Расчет элементов железобетонных конструкций имеет специфические особенности в связи с совместной работой бетона и арматурной стали, обладающих совершенно различными механическими характеристиками. На различных стадиях загружения эти материалы по-разному участвуют в работе конструкции.

В стадии  при небольших напряжениях в сечении балка работает как упругий брус полным сечением на сжатие и растяжение. Эпюра напряжений в сечении имеет прямолинейное очертание. В стадии, когда вследствие увеличения нагрузки напряжения в растянутой зоне достигают предела прочности на растяжение, в бетоне появляются трещины, растянутая зона бетона постепенно выключается из работы и все растягивающее усилие в сечении передается на арматуру. Эпюра напряжений в сжатой зоне имеет криволинейное очертание. При дальнейшем загружении балки наступает момент, когда напряжения в арматуре достигнут предела текучести и начинается разрушение балки. Полное разрушение балки наступит в момент, когда и в бетоне напряжения достигнут предела прочности на сжатие — стадия. Это состояние называют стадией разрушения. Элементы железобетонных конструкций на прочность рассчитывают по предельному состоянию, соответствующему стадии разрушения, но эпюру напряжений сжатия бетона в сечении условно принимают прямоугольной.

MBA в Украине

Стержни рабочей арматуры стыкуют, как правило, с помощью электросварки. В арматуре конструктивного и вспомогательного назначения стержни в стыке перепускают друг за друга без сварки с плотной обвязкой их мягкой проволокой. Лучший способ стыкования  стержней — контактная электросварка методом оплавления. При этом в месте стыка после сварки стержней образуется валик. Для железнодорожных конструкций этот валик рекомендуется счищать наждачным кругом, что повышает сопротивление стержней на выносливость. Стержни арматуры диаметром 20 мм и больше в монтажных условиях соединяют ванной сваркой. Для стержней меньшего диаметра, а также в отдельных случаях для стержней диаметром более 20 мм допускают стыкование арматуры при помощи электродуговой сварки встык с накладками при односторонних или двусторонних швах.

Чаще всего в преднапряженных мостах применяют арматуру из холоднотянутой высокопрочной стальной проволоки. Такая проволока класса В-П имеет гладкую поверхность, диаметр 3—8 мм и применяются в виде пучков. Проволока класса В.р-П имеет периодический профиль, диаметр 3—7 мм и используется преимущественно в виде пучков./Холоднотянутая проволока имеет высокий предел прочности — до 160—190 кгс/мм2, при этом чем меньше диаметр проволоки, тем больше его прочность. Высокопрочную холоднотянутую проволоку часто применяют в виде витых прядей (обычно из семи проволок). Допускается также напрягаемая арматура из стальных витых канатов. Объемная масса стальной арматуры, составляет 7,85 т/м3.

Араматуру в железобетонных конструкциях устанавливают таким образом, чтобы обеспечить хорошее сцепление с окружающим бетоном и надежную защиту ее от внешних воздействий. Исходя из этих условий, а также из требований хорошей укладки .бетонной смеси расстояние в свету между отдельными напряженными стержнями или их пучками должно быть не менее 5 см, защитный наружный слой— от 2 до 4 см. Для надежного закрепления в бетоне концов растянутые стержни из гладкой арматуры снабжают полукруглыми крюками, а стержни периодического профиля— прямыми. Перегибы арматуры выполняют по дуге круга радиусом не менее 10 диаметров ее для класса A-I и 12 диаметров для периодического  профиля  классов  А-П и А-Ш.

Горячекатаные стержни периодического профиля имеют поверхность со специальными, выступами, увеличивающими ее сцепление с бетоном. Лучшая связь с бетоном дает возможность допускать   в  арматуре    большие растягивающие напряжения без опасности растрескивания окружающего бетона. Поэтому арматуру периодического профиля прикатывают диаметром до 40 мм из более прочной углеродистой стали класса А-П марок Ст. 5сп мартеновской, диаметром до 28 мм из Ст. 5сп конверторной, а также диаметром до 40 мм из стали класса А-Ш из низколегированной мартеновской стали марок 25Г2С и 35ГС и диаметром 6—8 мм из стали 18Г2С. Для преднапряженного железобетона применяют горячекатаную арматуру периодического профиля класса A-IV марки 20ХГ2Ц диаметром 12—18 мм. В последнее время находит применение высокопрочная стержневая  арматура классов A-V, термоупрочненная классов Ат-VI И AT-VII диаметром до 36 мм.

