikusan összenyomott oszlop kialakítása hasonló a központilag összenyomott oszlopéhoz, de lényegében ezek az elemek eltérő módon működnek (és számítanak is). Ezenkívül az elem excentrikusan összenyomódik, ha a függőleges erőn kívül jelentős vízszintes erő hat rá (például szél, talajnyomás a támfalra).
Az ábrán egy tipikus oszloperősítés látható.
a képen:1 - hosszirányú megerősítés
2 - keresztirányú megerősítés
Az összenyomott elemben az összes hosszirányú vasalás (1) összenyomódik, az összenyomódást a betonnal együtt érzékeli. A keresztirányú merevítés (2) biztosítja a merevítőrudak stabilitását és megakadályozza azok kihajlását .
Masszívnak minősülnek az oszlopok, amelyek minimális keresztmetszeti oldala 400 mm-nél nagyobb vagy egyenlő. A masszív szakaszok képesek hosszú ideig növelni a beton szilárdságát, vagyis figyelembe véve a terhelések jövőbeni esetleges növekedését (sőt a fokozatos pusztulás veszélyét - terrortámadások, robbanások stb.) előny a nem tömeges oszlopokkal szemben. Hogy. a pillanatnyi megtakarításnak ma nincs értelme a jövőben, ráadásul a kis szakaszok technológiailag nem fejlettek a gyártásban. Egyensúlyra van szükség a gazdaságosság, a szerkezet tömege stb. között. életigenlő építkezés (Fenntartható építkezés).
A vasbeton szerkezetek gyártása a következő technológiai folyamatokat foglalja magában:
Az előregyártott vasbeton szerkezetek lényege a monolitokkal szemben, hogy a szerkezeteket a vasbeton termékek (vasbeton termékek) gyáraiban legyártják, majd az építkezésre szállítják és a tervezési pozícióban szerelik fel. Az előregyártott betontechnológia fő előnye, hogy a legfontosabb technológiai folyamatok az üzemben zajlanak. Ez lehetővé teszi a magas gyártási idő és a szerkezetek minőségének elérését. Ezenkívül az előfeszített vasbeton szerkezetek gyártása általában csak a gyárban lehetséges.
A gyári gyártási módszer hátránya, hogy képtelenség a tervek széles skálájának előállítására. Ez különösen igaz a gyártott szerkezetek sokféle formájára, amelyek a szabványos zsalukra korlátozódnak. Valójában csak tömeges alkalmazást igénylő szerkezeteket gyártanak vasbetongyárakban. Ennek fényében az előregyártott betontechnológia elterjedtsége nagyszámú azonos típusú épület kialakulásához vezet, ami viszont az építési költségek csökkenéséhez vezet. Ilyen jelenséget figyeltek meg a Szovjetunióban a tömeges építkezés időszakában.
A betongyártó üzemben nagy figyelmet fordítanak a gyártás technológiai sémájára. Számos technológiai sémát használnak:
A szállítószalagos és áramlásos aggregátumos technológiákban a zsaluzási módszert alkalmazzák.
Az előfeszített szerkezetek gyártásához az előfeszítés létrehozásának két módszerét alkalmazzák: az ütközők feszítését és a beton feszítését, valamint a vasalás feszítésének két fő módszerét: elektrotermikus és elektrotermomechanikus. Az asztali technológia egyik változata az előfeszítést alkalmazó formless fröccsöntési technológia ( BOF ). A zsaluzósor felszerelése a következőket tartalmazza:
Forma nélküli öntéshez formázógépeket használnak, csúszóformázó technológiát, vibrokompressziós és extrudálási technológiát.
A monolit vasbeton szerkezetek gyártása során figyelembe kell venni, hogy a vasalás fizikai és mechanikai jellemzői viszonylag stabilak, de a beton azonos jellemzői idővel változnak. Mindig meg kell találni a kompromisszumot a tervezés és a tervezés tartalékai között (a formák és metszetek kiválasztása - a választás a megbízhatóság, az "élet", de a masszív szerkezetek súlyossága és az elegancia, finomság, könnyedség, de "halottság" között. nagy felületi modulusú szerkezetek), költség és minőségi nyersanyagok, monolit vasbeton szerkezetek gyártási költsége, minden szakaszban a mérnöki és műszaki dolgozók általi működési ellenőrzés megerősítése, a beton gondozására vonatkozó intézkedések kijelölése, időnkénti védelme (létrehozása). jellemzői időbeli növelésének feltételei, ami szükséges lehet, mire a művelet elkezd ellenállni a fokozatos pusztulásnak), a beton alapvető szilárdsági és alakváltozási jellemzőinek halmazának dinamikájának szabályozása [5] [6] . Vagyis nagyon sok múlik azon, hogy kinek a pozíciójából tervezik a szerkezeteket, technológiát, végzik a munkát és irányítják, mi kerül előtérbe: megbízhatóság és tartósság, gazdaságosság, gyárthatóság, üzembiztonság, megerősítések, átépítések révén történő további alkalmazás lehetősége. , az úgynevezett racionális megközelítés, vagyis az ellentétből történő tervezés (először arra gondolunk, hogy a következő generációk hogyan szedik szét és használják fel újra) [7] .
