Вся электронная библиотека >>>

 Техника >>

 

 

Техника в ее историческом развитии


Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

 

Глава VII СТРОИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА

1. ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ПРОГРЕССА СТРОИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ

 

 

По механическим свойствам бетон и железо совершенно различны. В связи с этим инженерная мысль долгое время и не пыталась соединить вместе зти два материала. Решение данной задачи было найдено на практике.

Работая, как и всякий камень, на растяжение во много раз хуже, чем на сжатие, бетон, широко вошедший в употребление в середине XIX в., оказался пригодным для тонких перегородок, тонкостенных резервуаров, а также балок пролетом более 4 м, который лимитировался .малой прочностью их нижней зоны, испытывающей растяжение. Было также замечено, что железо при температурах выше 500° С становилось текучим, теряя при этом до 50°о своей прочности на растяжение, в результате чего конструкции из него утрачивали свою несущую функцию. Вполне естественно, что строители заинтересовались возможностью усиления одного из этих материалов другим [3, с. 71].

Огнезащиту железа предложил англичанин В. Ферберн, который в в 1859 г. одел бетоном и снаружи и изнутри свод из листового железа, уложенный по тавровым ребрам. Упрочнил бетон француз Ж. Монье. В 1862 г. он изготовил большие цветочные кадки из железа и цемента, в которых каркас из железной проволоки покрывался затем цементным раствором. Насколько актуальна была проблема соединения железа с бетоном, видно из того, что почти одновременно с Ферберном и Монье ею занимались англичанин И. Брюнель (1835 г.), француз Ф. Куанье (1861 г.), американцы Т. Хайят (1870 г.) и В. Е. Уорд (1875 г.). Однако заслуга широкого практического внедрения армированного железом бетона принадлежит именно Монье, который в течение 11 лет применял его в производстве труб, плит, мостов, лестничных маршей, железнодорожных шпал, плоских и сводчатых покрытий.

Действительно самостоятельным новым строительным материалом железобетон стал лишь после того, как немцы Г. Вайс и М. Кёнен в 1887 г. перенесли арматуру из середины сечения, куда ее укладывал Монье, в нижнюю, испытывающую растяжение зону балки и плиты. Известно, что Монье, увидев изготовление плиты на одной из берлинских построек, возводившихся Вайсом, запротестовал против новой технологии, сердито спросив: «Скажите, кто изобретатель этой конструкции — Вы или я?». На это производитель работ спокойно ответил: «Вы первый соединили железо с бетоном, и поэтому я называю эту конструкцию системой Монье, но я первый правильно расположил железо в бетоне, хотя, к сожалению, и не мог получить на это патента» [7, с. 37].

Увеличение пролета железобетонной плиты до 5 м, ставшее возможным после новшества, внесенного Г. Вайсом и М. Кёненом, вскрыло, однако, противоречие между ее собственным весом и ее несущей способностью. Вес плиты по мере роста пролета увеличивался быстрее, чем росли ее линейные размеры. Доля ее собственного веса в общей нагрузке на конструкцию достигала такого значения, что перекрытие смогло нести только само себя. Нижние две трети бетонного компонента плиты становились «мертвой массой», и железобетонная конструкция достигала своего первого весового («гравитационного») барьера. Решение было найдено бельгийцем Ф. Гениебиком, который в 1892 г. удалил из промежутков между основными элементами арматуры (стержнями сопротивления) нижние две трети бетона и заменил таким образом прямоугольное сечение ллиты ребристым, объединив плиту с балкой, что позволило увеличить пролет до 6 м [13, с. VIII].

Однако ребристая плита Геннебика, увеличив пролетные возможности этой системы перекрытия по сравнению с плоской плитой Монье, создала неудобство, уменьшив как раз на величину ребер полезный объем помещения. Это особенно почувствовали при сооружении производственных зданий. II специалисты по железобетону стали искать пути повышения жесткости плоской плиты. Он был найден в укладывании двупутной арматуры, т. е. в армировании в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Приоритет этого изобретения принадлежит русскому инженеру А. Ф. Лолейту [14, с. 246; 15], который предложил (1905 г.) и осуществил такое безбалочное перекрытие в 1909 г. при сооружении пятиэтажного фабричного корпуса и рассчитал его как систему широких перекрывающихся балок, работающих в двух направлениях. За рубежом это решение было найдено только в 1913 г. американцем Г. Г. Элли.

