3. 3 Арматурные сварные изделия

Ненапрягаемую арматуру железобетонных конструк­ций изготовляют на заводах, как правило, в виде арма­турных сварных изделий — сварных сеток и каркасов. Продольные и поперечные стержни сеток и каркасов в местах пересечений (обычно под прямым углом) соеди­няют контактной точечной электросваркой. Такое объе­динение отдельных стержней арматуры в сетки и карка­сы на сварочных машинах позволяет индустриализовать арматурные работы, значительно сократить их трудоем­кость и удешевить монтаж заготовок арматуры.

Сварные сетки изготовляют по стандарту из обыкно­венной арматурной проволоки диаметром 3 — 5 мм и ар­матуры класса А-ІІІ диаметром 6 — 10 мм; они бывают рулонные и плоские (рис. 1.6). В рулонных сетках наи­больший диаметр продольных стержней 7 мм. Рабочей арматурой могут служить продольные или поперечные стержни сетки; стержни, расположенные перпендикуляр­но рабочим, являются распределительными (монтажны­ми). В качестве рабочей арматуры можно также ис­пользовать стержни сеток обоих направлений. Ширина сетки ограничивается размером 3800 мм, длина сетки принимается по проекту, но не более 9000 мм, длина ру­лонной сетки ограничивается массой рулона 900 — 1300кг

Рисунок 1.6 – Сварные сетки (а – рулонные; б – рулонная после развертки; в – плоская)

C - сетка

D – диаметр продольных стержней

d – диаметр поперечных стержней

v – шаг продольных стержней

u – шаг поперечных стержней

A – ширина сетки

L – длина сетки

c1, c2 – свободные концы продольных стержней

k -свободные концы продольных стержней

Арматурные канаты класса К—п изготовляют из большого числа тонких проволок диаметром 1—3 мм. Применяют их в качестве напрягаемой арматуры для крупных сооружений. Они обладают повышенной деформативностью; чтобы уменьшить неупругие деформации, их подвергают предварительной обтяжке.

Арматурные пучки состоят из параллельно располо­женных высокопрочных проволок (рис. 1.7). Проволоки (14, 18 и 24 шт.) располагают по окружности с зазора­ми, обеспечивающими проникание цементного раствора внутри пучка, и обматывают мягкой проволокой. В более мощных арматурных пучках вместо отдельных прово­лок применяют параллельно расположенные канаты. В многорядных пучках число отдельных проволок диамет­ром 4—5 мм достигает 100 шт. Арматурные пучки про­мышленностью не поставляются, их изготовляют на стро­ительных площадках или на предприятиях строительной индустрии.

Рисунок 1.7 – Арматурные канаты и пучки.

Лекция №2

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ОСНОВЫ ТЕОРИИ СОПРОТИВЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОНА И МЕТОДЫ РАСЧЕТА ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

1. Значение экспериментальных исследований

Экспериментальные исследования по изучению сов­местной работы двух различных по своим физико-меха­ническим свойствам материалов — бетона и стальной арматуры—проводились с самого начала появления же­лезобетона. Экспериментами установлено, что нелиней­ные деформации бетона и трещины в растянутых зонах оказывают существенное влияние на напряженно-дефор­мированное состояние железобетонных элементов. Допу­щения о линейной зависимости между напряжениями и деформациями и основанные на этих допущениях фор­мулы сопротивления упругих материалов для железобе­тона часто оказываются неприемлемыми.

Теория сопротивления железобетона строится на опытных данных и законах механики и исходит из дей­ствительного напряженно-деформированного состояния элементов на различных стадиях нагружения внешней нагрузкой. По мере накопления опытных данных методы расчета железобетонных конструкций совершенству­ются.

2. Три стадии напряженно-деформированного состояния

Опыты с различными железобетонными элементами — изгибаемыми, внецентренно растянутыми, внецентренно сжатыми с двузначной эпюрой напряжений — показали, что при постепенном увеличении внешней нагрузки мож­но наблюдать три характерные стадии напряженно-де­формированного состояния (рис. 2.1).

Рисунок 2.1 - Стадии напряженно-деформированного состояния в нормальных сечениях при изгибе элемента без предварительного напряжения

Стадия 1 — до появления трещин в бетоне растянутой зоны (когда напряжения в бетоне меньше временного сопротивления растяжению и растягивающие усилия воспринимаются арматурой и бе­тоном совместно); стадия II — после появления трещин в бетоне растянутой зоны (когда растягивающие усилия в местах, где образовались трещины, воспринимаются арматурой и участком бетона над трещиной, а на участках I между трещинами — арматурой и бетоном совместно); стадия III — стадия разрушения, характеризующаяся от­носительно коротким периодом работы элемента, когда напряжения в растянутой стержневой арматуре достига­ют физического или условного предела текучести, в высокопрочной арматурной проволоке — временного со­противления, а напряжения в бетоне сжатой зоны — вре­менного сопротивления сжатию; в зависимости от степени армирования элемента последовательность -разрушения зон растянутой и сжатой может изменяться.

Рассмотрим три стадии напряженно-деформирован­ного состояния в зоне чистого изгиба железобетонного элемента при постепенном увеличении нагрузки.

Стадия I. При малых нагрузках на элемент напря­жения в бетоне и арматуре невелики, деформации носят преимущественно упругий характер; зависимость между напряжениями и деформациями линейная и эпюры нор­мальных напряжений в бетоне сжатой и растянутой зон сечения треугольные. С увеличением нагрузки на эле­мент в бетоне растянутой зоны развиваются неупругие деформации, эпюра напряжений становится криволиней­ной, напряжения приближаются к пределу прочности при растяжении. Этим характеризуется конец стадии I. При дальнейшем увеличении нагрузки в бетоне растя­нутой зоны образуются трещины, наступает новое каче­ственное состояние.

Стадия II. В том месте растянутой зоны, где обра­зовались трещины, растягивающее усилие воспринимает­ся арматурой и участком бетона растянутой зоны над трещиной. В интервалах растянутой зоны между трещина­ми сцепление арматуры с бетоном сохраняется, и по ме­ре удаления от краев трещин растягивающие напряже­ния в бетоне увеличиваются, а в арматуре уменьшаются. С дальнейшим увеличением нагрузки на элемент в бето­не сжатой зоны развиваются неупругие деформации, эпюра нормальных напряжений искривляется, а ордина­та максимального напряжения перемещается с края се­чения в его глубину. Конец стадии II характеризуется началом заметных неупругих деформаций в арматуре.

Стадия III, или стадия разрушения. С дальнейшим увеличением нагрузки напряжения в стержневой арма­туре достигают физического или условного предела те­кучести; напряжения в бетоне сжатой зоны под влияни­ем нарастающего прогиба элемента и сокращения высо­ты сжатой зоны также достигают временного сопротив­ления сжатию. Разрушение железобетонного элемента начинается по арматуре растянутой зоны и заканчива­ется раздроблением бетона сжатой зоны. Такое разру­шение носит пластический характер, его называют слу­чаем 1. Если элемент в растянутой зоне армирован вы­сокопрочной проволокой с малым относительным удли­нением при разрыве (~4 %), то одновременно с разрывом проволоки происходит и раздробление бетона сжа­той зоны, разрушение носит хрупкий характер, его так­же относят к случаю 1.

В элементах с избыточным содержанием растянутой арматуры — переармированных - разрушение происходит по бетону сжатой зоны, переход из стадии II в стадию III происходит внезапно. Разрушение переармированных сечений всегда носит хрупкий характер при неполном использовании растянутой арматуры; его называют случаем 2.