Железобетон - это комплексный конструктивный материал, в котором бетон и арматура работают как единое целое.
Что такое бетон? Бетон - это искусственный камень и, как все камни очень хорошо выдерживает вертикальную нагрузку, т.е. говоря инженерным языком, сопротивляется сжатию. И значительно хуже, в 10-20 раз, сопротивляется растяжению. Если на бетонную балку действует вертикальная нагрузка, то балка прогибается, в верхней части возникает сжатие, а в нижней - растяжение.
Когда напряжение в нижней зоне становится предельным, появляются трещины, и происходит хрупкое разрушение бетона, с верхней частью балки всё хорошо, т.к. прочность на сжатие в разы (10-20раз) выше. Поэтому важно производить расчёты именно на растяжение. Именно поэтому все трещины вертикальные и на таких балках идут снизу вверх. Какие выводы ещё можно сделать? Что важно усиливать именно нижнюю часть конструкцию! И что неармированный бетон можно применять только в конструкциях, которые работают исключительно на сжатие. Усиливаем нижнюю часть конструкции арматурой, как известно сталь обладает высокой прочностью на растяжение, значительно большей, чем у бетона.
Конструкция полученная на основе объединения бетона и стальной арматуры, называется железобетоном. При изгибе наша балка также может дать трещины, это происходит при 1/6 -1/5 нагрузки от разрушающей железобетон. Поэтому если у вас в железобетонных балках появились трещины, это не является критичным. Прочность железобетона в 5-6 раза больше прочности бетона. Особенностью железобетона как раз и является способность воспринимать (нести) нагрузку даже с видимыми трещинами.
В конструкциях с большими изгибами, это как правило балки и плиты с большим пролётом применяют технологию предварительного напряжения. Суть принципа, что мы предварительно сжимаем ту часть конструкции, которая в дальнейшем будет растягиваться. Делают это так, предварительно арматуру в нижней части балки или плиты растягивают, далее заливают бетоном, после его твердения, арматуру отпускают. При этом сталь стремясь сократиться, проявляя свои упругие свойства, обжимает бетон. В некоторых случаях возникает даже изгиб . При приложении нагрузки, растягивающие напряжения сначала "выравнивают" балку, а потом уже начинают работать на растяжение нижней части. При этом трещины появляются при значительно большей нагрузке.
При этом важно понимать, что увеличивается только жёсткость, т.е уменьшается прогиб, повышается трещиноустойчивость. А прочность не меняется.
Достоинства железобетона: огнестойкость, долговечность, высокая прочность, возможность возводить конструкции сложных форм, небольшая цена (по сравнению с металлом), атмосферостойкость.
Недостатки железобетона: большая плотность, высокая тепло- и звукопроводность, необходимость выдержки (этого можно избежать используя готовые жб конструкции), появление трещин в следствии усадки и силовых воздействий.