15. Сцепление арматуры с бетоном. Анкеровка арматуры.

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. 1.29,6); 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  , не зависит от длины анкеровки стержня  . Среднее напряжение сцеп­ления определяют как частное от деления усилия в стер­жне N на площадь заделки.

где u — периметр сечения стержня (для гладкой арматуры при сред­них классах бетона  МПа).

Рис. 1.29. Сцепление арматуры с бетоном

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

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   проч­ность сцепления при сжатии возрастает, а при растяже­нии уменьшается(рис. 1.29,в). Отсюда следует, что для лучшего сцепления арматуры с бетоном при конструировании железобетонных элементов диаметр растя­нутых стержней следует ограничивать.

Анкеровка — это закрепление арматуры в бетоне, которое достигается заведением арматуры за расчетное сечение на длину достаточную для включения стежня в работу, или выполнением специальных конструктивных мероприятий. В зоне анкеровки растянутый стержень работает  на выдергивание из тела бетона через поверхность сцепления, а в сжатом стержне усилия передаются через поверхность сцепления в тело бетона. — 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.

Анкеровка рабочей арматуры в бетоне элемента

Анкеровка рабочей арматуры в бетоне элемента

а — сцеплением прямых стержней с бетоном; б — крюками; в — лапками; г — петлями; д — приваркой поперечных стержней

• Прямая анкеровка арматуры и лапки применяются только для стержней периодического профиля.

• Для гладких стержней следует применять крюки и петли.

• Лапки, крюки и петли не рекомендуется применять для сжатой арматуры.

• На длине анкеровки должен быть достаточный защитный слой бетона и в некоторых случаях, особенно при стержнях диаметром 16 мм и более, поперечное армирование.

• При применении гнутой арматуры (отгибы, загибы концов стержней) минимальный диаметр загиба отдельного стержня должен быть таким, чтобы избежать разрушения или раскалывания бетона внутри загиба арматурного стержня и его разрушения в месте загиба.

К специальным мерам обеспечения анкеровки при невозможности обеспечения расчетной длины анкеровки относятся:

— устройство на концах стержней специальных анкеров в виде пластин, шайб, гаек, уголков, высаженных головок и т.п.;

— отгибом анкеруемого стержня на 90° по дуге круга с радиусом в свету не менее 10d*(1 ¾ l_l/l_an)и не менее ограничений для гнутой арматуры (см. выше) с установкой на отогнутом участке хомутов препятствующих разгибанию стержней.