История железобетонных конструкций

Министерство науки и образования РФ

 Иркутский государственный технический университет









Реферат на тему: «История железобетонных 

                            конструкций»   













Выполнил: студент гр. СТ-10-1

Фетисов И.О.

Проверил: Мартьянов В.И.









Иркутск 2010 г.

                        История железобетонных конструкций. 



Многие железобетонные изделия берут свое начало около 160 лет назад. Возможно, что первые патенты на изготовление изделий из железобетона были получены  в 19 веке. С этого времени различные виды изделий из железобетона находят применение в строительных конструкциях. Значительную роль в создании новых для того времени видов рациональных железобетонных конструкций сыграл французский инженер. В 1892 г. он предложил железобетонные ребристые перекрытия и ряд других строительных конструкций.

В России ЖБИ стали применять с 1885 г. для перекрытий по металлическим балкам.

Большое распространение железобетонные изделия получили в России после проведенных испытаний железобетонных плит, труб, сводов, мостов и других конструкций. С 1900 г. железобетон применяется при строительстве железнодорожных сооружений, шоссейных дорог, в промышленном и гражданском строительстве. В Нижнем Новгороде был построен пешеходный мост пролетом свыше 40 м. В это же время построены в Москве железобетонные междуэтажные безбалочные перекрытия и другие крупные железобетонные конструкции. Изделия Кондопожского завода ЖБИ находят свое применение в строительстве домов Карелии.

Железобетонные конструкции успешно применялись при сооружении  блоков ГЭС. Сложные железобетонные конструкции нашли применение при строительстве каналов. 



Различные усилия в железобетонных элементах в то время определяли исходя из их работы в упругой стадии по методам строительной механики, сечения подбирали по допускаемым напряжениям.

Прочность всех сечений элементов по предельным состояниям рассчитывают с учетом образования пластических деформаций в железобетоне, тогда как усилия в конструкции определяют в предположении ее упругой работы. 

Появление видов высокопрочных сталей и бетонов выдвинуло вновь идею применения предварительно напряженных железобетонных конструкций, имеющих ряд преимуществ перед обычными железобетонными (повышенная трещиностойкрсть и жесткость, экономичность, меньшие габариты и вес и пр.).

До определенного времени использование предварительного напряжения не давало положительных результатов из-за больших потерь напряжений в арматуре при невысоком ее натяжении.

Применение в гражданском и промышленном строительстве предварительно напряженных железобетонных конструкций, особенно с появлением высокопрочных сталей и бетонов, позволило перекрывать большие пролеты зданий и сооружений. Из предварительно напряженного железобетона сооружаются мосты, оболочки, купола, резервуары и другие конструкции.

Большое значение в современном развитии общей теории железобетона имеют труды ученых, в том числе Карелии, а также других современных ученых.

Из строительного железобетона построено много выдающихся зданий и сооружений. Еще в 1934 г. был сооружен монолитный купол диаметром 55,5 м и толщиной всего 7 см. Это был самый большой железобетонный купол того времени. Позже строительство тонкостенных железобетонных оболочек получило дальнейшее развитие как в нашей стране, так и за рубежом. Оболочками двоякой кривизны были перекрыты площади около 1 гектара без промежуточных опор в городах России. Сборными  и другими сводами пролетом 100 м из предварительно напряженного железобетона было перекрыто здание домостроительного комбината. С применением железобетона и стали построены уникальные большепролетные дворцы спорта в Кондопоге и Петрозаводске. Сборными железобетонными оболочками перекрывают и промышленные здания. В высоких каркасных зданиях Карелии основные несущие элементы каркаса (колонны и ригели) нередко выполняют из стали, а панели перекрытий и стен — из железобетона.

Железобетон и обычный бетон широко применяется не только в строительстве зданий, но и в возведении самых различных сооружений. Еще в начале прошлого века из него строили бункеры, силосы, подпорные стены, резервуары, водонапорные башни и др. Широко используется железобетон также в карельском дорожном строительстве, в частности в мостостроении и строительстве дорог. Из изделий завода ЖБИ г. Кондопога строятся промышленные и жилые здания.

Выдающимся сооружением является московская Останкинская телевизионная башня высотой более 500 м, из которых 384 метра выполнены из монолитного преднапряженного железобетона



.

