5.Железобетон
Одним из основных факторов, обеспечивающих совместную работу бетона и стальной арматуры, является сцепление материалов. Прочность сцепления арматуры с бетоном оценивают по результатам испытаний на выдергивание или вдавливания арматурного стержня, заанкеренного в бетоне.
Прочность сцепления зависит от следующих факторов:
-зацепления за выступы на поверхности арматуры -75% ;
-сил трения по контакту поверхности арматуры и бетона ;
-склеивания арматуры с бетоном.
С увеличением прочности бетона сцепление возрастает.
Анкеровка арматуры это закрепление концов арматуры для передачи усилий с арматуры на бетон за рассматриваемое расчетное сечение. Анкеровка осуществляется за счет сил сцепления, а также с помощью специальных устройств.
Анкеровка ненапрягаемой арматуры осуществляют следующим образом:
-ввиде прямого окончания стержня;
-устройством на концах загибов или крюков;
-приваркой или установкой поперечных стержней;
-установка специальных анкерных устройств.
Анкеровка напрягаемой арматуры осуществляют следующим образом:
-ввиде прямого окончания стержня;
-установка специальных анкерных устройств.
Базовая длина анкеровки необходимая для передачи усилия в арматуре с полным расчетным сопротивлением RS на бетон определяется по формуле
где AS и uS –соответственно площадь поперечного сечения стержня и периметр его сечения;
- расчетное
сопротивление сцепления арматуры (при
равномерном распеределении напряжений
сцепления по длине анкеровки);
1 – коэффициент учитывающий влияние поверхности арматуры;
1,5-гладкая; 2-холоднодеформированная периодического профиля; 2.5-горячекатанная и термомеханически обработанная периодического профиля; 2.2- для арматурных канатов и т.д.
2 – коэффициент учитывающий величину диаметра арматуры (1 при d<32мм, и 0,9 при d=36-40мм).
Расчетная длина анкеровки с учетом конструктивного решения зоны анкеровки
где AS,cal и AS,ef – требуемая по расчету и фактическая площадь арматуры; -коэффициент учитывающий напряженное состояние арматуры и бетона и конструктивное решение зоны анкеровки (1- при прямой анкеровке периодического профиля и гладкой с крюками для растянутых стержней; 0,75 – для сжатых).
По конструктивным требованиям длину анкеровки принимают не менее
lan>0,3 l0,an ; 15d и 200мм.
Усадка и ползучесть железобетона. В железобетонных конструкциях арматура препятствует развитию усадки. Усадка приводит к появлению в бетоне растягивающих напряжений, а в арматуре сжимающих.
Напряжения в бетоне могут превышать сопротивление бетона растяжению. В этом случае образуются усадочные трещины.
Чем больше размеры железобетонных элементов, тем больше влияние усадки. Для исключения этого устраивают усадочные швы.
Ползучесть железобетона является следствием ползучести бетона. Стесненная ползучесть в железобетонном элементе приводит к перераспределению усилий между арматурой и бетоном.
Влияние ползучести:
-в коротких сжатых элементах – позволяет полностью использовать прочностные свойства арматуры и бетона;
-в длинных сжатых и в изгибаемых элементах – увеличивает эксцентриситет и прогиб соответственно;
-в предварительно-напряженных конструкциях – к потере предварительного напряжения.
Релаксация напряжений в бетоне – снижение напряжений при постоянных продольных деформациях.
Ползучесть и усадка протекают практически одновременно и совместно влияют на работу железобетонного элемента.
Коррозионная стойкость бетона зависит от его плотности и от агрессивности среды.
Коррозия арматуры протекает одновременно с бетоном. Коррозия происходит в результате химического и электролитического воздействия окружающей среды. Продукты коррозии имеют больший объем и разрывают бетон.
Защитный слой бетона
Это расстояние от поверхности арматуры до грани бетона.
Защитный слой бетона необходим для:
-обеспечения совместной работы арматуры и бетона;
-защиты от внешних воздействий - температуры, влаги, агрессивной среды.
Толщина защитного слоя зависит от видов и диаметра арматуры, размера сечений, вида и класса бетона, условий эксплуатации.
Модуль №2. Метод расчета железобетонных конструкций по предельным состояниям.