диаметром до 8 мм включительно выпускается также в мотках.

Арматура диаметром 10 мм и выше из мягких сталей всех классов поставляется обычно в прутках, длина которых зависит от транспортных условий, а также от заказа и может колебаться от 6,5 до 14 м. Поэтому в ряде случаев, когда по условиям армирования требуются стержни большей длины, их надо соединять. Стыки арматурных стержней могут быть заводскими при изготовлении на заводах железобетонных конструкций и монтажными - на строительных площадках.

При соединении арматурной стали необходимо учитывать ее свариваемость. Хорошо свариваются контактной сваркой горячекатаная арматура классов от A-I до A-V и обыкновенная арматурная проволока в сетках. Нельзя сваривать термически упрочненную арматуру всех классов и высокопрочную проволоку, так как сварка приводит к утрате эффекта упрочнения. Нельзя также сваривать дуговой сваркой стержни классов A-IV и A-V.

Заводские стыки стержней следует осуществлять по возможности контактной стыковой сваркой (рис. 1.16,а). При отсутствии надлежащего оборудования стыки осуществляются ванной сваркой (рис. 1.16,6).

При монтажной сварке приходится считаться с тем, что расстояния между торцами соединяемых стержней могут меняться в значительных пределах. В этих условиях наиболее удобным является стык с накладками из круглой стали (рис. 1.16,в), приваренными электро-духовой сваркой. Возможно применение стыков внахле-стку без накладок, особенно для малых диаметров (рис. 1.16,<?). При больших диаметрах соединяемых стержней (22-36 мм) зона термического влияния относительно мала, поэтому при односторонних швах можнб сваривать и холоднодеформироваиную сталь.

При отсутствии необходимого оборудования делают вязаные стыки, которые образуются нахлесткой стержней с перевязкой их вязальной проволокой. Круглые стержни при этом заканчивают крюками (рис. 1.17, с), а стержни периодического профиля оставляют без крюков (рис. 1.17,6). Длина нахлестки зависит от условий работы стыка, марки бетона и класса стали. В растянутых стыках длину принимают 25-45 d для бетона марки 200 и выше, но не меньше 250 мм. В сжатых

Рис. 1.16. Стыки арматуры из мягкой стали

а - контактная сварка (классы А-1, А-П, А-Ш. A-IV); б - ванная свар- ка (классы А-1, А-И, A-III); в - I электродуговая с накладками и четырьмя швами (классы .VI, А-П, А-П1); г -то же, с двумя швами (классы А-1, А-П, А-П1, A-IV): д - электродуговая внахлестку с двумя швами (класс А-1); е-электродуговая с планками и двумя швами (классы А-1, А-П, A-III)

Рис. 1.17. Вязаные стыки

о -гладкой арматуры; б -арматуры периодического профиля; в - стык сеток; / - рабочая арматура; 2 - распределительная

Рис. 1.18. Стыки внахлестку сеток и каркасов с односторонним расположением рабочих стержней

а-0 - в рабочем направлении; ш, д - ъ направлении распределительной (поперечной) арматуры; / - рабочая арматура; 2 - распределительная (поперечная) арматура

стыках длина нахлестки уменьшается на 10 d, но она не должна быть меньше 200 мм. Вязаные стыки следует по возможности располагать в сжатой зоне бетона или в зонах небольших растягивающих напряжений. В од-1юм сечении элемента следует соединять не больше 25% стержней гладкой арматуры и не более 50% стержней арматуры периодического профиля.

Стыки сварных сеток, как правило, устраивают внахлестку без сварки с такой же величиной перепуска, как и в каркасах (рис. 1.18,а). Иногда укладывают дополнительные стыковые сетки (рис. 1.18,).

Стыки сварных сеток в нерабочем направлении выполняют внахлестку с перепуском 50 мм при диаметре распределительной арматуры d4 мм и 100 мм при d>4 мм (рис. 1.18,г). При диаметре рабочей арматуры 16 мм и более стык сварных сеток в нерабочем направлении перекрывают специальными сетками с перепуском в каждую сторону не менее 15d распределительной арматуры и не менее 100 мм.

При контактной сварке холоднодеформированных сталей (например, классов А-Пв, А-111в) в результате местного отжига механическая прочность стали снижается, и поэтому расчетное сопротивление такой арматуры принимается пониженным. Высокопрочную арматурную проволоку, пряди и канаты сваривать нельзя.

Неметаллическая арматура. Для повышения коррозионной стойкости конструкций и экономии металла и настоящее время проводятся широкие исследования по созданию неметаллической арматуры железобетонных конструкций *. Такую арматуру получают из тонких стекловолокон, объединяемых в арматурный стержень связывающими пластинками из синтетических смол. Стеклопластиковые арматурные стержни имеют высокую прочность, малую объемную массу (втрое меньше, чем у стали) и благодаря негладкой поверхности хорошее сцепление с бетоном. Вместе с тем стеклопластики обладают повышенной деформативностью (модуль упругости в несколько раз меньше, чем у стали) и пока относительно высокой стоимостью.

В странах тропического и субтропического климата, где произрастает бамбук, в качестве арматуры используют стволы бамбука.

* Конструкции с неметаллической арматурой только условно можно называть железобетонными.