В России железобетонное строительство началось с возведения в 1884 г. свода пролетом 4,26 м на ткацкой фабрике в Реутове. При этом наши отечественные строители разработали оригинальные решения [14, с. 244]. Так, Н. М. Абрамов (1904 г.) и В. П. Некрасов (1907 г.) предложили новое средство борьбы с поперечной деформацией колонн: первый — четырехгранную спираль арматуры вместо введенной в 1902 г. французом А. Г. Консидером цилиндрической, требовавшей для колонн более сложной опалубки; второй — так называемые сводные связи в виде поперечно расположенных в колонне металлических сеток. А. Ф. Лолейт создал плоское безбалочное перекрытие, о котором говорилось выше.

Применение сталей повышенной прочности (более 22 кг/мм2), вызванное потребностью в большепролетных сильнонагруженных конструкциях, выявило большую разницу линейной деформации компонентов железобетона на растяжение: железа (1—10 мм на 1 м длины) и бетона (лишь 0,1—0,15 мм/м). Так на пути развития этого материала встал новый барьер — деформационный [16, с. 10]. Сцепление железа и бетона, явившееся одной из важнейших предпосылок сочетания их в единый строительный материал, здесь стало деконструктивным фактором. Оно обусловило появление трещин в минеральной составляющей, которые, превысив ширину 0,2—0,3 мм, открывали доступ к арматуре влаги, воздуха и других веществ, ускоряющих коррозию материала конструкции. Расстояние между трещинами, их число и ширина зависели от величины силы сцепления. При слабом сцеплении это расстояние было больше, число трещин меньше и ширина их значительнее. При более прочном сцеплении промежутки между трещинами становились меньше, число трещин больше и каждая из них в отдельности уже. Чтобы уменьшить расстояние между трещинами и, следовательно, их ширину, потребовалось усилить сцепление арматуры с бетоном. Этого достигли, заменив гладкую арматуру стержнями переменного периодического профиля. Повысив сцепление примерно в два раза, удалось во столько же раз уменьшить ширину раскрытия трещин. Это позволило применить сталь прочностью до 30 кГ/мм2 и увеличить пролеты сборных железобетонных балок до 9 и даже до 12 м.

Проведенные в 1887 г. М. Кёненом и И. Баушингером (Германия) экспериментальные исследования железобетонных балок и плит обнаружили, что при появлении в растянутой зоне бетона трещин нейтральная

плоскость вопреки первоначальному предположению начинает приближаться к верхней части [17, с. 172—173]. Это поставило под сомнение всю теорию Кёнена. Исходя из кёненовской идеи полной согласованности работы железа и бетона, немецкий инженер Ф. Нейман в 1890 г. предположил, что железобетонную плиту можно рассматривать как однородное тело и поэтому к ней применима обычная формула изгиба. Но, учитывая разницу модулей упругости металла и бетона, он ввел в расчет специальный множитель, выражающий отношение между обоими модулями. Это позволило неоднородное сечение армированного металлом бетонного элемента условно выразить в однородном сечении, что получило название «приведения железа к бетону».

Так было положено начало теории железобетона, названной впоследствии классической.

Конкуренция бетона и железобетона с кирпичом создала проблему усовершенствования кирпичной кладки. Наступило время,— писал американец Ф. Б. Гильбрет в своей книге «Система кладки кирпича»,— когда каменщики должны осознавать тот факт, что поставлено на карту само существование их ремесла [18, с. 122]. Это было осознано, но вызвало совершенно неправильную реакцию. В некоторых штатах Америки каменщики стали отказываться от кладки зданий на бетонном фундаменте, в других — заключили соглашение не работать на зданиях с железобетонным каркасом. Это вынудило фирмы, применявшие бетон и железобетон, совершенно отказаться от кирпича. Гильбрет сам, прежде чем стать подрядчиком каменных работ, 10 лет проработавший рядовым каменщиком, поставил задачу «найти способ конкуренции с этим древнейшим и вместе с тем новейшим строительным материалом — бетоном» и пришел к выводу, «что надо ввести новые приспособления для того, чтобы снизить стоимость каменной кладки». «Настало время, когда камен щик должен перейти при работе с раствором к иным инструментам, чем кельма» [18, с. 122], а именно — к поливной лопаточке с кельмой в качестве съемной ручки. Проанализировав 18 традиционных, завещанных еще эпохой ремесла движений каменщика, он установил, что 13 из них затрачиваются на поднимание и опускание корпуса мастера, требующие при кладке 1000 кирпичей за смену 50 000 кГм/работы. Чтобы устранить такой непроизводительный расход рабочей силы и времени, он исключил эти 13 движений, введя высокие подставки для кирпича и растворных ящиков. Гильбрет совершенно освободил каменщика от изготовления раствора, передав эту работу специальному рабочему. На подносчиков была возложена обязанность размешивания раствора и поддержания его требуемой консистенции.

 

 

 

БЕТОН И ЖЕЛЕЗОБЕТОН. Бетонные и железобетонные работы...

