ТОП 10:

Совместная работа бетона и арматуры



Для частей зданий и сооружений, подвергающихся изгибу (например, для балок и плит), при котором нижняя часть конструкции работает на растяжение, бетон применять нельзя. На рис. 32 показана схема работы балки при изгибе под действием нагрузки.

Рис. 32- Схема работы балки при изгибе: а — бетонной; б — железобетонной

В нижней зоне балки возникает растяжение, в связи с чем необходим материал, хорошо сопротивляющийся растягивающим усилиям. Таким материалом является сталь, хорошо работающая совместно с бетоном. Строительный материал, представляющий собой сочетание стали и бетона, называется железобетоном.
Совместная работа бетона и стали эффективна благодаря наличию следующих условий: бетонная смесь при затвердевании прочно сцепляется со стальными прутками; бетон защищает стальную арматуру от воздействия воды, предохраняет ее от ржавления, а также от огня; сталь и бетон практически одинаково удлиняются при нагревании и сжимаются при охлаждении, поэтому при изменении температуры не нарушается сцепление между этими материалами.
Стальные стержни различной формы, заделанные в толщу бетона, называются арматурой железобетона. Вся нагрузка, воспринимаемая конструкцией или сооружением, распределяется между бетоном и арматурой. Бетон принимает на себя сжимающие усилия, а арматура — главным образом растягивающие.
В настоящее время невозможно представить себе ни одного более или менее крупного здания или сооружения любого назначения, при строительстве которых не применялся бы железобетон.

Анкеровка — это закрепление арматуры в бетоне, которое достигается заведением арматуры за расчетное сечение на длину достаточную для включения стежня в работу, или выполнением специальных конструктивных мероприятий. В зоне анкеровки растянутый стержень работает на выдергивание из тела бетона через поверхность сцепления, а в сжатом стержне усилия передаются через поверхность сцепления в тело бетона.

Анкеровку арматуры осуществляют одним из следующих способов или их сочетанием:

- в виде прямого окончания стержня (прямая анкеровка);

- с загибом на конце стержня в виде крюка, отгиба (лапки) или петли;

- с приваркой или установкой поперечных стержней;

- с применением специальных анкерных устройств на конце стержня.

Прямую анкеровку и анкеровку с лапками допускается применять только для арматуры периодического профиля. Для растянутых гладких стержней следует предусматривать крюки, петли, приваренные поперечные стержни или специальные анкерные устройства. Лапки, крюки и петли не рекомендуется применять для анкеровки сжатой арматуры, за исключением гладкой арматуры, которая может подвергаться растяжению при некоторых возможных сочетаниях нагрузки. При расчете длины анкеровки арматуры следует учитывать способ анкеровки, класс арматуры и ее профиль, диаметр арматуры, прочность бетона и его напряженное состояние в зоне анкеровки, конструктивное решение элемента в зоне анкеровки (наличие поперечной арматуры, положение стержней в сечении элемента и др.). Базовую (основную) длину анкеровки, необходимую для передачи усилия в арматуре с полным расчетным значением сопротивленияRs на бетон, определяют по формуле

(5.1)

где As и us- соответственно площадь поперечного сечения анкеруемого стержня арматуры и периметр его сечения, определяемые по номинальному диаметру стержня;

Rbond - расчетное сопротивление сцепления арматуры с бетоном, принимаемое равномерно распределенным по длине анкеровки и определяемое по формуле

Rbond = η1η2Rbt (5.2)

здесь η1- коэффициент, учитывающий влияние видаповерхности арматуры, принимаемый равным:

1,5 - для гладкой арматуры (класса А240);

2,0 - холоднодеформируемой арматуры периодического профиля (класса В500)

2,5 - для горячекатаной и термомеханически упрочненной арматуры периодического профиля (классов A300, А400 и А500);

η2 - коэффициент, учитывающий влияние размера диаметра арматуры, принимаемый равным:

1,0 - при диаметре арматуры ds ≤ 32мм;

0,9 - при диаметре арматуры 36 и 40 мм.

Требуемую расчетную длину анкеровки арматуры с учетом конструктивного решения элемента в зоне анкеровки определяют по формуле

, (5.3)

где lo,an - базовая длина анкеровки, определяемая по формуле (5.1);

As,cal, As,ef - площади поперечного сечения арматуры соответственно, требуемая по расчету с полным расчетным сопротивлением и фактически установленная;

а - коэффициент, учитывающий влияние на длину анкеровки напряженного состояния бетона и арматуры и конструктивного решения элемента в зоне анкеровки.

При анкеровке стержней периодического профиля с прямыми концами (прямая анкеровка) или гладкой арматуры с крюками или петлями без дополнительных анкерующих устройств для растянутых стержней принимают, а = 1,0 , а для сжатых - а = 0,75 .

Допускается уменьшать длину анкеровки в зависимости от количества и диаметра поперечной арматуры, и величины поперечного обжатия бетона в зоне анкеровки (например, от опорной реакции), в соответствии с указаниями п.3.45.

