Сущность ж/б. Условия совместной работы и факторы, обеспечивающие прочность сцепления арматуры и бетона. Длина анкеровки арматурных стержней в бетоне. Защитный слой бетона, его назначение

Ж\б комплексный материал, сост. из бетона и заключенной в нем стальной арматуры, к-рые под нагрузкой работают совместно.

Сцепление ар-ры с бетоном обеспечивается склеиванием с цементным камнем силами трения, возникающими на поверхности ар-ры, тк бетон дает осадку и обжимает стержни. Совместная работа обеспечивается за счет плотного сцепления арматуры с бетоном.

Бетон облодает высоким сопротивлением при сжатии и низким при растяжении. Стальной арматуре присуще одинаково высокое сопротивление как при растяжении, так и при сжатии. В изгибаемых эл-тах высокое сопротив-е бетона используется в сжатой зоне, где бетон слабо сопротивляется растяжению и в нем образуются трещины.

Осн.фактором, обеспеч.совместную работу арм-ры и бетона в к-ции и позволяющим работать ж/б как единому монолитному телу явл-ся надежное сцепление арм-ры с бетоном.

Условия совместной работы:

– бетон и арматура имеют достаточно близкие значения к-та температурного расширения;

– силы сцепления, возник.по границе контакта м/у бетоном и арм-рой обеспечивают вып-ние условия равенства деформаций арм-ры и бет. ec = es при действии усилий от нагрузок.

Совместная работа арматуры и бетона обусловлена правильным определением необходимого количества арматуры, размещаемой в конструкции. Это означает, что должны соблюдается требования по размещению арматурных стержней в сечении элемента и выдержан минимальный коэф-т арм-ния сечения, определяемый отношением площади арматуры (As) к площади бетона (Ас)

Расчетную длину анкеровки ненапрягаемых стержней l_bd рассчит. по формуле:

Где A_S,red- площадь продольной арматуры, требуемой по расчету

A_S,prov- принятая по сортаменту площадь продольной арматуры

- коэф., определяемые по табл. СНБ 5.03.01.02.

L_b,min - минимальная длина анкеровки, принимаемая по СНБ.

l_b - базовая длина анкеровки арматурного стержня.

Для круглого стержня диаметром получаем:

и тогда:

Полученная зависимость показывает, что длина анкеровки l_b увеличивается с ростом расчетного сопротивления арматуры и диаметра арматурного стержня. Поэтому для уменьшения длины анкеровки целесообразно использовать стержни меньшего диаметра.

l_bd не менее: В растянутом бетоне 20ø; В сжатом бетоне 10 ø.

Мин. расстояние м/у поверхностью стержней продольной арматуры и ближайшей поверхностью бетона элемента (защитный слой бетона) устанавливается с учетом класса по условиям эксплуатации, вида и диаметра арматуры. Защ.слой бетона необходим для обеспечения совместной работы арматуры с бетоном на всех стадиях изготовления, монтажа и эксплуатации конструкций, также защищает арматуру от внешних воздействий, высокой температуры, агрессивной среды и т.п.

Минимальный защитный слой 15 мм. Величина защитного слоя не должна быть меньше диаметра арматуры для которого принимается защитный слой.

2.2 Назначение и виды арм-ры. Физико-механические свойства арматурных сталей и способы их определения. Классификация арматуры. Выбор арматуры в зависимости от вида и назначения конструкций.

Арм-ра- гибкие стержни, размещаемые в массе бетона таким образом, чтобы они эффективно воспринимали растягивающие усилия, вызванные внешними нагрузками и воздействиями. В нек. случаях арм. м.б. установлена для усиления сжатой зоны бетона в изгибаемых и внецентренно нагруженных элементах, либо в условно центрально сжатых элементах.

Виды арматуры: 1) Расчётная (рабочая), устан. по расчёту; 2) Констуктивная; 3) Монтажная (устан. по технологическим соображением).

Арматура делятся на:

1.по техноологии изгот-ия: а) стержневая; б) проволочная; в) канатная.

2.от способа последуещего упрочнения: а) горячекатаная: S240, S400; б) термо-механически упрочнённая: S400, S500; в) холоднотянутая (упрочнённая в холодном состоянии вытяжкой или волочением).

3.от характера поверхности: а)гладкая б)переодического профиля.

4.по условиям применения в ж\б: а)ненапрягаемая б)напрягаемая.

В зависимости от механических свойств арматурные стали традиционно принято разделять на две группы: так называемые «мягкие» стали, имеющие физический предел текучести, и «твердые» стали, не имеющие физического предела текучести.

