3.3.1 Анкеровка арматуры в бетоне

Практически анкеровку арматуры осуществляют одним из следующих способов или их сочетанием:

- в виде прямого окончания стержня (прямая анкеровка) (рис.1.16а);

- с загибом на конце стержня в виде крюка, отгиба (лапки) или петли (рис.1.16 б, в, г);

- с приваркой или установкой поперечных стержней (рис.1.16 д, е);

- с применением специальных анкерных устройств на конце стержня.

Рис.1.16. Анкеровка ненапрягаемой арматуры

Как следует из анализа силовой картины схемы сцепления бетона и стержневой арматуры существует зависимость между длиной стержня (l_aп), размером диаметра стержня (d_s) и характеристикой прочности арматуры (R_s) в виде:

, (1.21)

где - средняя величина касательных напряжений на поверхности «бетон-арматура».

Следовательно, длина зоны анкеровки увеличивается с увеличением диаметра арматуры и уменьшается при увеличении силы сцепления (характеризуемой величиной ) арматуры с бетоном. Как экспериментально установлено, при величине для арматуры периодического профиля и при величине для гладкой арматуры, величина ,т.е. нет смысла в увеличении длины анкеровки.

Базовую (основную) длину анкеровки, необходимую для передачи усилия с арматуры на бетон при достижении напряжениями в арматуре величин расчетного сопротивления (R_s), определяют согласно расчетной схеме, приведенной на рис.1.17.

Рис.1.17. Расчетная схема для определения базовой длины анкеровки

Согласно расчетной схеме (рис.1.17б)

откуда

(1.22)

где R_bond- расчетное сопротивление сцепления арматуры с бетоном определяемое по формуле:

, (1.23)

где η - коэффициент, учитывающий влияние вида поверхности арматуры и принимаемый равным (см. п.5.32. СП52-102-2004):

- η = 1.7 - для холоднодеформированной арматуры периодического профиля класса Вр1500 диаметром 3 мм и арматурных канатов класса К1500 диаметром 6 мм;

- η = 1.8 - для холоднодеформированной арматуры класса Вр диаметром 4 мм и более;

- η = 2,2 - для арматурных канатов класса К диаметром 9 мм и более;

- η = 2,5 - для горячекатаной и термомеханически обработанной арматуры класса А.

Требуемую расчетную длину прямой анкеровки напрягаемой арматуры с учетом конструктивного решения элемента в зоне анкеровки определяют по формуле , (1.24)

где A_s,cal, A_s,ef - площадь поперечного сечения арматуры соответственно требуемая по расчету и фактически установленная; Величину ( ) принимают не менее 15d_s и 200 мм., т.е. большее из 3-х значений, включая значение, полученное расчетом по формуле (1.24.). Предельное усилие (N_s,u), воспринимаемое заанкерованным стержнем следует принимать более значения:

N_s,u≤R_s∙A_s

поскольку оно определяется прочностью материала арматуры.

На крайних свободных опорах строительных элементов или изделий (балок, ригелей и проч.) длину запуска растянутых стержней за внутреннюю грань свободной опоры определяют из условия (см.п.6.2.34 СП52-101-2003):

, (1.25)

Полученная величина должна составлять не менее 5d_s. Если указанное условие не выполняется, то длину запуска арматуры за грань опоры рассчитывают по формуле (1.24).

При предварительном натяжении арматуры и последующем обжатии бетона длину зоны действия предварительного напряжения, а, следовательно и длину анкеровки, вычисляют по формуле (при отсутствии дополнительных анкерующих устройств)

, (1.26)

где σ_sp – предварительное напряжение (с учетом только первых потерь) в напряженной арматуре;

A_s,U_s – площадь и периметр поперечного сечения напряженной арматуры.

При анкеровке стержней устройствами в виде пластин, шайб, высаженных головок и т.п. площадь контакта анкера с бетоном следует рассчитывать, исходя из условия прочности бетона на смятие.