Понятие об обычном железобетоне. Факторы, обеспечивающие совместную работу бетона и стальной арматуры

Железобетон — это связанный искусственный материал, чья несущая способность достигается за счет совместной работы стали и бетона. Стальные вложения, называемые арматурой, могут состоять из арматурной стали или арматурных сеток. Арматура воспринимает растягивающие усилия, повышает прочность на сжатие бетона и ограничивает трещинообразование в конструкции. Бетон может воспринимать только усилия сжатия. Он образует форму строительной конструкции, осуществляет защиту от коррозии арматуры и служит для пожарозащиты.

Предпосылками для долговечной совместной работы стали и бетона, например, являются:

• Примерно одинаковое температурное расширение стали и бетона в области

обычных температур.

• Прочное соединение между бетоном и арматурой вследствие сцепления (адгезии), сцепления за счет трения (сопротивление трению) и сцепления среза (дюбелеподобное зубчатое сцепление стальной поверхности и бетона).

• Защита арматуры от коррозии окружающим ее бетоном (бетонное покрытие).

• Следует учитывать минимальные классы бетона по прочности на сжатие в зависимости от классов экспозиции.

• Следует придерживаться граничных значений содержания цемента и водо-цементного отношения.

• Наибольшее зерно заполнителя не должно превышать 1/з наименьшего размера строительной конструкции.

• Преобладающая часть заполнителя должна быть меньше, чем расстояние между стержнями арматуры или расстояния между арматурой и опалубкой.

• Поверхность арматуры должна быть свободна от несвязанной ржавчины, масла, жира и прочих загрязнений, а также свободна ото льда.

Так как конструкции в сооружении подвержены различным нагрузкам (действующим силам), то, соответственно, возникают различные напряжения от сил реакций.

Большинство железобетонных конструкций, например балки, плиты и балочные плиты, работают на изгиб. При этом на основе внешней нагрузки возникают изгибающие моменты и поперечные силы, которые вызывают внутри балки напряжения растяжения при изгибе, напряжения сжатия при изгибе и напряжения сдвига. Эти напряжения часто выступают совместно, их распределение может быть представлено линиями главных направлений напряжений (траекторий). Арматура должна быть расположена соответственно силовому потоку по линиям главных напряжений, что возможно только приблизительно.

Для назначения размеров в строительстве из железобетона исходят из допущений, на которых основаны методы статических расчетов. При чистом изгибе образуется сжатая и растянутая зоны. В растянутой зоне сталь работает на растяжение. В сжатой зоне бетон работает на сжатие

Прочность связи в бетоне обеспечивает одинаковые деформации при внешней нагрузке. Так как способность стали к растяжению значительно больше, чем у бетона, то он при превышении его прочности на растяжение в зоне растянутой арматуры начинает растрескиваться. Для того чтобы это не влияло на защиту арматуры от коррозии и на внешний вид конструкции, предписывается ограничение ширины раскрытия трещин. Это может быть достигнуто, например, путем назначение минимального армирования, уменьшения допустимого напряжения в стали, ограничения диаметра стержней арматуры и расстояния между стержнями.

Несущая способность и долговечность железобетонных конструкций может быть повышена за счет применения более высоких классов прочности бетона.