История развития строительных конструкций из бетона

Железобетон по сравнению с другими строительными материалами появился сравнительно недавно и почти одновременно в Европе и Америке. Его история насчитывает не более 150 лет. Однако к настоящему времени он получил самое широкое распространение в строительстве, имеет свою историю и своих выдающихся деятелей. 

Железобетонные конструкции - несущие элементы зданий и сооружений, изготовляемые из железобетона, и сочетания этих элементов. 

Появление железобетонных конструкций связано с большим ростом промышленности, транспорта и торговли во второй половине XIX в., когда необходимо было строительство новых фабрик, заводов, портов и многих других капитальных сооружений. К этому времени были развиты цементная промышленность и черная металлургия. Им предшествовал многовековой опыт строительства из камня, неармированного бетона, дерева и двухсотлетний опыт строительства из металла. 

 Исследования покрытий  Царскосельского Дворца показали, что русские мастера еще в 1802 г. применяли армированный бетон, однако они не считали, что  получили новый строительный  материал, и не патентовали его. 

  Первым изделием из  железобетона была лодка, построенная  Ламбо во Франции в 1850 г. Первые патенты на изготовление изделий из железобетона были получены Монье в 1867... 1870 гг. В 1892 г. французский инженер Ф. Геннебик предложил монолитные железобетонные ребристые перекрытия и ряд других рациональных строительных конструкций и все последующие арматурные чертежи вычерчены условно, будто бетон является прозрачным, а арматура хорошо видимой по всей толще бетона). В России железобетон стали применять с 1886 г. для перекрытий по металлическим балкам. 

 В 1885 г. в Германии инж. Вайс и проф. Баушингер провели первые научные опыты по определению прочности и огнестойкости железобетонных конструкций, сохранности железа в бетоне, сил сцепления арматуры с бетоном и пр. Тогда же впервые инж. М. Кёнен высказал предположение, подтвержденное опытами, что арматура должна располагаться в тех частях конструкции, где можно ожидать растягивающие усилия. 

  В 1886 г. М. Кёнен предложил первый метод расчета железобетонных плит, который способствовал развитию интереса к новому материалу и более широкому распространению железобетона в Германии и Австро-Венгрии. 

 В 1891 г. талантливейший  русский строитель проф. Н. А. Белелюбский первым провел серию испытаний железобетонных конструкций: плит, балок, арок, резервуаров, силосов для зерна, моста пролётом 17 м, которые по методике испытаний и полученным результатам во многом превосходили работы зарубежных ученых и послужили базой дляширокого распространения железобетона в строительстве. В 1911 г. в России были изданы первые технические условия и нормыдля железобетонных сооружений. 

Время появления предложений Ф. Геннебика т. е. конец XIX в., можно считать началом первого этапа в развитии железобетона, характеризуемого появлением в практике разного рода железобетонных стержневых систем. С этого времени повсеместно вошел в практику и метод расчета бетонных конструкций по допустимым напряжениям, основанный на законах сопротивления упругих материалов. На развитие железобетона в этот период большое влияние оказали труды ученых Н. М. Абрамова (по расчёту армированного железобетона) и И. Г. Малюги, А. А. Байкова, Н. А. Жидкевича, М. Беляева и др. (по разработке основ технологии бетона). 

  В 1904 г. в г. Николаеве  по проекту инженеров Н. Пятницкого  и А. Барышникова был построен  первый в мире морской маяк  из монолитного железобетона  высотой 36 м, со стенами толщиной 10 см вверху и до 20 см внизу . Примерно в то же время были осуществлены безбалочные междуэтажные перекрытия склада молочных продуктов в Москве. Приоритет создания этих конструкций принадлежит русскому инженеру, впоследствии выдающемуся ученому проф. А. Ф. Лолейту. Однако в дореволюционной России не было условий для подлинного прогресса в развитии железобетона. 

Впервые идея предварительного напряжения элементов, работающих на растяжение, была выдвинута и осуществлена в 1861 г. русским артиллерийским инж. А. В. Гадолиным применительно к изготовлению стальных стволов артиллерийских орудий. 

 Вопрос о применении  предварительно напряженной арматуры  в железобетонных конструкциях  был поднят в 1928 г. в работах  Э. Фрейссипэ, а затем в работах немецких инженеров Ф. Дишингера, Е. Хойера, У. Финстервальдера и др., послуживших началом практическому применению предварительно напряженных железобетонных конструкций. 

  После революции железобетонное  строительство в России получило  невиданный в мире размах. Необходимость  максимально экономить материал  и снижать стоимость железобетонных  конструкций вынуждала советскую  школу учитывать все наиболее  передовое в европейской и  американской практике и широко  развивать собственные теоретические  и экспериментальные исследования  в области железобетона. В этих целях вскоре после революции был создан ряд научно-исследовательских институтов и лабораторий для теоретическою и экспериментального изучения физико-механических свойств бетона и железобетона. В строительных и транспортных вузах были организованы кафедры строительных конструкций. Все это позволило в короткий срок подготовить высококвалифицированных специалистов по железобетону. Это, в свою очередь, способствовало значительному расширению применения железобетона в гидротехническом и жилищно-гражданском строительстве. 

  В 1925... 1932 гг. советские учены В. М. Келдыш, А. Ф. Лолейт, А. А. Гвоздев. П. Л. Пастернак и другие на баз широких экспериментальных работ разработали общие методы расчета статически неопределимых стержневых систем (арок и рам), которые позволил запроектировать и построить много уникальных для своего времени общественных и промышленных зданий из железобетона: Центральный телеграф, Дом «Известий», здания министерств легкой промышленности и земледелия в Москве, почтамт и Дом промышленности в Харькове, Дома Советов в Ленинграде, Минске, Киеве и ряд других крупных сооружении. 