«Бетонные и железобетонные работы». И.Г.Совалов. Я.Г.Могилевский. В.И.Остромогольский. Стройиздат, 1988. Бетонные и железобетонные работы являются одним из...

 

...свойства бетона, стальной арматуры и железобетона

найдем значение растягивающих напряжений в бетоне v=Јe/Јfr —отношение модулей упругости арматуры и бетона. При усадке железобетона растягивающие напряжения в бетоне зависят от...

 

Монолитный бетон и железобетон. замена монолитных железобетонных...

В 1912 г. проф. Н. А. Житкевич выпустил фундаментальный труд «Бетон и бетонные работы», в котором большое внимание уделено вопросам технологии бетона и железобетона...

 

БЕТОНЫ. Бетон, железобетон и предварительно напряженный бетон

Цемент + вода + наполнитель = бетон. Бетон, железобетон и предварительно напряженный бетон. В общем случае бетонами называют смеси, состоящие из цемента...

 

Бетоны, железобетоны и изделия из них

Железобетон представляет собой строительный материал, в котором выгодно сочетается совместная работа бетона и арматурной стали.

Основы

 

Комплексное производство бетонных и железобетонных работ

Бетон и железобетон. Бетонные и железобетонные работы являются ... Производство бетонных работ в условиях сухого жаркого климата ...

Возведение зданий и сооружений

 

...свойства бетона, стальной арматуры и железобетона

Глава 1. Основные физико-механические свойства бетона, стальной арматуры и железобетона. 1.1. БЕТОН.

 

Заделка стыка. ЗАДЕЛКА СТЫКОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ СБОРНЫХ...

Технология монолитного бетона и железобетона Бетон и железобетон. Добавки в бетон Растворы строительные Смеси бетонные.

Строительное производство

 

БЕТОН И ЖЕЛЕЗОБЕТОН. Технология монолитного бетона...

Бетоны. Технология монолитного бетона и железобетона. Раздел: Быт. … Холодные бетоны. Смотрите также: Бетон опалубка железобетон.

 

БЕТОННЫЕ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ РАБОТЫ. Литая бетонная смесь

Бетон — искусственный каменный материал, получаемый в результате твердения смеси вяжущего (цемента), воды и заполнителя (песок, щебень или … Бетон и железобетон.

 

СТАЛЬ. ОЦЕНКА КАЧЕСТВА СТАЛИ твердость по Бринелю

Появившиеся в это время отечественные стали повышенной прочности были использованы только на уникальных объектах и широкого распространения не получили.

 

...бетонов позволяет использовать стали-повышенной прочности....

нии/сплющивание) позволяет повысить их механические характе. ристики. Новый предел текучести и прочности упрочненной стали.

 

Малоуглеродистая сталь. Сталь и алюминиевые сплавы...

В зависимости от механических свойств конструкционные стали подразделяются на стали обычной прочности (обыкновенного качества), высокой прочности и повышенной прочности.

Металлические конструкции

 

Арматура. Назначение и виды арматуры

Повышение прочности горячекатаной арматурной стали и уменьшение удлинения при разрыве … Марганец повышает прочность стали без существенного снижения ее пластичности.

 

Виды арматурных сталей и изделий для армирования железобетонных...

Тем самым фиксируется состояние наклепа, при котором сталь приобретает повышенную прочность.

Строительные изделия

 

ОТПУСК СТАЛИ — нагрев закаленной стали. Снижение прочности стали...

Интенсивность снижения прочности стали при отпуске зависит от легирующих элементовс Такие … Термическая обработка листовой стали повышает механические свойства металла. ...

 

Углеродистые и легированные стали. Низколегированные строительные...

Марганец и кремний увеличивают прочность легированной стали, но снижают ее ударную вязкость. Хром и никель повышают не только прочность, но и ударную вязкость.

Строительные изделия

 

Точильно-шлифовальные станки безвольфрамовые твердые сплавы на...

Автоматные стали отличаются повышенным содержанием серы и фосфора (до 0,35 … Предел прочности этих сталей возрастает от ав = 700 МПа (сталь 15Х) доав=1300МПа (сталь 20Х2Н4А).

 

Металлические конструкции. Модульные системы в строительстве. О...

Наряду с внедрением в строительство сталей повышенной прочности важное место занимает проблема совершенствования сортамента прокатных и гнутых профилей...

Металлические конструкции

 

 СТАЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ из сталей. проектирование стальных...

Экономия металла в стальных конструкциях достигается путем применения сталей повышенной прочности, усовершенствования сортамента, использования гнутых...

 

К содержанию книги:  Техника в ее историческом развитии

 

Последние добавления:

 

 Лесопильные станки и линии  Оборудование и инструмент деревообрабатывающих предприятий

Разрезка материалов  "Энциклопедия техники"   Прокатное производство