Залізобетон

Запатентований у 1867 році Жозефом Моньє як матеріал для виготовлення кадовбів для рослин.

У XX столітті залізобетон був найрозповсюдженішим матеріалом у будівництві.

Ідея поєднання в залізобетоні двох суттєво відмінних за своїми властивостях матеріалів ґрунтується на тому, що міцність бетону при розтягуванні є значно (у 10…20 разів) меншою, ніж при стискуванні, тому в залізобетонній конструкції він призначається для сприйняття стискувальних зусиль; сталь же, що має високу границю міцності при розтягуванні, і яка вводиться в бетон у вигляді арматури, використовується переважно для сприйняття зусиль розтягу. Взаємодія цих різних матеріалів є досить ефективною: бетон при твердненні міцно зчіплюється зі сталевою арматурою і надійно захищає її від корозії, оскільки в процесі гідратації цементу утворюється лужне середовище; монолітність бетону й арматури забезпечується також відносною близькістю їхніх коефіцієнтів лінійного теплового розширення (для бетону від 7,5·10⁻⁶ до 12·10⁻⁶ °C⁻¹, для сталевої арматури 12·10⁻⁶ °C⁻¹); в межах зміни температури від -40 до +60 °С основні фізико-механічні характеристики бетону і арматури практично не змінюються, що дозволяє застосовувати залізобетон у всіх кліматичних зонах[3].

Арматуру в залізобетонних виробах (конструкціях) поділяють на робочу (розташовується у нижній частині залізобетонних виробів, що працюють на згин: плит перекриття, балок, у підошвах фундаментних блоків) і монтажну (створює об'ємний кістяк виробу, фіксує розташування стрижнів робочої арматури, сприяє фіксації та закріпленню закладних деталей і монтажних петель)[2].

Термін «залізобетон» абстрактний і вживається зазвичай у виразі «теорія залізобетону». Якщо мова йде щодо конкретного об'єкта, правильніше говорити «залізобетонна конструкція», «з/б конструкція», «залізобетонний елемент».

До позитивних якостей залізобетонних конструкцій відносяться:

• невисока ціна — залізобетонні конструкції значно дешевші від сталевих;
• вогнестійкість — порівняно зі сталлю і деревом;
• технологічність — при бетонуванні нескладно отримувати будь-яку форму конструкції;
• хімічна і біологічна стійкість — не схильний до корозії, старіння, гниття.

До недоліків залізобетонних конструкцій належать:

• невисока міцність при великій масі — міцність бетону в середньому в 10 разів менша, ніж міцність сталі. У великих конструкціях залізобетон «несе» більше своєї маси, ніж корисного навантаження.

Попередньо напружений залізобетон — залізобетон, в якому заздалегідь, на стадії виготовлення конструкції, створюють внутрішнє напруження розтягу в арматурі і стиску в бетоні. Виготовляють його з важких бетонів, легких бетонів або бетонів інших видів й арматурної сталі, яку напружують електротермічним, механічним, електротермомеханічним чи іншим способом. Конструкції з попередньо напруженого залізобетону у порівнянні з ненапруженим мають значно менші прогини й підвищену тріщиностійкість при однаковій міцності, що дозволяє перекривати більші прогони при однаковому перерізі елемента.

Виділяють збірний залізобетон (з/б конструкції виготовляються в заводських умовах, потім їх вмонтовують в готову споруду) і монолітний залізобетон (бетонування виконується безпосередньо на будівельному майданчику).

Збірний залізобетон зайняв домінуюче місце в будівництві, витискаючи з проектних рішень будинків і споруд сталеві і монолітні залізобетонні конструкції, цеглу й деревину. Застосування збірного залізобетону сприяло подальшому зростанню технічного рівня будівництва, у тому числі зростанню вогнестійкості будівель, зниженню витрат на їх спорудження, економії лісу та ін. матеріалів.

