Анкеровка арматуры

Анкеровку арматуры осуществляют одним из следующих способов или их сочетанием: в виде прямого окончания стержня (прямая анкеровка); с загибом на конце стержня в виде крюка, отгиба (лапки) или петли; с приваркой или установкой поперечных стержней; с применением специальных анкерных устройств на конце стержня.

Базовую (основную) длину анкеровки, необходимую для передачи усилия в арматуре с полным расчетным значением сопротивления на бетон, определяют по формуле

, (5.1)

где и - соответственно площадь поперечного сечения анкеруемого стержня арматуры и периметр его сечения, определяемые по номинальному диаметру стержня;

- расчетное сопротивление сцепления арматуры с бетоном, принимаемое равномерно распределенным по длине анкеровки и определяемое по формуле

, (5.2)

- коэффициент, учитывающий влияние вида поверхности арматуры, принимаемый равным: 1,5 - для гладкой арматуры (класса А240); 2,0 холоднодеформируемой арматуры периодического профиля (класса В500), 2,5 - для горячекатаной и термомеханически упрочненной арматуры периодического профиля (классов А300, А400 и А500);

- коэффициент, учитывающий влияние размера диаметра арматуры, принимаемый равным: 1,0 - при диаметре арматуры мм; 0,9 - при диаметре арматуры 36 и 40 мм.

Требуемую расчетную длину анкеровки арматуры с учетом конструктивного решения элемента в зоне анкеровки определяют по формуле , (5.3)

где - базовая длина анкеровки, определяемая по формуле (5.1);

, - площади поперечного сечения арматуры соответственно, требуемая по расчету с полным расчетным сопротивлением и фактически установленная;

- коэффициент, учитывающий влияние на длину анкеровки напряженного состояния бетона и арматуры и конструктивного решения элемента в зоне анкеровки.

Значения относительной длины анкеровки для стержней, работающих с полным расчетным сопротивлением диаметром менее 36 мм, приведены в табл.3.3 п.3.45.

В любом случае фактическую длину анкеровки принимают не менее 0,3· , а также не менее 15 и 200 мм.

Усилие, воспринимаемое анкеруемым стержнем арматуры , определяют по формуле

(5.4)

где - определяется согласно п.5.33 при =1,0;

- расстояние от конца анкеруемого стержня до рассматриваемого поперечного сечения элемента.

Соединения арматуры

Для соединения арматуры принимают один из следующих типов стыков:

а) стыки внахлестку без сварки:

- с прямыми концами стержней периодического профиля;

- с прямыми концами стержней с приваркой или установкой на длине нахлестки поперечных стержней;

- с загибами на концах (крюки, лапки, петли); при этом для гладких стержней применяют только крюки и петли.

б) сварные и механические стыковые соединения:

- сваркой арматуры;

- с применением специальных механических устройств (стыки с опрессованными муфтами, резьбовыми муфтами и др.).

Стыки растянутой или сжатой арматуры должны иметь длину перепуска (нахлестки) не менее значения длины , определяемого по формуле , (5.5)

где - базовая длина анкеровки, определяемая по формуле (5.1);

, - см.п.5.33;

- коэффициент, учитывающий влияние напряженного состояния арматуры, конструктивного решения элемента в зоне соединения стержней, количества стыкуемой арматуры в одном сечении по отношению к общему количеству арматуры в этом сечении, расстояния между стыкуемыми стержнями.

В любом случае фактическая длина перепуска стыкуемых стержней должна быть не менее , не менее 20 и не менее 250 мм.

б. Усадка железобетона

В железобетонных конструкциях стальная арматура вследствие ее сцепления с бетоном становится внутрен­ней связью, препятствующей свободной усадке бетона. Согласно опытным данным, усадка и набухание железо­бетона в ряде случаев вдвое меньше, чем усадка и на­бухание бетона. Стесненная деформация усадки бетона приводит к появлению в железобетонном элементе начальных, внутренне уравновешенных напря­жений - растягивающих в бетоне и сжимающих в арматуре.

Рис. 1.35. Усадка и набухание

1 - бетона; 2 - железобетона

Рис. 1.36. Деформации усадки образцов

а - бетонного; б - железобетонного

Под влиянием разности деформаций свободной усадки бетонного элемента ε_sl и стесненной усадки ар­мированного элемента ε_sl,_{s э} ε_bt = ε_sl – ε_sl,s

возникают средние растягивающие напряжения в бетоне σ_bt = ε_bt E_bt

Наибольшие значения этих напряжений находятся в зо­не контакта с арматурой. Деформации ε_sl,s являются для арматуры упругими, и в ней возникают сжимающие напряжения σ_s = ε_sl,s E_s (1.24)

Уравнение равновесия внутренних усилий элемента, армированного двусторонней симметричной арматурой, имеет вид σ_s A_s= σ_bt A (1.25)

где As — площадь сечения арматуры; А - площадь сечения элемента. Отсюда найдем

σ_s = σ_bt (A/A_s) = σ_bt/μ₁ (1.26)

где μ₁ = As/A — коэффициент армирования.

Подставляя в (1.22) деформации, выраженные через напряжения по (1.23), (1.24), (1.26)

σ_bt /E`_bt= ε_sl - σ_bt/μ E_s

найдем значение растягивающих напряжении в бетоне

σ_bt = ε_sl E_s / (1/μ₁ + ν/λ_bt) (1.27)

ν=E_s/E_b —отношение модулей упругости арматуры и бетона.

При усадке железобетона растягивающие напряжения в бетоне зависят от свободной усадки бетона ε_sl, коэффициента армирования μ, класса бетона. С увеличением содержания арматуры в бетоне растягивающие напряжения σ_bt увеличиваются, и, если они достигают временного сопротивления при растяжении R_bt, возни­кают усадочные трещины.