10.2. Залізобетонні і армобетонні покриття

Основною особливістю жорстких покриттів є їх робота на прогин, тобто здатність чинити опір розтягуючим напруженням. Межа міцності бетону на розтягування значно менше, ніж на стиснення, в результаті чого бетонні плити покриття мають значну товщину і невеликі розміри в плані. Для усунення цього недоліку в бетон вводять металеву арматуру, яка сприймає розтягуючі напруження. Арматура розташовується в розтягнутій зоні залізобетонних покриттів для сприймання розтягуючих зусиль. Залізобетонні покриття при дії навантажень від повітряних суден та природних чинників працюють з розкриттям тріщин в бетоні розтягнутої зони. У перерізах з розкритими тріщинами розтягуючі зусилля сприймає арматура, а стискуючі зусилля - бетон. Наявність арматури, що перетинає тріщину, обмежують її ширину і глибину розкриття. Арматуру в залізобетонних покриттях розташовують у тих ділянках плити, де виникають найбільші напруження розтягу. Ступінь насичення бетону арматурою характеризується відсотком армування , де - площа поперечного перерізу арматури, - площа перерізу плити при висоті і ширині . Оптимальне значення для залізобетонних покриттів відповідає 0,25-0,40%. При такому відсотку армування робота бетону в стиснутих зонах плит і металевої арматури в розтягнутих зонах найбільш ефективна.

Залізобетонні покриття так само, як і бетонні, розбиваються в плані поздовжніми і поперечними швами стиснення на прямокутні плити. Довжина плит, тобто відстань між поперечними швами стиснення, приймається рівною 15-20 м.

Поздовжні шви стиснення суміщають з технологічними швами, і відстань між поздовжніми швами стиснення приймають рівною ширині захоплення бетоноукладальних машин 7-7,5 м. Для одногоі того ж навантаження товщина залізобетонної плити менше на 15-25%, ніж для бетонної, але витрата металу значно зростає і становить 12-22 кг/ м². На відміну від бетонних покриттів якість бетону для залізобетонних покриттів контролюється міцністю не на розтяг, а на стискання, причому марка зі стиснення повинна становити не менше 40 МПа.

Для армування залізобетонних покриттів використовують металеву арматуру періодичного профілю каса А-ІІ діаметром 12-18 мм у вигляді сіток та каркасів, що зварюються контактним способом.

Арматуру розміщують в поздовжньому і поперечному напрямках у верхній і нижній зонах перерізу плити відповідно до епюри згинальних моментів. Максимальна кількість арматури розташовується вгорі і внизу уздовж крайніх ділянок плит і в нижній зоні центральної частини плит. Мінімальна кількість арматури укладають у верхній площині в центрі плити і впоперек крайніх ділянок плит.

Відстань між стрижнями у залежності від необхідної площі арматури і прийнятого діаметра стержнів приймають в межах 10-30 см, що забезпечує зручність роботи при укладанні бетону. При конструюванні слід застосовувати мінімальну кількість різних діаметрів стержнів. Для запобігання металу від корозії влаштовують бетонні захисні шари. Величину захисного шару приймають не менш, 4 см для верхньої арматури і 3 см для нижньої арматури. При таких тріщинах бетон надійно оберігає метал від корозії. Для плит застосовується арматура, що складена з кількох окремих каркасів, що мають розміри 7X7 м. Кожен каркас складається з двох зварних сіток (нижньої і верхньої) і монтажної арматури, яка утримує сітки в проектному положенні. Каркас встановлюють на бетонні підкладки, щоб забезпечити створення захисного шару (підкладки розміщують в місцях установки монтажної арматури). Арматурні сітки каркасів зварюють із застосуванням контактного електрозварювання з обов'язковим зварюванням всіх вузлів у двох крайніх рядах: інші вузли зварюються через один в шаховому порядку. Щоб забезпечити надійну роботу арматури по всій плиті, окремі каркаси надійно з'єднуються один з одним. Стикування каркасів здійснюється внахльостку. Довжина нахльоста приймається рівною 30 діаметрам арматури. У місцях стикування стрижні каркасів після їх укладання з'єднують в'язальним дротом. Крім стикування каркасів внахльостку застосовують також зварювання поздовжніх стрижнів; в цьому випадку довжина нахльоста дорівнює 10 діаметрам арматури, поздовжні стрижні зварюють, застосовуючи підкладки та накладки: товщина накладок і підкладок повинна бути не менше 0,2 діаметра стрижня, але не менше 4 мм. Поздовжні шви стиснення влаштовують зі шпунтом або наскрізні, а поперечні шви - штирові, наскрізні, хибні (рис. 10.9). Посилення крайових ділянок наскрізних і хибних швів здійснюється частішим розташуванням стержнів арматури.

