У залізобетонних конструкціях закріплення кінців арматури в бетоні -анкеровка - досягається запуском арматури за розглянутий переріз на довжину зони передачі зусиль з арматури на бетон (обумовлену зчепленням арматури з бетоном), а також за допомогою анкерних пристроїв.
Ненапружувана арматура з гладких стрижнів клас-са A-I забезпечена на кінцях анкерами у вигляді півкола-лих гаків діаметром 2,5 D, а в конструкціях з бе-нів на пористих заповнювачах - діаметром 5 D (рис. 1.29, а). Анкерами гладких стрижнів в зварних сітках і каркасах служать стрижні поперечного напрямку, по-цьому їх застосовують без гаків на кінцях. Арматурні стержні періодичного профілю мають значної
Але краще зчеплення з бетоном, їх застосовують без гаків на кінцях.
Ненапрягаемую арматуру періодичного профілю заводять за нормальне до поздовжньої осі елемента січі-ня, в якому вона враховується з повним розрахунковим зі - 'опором на довжину зони анкерування
ГАЄ Wan, Д An, Bin, 3 ТЕКЖе допустимих МІНІМЕЛЬНОе ЗНаЧЄННЄ Lan ОП -
Визначається за табл. 1.2; R * - розрахунковий опір арматури (див. Гл. II); Rb - розрахунковий опір бетону осьовому стиску (див. Гл. 11); D - діаметр стержня.
Таблиця 1.2. До визначення ддніи анкеровкн / ст ненапружуваних стрижнів періодичного профілю
Напружений стан арматури і умови анкерування
Якщо стрижні заводять за нормальне до поздовжньої осі елемента перетин, в якому вони використовуються з не-
5 *
повним розрахунковим опором, то при визначенні lan значення Rs множать на відношення площ се-чення арматури, необхідної при повному використанні розрахункового опору, до фактичної.
На крайніх вільних опорах, що згинаються елементів-тов поздовжні розтягнуті стрижні заводять для Анке - ровки за внутрішню грань опори на довжину не менше 10D; якщо похилі тріщини в розтягнутій зоні не про-роззуються, то стрижні заводять за внутрішню грань опо-ри на довжину не менше 5 D (рис. 1.29, б).
Напружена арматура - стрижні періодичного профілю або арматурні канати - при натягу на упори і достатньої міцності бетону застосовується в конструкціях без спеціальних анкерів; арматура при натягу на бетон (арматурні пучки) або натягу на упори в умовах недостатнього зчеплення з бетоном (гладка високоміцний дріт) завжди закріплюють-ється в бетоні спеціальними анкерами. Довжина зони ан - керовкі напруженої арматури без анкерів приймається рівною довжині зони передачі напружень з арматури на ^ Ітон за формулою
/ Р = 1 »р (САР) + ЛрИ - (1-21)
де <Ор, АХР определяются по табл. 1.3; Яьр — передаточная прочность бетона (кубиковая прочность бетона к моменту обжатия); oSp— предварительное напряжение в арматуре с учетом потерь; а! р при-нимается равным большему из значений Rs и aSJ>.
Таблиця 1.3. До визначення довжини передачі напружень для напруженої арматури без анкерів
Вид і клас арматури
Стрижнева періодичного профілю (не-
Залежно від класу і діаметра)
Високоміцна дріт класу Вр-11
Арматурні канати: класу К-7 діаметром,
Класу К-19 діаметром 14 мм
Мал. 1.31. Анкеровка напрігаемой арматури-ри,
А - цанговий захоплення для канатів і стерж-ній; б - коротиші н шайби, приварені до стержнів; в - гайка иа нарізці кінця
Мал. 1.30. Схема ли-лінійного зміни попереднього на-напруги арматури на довжині зони пере-дачі напружень на бетон
Стрижня з накатом; г - висаджена головка правильної форми; Д - висаджена головка з втулкою; е - петлі і коротиші для анкерної гладкою високоміцного дроту
Мал. 1.32. гільзовий анкер
А - до запресовування пучка; б - після запресовування; 1 - пучок; 2 - гільза; 3 - обтискне кільце; 4-стрижень з нарізкою
В елементах з легкого бетону значення, обчислене за формулою (1.21), збільшується в 1,2 рази. Для стер-жней періодичного профілю всіх видів значення / р приймається не менше 15 а. При миттєвої передачі зусилля обтиску на бетон для стрижнів періодичного профілю діаметром до 18 мм (зрізаних з натяжних пристосувань упорів форм при відпустці натягнення) значення 1р збільшується в 1,25 рази. В елементах кон - '
Мал. 1.33. Анкер з колодкою н конічної пробкою для за-кріплення однорядного арматурного пучка (натяг на бе-тон домкратом подвійної дії)
1 - конічна пробка; 2 - колодка; 3 - сталева пли-ту; 4 - патрубок; 5 - арматурний пучок
РНС. 1.34. Анкер стаканного ти-па для закріплення потужного арматурного пучка (натяг на бетон)
1 - бетон, запресованих в анкер, що забезпечує заділ-ку пучка; 2-сталевий стакан з привареним дном; 3 - сталевий стрижень; 4 - сталь-ні шайби; 5 - кільце; 6 - Гаки на кінцях дротів
Трукцій, експлуатованих при розрахункових температурах нижче - 40 ° С, значення збільшуються в 2 рази.