                                  Железобетон: исторический очерк-I  

 

Возникновение и дальнейшее развитие конструкций из железобетона неразрывно связаны с прогрессом производительных сил и общих производственных отношений общества. Историческое появление железобетона и начало строительства из железобетонных конструкций совпадает со скачкообразным ростом промышленности, торговых отношений и транспорта ближе ко второй половине XIX в., из-за чего потребовалось строительство большого количества различных заводов, фабрик, мостов, портов и прочих разнообразных сооружений. Сами технические возможности производственного осуществления железобетона к тому периоду времени уже имелись на лицо — цементная индустрия и черная металлургия тогда были для этого достаточно развиты во многих отношениях.

   Первые железобетонные конструкции в виде простейших сборных железобетонных конструкций: плит, балок и колонн - появляются в период с 1860 по 1880 г. Они были несовершенны, проектировались на ощупь, так как принципы строительного проектирования, расчета и конструирования железобетона еще не были выяснены. Применение железобетона сдерживалось из-за отсутствия проверенных данных о его эксплуатационных свойствах — долговечности, огнестойкости и т. п. Поиски конструктивных форм железобетона, выявление лучших видов железобетонных конструкций и способов армирования железобетона и совершенствование технологии приготовления бетонной смеси в более широких масштабах начинаются с 1880 г. Большое значение для популяризации железобетона в России имели публичные испытания различных видов конструкций — железобетонных труб, плит, сводов, резервуаров и др., организованные в 1891 г. в Петербурге Н. А. Белелюбским (профессором из московского института подготовки инженеров путей сообщения).

   Создание первых теоретических принципов и основ расчета железобетона, наряду с методами его конструирования на практике, оказалось реально возможным благодаря проектным работам следующих исследователей и ученых-инженеров: Консиддера, Геннебиха (Франция), Кенинга, Марша (Германия) и некоторых других. К концу XIX в. В достаточно общих чертах уже сложились теории расчетов основных железобетонных изделий по допускаемым напряжениям, изначально основанная на свойствах и методах сопротивления упругих материалов. Эта методика позволила проводить профессиональный ремонт квартир с уникальным интерьером и сложным конструктивным решением.

   Первые технические условия и предпосылки касательно железобетонных сооружений издаются с 1902 по 1907 г. в Германии, Франции, России.

   Для развития железобетонного строительства большое значение имела разработка основ технологии бетона, над которой трудились Н. А. Белелюбский, И. Г. Малюга, за рубежом — Абраме (США) и др.

   Распространению железобетона в строительстве у нас в дореволюционной России в значительной мере способствовали русские ученые и инженеры А. Ф. Лолейт, И. С. Подольский, Г. П. Передерни и др. Стоит заметить, однако, что объемы применения железобетона были сравнительно невелики. Политику правящих кругов царской России стесняли действия новоявленных коммунистов и тормозили развитие отечественного железобетонного строительства; подряды на возведение многих крупных промышленных и гражданских зданий зачастую сдавались иностранным подрядным организациям и фирмам.

   После социалистической революции, что примечательно, происходит коренное изменение в экономике страны - устанавливается на средства производства общественная собственность. Перед советским народом встают задачи восстановления хозяйства, разрушенного империалистической и гражданской войнами, строительства электростанций по государственному плану электрификации, индустриализации страны и реконструкции промышленности. Осуществление огромной программы строительства этого периода связано с самым широким применением в истории железобетона. В это время изделия из железобетона особенно ценились и подвергались тщательной чистке и обработке. Нередко для этого использовались даже специальные стиральные машины.

   В конце 20-х годов создаются проектные организации всесоюзного значения, в задачу которых входит разработка проектов зданий крупных промышленных предприятий. Тогда же, почти одновременно, в нашей стране создаются научно-исследовательские организации и лаборатории по строительству. Именно они ведут широкие исследования в области железобетона, — ЦНИПС, позже НИИЖБ, ЦНИИС МПС, Научно-исследовательский институт по строительству Министерства строительства РСФСР (НИИ-200) и др. На строительстве промышленных предприятий — первенцев нашей социалистической индустрии — применяются железобетонные рамные и арочные конструкции больших пролетов.

   В связи с большим объемом проектирования и строительства в первой пятилетке, а также в связи с задачами экономии всех видов металлопроката железобетон широко применяется заменяя стальные конструкции. Начиная с 30-х годов, железобетон занимает доминирующее положение в области промышленного строительства.