Поява залізобетону спричинила революцію в будівництві й визначила архітектуру цілої епохи. Залізобетон з'явився у період бурхливого зростання промисловості, торгівлі й транспорту у другій половині XIX століття, коли виникла необхідність у спорудженні значної кількості фабрик, доріг, мостів, портів тощо. У цей період вже були досить розвинуті цементна промисловість і чорна металургія. Залізобетон почали застосовувати водночас у різних країнах: Ж.-Л. Ламбо (1850), Франсуа Коньє (1853)[4], Ж. Моньє (1861) у Франції, В. Вілкінсон у Великій Британії (1854)[5][6], Т. Гаятт у США (1855), Ґ. Вайс у Німеччині (1886). Т. Гаятт і Ґ. Вайс вперше розмістили залізну арматуру в розтягнутих зонах перерізів залізобетонних конструкцій, завдяки чому досягли збільшення прогонів. З ініціативи польського інженера Максиміліана Тульє у 1894 році у дворі Вищої політехнічної школи збудовано залізобетонний міст–арку з прогоном 11,05 м як експонат для виставки, яка відбувалась у той час у Львові.

Ще інтенсивніше залізобетон почали застосовувати після пожежі 1904 у Балтіморі (США), під час якої було зруйновано близько 300 великих споруд, збудованих з відкритими конструкціями із заліза. Відтоді несні конструкції виготовляли переважно із залізобетону.

Теоретичні основи розрахунку залізобетону та принципи його конструювання заклали французькі дослідники А. Консідер, Ф. Геннебік, німецькі — М. Кенен, Е. Мерш, український — М. Белелюбський, російські — А. Лолейт, О. Гвоздєв. Українськими піонерами також були Я. Столяров, Й. Улицький. Згодом в Україні у розвиток теорії розрахунку залізобетону зробили внесок О. Диховичний (співавтор книги «Железобетонные конструкции», К., 1958, 1959, 1972, її перекладено сербською (Белґрад, 1977) та японською (Саітама, 1977) мовами)[7] та О. Лопатто[8]. Нині питання теорії й застосування залізобетону досліджують ДП «Державний НДІ будівельних конструкцій»[9], ДП «Український науково-дослідний і проектно-конструкторський інститут будівельних матеріалів та виробів»[10] (обидва — Київ), національні університети будівництва та архітектури в Києві та Харкові, національні політехнічні університети у Львові та Полтаві, академії будівництва і архітектури у Дніпрі та Одесі.

• Залізобетонні конструкції
• Залізобетонні вироби

• ДБН В.2.6-98:2009 Конструкції будинків і споруд. Бетонні та залізобетонні конструкції. Основні положення.
• Будівельне матеріалознавство / За ред. П. В. Кривенко. — К. : Ліра-К, 2012. — 624 с. — ISBN 978-966-2609-04-2.
• Збірно-монолітні залізобетонні конструкції. Проектування, дослідження і впровадження в будівництво: навч. посіб. / Б. Г. Гнідець ; М-во освіти і науки України, Нац. ун-т «Львів. політехніка», Ін-т буд-ва та інженерії довкілля, Каф. мостів та буд. механіки, Акад. буд-ва України. — Львів: Вид-во Львів. політехніки, 2014. — 260 с. : іл. — Бібліогр. с. 248—255 (147 назв). — ISBN 978-617-607-688-9
• Температурні навантаження на залізобетонні захисні конструкції: монографія / І. І. Кархут ; М-во освіти і науки України, Нац. ун-т «Львів. політехніка». — Львів: Вид-во Львів. політехніки, 2015. — 248 с. : іл., табл. — Режим доступу: . — Бібліогр.: с. 230—246 (318 назв). — ISBN 978-617-607-832-6

• Залізобетон; Залізобетон збірномонолітний; Залізобетонні конструкції // Термінологічний словник-довідник з будівництва та архітектури / Р. А. Шмиг, В. М. Боярчук, І. М. Добрянський, В. М. Барабаш ; за заг. ред. Р. А. Шмига. — Львів, 2010. — С. 94; 95. — ISBN 978-966-7407-83-4.