Попереднє напруження в арматурі вважається, що змінюються лінійно від нуля у краю елемента до пів-ного значення в перерізі, розташованому на відстані 1р від краю елемента (рис. 1.30).
Для того щоб бетон при передач ^ на нього зусиль з напруженою арматури не розколювався, кінці елементів-тов підсилюють заставними деталями з анкерними стер-жнямі, хомутами і т. П.
Для захоплення, натягу і закріплення на упорах ка-натов і стрижневою арматури періодичного профілю застосовують спеціальні цангові захвати; крім того, для стрижневий арматури застосовують прикріплені до-ротиші або шайби, нарізку накатом без ослаблення перетину, висаджені головки правильної форми або НЕ-правильної форми з втулкою (рис. 1.31).
Анкери при натягу арматури на бетон повинні забезпечувати хорошу передачу зусилля з арматури на бетон. У місцях розташування анкерів у кінця елементів-тов бетон підсилюють додатковими хомутами, сварок-ними сітками, спіралями, а для рівномірної передачі зусиль з арматури на бетон під анкерами розміщують сталеві плити.
Заводський гільзовий анкер арматурного пучка з-стоїть з стержня з нарізкою, заведеної всередину пучка, і гільзи з м'якої сталі, одягненою поверх пучка (рис. 1.32, а). При протягуванні через обтискне кільце метал гільзи тече і запресовує дроту пучка (рис. 1.32,6). Закріплення цього анкера після натягу ар-арматурних пучка на бетон домкратом проводиться гай-кою кінцевого стрижня, затягується до упору в торець елемента.
Анкер, в якому арматурний пучок закріплюють сталевий конічної пробкою, в процесі натягу домкратом подвійної дії зображений на рис. 1.33. Упором домкрата в торець елемента арматурний пучок натягують до заданої напруги, потім спеці-ним поршнем, що висуваються з домкрата, дроту Пуч-ка заклинивают конічної трубкою в сталевий ко-човні.
Анкер стаканного типу застосовують для закріплення більш потужного арматурного пучка з декількома ряду-ми концентрично розташованих дротів (рис. 1.34). Домкрат захоплює анкер і відтягує його з упором на бетон на задану величину; в зазор, що утворив-ся між анкером і торцем елемента, вводять шайби з прорізами, завдяки чому арматурний пучок спини-ється в напруженому стані.
Б. Усадка залізобетону
У залізобетонних конструкціях сталева арматура внаслідок її зчеплення з бетоном стає внутрен-неї зв'язком, що перешкоджає вільній усадці бетону. Згідно досвідченим даними, усадка і набухання залізо-бетону в ряді випадків вдвічі менше, ніж усадка і набухання бетону (рис. 1.35). Обмежена деформація усадки бетону призводить до появи в залізобетонному елементі початкових, внутрішньо врівноважених напря-женій- розтягують в бетоні і стискають в арма-
Туре. Під впливом різниці деформацій вільної усадки бетонного елемента Esi і обмеженої усадки ар-мировалось елемента si, s (рис. 1.36)
Виникають середні напруження розтягу в бетоні
Найбільші значення цих напруг знаходяться в зо-ні контакту з арматурою. Деформації esi, s є для арматури пружними, і в ній виникають стискають нат напруги
Рівняння рівноваги внутрішніх зусиль елемента, армованого двосторонньою симетричною арматурою, має вигляд
Де As - площа перерізу арматури; А - площа перерізу елемента. Звідси знайдемо
Де pi і = Л s / Л - коефіцієнт армування.
