2. Бетон и арматура
Во многом прочность железобетонной конструкции обусловлена видом используемого в нем материала (конструкционного бетона и арматуры).
Среди конструкционных бетонов различают:
тяжелый, средней плотности свыше 2200 кг/м3 включительно;
мелкозернистый, средней плотности свыше 1800 кг/м3;
легкий, плотной и поризованной структуры;
ячеистый;
специальный бетон (напрягающий).
Основным показателем бетона является класс прочности на сжатие, который устанавливается на основании испытаний стандартных образцов (бетонных кубов) в возрасте 28 суток. В зависимости результатов от полученных испытаний различные бетоны имеют различную степень сопротивления сжимающим нагрузкам, что и определяется их классом. Чем выше класс бетона, чем прочнее будет конструкция.
Большинство несущих конструкций выполняют из тяжелого бетона класса прочности В 15-В30.
По способу изготовления ж/б конструкции можно разделить на сборные, монолитные и сборно-монолитные. Наиболее распространены монолитный и сборно-монолитный способ возведения железобетонных конструкций, значительно сокращающие транспортные и монтажные расходы, а также исключающие простои из-за несвоевременного поступления сборных элементов на строительную площадку.
Монолитные железобетонные конструкции возводят с использованием специальных форм – опалубки, в которую и помещают арматуру и бетон. Опалубка снимается после того как бетон застынет и наберёт достаточную прочность. Использование современных опалубочных систем позволяет создавать конструкции практически любых конструктивных и архитектурных форм. Широко распространено использование монолитного железобетона в многоэтажных зданиях башенного типа.
Сборно-монолитные железобетонные конструкции представляют собой сочетание сборных элементов (колонн, панелей, ригелей и др.), изготавливаемых на заводах (рис.3) и монолитного бетона укладываемого на месте строительства. Часто сборные элементы служат опалубкой для монолитного бетона. Пример сборно-монолитного строения представлен на рис.4. В этом случае вертикальные конструкции здания выполнены из сборного железобетона, а горизонтальные – перекрытия из монолитного.
Рис.3. Изготовление сборных железобетонных элементов на заводах ЖБИ
Рис.4. Строительство здания методом сборно-монолитного возведения
Арматура в железобетонных конструкциях принимается в зависимости от типа конструкции, наличия предварительного напряжения, а также условий эксплуатации зданий и сооружений.
В основном используется арматура следующих видов:
горячекатная гладкая и периодического профиля диаметром 6-40мм (класс А);
термомеханически упрочненная периодического профиля диаметром 6-40 мм (класс А);
холоднодеформируемая периодического профиля диаметром 3-12 мм (класс В);
арматрурные канаты диаметром 3-15 мм (класс К).
Многообразие видов конструкций определяет необходимость выбора для каждой из них соответствующей стали для изготовления арматуры. Арматурная сталь отличается прочностью и пластичностью. По прочности различают арматуру 7 классов. Чаще всего используется следующая арматура: А400(А-III, А400С), А500(А500С), А300 (А-II).
Классификацию арматуры в железобетоне можно рассмотреть по ряду признаков.
По виду арматуру можно разделить на гибкую и жесткую.
Гибкая арматура представляет собой стальные стержни круглого или периодического профиля. Сваренные или связанные сетки и объемные каркасы из отдельных прутьев тоже считаются гибкой арматурой (рис.5.).
Рис.5. Примеры гибкой арматуры
Несущая (жесткая) арматура представляет собой прокатную профильную сталь (обычно используются профили-уголок, двутавр, швеллер), которая используется в особо ответственных сооружениях, где возникают значительные нагрузки (рис.6, в).
Рис.6.Виды арматуры, используемой при армировании ж/б элементов: а) каркасы и сетки; б) сварка стержней арматуры; в) балка с жесткой арматурой (двутавр); г) колонна с несущим арматурным каркасом; д) сварной несущий арматурный каркас балки.
По характеру работы, и соответственно по расположению в элементе, различают рабочую арматуру, устанавливаемую в конструкцию по расчёту для восприятия основной части растягивающих усилий (располагается по длине элемента, поэтому её называют также продольной), и распределительную (поперечная, конструктивная), которая устанавливаются по конструктивным соображениям и предназначена для образования каркасов и сеток совместно с рабочей арматурой (рис.7).
N
Продольная арматура
N
поперечная арматура
продольная арматура
Рис.7. Расположение рабочей и конструктивной (продольной) арматуры в колонне квадратного сечения