8. Сборные железобетонные конструкции

8.1. Железобетон

Железобетон представляет собой строительный материал, в котором соединены в единое целое затвердевший бетон и стальная арматура, совместно работающие в конструкции.

Основную цель армирования можно пояснить на элементах, работающих на изгиб (балках, ригелях). В таких элементах часть поперечного сечения элемента подвергается сжатию, а другая — растяжению. Если балку изготовить из неармированного бетона, то вследствие низкой его прочности на растяжение (1—4 МПа) уже под небольшой нагрузкой бетон в растянутой зоне растрескивается (рис. 8.1, а), и балка разрушится. Если же в растянутую зону ввести стальную арматуру, то она примет на себя растягивающие напряжения (прочность стали при растяжении более 200 МПа) и балка, хотя на ней могут появиться трещины, не разрушится даже при больших нагрузках (рис. 8.1, б). В ряде случаев армируют элементы, работающие и на сжатие (колонны, сваи), так как и на сжатие сталь в 5—10 раз прочнее бетона.

Железобетонные конструкции по способу выполнения могут быть сборными, сборно-монолитными и монолитными. В промышленном и гражданском строительстве используется сборный железобетон, позволяющий превращать строительную площадку в площадку монтажа сооружений из готовых деталей и конструкций, тем самым облегчить и улучшить условия работы строителей, особенно в зимнее время, ускорять, а весьма часто и удешевлять строительство.

8.2. Предварительно напряженный железобетон

Предварительно напряженными называются такие железобетонные конструкции, в которых бетон в процессе изготовления подвергается искусственному сжатию.

При изготовлении предварительно напряженных железобетонных конструкций используют два основных метода натяжения арматуры: на упоры и на бетон.

Натяжение на упоры (рис. 8.2, а) применяют при изготовлении сборного железобетона. Напрягаемую арматуру при этом натягивают и фиксируют на силовом поле форм или специальных упорах, вынесенных за пределы форм.

Натяжение производят механическим или электротермическим способом. После того, как конструкция забетонирована и бетон достиг проектной прочности, арматуру освобождают от зажимов и сжимающие усилия передаются непосредственно на бетон.

Натяжение на бетон (см. рис. 8.2, б) применяют при изготовлении конструкций в построечных условиях. Первоначально бетонируют конструкцию, а затем на бетон, набравший проектную прочность, производят натяжение арматуры.

В предварительно напряженных железобетонных конструкциях более полно используется прочность стали и бетона, поэтому уменьшается масса изделий. Кроме того, предварительное обжатие бетона препятствует образованию трещин, повышает его долговечность.

8.3. Арматура

Арматура — это стальные стержни, проволока, канаты или прокатные профили, закладываемые в бетон для получения железобетонных конструкций необходимой прочности, жесткости, трещиностойкости. По своему назначению в бетоне арматура подразделяется на рабочую и монтажную. Рабочая арматура воспринимает нагрузки, монтажная — необходима для обеспечения правильного расположения рабочей арматуры.

Закладные детали (рис. 8.5) предназначены для соединения железобетонных элементов между собой. Изготовляют их из стали в виде пластин с приваренными к ним анкерами из стержневой стали периодического профиля. Пластины располагаются на поверхности железобетонного элемента, а анкеры — в его теле. В некоторых случаях для более прочной связи анкеры соединяют с арматурой изделия.