Підставляючи в (1.22) деформації, виражені через напруги по (1.23), (1.24), (1.26)
Знайдемо значення напруг, що розтягують в бетоні
JjЈe v = E, / Eb - відношення модулів пружності арматури і бетону.
При усадки залізобетону розтягують напруги-ня в бетоні залежать від вільної усадки бетону es /, Коефіцієнту армування ц, класу бетону. З увели-ням вмісту арматури в бетоні розтягують напруги оьі збільшуються, і, якщо вони досягають тимчасового опору при розтягуванні Rbt, метушні-кают усадочні тріщини. Розтягують напруги а »бетоні при обмеженої усадки елемента, армовані-го односторонньої несиметричною арматурою, віку-ет внаслідок позацентрового додатки до перетину зусилля в арматурі
Початкові розтягують напруги в бетоні від усадки сприяють більш раннього утворення тре-нок в тих зонах залізобетонних елементів, які ис-випробовують розтягнення від навантаження. Однак з появою третьому тріщин вплив усадки зменшується. В стадії раз-рушення усадка не впливає на несучу здатність статично визначених залізобетонного елемента. І В статично невизначених залізобетонних конст-рукцій (арках, рамах і т. П.) Зайві зв'язку препятст-вуют усадки залізобетону і тому усадка викликає поява додаткових внутрішніх зусиль. Вплив усадки еквівалентно зниженню температури на визна-ділене число градусів. Для важкого бетону можли-но середнє значення es;, s «1,5-Ю-4, що при коеффіці-енте лінійної температурної деформації At- 1 • 10-5 ° C_1 еквівалентно зниженню температури на
15 ° С. Для залізобетону на пористих заповнювачах е5г, 8 «2-Ю-4.
Для того щоб зменшити додаткові зусилля, .від усадки, залізобетонні конструкції промислових і цивільних будівель великої протяжності ділять усадкових швами на блоки.
6. Повзучість залізобетону
Повзучість залізобетону є наслідком пів-зучесті бетону. Сталева арматура, як і при усадки, стає внутрішнім зв'язком, що перешкоджає свобод-ним деформацій повзучості. В залізобетонному еле-менти під навантаженням обмежена повзучість призводить до
Мал. 1.37. Перерозподіл на-напружень в арматурі і бетоні стислої залізобетонної призми внаслідок повзучості бетону а - схема залізобетонної прнзми; б - бетон класу В40;
В - то ж, В15 Рис. 1.38. Релаксація напружень в бетоні при постійних напря-женіях в арматурі залізобетонній призми а - схема залізобетонної прнзми з накладеними зв'язками; б - залежність реакції зв'язків N - час T
Перерозподілу зусиль між арматурою і бетоном. Процес перерозподілу зусиль інтенсивно протікають-ет протягом перших кількох місяців, а потім протягом тривалого часу (більше року) поступово за-Тухала. Поздовжні деформації арматури і бетону центральнр-стислій залізобетонної призми (рис. 1.37, а)
Завдяки зчепленню матеріалів однакові:
Звідси стискуюче напруга в поздовжній арматурі as = esЈs = CTb (vAb). (1.30)
Роль поперечних стрижнів або хомутів зводиться глав-ним чином до запобігання витріщення поздовж-них стислих стрижнів.
Рівняння рівноваги зовнішнього навантаження і внутрен-них зусиль у бетоні і поздовжній арматурі
Звідси стискуюче напруга з бетоні
Коефіцієнт упругопластических деформацій бетону Кь = ів / [її + Ері (T, а)]
Залежить від часу T і рівня напружень OblRb # 9632; Сле-послідовно, з плином часу внаслідок зменшення коефіцієнта Кь при постійній зовнішній силі iV напругу в бетоні, згідно з формулою (1.32), зменшується. їПрі цьому напруга в арматурі збільшується. Криві зміни в часі напруги в бетоні і арматурі; В залізобетонної призмі під навантаженням показані на рис. 1.37, б, е. При відсотку армування pi = 0,5% че-рез 150 днів напруги в арматурі зростають більш ніж в 2,5 рази. Зі збільшенням відсотка армування до ЦІ = 2% інтенсивність росту напружень в арматурі знижується. При миттєвої розвантаження бетон і арматура деформуються пружно, однак залишкові пластичний-ські деформації бетону перешкоджають відновленню пружних деформацій в арматурі, в результаті після раз-грузки арматура буде стиснута, а бетон - розтягнутий. Якщо напруження розтягу в бетоні після розвантаження перевищать тимчасовий опір при розтягуванні Obt> Rbt, то в бетоні з'являються тріщини. При повтор-ном завантаженні ці тріщини закриваються.
