(Слайд34)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, заанкерованных 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. 10, 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 3/4 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 показали, что распределение напряжений сцепления армату­ры с бетоном по длине заделки стержня неравномерно; наибольшее напряжение сцепления τ_cmax, не от длины анкеровки стержня l_ап.

(слайд35 формула)Среднее напряжение сцеп­ления определяют как частное от деления усилия в стер­жне N на площадь заделки.(слайд 36 рис.)

Рисунок 2.12 - Сцепление арматуры с бетоном

а — гладкой; б — периодического профиля; в — зависимость напряжений сцепления от диаметра стержня

(2.5)

где и — периметр сечения стержня (для гладкой арматуры при сред­них классах бетона и ≈2,5...4 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 a_s проч­ность сцепления при сжатии возрастает, а при растяже­нии уменьшается (рисунок 2.12).Отсюда следует, что для лучшего сцепления арматуры с бетоном при кон­струировании железобетонных элементов диаметр растя­нутых стержней следует ограничивать.(слайд37 рис.)

Рисунок 2.13- Анкер ненапрягаемой арматуры

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

Усадка и ползучесть бетона

Усадка железобетона

В железобетонных конструкциях стальная арматура вследствие ее сцепления с бетоном становится внутрен­ней связью, препятствующей усадке бетона. Согласно опытным данным усадка и набухание железобетона в ряде случаев вдвое меньше, чем усадка и набухание бетона (рис. 12).Деформация стесненной усадки бето­на приводит к появлению в железобетонном элементе на­чальных, внутренне уравновешенных напряжений — рас­тягивающих в бетоне и сжимающих в арматуре. Под влиянием разности деформаций свободной усадки бетон­ного элементаε_sl и стесненной усадки армированного элемента ε_sl,s(рис. 13) (слайд 38 формулы: 2.6, 2.7,2.8.)

(2.6)

возникают средние растягивающие напряжения в бетоне

(2.7)

(слайд41 рис.2.14)

Рисунок 2.14 - Изменение с течением времени усадки и набухания

1 - бетона; 2 — железобетона; I — набухание в воде; II — усадка на воздухе