16.Сцепление арматуры с бетоном. Факторы, влияющие на сцепление.

Скольжению арматуры в бетоне препятствует сцепление между ними (сопротивление сдвигу). Надежное сцепление является основным фактором, обеспечивающим совместную работу арматуры и бетона в железобетоне и позволяющим ему работать под нагрузкой как единому монолитному телу. При отсутствии сцепления образование первой трещины влечет за собой возрастание удлинений на всем протяжении растянутой арматуры, что приводит к резкому раскрытию образовавшейся трещины, сокращению высоты сжатой зоны, снижению несущей способности.

Как показали опыты Надежное сцепление арматуры с бетоном обеспечивается склеива­нием геля с арматурой; трением, вызванным давлением от усадки бетона; зацеплением за бетон выступов и не­ровностей на поверхности арматуры. При этом главен­ствующее значение при обеспечении надежного сцепле­ния арматуры с бетоном имеет наличие на поверхности арматуры выступов и неровностей (рис. 3.12, а). За счет создания периодического профиля арматуры сцепление возрастает в два раза. Возрастает оно также при увели­чении прочности бетона.

Наиболее надежное повышение сопротивления скольжению арматуры в бетоне достигается соответствующим конструированием арматуры: устройством крюков на концах гладких стержней, применением анкеров.

Сопротивление сдвигу растет с увеличением марки цемента, уменьшением В/Ц, с увеличением возраста бетона (влияние усадки).

Напряжения сцепления арматуры с бетоном, а также напряжения в арматуре распределяются по длине задел­ки неравномерно. Наибольшие напряже­ния τ _{b mах} действуют вблизи начала заделки и не зави­сят от ее длины l_an. Для оценки сцепления используют средние напряжения по длине τ _bm = N/(πdl_an). Продольное усилие через напряжение в арматуре N= σ_sπd² /4. πd – периметр сечения.

Анкеровка арматуры с бетоном это за­крепление концов арматуры внутри бетона или на его поверхности, способное воспринять определенное уси­лие. Она может осуществляться либо силами сцепления, либо специальными анкерными устройствами на конце­вых участках, либо теми и другими совместно. Анкеровка арматуры периодического профиля обеспечивается силами сцепления. Анкерные устройства на концах такой арматуры применяют в редких случаях. Для глад­кой арматуры, наоборот, сцепление недостаточно, и устройство крюков на концах стержней или приварка попе речных стержней на концевых участках, как правило, обязательны

Сопротивление скольжению растянутой арматуры (на выдергивание) меньше, чем сопротивление скольжению сжатой арматуры (на выталкивание), что объясняется поперечными деформациями самого стержня. С увеличением диаметра стального стержня и повышением нормального напряжения в нем сила сцепления его с бетоном при растяжении уменьшается, а при сжатии – увеличивается.

17. Кривизна жбк при наличии трещин. Прогибы.

На участках, где образуются нормальные к продоль­ной оси элемента трещины в стадии II, общее деформи­рованное состояние определяют средними деформациями растянутой арматуры , средними деформациями бе­тона сжатой зоны и средним положением нейтраль­ной оси с радиусом кривизны r. Для железо­бетонного элемента в зоне чистого изгиба кривизна оси и средние деформации арматуры и бетона связаны за­висимостью

После сокращения на кривизна оси при из­гибе представляется как тангенс угла наклона на эпюре средних деформаций:

Принимая во внимание, что

Кривизна оси при изгибе:

После подстановки значений напря­жений в арматуре и бетоне полу­чают выражение для определения кривизны:

Знаменатель в выражении характеризует собой одну и ту же жесткость ж.б. сечения при изгибе:

По растянутой зоне:

По сжатой зоне:

Выражения кривизны и жесткости с учетом значений упругопластических моментов сопротивления принимают следующий вид:

Общее выражение кривизны оси при изгибе после под­становки значений напряжений в бетоне сжатой зоны и в растянутой арматуре принимает вид:

Кривизна оси при изгибе и жесткость В на уча­стках элементов с трещинами с течением времени изме­няются и поэтому в расчетах их определяют с учетом ряда физических факторов: работы бетона на растяже­ние на участках между трещинами, характеризуемой ко­эффициентом неравномерности деформаций бетона сжатой зоны на участках между трещинами, характери­зуемой коэффициентом неупругих деформаций бето­на сжатой зоны, характеризуемых коэффициентом v. Значения и определяют с учетом длительности действия нагрузки. Значения коэффициента установлены нормами для тяжелых бетонов и бетонов на пористых заполнителях в зависимости от характера действующей нагрузки и ус­ловия эксплуатации конструкции.

Прогиб железобетонных элементов, не имеющих тре­щин в растянутых зонах, определяют по жесткости при­веденного сечения В и с учетом значений коэффициента ϕ при длительном действии нагрузки. Полное значение прогиба

где — прогиб от кратковременной нагрузки; — прогиб от посто­янной и длительно действующих нагрузок; — выгиб от кратковре­менного действия усилия предварительного обжатня Р с учетом всех потерь; f₄ — выгиб вследствие ползучести бетона от обжатия.

Нормы рекомендуют вычислять прогибы по кривизне, используя интеграл Мора: f_m=₀¹∫M_x(1/r)_xdx

Где Mx - изгибающий момент в сечении х от действия единичной силы, приложенной по направлению искомого перемещения элемента в сечении х по длине пролета, для которого определяется прогиб;

(1/r)_x — полная кривизна элемента в сечении х от нагрузки, при которой определяется прогиб.