10. Сцепление арматуры с бетоном. Анкеровка арматуры в бетоне. Защитный слой бетона в железобетонных элементах.

Сцепление арматуры с бетоном

В железобетонных конструкциях скольжение армату­ры в бетоне под нагрузкой не происходит благодаря сцеплению материалов. Прочность сцепления арматуры с бетоном оценивают сопротивлением выдергиванию или вдавливанию арматурных стержней, заанкерованньтх в бетоне (рис. 1.29, а). По опытным данным, прочность сцепления зависит от следующих факторов: зацепления в бетоне выступов на поверхности арматуры периодиче­ского профиля (рис. 1.29, б); сил трения, развивающихся при контакте арматуры с бетоном под влиянием его усад­ки; склеивания арматуры с бетоном, возникающего бла­годаря клеящей способности цементного геля. Наиболь­шее влияние на прочность сцепления оказывает первый фактор: он обеспечивает около ³Д общего сопротивления скольжению арматуры в бетоне; если арматура гладкая и круглая, сопротивление скольжению уменьшается. Прочность сцепления возрастает с повышением класса бетона, уменьшением водоцементного отношения, а так­же с увеличением возраста бетона. Исследования пока зали, что распределение напряжении сцепления армату­ры с бетоном по длине заделки стержня неравномерно; наибольшее напряжение сцепления , не зависит от длины анкеровки стержня 1_ап. Среднее напряжение сцеп­ления определяют как частное от деления усилия в стер­жне N на площадь заделки.

(1.19)

где u —периметр сечения стержня (для гладкой арматуры при сред­них классах бетона МПа).

При недостаточной заделке к концам стержней при­варивают коротыши или шайбы (по концам стержней из гладкой стали класса А-1 устраивают крюки).

При вдавливании арматурного стержня в бетон проч­ность сцепления больше, чем при его выдергивании вследствие сопротивления окружающего слоя бетона поперечному расширению сжимаемого стержня. С увели­чением диаметра стержня и напряжения в нем проч­ность сцепления при сжатии возрастает, а при растяже­нии уменьшается (рис. 1.29,в). Отсюда следует, что для лучшего сцепления арматуры с бетоном при кон­струировании железобетонных элементов диаметр растя­нутых стержней следует ограничивать.

Анкеровка арматуры в бетоне

В железобетонных конструкциях закрепление концов арматуры в бетоне — анкеровка — достигается запуском арматуры за рассматриваемое сечение на длину зоны передачи усилий с арматуры на бетон (обусловленную сцеплением арматуры с бетоном), а также с помощью анкерных устройств.

Не напрягаемая арматура из гладких стержней клас­са А-1 снабжена на концах анкерами в виде полукруг­лых крюков диметром 2,5 а, а в конструкциях из бетонов на пористых заполнителях — диаметром 5d (рис. 1.30, а). Анкерами гладких стержней п сварных сетках и карка­сах служат стержни поперечного направления, поэтому их применяют без крюков на концах. Также не имеют крюков на концах арматурные стержни периодического профиля, обладающие значительно лучшим сцеплением с бетоном.

Ненапрягаемую арматуру периодического профиля заводят за нормальное к продольной оси элемента сече­ние, в котором она учитывается с полным расчетным со­противлением, на длину зоны анкеровки

(1.20) но не менее

где , —коэффициенты, определенные по табл. 1.2; R_s—

расчетное сопротивление арматуры (см. гл. 2); ri,—расчетное со­противление бетона осевому сжатию (см. гл. 2); d — диаметр стержня, Если в нормальном к продольной оси элемента сече­нии стержни используются с неполным расчетным сопро­тивлением, то при определении 1_ап значение R_s умножа­ют на коэффициент, равный отношению площади сече­ния арматуры, необходимой при полном использовании расчетного сопротивления, к площади сечения фактиче­ски имеющейся арматуры.

На крайних свободных опорах изгибаемых элементов продольные растянутые стержни заводят для анкеровки за внутреннюю грань опоры на длину не менее 10 d; а ес­ли наклонные трещины в растянутой зоне не образуют­ся — то на длину не менее 5d (рис. 1.30, б).

Р ис. 1.30. Анкер ненапрягаемой арматуры

а — круглых гладких стержней; б — стержней периодического профиля на свободной опора балки

Напрягаемую арматуру — стержни периодического профиля или арматурные канаты — при натяжении на упоры и достаточной прочности бетона применяют в кон­струкциях без специальных анкеров; при натяжении на бетон (арматурные пучки) или на упоры в условиях не­достаточного сцепления с бетоном (гладкая высокопроч­ная проволока) — со специальными анкерами. Длину зоны анкеровки напрягаемой арматуры без анкеров при­нимают равной длине зоны передачи напряжений с ар­матуры на бетон по формуле

(1.21)

где , — коэффициенты, определяемые по табл. 1.3; Rtp — переда­точная прочность бетона (кубиковая прочность бетона к моменту обжатия); —предварительное напряжение в арматуре с учетом потерь (принимают равным большему из значений; R_c или a_sp).

Для элементов из легкого бетона классов В7,5— В12,5 значения и по табл. 1.3, увеличивают в 1,4 ра­за. Для стержней периодического профиля всех видов значение 1_Р принимают не менее 15 d. При мгновенной