Р ис. 2.2. Схема роботи конструкцій: а – бетонної балки; б – залізобетонної балки; в – залізобетонної колони

Основою спільної роботи бетону й сталевої арматури є вдала відповідність деяких властивостей цих матеріалів. Бетон при твердінні міцно зчіплюється з арматурними стержнями, і обидва матеріали де­формуються при навантаженні спільно. Щільний бетон надійно захи­щає арматуру від корозії й безпосередньої дії вогню. У порівнянні з іншими будівельними матеріалами залізобетон відрізняється підви­щеною довговічністю, оскільки з часом міцність бетону при сприят­ли­вих умовах експлуатації може суттєво зростати.

Особливістю роботи залізобетону є те, що під навантаженням у розтягнутій зоні бетону можливе утворення тріщин, які погіршують якості конструкцій. Проте розкриття цих тріщин, як показує досвід експлуатації залізобетону, за певних умов невелике й не заважає нормальній експлуатації залізобетонних конструкцій.

Тріщиностійкість залізобетону (властивість протидіяти утворенню тріщин) може суттєво підвищуватись, а ширина розкриття тріщин – значно зменшуватись, якщо застосовується попередньо напружений залізобетон.

Сутність попередньо напружених залізобетонних конструкцій по­ля­гає в тому, що бетон розтягнутої в стадії експлуатації зони пе­рерізу до прикладення зовнішнього навантаження попередньо обтискується, за рахунок чого й досягається ефект підвищення тріщиностійкості або зменшення ширини розкриття тріщин до розмірів, які не пере­шкод­жають нормальній експлуатації конструкцій.

Ефект попереднього напруження бетону може створюватися за ра­хунок попереднього (до бетонування конструкції) натягування арма­тури й закріплення її в такому стані. Після твердіння бетону й зчеп­лення його з арматурою закріплення арматури звільняється й вона, скорочуючись, обтискає бетон.

Бетонні й залізобетонні конструкції застосовують у вигляді моно­літних або збірних конструкцій.

Монолітні залізобетонні вироби зводять в опалубці (спеціальній формі) безпосередньо на будівельному майданчику. В опалубку вста­новлюють попередньо заготовлені арматурні елементи – плоскі сітки або просторові каркаси й укладають та ущільнюють бетон, після твердіння якого опалубку розбирають.

Монолітний залізобетон має ряд суттєвих переваг, наприклад, більш економні витрати бетону й сталевої арматури, у порівнянні зі збірним; таким конструкціям можна надавати будь-які красиві архі­тек­турні форми. Недоліками такого залізобетону є складність вико­нання робіт у зимових умовах, більша їх трудомісткість виготовлення.

Збірні залізобетонні конструкції виготовляють на спеціалізованих заводах у металевих інвентарних формах з використанням спеціаль­ного високопродуктивного устаткування. При цьому використо­ву­єть­ся ефективна теплова обробка бетону, що забезпечує швидке твер­діння і високу якість виготовлення конструкцій у будь-яку пору року.

Збірні залізобетонні конструкції мають ряд переваг перед моно­літними: заощаджується матеріал на опалубку, механізуються й авто­матизуються трудомісткі операції виготовлення й монтажу, скоро­чу­ється тривалість будівництва, поліпшується якість конструкції. Недо­ліками таких конструкцій за певних умов слід вважати менш еконо­мічні витрати матеріалів – бетону й арматури.

Армування залізобетонних конструкцій виконується різними ви­дами сталей, фізико-механічні властивості яких залежать від їх хі­мічного складу, способу виготовлення та обробки.

Суттєво на міцність та інші якості сталі впливає наявність вуглецю та різних легуючих домішок: марганцю, кремнію, хрому та ін. так, наприклад, вміст вуглецю більше 0,5 % понижує пластичність та по­гіршує зварюваність сталі; марганець підвищує міцність сталі без суттєвого зниження її пластичності; кремній, підвищуючи міцність сталі, погіршує її зварюваність. Вміст легуючих добавок, зазвичай, становить 0,6…2 %.

Спосіб виготовлення та обробки також суттєво впливає на власти­вості арматурних сталей. При спеціальному її витягуванні (дефор­му­ванні) в холодному стані до напружень, що перевищують межу плин­ності, під впливом структурних перетворень кристалічної решітка (наклепу) арматурна сталь зміцняється. Високоміцну арматурну сталь отримують також термообробкою (закалюванням) – нагріванням до температури близько 800 ºС із послідуючим спеціальним охолод­женням.

За характером поверхні арматура може бути гладкою класу А-І або рифленою гарячекатаною класів А-ІІ, А-ІІІ (з виступами періодичного профілю), діаметром 6…40 мм (рис. 2.3). Рифлена арматурна сталь най­поширеніша при виготовленні залізобетонних конструкцій, оскіль­ки періодичний профіль має найкраще зчеплення з бетоном.

Рис. 2.3. Види профілів арматури: а – гарячекатаний класу А-ІІІ; б – гарячекатаний класу А-ІІ

Для армування залізобетонних конструкцій використовується як зви­чайна (міцністю до 400 МПа), так і високоміцна (міцністю 500…1500 МПа) стержнева, дротяна арматура, або у вигляді арма­тур­них канатів. Останні виготовляються з високоміцного арматурного дроту.

Високоміцна арматура використовується для виготовлення високо­ефективних попередньо напружених залізобетонних конструкцій. За­стосування такої арматури надає можливість суттєво економити ар­матуру сталь.

Проектування, визначення площі перерізу бетону й арматури залі­зобетонних конструкцій виконується на підставі розрахунків від­по­відно до діючих нормативних документів (ДБН – державними буді­вельними нормами) з розрахунку і конструювання, дотримання яких обов’язкове.

[Вгору] [Вниз]