Релаксація напружень в бетоні залізобетонної призми спостерігається і при постійних напругах в арматурі - в іншому експерименті (рис. 1.38, а). Якщо в залізобетонній призмі створити початкові стискають деформації еь і початкові стискають напруги в бетоні оь і арматурі а. а потім ввести зв'язку, зберігаючи-ющие постійної довжину призми / = const і перешкоджає ющіе подальшого її деформації, то в будь-який мо-мент часу T після введення зв'язків виявляється, що напруга в бетоні
А'С) = е6 £; = Е6Х6 £ 6<а°.
Напруження в бетоні з плином часу зменшуються, так як коефіцієнт% ь збігом часу зменшується.
При цьому реакції зв'язків 1
З плином часу при постійних напругах в ар-Матуре зменшуються (рис. 1.38, б).
На роботу коротких стиснутих залізобетонних елементів-тов повзучість бетону робить позитивний впливав-ня, забезпечуючи повне використання міцності бетону і арматури; в гнучких стиснутих елементах повзучість викликає збільшення початкових ексцентриситетів, що може знижувати їх несучу здатність; в зігнутих елементах повзучість викликає збільшення прогинів; в1 попередньо напружених конструкціях повзучість призводить до втрати попереднього напруження.
Повзучість і усадка залізобетону протікають одне-тимчасово і спільно впливають на роботу конструкції.
7. Захисний шар бетону
Захисний шар бетону в залізобетонних конструк-ціях створюється розміщенням арматури на деякому віддаленні від поверхні елемента. Захисний шар бетону необхідний для спільної роботи арматури з бе-тоном на всіх стадіях виготовлення, монтажу та експлу-атацію конструкцій, він захищає арматуру від зовнішніх впливів, високої температури, агресивного середовища і т. П. Товщина захисного шару бетону на підставі опи -та експлуатації залізобетонних конструкцій устанав-ється в залежності від виду і діаметра арматури, розміру перетинів елемента, виду і класу бетону, усло-вий роботи конструкції і т. д.
Товщина захисного шару бетону для поздовжньої ар-матури ненапрягаемой або з натягом на упори дол-жна бути не менше діаметра стрижня або каната; в ПЛІ-тах і стінках товщиною до 100 мм -10 мм; в плитах і стінках товщиною понад 100 мм, а також балках високо-тій менше 250 мм - 15 мм; в балках висотою 250 мм і більше - 20 мм; в збірних фундаментах-30 мм.
Товщина захисного шару бетону біля кінців поздовжньої напруженої арматури на ділянці передачі зусиль з арматури на бетон повинна становити не менше двох діаметрів стержня зі сталі класів A-IV, Ат-IV або арматурного каната і не менше трьох діаметрів стержня ^ класів AV, A-VI , 'Ат-V, Ат-VI. Причому товщину захистів - $ К> го шару бетону на вказаній ділянці довжини елемента Приймають не менше 40 мм для стрижневий арматури рсех класів і'не менше 20 мм для арматурного каната. ^ Захисний шар бетону при наявності сталевих опорних деталей допускається у кінців елемента приймати та-ким же, як і для перетину в прольоті.
Товщина захисного шару бетону для поздовжньої на-прягаю арматури, натягиваемой на бетон і распола-Гаєм в каналах (відстань від поверхні конструк-ції до найближчої до неї поверхні каналу), повинна ;; бути не менше 20 мм і не менше половини діаметра ка - "налу, а при діаметрі арматурного пучка 32 мм і більше ще й не менш цього діаметра.
Відстань від кінців поздовжньої ненапрягаемой ар-матури до торця елементів повинно бути не менше 10 мм, а. для збірних елементів великої довжини (панелей дли-ної більше 12 м, ригелів-'более 9 м, колон - більше 18 м) -не менше 15 мм.
Мінімальну товщину захисного шару бетону для поперечних стрижнів каркасів і хомутів при висоті перерізу елемента менше 250 мм беруть 10 мм, при висоті перерізу елемента 250 мм і більш-15 мм.