§ 3. ЖЕЛЕЗОБЕТОН

Свойства железобетона зависят не только от свойств бетона и арматуры, но также от количества арматуры, ее размещения в конструкции, наличия предварительного напряжения и т.п.

Обычный железобетон обладает низкой трещиностойкостью. Например, в балках при нагрузке, составляющей всего 0,2-0,3 разрушающей, в растянутой зоне бетона уже образуются трещины, которые в большинстве случаев не препятствуют нормальной эксплуатации конструкций, если к ним не предъявляются требования водонепроницаемости нли повышенной коррозионной стойкости.

Трещиностойкость железобетона увеличивается при рассредоточенном (дисперсном) армировании (частом расположении арматуры малых диаметров или коротких кусков канатной проволоки) и особенно в результате предварительного напряжения конструкций.

Для оценки напряженного состояния, при котором происходит образование трещин, можно воспользоваться данными о предельных деформациях при растяжении.

При достаточно хорошем и непрерывном сцеплении по длине арматуры предполагают, что деформации бетона и арматуры в любой точке на поверхности их контакта равны, и, следовательно, перед появлением трещин

ea = e6.p.мaкc = 1510- (1.21)

Арматура в этот момент работает упруго, и напряжение в ней по закону Гука

с« = /:.ев.р.макс = 2.10».15.10-1 = 30 МПа. (1.22)

Таким образом, для получения трещиностойкой конструкции надо ограничить напряжение в арматуре относительно низким значением, примерно 15-25% предела текучести для стали класса A-I. В подавляющем большинстве случаев мирятся с наличием трещин, чтобы повысить степень использования арматуры и применять арматуру более высоких классов.

Видимые трещины (~0,05 мм) появляются при нагрузках, меньших эксплуатационных, в зонах наибольших растягивающих напряжений и постепенно увеличиваются по мере роста напряжений в арматуре. Размер раскрытия трещин не должен превосходить размера, указанного в нормах.

Возможность повышения напряжений при допустимом раскрытии трещин зависит от качества сцепления арматуры с бетоном.

Сцепление арматуры с бетоном обеспечивается склеиванием с цементным камнем, силами трения, возникающими на поверхности арматуры вследствие обжатия стержней при усадке бетона, сопротивлением бетона срезу при наличии выступов на поверхности арматуры

Рнс. 1.19. Сцепление арматуры с бетоном

И специальными анкерными устройствами на концах стержней.

При выдергивании или продавливании стержня, заделанного в бетон, силы сцепления имеют переменное значение по длине заделки, достигая наибольших значений Тсц. макс на некотором расстоянии от начала заделки стержня (рис. 1.19,с).

Среднее (условное) напряжение сцепления

Тсц.усл = -. • (1.23)

где И - периметр стержня; ta - длина заделки стержня.

Тсц зависит в основном от состава бетона (возрастает с повышением марки, плотности и возраста бетона, содержания в нем цемента и т. п.) и характера поверхности стержней арматуры. По данным опытов при гладкой круглой арматуре и для бетонов марки 200 и менее Тсц.усл = 2,5...4 МПа. Сцепление арматуры периодического профиля с бетоном в 2-3 раза выше, чем сцепление гладкой арматуры.

С уменьшением периметра U сопротивление стержня скольжению увеличивается, что повышает трещино-стойкость железобетона. Увеличение длины заделки

r[]TTliiiiitiiitWl

Рис. 1.20. Схема усадки в железобетонном элементе

стержня 1з до определенного предела ведет к уменьшению Тсц-усл, однако при /з>15...20 d сопротивление выдергиванию практически остается неизменным.

Сопротивление скольжению сжатого стержня (при продавливании) несколько выше, чем при выдергивании, благодаря увеличению поперечных размеров стержня при сжатии. Опыты показывают, что с увеличением диаметра стержня и напряжения в нем прочность сцепления при сжатии увеличивается, а при растяжении уменьшается. Отсюда следует, что для лучшего сцепления арматуры с бетоном при конструировании железобетонных элементов диаметр растянутых стержней следует ограничивать.

Благодаря сцеплению арматура и бетон в нагруженной конструкции деформируются совместно; между ними постоянно происходит перераспределение внутренних усилий в соответствии с упругопластическими и физическими свойствами бетона и стали. Усадка и ползучесть железобетона оказываются значительно меньшими, чем в неармированном бетоне, благодаря сцеплению бетона с арматурой, препятствующей развитию усадки и ползучести.

Влияние усадки и ползучести бетона. Арматура благодаря сцеплению с бетоном препятствует свободному проявлению деформаций усадки и ползучести бетона. Вследствие усадки в бетоне возникают растягивающие напряжения, в арматуре - сжимающие. При несимметричном армировании в бетоне могут возникнуть не только растягивающие, но и сжимающие напряжения. Поскольку процесс усадки протекает без внешней нагрузки, бетон и арматура при этом образуют самоуравновешенную механическую систему: сжимающее усилие в арматуре равно растягивающему усилию в бетоне.

С увеличением количества арматуры сжимающие напряжения в ней уменьшаются, а растягивающие напряжения в бетоне увеличиваются. При значительном насыщении сечения арматурой растягивающие напряжения достигают предела прочности /?р, и в бетоне могут возникнуть трещины даже при отсутствии внешней нагрузки.