10. Сцепление арматуры с бетоном. Напряженное состояние элемента при передаче усилий с арматуры на бетон.

Сцепление арматуры с бетоном обеспечивается связью арматуры с цементным камнем, силами трения, возникающими благодаря обжа­тию арматуры бетоном при его усадке и особенно сопротивлением бето­на срезу при наличии выступов на поверхности арматуры. Сцепление арматуры периодического профиля с бетоном в 2—3 раза выше, чем арматуры гладкого профиля.

При выдергивании стержня из бетона касательные напряжения сцеп­ления т_а< распределяются вдоль стержня неравномерно, достигая наи­больших значений т_сг< ^^ на некотором расстоянии от начала заделки стержня (рис. 2.18). Среднее (условное) напряжение сцепления опреде­ляют по формуле

Tсц ⁼ P/ul₃,

где и — периметр стержня; /₃ — длина его заделки.

С уменьшением периметра и сопротивление стержня скольжению увеличивается, что повышает трещиностойкость железобетона. Увели­чение длины заделки стержня 1₃ до определенного предела ведет к умень­шению т_а<, однако при / > (15+20)(/ сопротивление выдергиванию прак­тически остается неизменным.

Сопротивление скольжению сжатого стержня (при выталкивании) несколько выше, чем при выдергивании, благодаря увеличению попе­речного сечения стержня при сжатии.

Сопротивление сдвигу стержня в бетоне возрастает с повышением прочности, плотности и возраста бетона, содержания в нем цемента, и

Рис. 2.18. Распределение напряжений сцепления при выдергивании стержня из бетона

Благодаря сцеплению арматура и бетон в нагруженной конструкции деформируются совместно; между ними постоянно происходит пере­распределение внутренних усилий в соответствии с упругопластически- ми и физическими свойствами бетона и стали. Величины усадки и пол­зучести железобетона оказываются значительно меньшими, чем в неар- мированном бетоне, благодаря сцеплению бетона с арматурой, препят­ствующей развитию усадки и ползучести.

В предварительно напряженных конструкциях при передаче напря­жений с арматуры без анкеров на бетон на концевом участке длиной l_р происходит смещение арматуры относительно бетона, которое по мере удаления от торца уменьшается и на расстоянии 1_р от торца становится равным нулю.

При мгновенной передаче усилия обжатия на бетон для стержневой арматуры значения о_р и А_р увеличиваются в 1,25 раза, а для проволоч­ной начало зоны передачи преднапряжений принимается на расстоянии 0,25 1_р от торца элемента.

11. Анкеровка ненапрягаемой и преднапряженной арматуры в бетоне

В железобетонных конструкциях закрепление концов арматуры в бетоне — анкеровка — достигается запуском арматуры за рассматриваемое сечение на длину зоны передачи усилий с арматуры на бетон (обусловленную сцеплением арматуры с бетоном), а также с помощью анкерных устройств.

Ненапрягаемая арматура из гладких стержней класса А-1 снабжена на концах анкерами в виде полукруглых крюков диметром 2,5d, а в конструкциях из бетонов на пористых заполнителях — диаметром 5d. Анкерами гладких стержней в сварных сетках и каркасах служат стержни поперечного направления, поэтому их применяют без крюков на концах. Также не имеют крюков на концах арматурные стержни периодического профиля, обладающие значительно лучшим сцеплением с бетоном.