   В строительную практику с 1928 г. входят разработанные советскими учеными А. А. Гвоздевым, П. Л. Пастернаком, В. 3. Власовым и др. новые тонкостенные и пространственные конструкции — различные оболочки, купола, складки.

   Наряду с монолитными железобетонными изделиями весьма широкое распространение со временем приобретают также и сборные железобетонные конструкции, преимущественно построечного характера. Впервые сборные железобетонные конструкции начали применяться в СССР с 1928 г., а первый опыт их применения был обобщен в так называемой «Временной инструкции по сборным железобетонным конструкциям», выпущенной в ЦНИПСе (1933 г.).

   Первые советские достижения в сфере сборного железобетона получили освещение в ряде изданных научных исследований, статей о строительстве, монографий, учебников — С. С. Давыдкова, А. В. Васильева, С. В. Сахнувского и ряда других ученых и выдающихся инженеров-проектировщиков.

                                   Железобетон: исторический очерк-II  

Согласно принципу, предложенному А. С. Лолейтом, при изгибе в целом железобетонной балки на ее стадии разрушения вследствие имеющего место развития пластических деформаций прямо в арматуре и самом бетоне напряжения в них достигают предельных сопротивлений, и величина разрушающего (критического) усилия определяется без применения гипотезы плоских сечений из условий равновесия.

   Предложения А. С. Лолейта, в основном относившиеся к расчету изгибаемых элементов (плит, балок) и центрально сжатых колонн, послужили толчками к общему пересмотру теории железобетона. Появились и другие предложения по новой теории железобетона (М Я. Штаерман, Я. В. Столяров), различавшиеся некоторыми основными предпосылками.

   Для проверки сей новой теории были поставлены специальные опыты. Важной вехой в развитии новой теории под расчет железобетонных конструкций послужила Харьковская конференция по железобетону в 1934 г. На этой конференции А. А. Гвоздов сделал очень важный доклад о результатах экспериментов, начатых при участии А. С. Лолейта и завершенных уже после его смерти. Теория А. С. Лолейта нашла в них убедительное подтверждение. На этой же конференции была намечена программа дальнейших исследований.



 

   

   В последующие годы под руководством А. А.Гвоздова лаборатория железобетонных конструкций так называемого ЦНИПСа взяла и провела обширные эксперименты и с ними теоретические исследования на практике, позволившие создать передовую отечественную теорию расчета и последующего конструирования железобетонных конструкций разного вида, нашедших широкое применение наряду с популярными мраморными материалами. Таким образом, был удовлетворен спрос населения как на строительную, так и на бытовую продукцию. Для большинства людей стало более реальным приобрести бетонные изделия для украшения рабочих помещений и, например, заказать столешницу из мрамора на кухню.

   Расчет несущей способности при этом был распространен на внецентренно сжатые сечения (М. С. Баришанский) и железобетонные конструкции с самой жесткой арматурой (А. П.Васильев). В дальнейшей проектной деятельности были разработаны методы расчета прочности наклонных сечений (М. С. Баришанский, Н. И. Бычков и др.), исследована прочность железобетонных элементов в раннем возрасте (В. В. Макаричев). В последнее время изучена до доскональности прочность балок и прочего при совместном действии изгиба и кручения (Н. Н. Лессинг и др.), проведены и проводятся другие исследования прочности.

   С 1938 г, в СССР расчет железобетонных элементов на стадии разрушения был введен в нормы, необходимые знать при информационной подготовке к строительству.

   В развитии железобетонного строительства в нашей стране очень большую роль сыграли научно-исследовательские различные работы советских ученых A. А. Гвоздова, П. Л. Постернака, В. В. Михайлова, В. М. Келдыша, B. И. Мурашева и др. Их собственные проектные работы и работы возглавляемых ими коллективов позволили решить ряд сложных проблем.

   В ряде зарубежных стран еще и сегодня расчет железобетона ведется по допускаемым напряжениям. В США наряду с расчетом по теории упругого железобетона допущен расчет по разрушающим усилиям. В странах всенародной демократии, как и в СССР, всегда расчет железобетона ведут по стадии разрушения.