 

 

Защитный слой бетона в железобетонных конструкциях создается размещением арматуры на некотором удалении от поверхности элемента. Защитный слой бетона необходим для совместной работы арматуры с бетоном на всех стадиях изготовления, монтажа и эксплуатации конструкций, он защищает арматуру от внешних воздействий, высокой температуры, агрессивной среды и т. п. Толщина защитного слоя бетона на основании опыта эксплуатации железобетонных конструкций устанавливается в зависимости от вида и диаметра арматуры, размера сечений элемента, вида и класса бетона, условий работы конструкции и т.д.

 

Толщина защитного слоя бетона для продольной арматуры ненапрягаемой или с натяжением на упоры должна быть не менее диаметра стержня или каната; в плитах и стенках толщиной до 100 мм —10 мм; в плитах и стенках толщиной более 100 мм, а также балках высотой менее 250 мм — 15 мм; в балках высотой 250 мм и более — 20 мм; в сборных фундаментах—30 мм. Толщина защитного слоя бетона у концов продольной напрягаемой арматуры на участке передачи усилий с арматуры на бетон должна составлять не менее двух диаметров стержня из стали классов A-IV, Ат-IV или арматурного каната и не менее трех диаметров стержня классов A-V, A-VI, AT-V, AT-VI. Причем толщину защитного слоя бетона на указанном участке длины элемента принимают не менее 40 мм для стержневой арматуры рсех классов и не менее 20 мм для арматурного каната. Защитный слой бетона при наличии стальных опорных деталей допускается у концов элемента принимать таким же, как и для сечения в пролете.
Толщина защитного слоя бетона для продольной напрягаемой арматуры, натягиваемой на бетон и располагаемой в каналах (расстояние от поверхности конструкции до ближайшей к ней поверхности канала), должна быть не менее 20 мм и не менее половины диаметра канала, а при диаметре арматурного пучка 32 мм и более еще и не менее этого диаметра.


Расстояние от концов продольной ненапрягаемой арматуры до торца элементов должно быть не менее 10 мм, а для сборных элементов большой длины (панелей длиной более 12 м, ригелей — более 9 м, колонн — более 18 м) — не менее 15 мм. Минимальную толщину защитного слоя бетона для поперечных стержней каркасов и хомутов при высоте сечения элемента менее 250 мм принимают 10 мм, при высоте сечения элемента 250 мм и более 15 мм.

 

Совместная работа бетона и арматуры в железобетонной конструкции становится возможной благодаря выполнению следующих условий:

– бетон и арматура имеют достаточно близкие значения коэффициента температурного расширения;

– силы сцепления, возникающие по границе контакта между бетоном и арматурой обеспечивают выполнение условия равенства деформаций арматуры и бетона ec = es при действии усилий от нагрузок.

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

Расчетную длину анкеровки ненапрягаемых стержней нормы рекомендуют рассчитывать по формуле:

Где - площадь продольной арматуры, требуемой по расчету

- принятая по сортаменту площадь продольной арматуры

- коэф., определяемые по табл. СНБ 5.03.01.02.

- минимальная длина анкеровки, принимаемая по СНБ.

- базовая длина анкеровки арматурного стержня.

Для круглого стержня диаметром получаем:

и тогда:

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

не менее:

· В растянутом бетоне 20ø;

· В сжатом бетоне 10 ø.

Минимальное расстояние между поверхностью стержней продольной арматуры и ближайшей поверхностью бетона элемента (защитный слой бетона) устанавливается с учетом класса по условиям эксплуатации, вида и диаметра арматуры. Защитный 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.

 

 

32. Назначение и виды арматуры. Механические свойства арматурных сталей и способы их определения. Классификация арматуры. Выбор арматуры в зависимости от вида и назначения конструкции.

Арматура—стальные стержни, прокатные профили и проволока, расположенные в бетоне для совместной с ним работы.

Сборно-монолитные и монолитные ненапрягаемые конструкции ар­мируют укрупненными монтажными элементами в виде сварных сеток, плоских и пространственных каркасов, которые изготовляют вне возво­димого сооружения и затем устанавливают монтажными кранами. Ино­гда сложные конструкции армируют непосредственно в проектном поло­жении из отдельных стержней с соединением их в законченный арматур­ный каркас сваркой или вязкой.

Арматуру подразделяют по назначению в конструкции на рабочую, распределительную и монтажную (рис.8.1).

Рабочая арматура воспринимает растягивающие усилия, возникающие в железобетонных конструкциях от собственной массы и внешних нагрузок.

Распределительная арматура служит:

• для равномерного распределения нагрузок между рабочими стерж­нями;

• для обеспечения их совместной работы;

• для связи рабочих стержней между собой, препятствуя смещению рабочей арматуры при бетонировании.

Монтажная арматура обычно не воспринимает усилий, а обеспечивает точное положение в опалубке рабочих стержней и плоских арматурных сеток и элементов.

Основной в современном строительстве является арматура периоди­ческого профиля, имеющая надежную анкеровку и повышенное сцепле­ние с бетоном. При использовании стержней из гладкой арматуры для их лучшего закрепления в бетоне концы стержней, работающих на растяже­ние, делают загнутыми в виде крюков.

В гражданском строительстве обычно применяют арматурные стерж­ни диаметром 12...30 мм, в промышленном — арматуру диаметром до 40 мм







Последнее изменение этой страницы: 2016-04-08; Нарушение авторского права страницы

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.235.74.184 (0.007 с.)