 В гидротехническом  строительстве впервые железобетон  был применен при строительстве  Волховской ГЭС (1921... 1926 гг.), крупнейшей по тому времени. Плотина сооружалась на железобетонных кессонах, транспортируемых к месту установки на плаву. Главное здание станции железобетонное каркасное, с железобетонными аркадами, поддерживающими путь 130-тонного мостового крана. Так же широко железобетон был применен в главной подстанции и во всех вторичных подстанциях. Волховстрой явился первой большой практической школой советских специалистов по железобетону. Вслед за Волховской ГЭС были построены ДнепроГЭС (1927... 1932 гг.), Нижне-Свирская ГЭС (1928... 1934 гг.), в которых бетон и железобетон применялись еще более широко. 

 Примерно в 1928 г. железобетон  стал широко использоваться в  строительстве тонкостенных пространственных  конструкций: разнообразных оболочках, складах, шатрах, сводах и куполах. Советский ученый В. 3. Власов первым разработал общий практический метод расчета оболочек, значительно опередив зарубежную науку в этой области. В 1937 г. вышла в свет первая в мире «Инструкция по расчету и проектированию тонкостенных покрытий и перекрытий», составленная на основе теоретических и экспериментальных работ, проведенных под руководством А. А. Гвоздева. 

Первый тонкостенный купол значительного диаметра (28 м) был построен в 1929 г. в Москве для планетария, а самый большой в то время гладкий купол диаметром 55, 5 мбыл сооружен в 1934 г. над зрительным залом театра в Новосибирске. Конструкцию купола разработал инж. Б. Ф. Матери по идее и под руководством П. Л. Пастернака. 

 Применение в строительстве  рамных и тонкостенных пространственных  систем с использованием их  жесткости и монолитности следует  считать вторым этапом в развитии  железобетона. 

  В 1936 г. в СССР впервые  был применен предварительно  напряженный железобетон для  изготовления опор канатной сети  на закавказских железных дорогах. Широкому внедрению предварительно  напряженных железобетонных конструкций  во многом способствовали работыученых В. В. Михайлова, А. А. Гвоздева, С. А. Дмитриева и др. 

  Огромную работу по  изучению и созданию теории  и практики железобетонных конструкций  и по разработке наиболее прогрессивных  решений проводят Научно-исследовательский  институт бетона и железобетона (НИИЖБ) и многие другие научно-исследовательские  и проектные институты.

На основе глубокого изучения физических и упругопластических свойств железобетона, а также экспериментальных данных А. Ф. Лолейт, А. А. Гвоздев и другие (1931... 1934 гг. ) создали теорию расчета железобетона по разрушающим усилиям. Она была положена в основу норм (ОСТ 90003-38), по которым рассчитывали все промышленные и гражданские здания и сооружения. 

  Широкую индустриализацию  железобетонного строительства, развитие  предварительно напряженных конструкций, внедрение высокопрочных материалов  и разработку нового метода  расчета железобетонных конструкций  следует считать началом третьего  этапа в развитии железобетонных  конструкций. Выдающимся примером  третьего этапа может служить  построенная в 1965 г. башня Большого  московского телецентра общей  высотой 522 м. Нижняя часть до высоты 385 м выполнена из монолитного  предварительно напряженного железобетона. Диаметр башни внизу 18, 0 м, а вверху - 8, 5 м при толщине стенки соответственно 46 и 30 см. На отметке 65 м ствол башни  переходит в коническое основание  диаметром понизу 61 м. На высоте 360 м расположены ресторан на 420 человек  и смотровые площадки на 600... 700 человек. Нижняя часть конического  основания выполнена в виде  опорных конструкций (ног) высотой 17, 3 м. На отметке 42 м оболочка конического  основания имеет диафрагмовое  кольцо, воспринимающее усилие от  анкеровки канатов предварительно напряженной арматуры. 

Советские ученые и инженеры осуществляли плодотворные научные и конструкторские исследования по всем направлениям теории и практики железобетона. Накопленный опыт и мощная строительная индустрия являются прочным фундаментом, обеспечивающим дальнейший прогресс железобетонных конструкций в нашей стране.

 

 

 

 

Заключение

Уникальность истории бетона в том, что практически все известные человеческие изобретения в этой отрасли нашли свое место в современных технологиях бетонирования. Поиски способов усовершенствования бетона ведутся и сегодня. Например, в 2005 году, на выставке Liquid Stone в Париже был представлен революционный прозрачный бетон. Монолитный бетон, содержащий оптические волокна, благодаря которым сквозь него может проникать свет, был назван журналом Time’s поразительнейшим изобретением начала 21-го века, ведь он может выступать не только в качестве строительного, но и декоративно-отделочного материала.

Неумолимо двигающийся вперед научно-технический прогресс принесет еще немало интересных и полезных разработок в сфере изготовления бетона и конструкций из него.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованных источноков

 

1. «Строительные материалы» (Г.И.Горчаков, Ю.М. Баженов.) Строиздат 1986г.

2. «Строительное материаловедение» (И. А. Рыбьев). Высшая школа 2002г

3. «Строительные материалы» (В.Г.Микульский, Г .И. Горчаков, В.В. Козлов, В.Н.Куприянов и др.). А