6.2 Зчеплення арматури з бетоном

Основою ефективної сумісної роботи арматури з бетоном в одному монолітному тілі – залізобетоні – є зчеплення – сукупність фізичних і механічних явищ на контактних поверхнях арматури й бетону, котрі забезпечують їх зв'язок та опір зсуву арматури в бетоні. Міцність зчеплення залежить від:

– класу та властивостей бетону: із підвищенням марки цементу, збільшенням його кількості, W/C відношення, віку бетону, підвищенням щільності зчеплення зростає;

– від якостей арматури: форми поверхні; форми перерізу; діаметра стрижня. Зі збільшенням діаметра стрижня та напруження в ньому міцність зчеплення при стискові зростає, а при розтязі зменшується (рис. 32, в). Для кращого зчеплення арматури з бетоном при конструюванні залізобетонних елементів діаметр розтягнутих стрижнів необхідно обмежувати;

– технології виготовлення.

Досліди показали, що сили зчеплення арматури з бетоном зумовлені:

– опором бетону зминанню та зрізу внаслідок механічного зачеплення, що виникає через нерівноності та виступи на поверхні арматури (70 – 75 %), у стрижнів гладкого профілю зчеплення в 3 рази менше, ніж у стрижнів періодичного профілю;

– склеюванням арматури з бетоном (10 %).

Для випробування на зчеплення застосовують різні способи, найчастіше висмикування забетонованого стрижня з упором призми в торець (рис. 32 , а, б)

Норми передбачають визначення розрахункового значення граничних напружень зчепленя для стрижнів періодичного профілю за формулою (15).

Рисунок 32 – Зчеплення арматури з бетоном: а – гладенької; б – періодичного профілю; в – залежність напружень зчеплення від діаметра стрижня та напружень у ньому

6.3 Анкерування арматури

Сумісна робота арматури з бетоном, як правило, забезпечується за рахунок зчеплення. Проте інколи цих сил буває недостатньо. Тоді застосовують додаткові засоби забезпечення сумісної роботи арматури з бетоном – анкерування (рис. 33).

Довжина зони анкерування, при якій забезпечується зчеплення, повинна бути тим більшою, чим вища міцність арматури та діаметр стрижня. Для зменшення довжини зони анкерування (для економії металу) обмежують діаметр розтягнутої арматури, підвищують клас бетону й застосовують арматуру періодичного профілю. При визначенні необхідної розрахункової довжини анкерування враховується також характеристика зчеплення.

Мінімальна довжина анкерування, якщо не застосовуються інші обмеження, приймається згідно норм. У якості спрощеної альтернативи, анкерування при розтязі може бути забезпечено через еквівалентну довжину анкерування , котра приймається (рис. 33, б – г) і (рис. 33, д).

а б

в г д

Рисунок 33 – Методи анкерування для непрямих стрижнів: а – базова довжина анкерування для будь-якої форми вздовж осі; б – еквівалентна довжина анкерування для стандартного гнутого стрижня; в – еквівалентна довжина анкерування для стандартного крюка; г – еквівалентна довжина анкерування для стандартної петлі; д – еквівалентна довжина анкерування для привареного поперечного стрижня

Напружувану арматуру – стрижні періодичного профілю або арматурні канати – при натягуванні на упори та достатній міцності бетону застосовують у конструкціях без спеціальних анкерів; при натягуванні на бетон або на упори в умовах недостатнього зчеплення з бетоном – зі спеціальними анкерами. Конструкцію технологічних анкерів одноразового використання для стрижневої арматури приймають у вигляді, представленому на рис. 34.

Заводський гільзовий анкер арматурного пучка (рис. 35) складається зі стрижня з нарізкою, що заведений у пучок, і гільзи з м'якої сталі, котра накладається зверху пучка. При протягуванні через спеціальне кільце метал гільзи тече та запресовує дротинки пучка. Закріплення цього анкера після натягування арматурного пучка на бетон домкратом здійснюють гайкою кінцевого стрижня, що затягують до упору в торець елемента.

Рисунок 34 – Технологічні анкери стрижневої попередньо напруженої арматури: а – висаджена головка; б – приварювання оцупків; в – приварювання кільця; г – накручування гайки; д – обтиснута шайба; 1 – арматурні стрижні; 2 – оцупки; 3 – зварювання; 4 – кільце; 5 – гайка; 6 – сталевий штампований наконечник з нарізкою, котрий приварюють до арматури; 7 – обтиснута шайба

Рисунок 35 – Гільзовий анкер: а – до запресування пучка; б – після запресування; 1 – пучок; 2 – гільза; 3 – спеціальне кільце; 4 – стрижень з нарізкою

Анкер, у якому арматурний пучок закріплюють сталевою конічною пробкою (рис. 36) в процесі натягування домкратом подвійної дії, створюють наступним чином: упором домкрата в торець елемента арматурний пучок натягують до заданого напруження; потім спеціальним поршнем, що висувається з домкрата, дротинки пучка заклинюють конічною пробкою в сталевій колодці.

Рисунок 36 – Анкер із колодкою і конічною пробкою: 1 – конічна пробка; 2 – колодка; 3 – сталева плита; 4 – патрубок; 5 – арматурний пучок

Анкер стаканного типу (рис. 37) застосовують для закріплення більш потужного анкерного пучка з кількома рядами концентрично розташованих дротинок. Домкрат захоплює анкер і відтягує його з упором на бетон; у проміжок, який утворився між анкером та торцем елемента, вводять шайби з прорізами, завдяки чому арматурний пучок утримується в напруженому стані.

Рисунок 37 – Анкер стаканного типу: 1 – бетон, що забезпечує запресування пучка в анкері; 2 – сталевий стакан із привареним дном; 3 – конічний сталевий стрижень; 4 – сталева шайба; 5 – кільце; 6 – гаки на кінцях дротинок