   П. Л. Постернак в 40-х годах разработал метод расчета комплексных конструкций, состоящих из нескольких материалов (каменной кладки, пеноблоков и железобетона как такового). Предложенная им прямоугольная эпюра напряжений в сжатой зоне позволила ему создать общий метод расчета несущей способности железобетонных сечений любой симметричной формы на изгиб, внецентренное сжатие и внецентренное же растяжение.

   Начиная с 1940 г., В. И. Муражев создает теорию трещиностойкости и жесткости железобетона. Это направление исследований развито Я. Д. Немировским и др.

   Исследованиями теории деформаций и ползучести бетона в Советском Союзе занимались А. А. Гвоздов, А. Е. Шейкин, И. И. Умицкий, Ц И. Василев, М. X. Аркутюнян, М. А. Буланов, С. Е. Фрайфельц и др. Разрабатывался вопрос о физической сущности и математической теории ползучести бетонных изделий, что нашло сегодня применение в промышленном строительстве. Например, современное строительство холодильных складов в минимальные сроки невозможно без знания данной теории.

   Значительный прогресс достигнут навсегда в области расчета неизменно статически неопределимых существующих железобетонных конструкций с учетом совсем неупругих деформаций по методу предельного равновесия. В этой области в СССР работали А. А. Гвоздов, А. С. Щепотов, С. М. Крысолов и др.

   Трудами советских ученых Н. М. Беляева, Б. Г. Скрамджаева, И. П. Александрона и др. создана новая, усовершенствованная технология приготовления и укладки бетонной смеси, а также строительного кирпича.

   В 50-х годах в строительном проектировании начинает разрабатываться теория жаростойких железобетонных конструкций при расчетном действии высоких температур среды (В. И. Муражев, Я. Д. Немировский, Б. А. Альтшулерд, А. Ф. Миловаров и др.).

   Дальнейшим развитием почти во всем мире в области теории железобетона явился созданный непосредственно в СССР и введенный в применение в 1955 г. единый метод или способ расчета конструкций по их же предельным состояниям. Разработка этого метода завершилась составлением учеными строительных норм и правил для проектирования строительных конструкций (СНиП).

                                             Сооружения из железобетона.

  

Применение на практике железобетона обусловлено, без сомнения, многими его преимуществами по сравнению с другими материалами, используемыми в различных технологиях и отраслях строительного производства. 

    Какие сооружения из железобетона можно выделить, как представляющие архитектурную ценность или ценность в отношении оригинальности конструктивных проектных решений, разработанных при строительном проектировании? 

    В многочисленных архитектурных журналах, технических обзорах и исследованиях, а также в современных книгах, содержащих статьи о строительстве из железобетона, содержится масса любопытной информации по данному вопросу. Не все суждения в данных публикациях однозначны, но все же можно выделить ряд утверждений, в которых практически нет разногласий. Речь идет о сходстве компетентных мнений в том, что наиболее употребимы железобетонные конструкции в массивных, капитальных постройках, вроде очистных сооружений, и практически не используются в строительстве временных или сезонных сооружений, вроде каркасно-тентовых ангаров. 

    Если же рассмотреть основные, чаще всего встречающиеся на территории нашего государства сооружения из железобетона, то среди них стоит отметить: сборные и монолитные жилые или общественные здания, промышленные резервуары и каналы, а также различного назначения бункеры. Исторические сведения о применении железобетона в строительстве изобилуют примерами подобных сооружений. 

    Вообще, нужно заметить, что история железобетона насчитывает уже около двух столетий, и методичное и повсеместное строительство именно этих сооружений на протяжении стольких лет, конечно, свидетельствует об их общественной важности, а также исключительной значимости железобетона как строительного материала. 

    Некоторые современные публикации содержат провокационную информацию о недостатках железобетона, но это, по большей части, статьи, заказанные теми, кому не выгодно строительство из железобетонных конструкций. К таким конкурентам железобетонной технологии строительства относятся компании специализирующиеся на продаже готовых домов из бруса, современные частные фирмы практикующие строительство из быстровозводимых легких металлоконструкций, промышленные фабрики по изготовлению доживающего свой век строительного кирпича или популярных сегодня пеноблоков. Однако современная проектная деятельность и современно строительное производство только констатируют неизменную востребованность железобетона у любого заказчика строительства и множество преимуществ этого традиционного материала для строительства сооружений разного назначения.