A vasbeton szerkezetek védelme érdekében speciális polimer kompozíciókat használnak a vasbeton felületi rétegének elszigetelésére a negatív környezeti hatásoktól (kémiai anyagok, mechanikai hatások). A vasbeton alap védelmére különféle típusú védőszerkezeteket alkalmaznak, amelyek lehetővé teszik az ásványi felület működési tulajdonságainak módosítását - növelik a kopásállóságot, csökkentik a porleválasztást, dekoratív tulajdonságokat (szín és fényesség) biztosítanak, és javítják a vegyszerállóságot. A vasbeton alapokra felvitt polimer bevonatokat típusok szerint osztályozzák: pormentesítő impregnálások, vékonyrétegű bevonatok, önterülő padlók , erősen feltöltött bevonatok.
A vasbeton szerkezetek védelmének másik módja a vasalás cink-foszfáttal való bevonása [8] . A cink-foszfát lassan reagál egy maró hatású vegyszerrel (pl. lúg), és állandó apatit bevonatot képez.
A vasbeton szerkezetek víz és agresszív környezet hatásai elleni védelmére áthatoló vízszigetelést is alkalmaznak , amely módosítja a beton szerkezetét, növeli annak vízállóságát, ami megakadályozza a betonszerkezetek tönkremenetelét és a vasalás korrózióját .
A kompozitokkal történő megerősítést rúdelemek hossz- és keresztirányú megerősítésére használják, erősítő héjak létrehozására hidak oszlopain és tartóin, felüljárókon, oszlopkonzolokon, födémek, héjak, rácsos elemek és egyéb szerkezetek megerősítésére.
AlkalmazástörténetAz első nagy létesítmény Oroszországban, ahol kompozit anyagokkal történő megerősítést (különösen szálerősítésű műanyagot – FAP-erősítést) alkalmaztak, a harmadik szállítógyűrű felüljárója volt Moszkvában 2001-ben [9] .
A kompozit anyagok használatának a következő előnyei vannak:
A racionális megerősítés mértéke az FAP rendszer segítségével a megerősített szerkezet kezdeti teherbírásának 10-60%-a [10] . Az erősítőanyag tapadási szilárdsága az esetek túlnyomó többségében nagyobb, mint a legelterjedtebb szerkezeti betonok szakítószilárdsága (B60 osztályig).
A külső vasalás ragasztására szolgáló modern anyagok és technológiák alkalmazása az építési munkák megfelelő minőségellenőrzésével gyakorlatilag kiküszöböli a szerkezet leválásának lehetőségét az FAP-beton határ mentén.
Egy numerikus kísérlet, ahol a beton munkáját a William és Warnke szilárdsági kritérium segítségével mutatták be, azt mutatta, hogy az FRP hozzájárulása a ferde szakasz teljes szilárdságához nagymértékben függ az acél keresztirányú vasalás jelenlététől és százalékos arányától. Az acélmerevítéssel történő megerősítés százalékos arányának növekedésével a megerősítési rendszer hatékonysága csökken. A megerősített gerenda roncsolásának fő típusa az alapbeton átszúrása, a külső erősítő bilincsek szabad végeinél a maximális fő húzófeszültségek pontjaiból kiindulva [11] .
A külső erősítőrendszerek szén anyagokból, polimer kötőanyagokból, speciális alapozókból, gittekből és javítókeverékekből álló készletek, amelyek az épületszerkezetek szerkezeti megerősítésére szolgálnak: vasbeton, tégla, kő vagy fa. Ennek a módszernek a lényege, hogy az épületek és építmények működése során terhelést észlelő elemek szilárdságát szénszövetek, lamellák és rácsok segítségével növeljük. Az épületszerkezetek szénszálas megerősítése növeli a teherbírást anélkül, hogy megváltoztatná az objektum szerkezeti sémáját.
A szénszálas szerkezeti megerősítés előnyeiTematikus oldalak | ||||
---|---|---|---|---|
Szótárak és enciklopédiák | ||||
|