В состав железобетонной конструкции входит рабочая арматура, воспринимающая внутренние усилия, которые развиваются в элементах под действием нагрузки. Кроме рабочей арматуры, устанавливаемой по расчету, применяют вспомогательную конструктивную и распределительную арматуру. Ее укладывают обычно перпендикулярно стержням рабочей арматуры, с которой они работают совместно железобетонных мостах применяют в качестве арматуры: горячекатаную круглую сталь; горячекатаную сталь повышенного качества с периодическим профилем; холоднотянутую высокопрочную проволоку и пряди из нее, канаты из высокопрочной проволоки.

Горячекатаные круглые стержни прокатывают из углеродистой мартеновской и кислородно-конверторной стали; они имеют гладкую поверхность. Рабочая арматура должна быть из стали класса A-I марок диаметром от 6—8 до 40 мм или диаметром от 6—8 до 28 мм. Для монтажной арматуры допускают стали более низких марок — ВМСт.2сп и ВКСт.2сп, если они удовлетворяют испытаниям на холодный загиб. Для суровых климатических условий применяют .рабочую арматуру класса А-П при марке стали 10ГТ.

Длина стержней диаметром  более   12 мм  обычно  составляет 6—12 м а до. 18 м. Более тонкая арматура поступает в мотках большой длины. Круглые гладкие стержни применяют в конструкциях   мостов только в качестве ненапрягаемой арматуры.

Эти напряжения могут вызвать в бетоне трещины, которые называют усадочными.

Кроме усадки в бетоне возникают неупругие деформации под влиянием длительно действующих на "него нагрузок. Эту особенность называют ползучестью бетона. Ползучесть проявляется сильнее в молодом бетоне, чем в старом. Деформации ползучести нарастают наиболее интенсивно в течение одного двух лет с момента загружения бетона длительно действующей нагрузкой. В дальнейшем ползучесть постепенно приостанавливается. Деформации ползучести могут заметно увеличить прогибы конструкции.

Так как арматура препятствует свободному развитию ползучести, происходит перераспределение усилий между бетоном и арматурой, приводящее к дополнительному сжатию (потере предварительного напряжения) арматуры и растяжению бетона.

Важным средством для повышения морозостойкости и улучшения структуры бетона является применение комплексных добавок— пластифицирующих и воздухововлекающих.

К бетону конструкций, возводимых в суровых климатических условиях, предъявляются повышенные требования по плотности и морозостойкости.

Бетон представляет собой материал, не подчиняющийся простейшим законам' упругости. Так, модуль упругости бетона уменьшается с увеличением напряжений. Модули - упругости на сжатие и растяжение различны, а величина их зависит от марки бетона, возрастая с повышением марки. Так как прочность бетона увеличивается с течением времени, модуль упругости зависит и от возраста бетона.

При твердения бетона его. объем уменьшается — происходит усадка бетона, которая тем значительнее, чем больше содержание цемента. Усадка наиболее сильно происходит в течение первого года с момента твердения бетона, а в дальнейшем ее нарастание постепенно приостанавливается. Арматура задерживает развитие усадки, причем в арматуре от усадки бетона возникают сжимающие напряжения, а в бетоне — растягивающие.

Активность применяемого цемента должна быть в 1,3—1,8 раза больше проектной марки бетона на сжатие. Расход цемента на 1 м3 бетона должен быть не менее 250 кг, а в конструкциях, соприкасающихся с водой, не менее 270кг, ноне более 450кг на 1 м3 бетона. Увеличение водоцементного отношения уменьшает прочность бетона, поэтому нужно уменьшать количество воды для затворения. Однако при малом количестве воды бетонная смесь получается очень жесткой и ее. укладка и уплотнение затрудняются. Для мостов применяют обычно бетонные смеси с водоцементным отношением не больше 0,6—0,65. При уплотнении бетонной смеси длительным вибрированием можно применять жесткие- смеси с В/Ц = 0,3. Увеличение пластичности (подвижности) бетонной смеси, требующееся для лучшего заполнения опалубочных форм, достигается введением в смесь специальных веществ, называемых пластификаторами, или применением пластифицированного цемента, что позволяет избежать нежелательного увеличения количества воды в бетонной смеси.