|
Плита (или балка), свободно
лежащая на двух опорах и находящаяся под действием вертикальной нагрузки,
испытывает при изгибе, как известно, напряжения сжатия в верхней зоне и
напряжения растяжения в нижней зоне ( 19,а). Бетон, как
и всякий камень, плохо сопротивляется растяжению, и
поэтому в нем даже при относительно малых растягивающих напряжениях на нижней
поверхности элементов появляются трещины, а при дальнейшем повышении нагрузки
вскоре наступает полное разрушение. Если в нижнюю часть бетонного изгибаемого
элемента при изготовлении уложить вдоль пролета ( 19,6) рабочую
арматуру" в виде стальных стержней, то сталь будет воспринимать
растягивающие усилия. Совместно с работающим на сжатие бетоном сталь образует
прочную комплексную конструкцию, выдерживающую значительные нагрузки.
Элементы и конструкции, в которых используется совместная работа бетона и
стальной (железной) арматуры, называются железобетонными.
В качестве арматуры используются чаще всего круглые
стержни из стали марок Ст. 3, реже Ст. 0. При этом сила сцепления стали с
бетоном настолько велика, что во многих случаях легче достигнуть разрыва
стержня арматуры, чем нарушения его связи с бетоном. Сцепление между обоими
материалами развивается в основном за счет сил трения, вызываемых усадкой
бетона, обжимающего стержни арматуры.
Для большей надежности сцепления стержни арматуры из
круглой стали снабжают по концам крюками. В последнее время с целью повышения
сцепления арматуры с бетоном широко применяют взамен круглой специальные
формы сечения арматуры — холорносплющенную и горячекатанную периодического
профиля, прокатываемую из стали марки Ст. 5 ( 20).
Наличие выступов на поверхности такой арматуры
обеспечивает надежное сцепление стержней с бетоном по всей их длине. В
результате удается полнее использовать в железобетоне механические свойства
более прочной стали и соответственно снизить расход металла (в среднем до
25%).
Сталь, окруженная со всех сторон слоем бетона, способна
сохраняться в нем неопределенно долгое время, не подвергаясь коррозии
(ржавлению).
Таким образом, условиями, обеспечивающими надежную
совместную работу бетона и стали в железобетоне, являются: сцепление,
отсутствие коррозии арматуры внутри бетона (если раскрытие трещин не
превышает 0,3 мм)у а также практически одинаковый коэффициент линейного
расширения.
Рабочая арматура располагается возможно ближе к
поверхности железобетонного элемента, однако во избежание коррозии арматуры и
для обеспечения сцепления необходим защитный слой бетона, который в различных
условиях принимается от 1 до 5 см.
Количество рабочей арматуры измеряется площадью
поперечного ее сечения и в рационально запроектированной конструкции должно
быть в пределах от 0,5 до 2% от площади сечения железобетонного элемента.
Число и диаметры стержней арматуры выбирают в зависимости
от вида конструкции и величины воспринимаемых ею усилий.
Перпендикулярно рабочей укладывается распределительная
арматура, назначение которой — обеспечить более равномерную работу, а также
сохранение взаимного расположения стержней рабочей арматуры при
бетонировании. Стержни рабочей и распределительной арматуры, сваренные в
пересечениях электросваркой или связанные между собой мягкой проволокой,
образуют сетки и каркасы, которые могут быть заранее изготовлены в арматурных
мастерских.
Почти столетний опыт эксплуатации железобетонных
конструкций показывает, что они долговечны, огнестойки, имеют высокую
прочность и жесткость. Из железобетона можно возводить самые сложные и
разнообразные сооружения и архитектурные элементы. При достаточно простых
конструктивных формах производство железобетонных работ может быть полностью
механизировано.
К недостаткам железобетона относятся: значительный
собственный вес, большая звуко- и теплопроводность, коррозия бетона в
агрессивной среде и образование трещин (в растяну
той зоне элементов), наличие которых приводит в
неблагоприятных условиях к коррозии арматуры.
Современное состояние науки о железобетоне позволяет в
значительной мере смягчить эти недостатки, которые при всем своем значении
все же невелики по сравнению с положительными свойствами железобетона.
Железобетонные конструкции здания могут быть монолитными,
если они выполняются на месте работ, или сборными.
В первом случае возводимые последовательно элементы здания
(фундаменты, колонны, перекрытия и др.) в силу самого способа производства
работ получаются прочно и жестко (монолитно) связанными. Этим способом
возводятся разнообразные конструкции, в том числе такие, которые не поддаются
расчленению на отдельно изготовляемые элементы.
Сборные железобетонные конструкции монтируются из
отдельных элементов, изготовляемых на заводах, а зачастую и на постройке у
мест монтажа. Сборные элементы соединяются непосредственным опиранием,
заливкой стыков бетоном или путем сварки выпущенных концов арматуры или
специальных закладных частей. Как показал опыт, при соответствующем
устройстве стыков монолитность сборных конструкций может быть полностью
обеспечена.
Различают следующие основные элементы железобетонных
конструкций: плиты, балки и колонны.
Плиты бывают однопролетные, многопролетные, опертые по
контуру и безбалочные. Защитный слой в плитах должен быть не менее 1 см, а для легкого железобетона — не менее 1,5 см. При систематических воздействиях на конструкцию
дымовых газов или высокой влажности указанные размеры защитного слоя
повышаются не менее чем на 1 см.
Диаметры рабочей арматуры железобетонных плит
обычно находятся в пределах от 6 до 12 мм, а распределительной арматуры — от 4 до 6 мм; расстояние между стержнями рабочей арматуры принимается в пределах
от 7 до 20 см, распределительной —15-^-25 см.
В настоящее время все шире находят применение в качестве
арматуры готовые сварные сетки из стержней, соединяемых в местах пересечения
точечной контактной электросваркой. Сетки изготовляются в виде отдельных
полотнищ ( 21,а) или рулонов ( 21,6) с продольной или поперечной рабочей
арматурой. Применением таких сеток достигается экономия металла до 50% и
уменьшение трудоемкости работ на 60—80%.
Однопролетные плиты, как правило, выполняются сборные,
плоские, толщиной 5—8 см или с ребрами; они армируются отдельными стержнями
или, чаще, сварными сетками ( 21,в).
В многопролетных (неразрезных) плитах, как известно, над
опорами возникают растягивающие усилия. Такие плиты снабжаются у опор двойной
арматурой, для чего часть рабочих стержней в количестве от Уз до 7г общего их
числа переводится в верхнюю зону плиты вблизи ее опор ( 21,г) путем отгиба.
Место отгиба стержней принимается на расстоянии примерно 7ю пролета, считая
от опоры. При бетонировании отгибы удерживают верхнюю арматуру на месте, не
допуская отклонений ее от проектного положения. Более рационально армирование
многопролетных плит сварными сетками.
|