Железобетон как материал для искусственных сооружений
Железобетон представляет собой материал, состоящий из бетона и стали, работающих совместно. Бетон хорошо работает на сжатие и плохо на растяжение, поэтому сталь (арматуру) размещают в бетоне так, чтобы она воспринимала растягивание напряжения. Благодаря хорошему сцеплению между бетоном и стальной арматурой, а также почти одинаковым коэффициентам их температурного расширения, железобетонные элементы хорошо работают в конструкциях. Стальная арматура, находясь в бетоне, не подвергается ржавлению.
В железобетонных конструкциях с ненапрягаемой арматурой бетон в растянутой зоне сечения обычно испытывает напряжения, значительно превышающие его предел прочности на растяжение. Это влечет за собой появление мелких трещин. Величину возможного раскрытия трещин проверяют расчетом и ограничивают до таких пределов, которые не представляют опасности с точки зрения коррозии арматуры и бетона (обычно в пределах до 0,2 мм). В этом случае в качестве арматуры можно применять стали с расчетными сопротивлениями до 3000 кгс/см2. Использование в конструкциях более прочной арматуры без создания предварительного напряжения оказывается малоцелесообразным из-за возникновения под действием нагрузки трещин недопустимой величины раскрытия — больше 0,2 мм.
Высокопрочную арматуру более экономично используют в предварительно напряженном железобетоне. Для создания предварительного сжатия бетона применяют проволочную или стержневую высокопрочную арматуру с временным сопротивлением более 9000 кгс/см2. При этом арматура в силу своих пластических свойств удлиняется. Если в таком растянутом состоянии арматуру закрепить в бетоне, она, стремясь сократиться, будет обжимать окружающий ее бетон.
Известны два технологических способа обжатия — натяжение высокопрочной арматуры на уже затвердевший бетон и натяжение на специальные упоры до бетонирования конструкции. При натяжении на бетон элемент вначале изготовляют без предварительного напряжения с укладкой арматуры в открытые или закрытые каналы, устроенные в конструкции.
Вытяжку арматуры фиксируют до снятия домкратов путем подкладки под анкерные устройства арматуры шайб или другим способом. При натяжении на упоры (стенды) высокопрочную арматуру сначала до бетонирования вытягивают до напряжения с передачей усилия, действующего в арматуре, на жесткие упоры, расположенные вне изготовляемой конструкции. По окончании бетонирования и твердения бетона конструкции арматуру освобождают от упоров. Предварительно растянутая, она стремится упруго сократиться по длине, но из-за наличия анкеров и сцепления между арматурой и затвердевшим бетоном происходит сжатие бетона.
В изгибаемых элементах предварительное напряжение создают в сечении элемента внецентренным сжатием. Для этого напрягаемую арматуру располагают в растянутой зоне (от будущих нагрузок), где и создают предварительное напряжение (сжатие бетона). В результате создания предварительного напряжения в сечении элемента возникает изгибающий момент от растянутой арматуры, который создает выгиб, обратный прогибу от полной внешней нагрузки.
Ввиду использования высокопрочных арматурных сталей пред напряженные конструкции требуют в 1,5-2 раза меньше расхода металла, чем ненапрягаемые. Применяя в них бетон высоких марок (обычно 400 и более), можно снизить расход бетона на 10-15%. Объемный вес железобетона зависит от количества арматуры.
При насыщении арматурой до 3% объема бетона вес железобетона принимают равным 2,5 тс/м3. При большем проценте армирования вес железобетона определяют по реальным объемам бетона и стали.
Читайте так же:
Рубрика: Конструкция и расчет мостов