Механические св-ва:

1) горячекатанная арматура имеют на диаграмме площадку текучести и обладает значит. удлинениями при разрыве до 25%. (Мягкая арматура).

2) твердая – арматура холоднодеформированная (вытяжка, волочение и др.) и термически упрочненные. Диаграмма для таких сталей не имеет площадки текучести; относит-ые удлинения при разрыве малы (3-5%).

Для армирования ж\б кон-ций прим.арматурные изделия в виде сварных сеток и каркасов.

Сварные рулонные и плоские сетки, изгот-т из холоднотянутой проволки диаметром 3-5мм и из гарячекат-ой стали класса S400 диаметром 6-10мм.

Сварные каркасы изготовл. плоскими из продо-ных и попереч. стержней.

При приминении сварных сеток и каркасов в местах пересечений электросваркой достигается надежная анкеровка ар-ры в бетоне. При армир-ии же отдельными стержнями или вязанными сетками или каркасами анкеровка оказывается достаточно надежной, если применена ар-ра переодического профиля. Большое значение имеет также правельное выполнение перегибов, стержней, стыков, отдельных стержней, сеток, каркасов и др.

Перегибают стержни во избежание значительной концентрации напряжений в бетоне по дуге окружности радиусом не менее 10d, а в легком бетоне при d>12мм в местах прегиба устраив-ют коротыши стержней.

Стержневую арматуру соед-т электросваркой. Площадь сечения стержней, соед-мых в одном месте, должна состовлять: при гладких стержнях-не более 25%, а при стержнях переодич. профиля-не более 50% общей площади сечения растянутой арматуры.

Для большепролётных конструкций применяют высокопрочную канатную арматуру. Арматурный канат – наиболее эффективная напрягаемая арматура; он состоит из группы проволок, свитых так, чтобы было исключено их раскручевание.

В целях экономии металла также существует неметаллическая арматура –

стеклопластиковая. Её получают из тонких стекловолокон, объеденяемых в арматурный стержень с помощью связующих пластиков из синтетических смол. (Хорошое сцепление с бетоном, высокая прочность на разрыв, но имеет низкий модуль упругости).

Класс арматуры S500. Нормотивное сопротивление f_yk=400 Н/мм².

Расчетное сопротивление f_yd = f_yk/γ_S. Расчетное сопротивление поперечной арматуры f_ywd= f_ydк₁к₂.

2.3 Сущность предварительно напряжённых ЖБК. Способы создания предварительного напряжения. Методы натяжения арматуры. Анкерные устройства

Предв напряж-ыми наз-ют такие ж/б к-ции, в кот-ых в процессе изгот-я искуственно создают значит сжим-е напряжения в бетоне натяжением высокопрочной арм-ры.

Предварит. напряжение в 2-3р. повышает трещиност-ть и жесткость к-ции по сравнению с обыч. жб при этом прочность предварительно-напряж. к-ций практич. не зависит от велич. предварит. напряж. арм-ры; меньший расход стали за счет возможности эффектив использ высокопроч ар-ры.

б при этотм прочность предварительно-напряж.

В предварительно напряжённой балке под нагрузкой бетон испытывает растягивающие напряжения только после погашения начальных сжимающих напряжений. При этом сила Fcrc (Fcrc – сила, которая вызывает образование трещин или ограниченное по ширине их раскрытие), превышает нагрузку, которая действует при эксплуатации Fser. Fu – предельное разрушение. Т.о., жб предварительно напряжённые элементы работаю под нагрузкой без трещин или с ограничением их по ширине их раскрытия Fser< Fcrc <Fu, а конструкции без предварительного напряжения – при наличии трещин Fcrc < Fser <Fu и при больших значениях прогибов.

Методы создания предварительного напряжения:

- путем натяжения арм-ры на упоры;

-путем натяжения арматуры на затвердевший бетон;

- применение напрягающего бетона, который увеличивается в размере при твердении.

Натяжение ар-ры может осущ механич, электротермическим и электротермомеханическим способами, физико-химический способ.

Анкеровка (закрепление концов) напрягаемой ар-ры спец-ми анкерами необходима всегда при натяжении ар-ры на бетон. Анкеровка ар-ры, натягиваемой на упоры, нужна только при недостатточном сцеплении ар-ры с бетоном, а именно при ар-ре из холоднотянутой гладкой проволки.

Анкеры обеспечивают хорошую передачу усилий с напрягаемой ар-ры на бетон. Бетон в местах расположения анкеров необходимо усиливать дополнительной косвенной ар-рой (сетками, спиралями).