1.6. Зчеплення арматури з бетоном

У зв’язку з тим, що зчеплення арматури з бетоном є однією з найголовніших властивостей залізобетону, то цьому питанню необхідно приділити особливу увагу. Зчеплення забезпечується трьома основними факторами: склеюванням гелевої складової бетону з арматурою; тертям, викликаним тиском від усадки бетону; зачепленням виступів (рифів) арматури за бетон. Найбільше значення у зчепленні відіграють сили зачеплення (близько 70%) за бетон. Однак значення сил зачеплення не залишаються постійними, вони змінюються залежно від рівня напруженого стану в бетоні і при дуже високих рівнях слабшають. Крім того, сили зчеплення нерівномірно розподіляються за довжиною арматурного стержня. При висмикуванні стержня з бетону зусилля з арматури на бетон передаються через дотичні напруження зчеплення τ_bd (рис.1.6, а, б).

а	б
bd
Рис.1.6 – Зчеплення арматури з бетоном: а – періодичного профілю; б – гладкої

Для визначення зчеплення використовують середні напруження за довжиною закладання арматури:

.

(1.1)

У звичайних важких бетонах із гладкою арматурою середнє напруження зчеплення τ_bd,_m =2,5÷4 МПа, а для арматури періодичного профілю τ_bd,_m = 7÷8 МПа. Зі збільшенням міцності бетону напруження зчеплення зростають. Для зменшення довжини анкерування l_an варто обмежувати діаметр розтягнутої арматури, підвищувати клас бетону і приймати арматуру періодичного профілю.

Нормами проектування значення зчеплення не встановлюється, але даються рекомендації з конструювання, що забезпечують надійне зчеплення арматури з бетоном.

Ненапружену арматуру періодичного профілю заводять за нормальне до поздовжньої осі елемента перетин, в якому вона враховується з повним розрахунковим опором на величину

(1.2)

де Δλ_an – коефіцієнт запасу, рівний 11 для розтягнутих стержнів і 8 для стиснутих; ω_an – коефіцієнт умов роботи, при розтяганні рівний 0,7; при стиску 0,5; R_s і R_b – розрахункові опори арматури і бетону; d – діаметр арматури.

При вдавлюванні арматурного стержня в бетон міцність зчеплення більша, ніж при висмикуванні, однак процес зчеплення залежить від дуже багатьох факторів, тому формула (1.2) є тільки орієнтованою і надалі вона буде коректуватися залежно від нагромадження експериментальних даних про розвиток сил зчеплення для арматурних стержнів, розташованих у різних зонах залізобетонного елементу.

Відповідно до „Рекомендацій з використання арматурного прокату за ДСТУ 3760-98” (Київ, 2002 р.) [14] значення довжини анкерування повинно прийматись за формулою

, (1.3)

де – коефіцієнти, що враховують методи анкеровки, =(0,7-1,0);

– коефіцієнт, залежний від стискаючих напружень ,

. (1.4)

Базисна довжина анкеровки знаходиться за формулою

, (1.5)

де – діаметр стержня;

– коефіцієнти, що враховують положення арматури при бетонуванні та діаметр арматури;

– розрахунковий опір арматури;

– розрахункове дотичне напруження зчеплення арматури з бетоном (табл.1.1);

– теоретична і фактична площі арматури.

Таблиця 1.1

Клас бетону на стиск	В10	В12,5	В15	В20	В25	В30	В35	В35	В40	В45	В50	В60
, МПа	1,3	1,5	1,7	2,0	2,3	2,7	2,9	3,2	3,4	3,7	4,0	4,3

Мінімальну довжину анкеровки приймають більшому із значень: 0,3 ; 15 ; 100 мм.

У подальшому розвитку теорії зчеплення та при використанні інших профілів арматури значення довжини анкерування може корегуватися в бік збільшення чи зменшення.