Чем характеризуется сцепление.

Характеризуется длиной зоны анкеровки l_an, т.е. такой длиной заделки арматуры в бетоне, которая обеспечивает полное использование прочности стали. Иначе говоря, если стержень заделан на вели-

чину lx ³ lan, то выдернуть его из бетона невозможно, он разорвется или потечет в другом месте при усилии Ns1 = RsAs; если на величину lx< lan, то он выдернется при усилии Ns2 = RsAs (lx / lan), недоиспользовав свою прочность (рис. 11).

Рис. 11

В последнем случае говорят, что стержень слабо заанкерен в бетоне. (Шутливый пример: если при выдергивании морковки у нее обрывается ботва, это значит, что морковка хорошо “заанкерена” в грядке.)

Чем лучше сцепление, тем выше t_сц, тем меньше l_an. Эпюра t_сц для простоты расчетов принимается прямоугольной, а эпюра N_s соответственно треугольной, хотя в действительности обе они криволинейны (пунктирные линии на рис.11). Длину зоны анкеровки определяют по эмпирической зависимости l_an = (w_anR_s /R_b + Dl_an) d, где w_an и Dl_an – коэффициенты, учитывающие профиль арматуры и характер усилий (сжатие или растяжение), d – диаметр стержня, R_s и R_b. – расчетные сопротивления арматуры и бетона. Задача конструктора состоит в том, чтобы обеспечить заделку арматуры по обе стороны опасного сечения на величину не менее l_an.

18. ПОЧЕМУ ВЕЛИЧИНА l_an ЗАВИСИТ ОТ ДИАМЕТРА АРМАТУРЫ?

При увеличении диаметра вдвое площадь сечения увеличивается вчетверо; вчетверо (при той же прочности) увеличивается и усилие в стержне. Чтобы удержать этот стержень в бетоне от выдергивания, нужно вчетверо больше сил сцепления, в то время как периметр, а значит, и площадь контакта арматуры с бетоном возросли только вдвое. Следовательно, нужно еще вдвое увеличить площадь контакта, т.е. вдвое увеличить длину анкеровки.

В процессе эскизного конструирования при армировании наиболее распространенной сталью класса A-III можно пользоваться простыми зависимостями: для растянутой арматуры l_an= 40 d, для сжатой l_an= 30 d, для растянутых стыков внахлестку l_an= 50 d, для сжатых стыков l_an= 35 d. Окончательное решение, разумеется, следует принимать с учетом формулы, приведенной в ответе 17.

19. ПОЧЕМУ ВЕЛИЧИНА l_an ЗАВИСИТ ОТ ПРОЧНОСТИ АРМАТУРЫ?

С увеличением прочности (расчетного сопротивления R_s) растет и выдергивающие усилие: N_s = R_sA_s. Для удержания арматуры требуется увеличить сумму сил Т_сц, а это возможно (при прочих равных условиях) только увеличив длину анкеровки арматуры в бетоне. Поэтому, чем выше R_s, тем больше требуемая величина l_an.

20. ПОЧЕМУ ВЕЛИЧИНА l_an ЗАВИСИТ ОТ ПРОЧНОСТИ БЕТОНА?

Во-первых, чем выше прочность бетона (расчетное сопротивление R_b), тем выше его адгезия (силы склеивания) с металлом. Во-вторых, чем выше прочность бетона, тем лучше его выступы сопротивляются силам зацепления выступов арматуры. Поэтому, чем выше R_b, тем меньше величина l_an.

21. КАК БЫТЬ, ЕСЛИ АРМАТУРУ В БЕТОНЕ НЕВОЗМОЖНО ЗАДЕЛАТЬ НА ВЕЛИЧИНУ l_an?

Когда такие случаи встречаются в проектной практике, приходится заанкеривать арматуру дополнительно. Например, концы монтажных петель загибают в “крюки” (рис. 12,а), концы рабочих стержней в узлах ферм загибают в “лапы” или приваривают к ним “коротыши” (рис. 12,б), продольную рабочую арматуру в изгибаемых элементах приваривают к опорным закладным изделиям (рис. 12,в).

Кстати, до середины 1950-х годов применяли преимущественно гладкую арматуру, сцепление которой с бетоном очень слабое. Поэтому для ее анкеровки в бетоне концы стержней всегда загибали в “крюки” или в “лапы”.

Рис. 12

22. МОЖНО ли ЗАДЕЛАТЬ РАБОЧУЮ АРМАТУРУ НА ВЕЛИЧИНУ l_x < l_an?

Можно только в одном случае – если арматура поставлена с запасом против требуемой расчетом по прочности. Например, по условию прочности требуемая площадь арматуры равна А_s1, а по условию трещиностойкости ее площадь пришлось увеличить вдвое: А_s2 = 2 А_s1. В этом случае длину анкеровки l_an, вычисленную для арматуры А_s2 по формуле, приведенной в ответе 17, можно уменьшить в отношении А_s1 /А_s2, т.е. наполовину.