» » Сцепление арматуры с бетоном

Сцепление арматуры с бетоном

20.04.2016

Важным условием надежной работы изгибаемой конструкции является достаточное сцепление арматуры с бетоном. В настоящее время имеется много результатов определения этого показателя как для тяжелых, так и для легких бетонов.
Результаты исследований, проведенных многими учеными в разных организациях, показывают, что величина сцепления арматуры с легким бетоном мало отличается от величины ее сцепления с тяжелым равнопрочным бетоном.
В процессе исследований было установлено, что с уменьшением прочности бетона отношение сопротивления сдвигу арматуры к пределу прочности при сжатии увеличивается. Можно считать, что сопротивление сдвигу арматуры пропорционально пределу прочности бетона при растяжении, которое с повышением марки бетона увеличивается не так существенно.
Сопротивление сдвигу арматуры в бетоне не нормируется и в инженерных расчетах конструкций не используется. Поэтому и методы определения этого показателя в настоящее время не нормированы.
Результаты испытаний непосредственно зависят от их методики. Большинство испытаний проводилось путем продавливания арматурного стержня, заделанного в бетонный образец, или путем вытягивания этого стержня из образца. В обоих случаях характер испытания не моделирует условий совместной работы арматуры и бетона в изгибаемых конструкциях.
Проф. М.З. Симонов отмечает зависимость результатов от условий опыта. В частности, он указывает, что увеличение глубины заделки стержня приводит к уменьшению сопротивления бетона сдвигу арматуры. Это свидетельствует о неравномерности распределения касательных напряжений по длине стержня.
По данным американских исследователей Ф.Э. Рихарта и Б.Р. Дженсена, сопротивление бетона сдвигу арматуры, определенное при изгибе в балках, примерно на 40% меньше, чем при вытягивании этой же арматуры из цилиндрического образца.
Однако не во всех случаях при проведении испытаний на сдвиг арматуры в изгибаемых конструкциях определяют критическую величину сцепления арматуры с бетоном. Если принимаются специальные меры по анкеровке концов арматуры на опоре, трудно определить величину сцепления.
Результаты, получаемые при изгибе, также зависят от условий опыта. На основании испытания опытных образцов определенной конструкции иногда делают выводы об условиях совместной работы арматуры данного диаметра и класса стали и бетона данного вида и прочности. Однако очевидно, что для бетона любой прочности и любого вида арматуры можно создать такие условия при изгибе, чтобы прочность конструкции определялась величиной сцепления арматуры с бетоном.
При использовании нормативного сопротивления стали в месте наибольшего значения изгибающего момента напряжения сдвига арматуры относительно бетона зависят от предела текучести металла, диаметра стержня и длины балки.
Для определения касательного напряжения сдвига арматуры относительно бетона, растянутая зона которого уже не воспринимает нормальных растягивающих усилий, можно воспользоваться формулами сопротивления материалов:
Сцепление арматуры с бетоном

где Nа — усилие в арматуре на расстоянии х от начала координат;
z — плечо внутренней пары.
Сцепление арматуры с бетоном

где D — диаметр стержня; Na— усилие в этом стержне;
Q — поперечная сила в сечении, приходящаяся на один стержень.
Для балки на двух опорах, загруженной равномерно распределенной нагрузкой
Сцепление арматуры с бетоном
Сцепление арматуры с бетоном

Для балки, загруженной одной сосредоточенной силой в средине пролета,
Сцепление арматуры с бетоном

Для балки, симметрично загруженной двумя силами, расположенными от опоры на расстоянии а,
Сцепление арматуры с бетоном

Если сцепление окажется недостаточным, то напряжение в арматуре к моменту разрушения не достигнет в средине пролета величины σт.
В приведенных формулах отражены основные влияющие факторы при самых неблагоприятных допущениях. В реальных конструкциях арматура заводится обычно за грань опоры, а трещины до этой опоры не доходят. В приведенных расчетах мы пренебрегли изменением плеча внутренней пары по длине пролета.
Предельная величина сцепления арматуры с бетоном зависит от профиля арматуры, величины защитного слоя, косвенного армирования и свойств бетона.
В преднапряженных конструкциях касательные напряжения по-иному распределяются по длине стержня.
У торца панели сцепление арматуры с бетоном может быть в известной степени ослабленным. Однако в конструкциях междуэтажных перекрытий жилых и гражданских зданий трещины в пролете не появляются или появляются в ограниченном количестве на большом удалении от опор.
В типовых конструкциях перекрытий независимо от видов применяемых бетонов и арматуры надежность их сцепления должна определяться в процессе всестороннего испытания реальных панелей заводского производства.
В данной теме рассмотрены свойства легких бетонов на пористых заполнителях, наиболее важные с точки зрения использования этих бетонов в конструкциях крупнопанельных междуэтажных перекрытий жилых и гражданских зданий. Ряд других свойств легких бетонов будет рассмотрен в последующих главах. Суммируя приведенные сведения, можно сделать следующие выводы.
1. Подавляющее большинство производимых в нашей стране искусственных пористых заполнителей (керамзит, аглопорит, шлаковая пемза) может быть использовано для получения легких бетонов, свойства которых обеспечивают их эффективное применение в конструкциях крупнопанельных междуэтажных перекрытий. В районах легкодоступного залегания пористых вулканических пород на сравнительно небольших территориях имеется большой выбор естественных легких заполнителей, которые в зависимости от их свойств могут быть использованы для получения бетонов самого различного назначения.
2. Свойства легкого бетона зависят от его состава, вида мелкозернистой составляющей, способов уплотнения и свойств крупного пористого заполнителя. Эти свойства поддаются регулированию в широких пределах технологическими методами.
3. Совместное рассмотрение величин модулей упругости и прочности легкого бетона на дробленом пористом песке при различных значениях структурного фактора М/М+К позволяет оценить прочностные и деформативные качества данного пористого заполнителя в бетоне.
4. Прочность конструктивного легкого бетона не должна заметно превосходить прочность применяемого пористого заполнителя. Соблюдение этого условия обеспечивает экономичный расход цемента, оптимальное соотношение объемной массы, прочности при сжатии и растяжении, а также сравнительно низкие значения неупругих деформаций.
5. Для конструктивных легких бетонов оптимальное значение фактора М/М+К находится в пределах 0,4—0,5. Если заданная прочность бетона ниже прочности применяемого пористого заполнителя, целесообразно принимать меньшее значение (0,4), при более высокой прочности бетона — большее значение (0,5).
6. В целях снижения усадки и ползучести бетона можно рекомендовать применение умеренно-жестких виброуплотняемых бетонных смесей. Поэтому предпочтительней конвейерное или поточно-агрегатное производство панелей перекрытий, при котором легче обеспечить необходимое уплотнение бетона.
7. Надежность совместной работы арматуры и легкого бетона следует проверять при испытании опытных образцов конкретной конструкции натуральных размеров.