До армобетонних відносяться такі покриття, в яких відсоток армування менше мінімального, що передбачено для залізобетонних плит. У армобетонних перерізах при розрахункових навантаженнях напруження розтягу сприймаються як арматурою, так і бетоном. Армування бетонних покриттів істотно підвищує довговічність і стійкість їх роботи при впливі багаторазових рухомих навантажень за рахунок зменшення кількості швів, а також зміцнення верхнього шару арматурою. Наявність арматури запобігає розкриття тріщин, що викликані рухомими навантаженнями і коливаннями температури, внаслідок чого забезпечуються високі експлуатаційні якості покриттів.

Армобетонні покриття армуються сітками з стержневої арматури класу А-ІІ, діаметром 10-18 мм. Сітки розташовуються у верхній зоні перетину покритті на відстані від поверхні, що дорівнює 1/3-1/2 товщини плити.

Відсоток поздовжнього армування плит становить 0,12-0,15, а крок стрижнів приймають рівним 15-40 см. Витрата металу для армобетонних покриттів складає 6-8 кг/ м². Армування армобетонних покриттів виконується зварними сітками. Стикування окремих сіток між собою виконується внахльостку без зварювання або з частковим зварюванням і зв'язуванням сітки. Довжина нахльоста сіток зі стержнів періодичного профілю в поперечному напрямку плити повинна бути не менше 15 діаметрів стержнів, а в поздовжньому напрямку плити - дорівнює 30 діаметрам. По довжині плити поперечні стики сіток слід розташовувати на відстані не менше 1 м один від одного. Армобетонні покриття розділяються на окремі прямокутні плити поздовжніми і поперечними швами стискання. Відстань між поперечними швами стискання не повинно перевищувати: 10 м - при річній амплітуді середньодобових температур 45 ° - 65 ° С; 15 м - при річній амплітуді 45 ° С і менше (річну амплітуду середньодобових температур обчислюють як різницю середніх максимальних температур самого теплого місяця і середніх мінімальних температур найхолоднішого місяця). У районах зі складними інженерно-геологічними умовами довжину армобетонних (а також залізобетонних) плит приймають не більше 10 м. Поздовжні шви стиснення армобетонних покриттів суміщають з технологічними швами.

Рис. 10.9. Конструкція швів залізобетонних покриттів: а – шов розширення; б – шов стиснення; І – наскрізний шов; ІІ – шов зі шпунтом; ІІІ – хибний шов.

Поздовжні шви стиснення зазвичай виконуються зі шпунтових з'єднанням або наскрізні, а поперечні - зі штирьовими з'єднаннями, наскрізні, хибні (рис. 10.10).

Рис. 10.10. Конструкція швів армобетонних покриттів: а – шов розширення зі штировим зєднанням на жорсткій основі; б – шов стиснення хибний зі штировим зєднанням; 1 – армобетон; 2 – штучна основа або існуюче бетонне покриття; 3 – поздовжні стержні установочного каркасу; 4 – хомути установочного каркасу; 5 – металеві шпильки; 6 – металевий штир; 7 – обмазка бітумом на 2/3 довжини штиря; 8 – ковпачок з картону; 9 – корок з м’якого деревяного або пружного матеріалу; 10 – дощата прокладка товщиною 2 см; 11 – заповнювач шва; 12 – робоча арматура плити; 13 – установочний стержень; 14 – кутник профілю №7,5/5 довжиною 5 см; 15 – обмазка металевого кутника бітумом.