Зчеплення арматури з бетоном

Основний фактор забезпечення сумісної роботи арматури і бетону як єдиного монолітного тіла є надійне зчеплення арматури з бетоном.

Зчеплення арматури з бетоном забезпечують:

- збільшенням опору бетону зусиллям зминання і зрізу;

- влаштування обумовлених виступів та інших нерівностей на поверхні арматури;

- утворення тертя на поверхні арматури завдяки обтискуванню арматури бетоном при його усадці;

- склеюванням бетону з арматурою.

Якщо зчеплення недостатнє, утворення першої тріщини призводить до збільшення видовжень по всій довжині розтягнутої арматури, а,це, в свою чергу,спричинює зростання тріщин і зниження міцності.

9. Вплив арматури на усадку і повзучість залізобетону.

Арматура завдяки зчепленню з бетоном перешкоджає вільному прояву деформацій усадки і повзучості бетону. Внаслідок усадки в бетоні виникають розтягувальні напруження, а в арматурі – стискувальні. Оскільки процес усадки проходить без зовнішнього навантаження, бетон і арматура при цьому утворюють само зрівноважену систему: стискувальне зусилля в арматурі дорівнює розтягувальному в бетоні.

Із збільшенням кількості арматури стискувальні напруження в ній зменшуються, а розтягувальні в бетоні збільшуються і можуть досягти границі міцності на розтягання , і тоді в бетоні можуть виникнути тріщини навіть без навантаження. В зв’язку з цим при проектуванні конструкцій великої довжини необхідно передбачити усадочні шви.

Аналогічну дію на конструкцію мають і температурні деформації,які виникають при змінні температури. Тому температурні й усадочні деформаційні шви суміщають і називають температурно-усадочними.

При тривалій дії навантаження повзучість призводить до перерозподілу напружень між арматурою і бетоном: в бетоні вони зменшуються, а в арматурі збільшуються. Цей процес є безперервним доти, доки деформації повзучості не досягнуть свого граничного значення. В гнучких стиснутих елементах повзучість викликає збільшення початкового ексцентриситету і зниження міцності, а у вигнутих елементах спричинює збільшення прогину; у попередньо напружених елементах повзучість призводить до втрат попереднього напруження.

10. Вплив температури на залізобетон

Опір залізобетону дії високих температур залежить від тривалості цієї дії.

Під час пожеж має місце короткочасна дія на конструкцію високих температур або вогню. При цьому границю вогнестійкості оцінюють в годинах, тобто часом, протягом якого при пожежі настає втрата міцності, утворюються тріщини,через які вогонь здатний проникати в сусідні приміщення,або протилежний від вогню бік конструкції нагрівається до 150⁰

Границя вогнестійкості залізобетонних елементів залежить від розмірів перерізу,виду арматури,способу армування і, особливо,від товщини захисного шару. Залізобетон належить до вогнестійких матеріалів і має границю вогнестійкості кілька годин без істотного зниження міцності.

Якщо на конструкції тривалий час діють високі температури (фундаменти доменних печей, димові труби), то до них ставляться вимоги жаростійкості. В цьому випадку застосовують спеціальну ізоляцію конструкцій, або конструкцію виготовляють із жаростійкого бетону.

Для конструкцій, на які діють високі температури,товщину захисного шару бетону збільшують і вибирають із врахуванням спеціальних нормативних вимог.

11. Корозія залізобетону.

Корозія – це руйнування залізобетону протягом часу під дією агресивного середовища.

Корозії піддається як арматура, так і бетон. Продукт корозії (іржа) збільшує об’єм арматури у кілька разів і це створює тиск на навколишній бетон і спричинює відколювання захисного шару і повне оголення арматури. Це прискорює корозію арматури і призводить до аварійного стану конструкції. Корозію в основному попереджують збільшенням товщини і щільності захисного шару бетону.

Причини корозії бетону:

· Під дією води з малою жорсткістю;

· Внаслідок дії хімічних речовин(соляна кислота,морська вода, натрієві і калійні солі),які реагують із складовими цементного каменю;

· Процеси,пов’язані з утворенням і накопиченням у пустотах і капілярах нерозчинних солей,кристалізація яких призводить до виникнення в бетоні значних зусиль,від яких у ньому утворюються тріщини.

Найпростішим і ефективним заходом боротьби з корозією бетону є збільшення його густини.

Питання до самоконтролю:

1.Види бетонів і границі їхнього застосування.

2. Як визначити кубикову міцність бетону?

3. Призмова міцність бетону і її визначення.

4.Усадка бетону, її причини і заходи зниження її негативного впливу.

5. Повзучість і релаксація напружень в бетоні.

6. Класи та марки бетону.

7. Вибір класів бетону для залізобетонних конструкцій.

8.Класи арматури та їх застосування.

9.Арматурні вироби.

10.Стики арматури та їх характеристика.

11. Основні фактори зчеплення арматури та бетону.

12. Як впливає арматура на усадку та повзучість залізобетону?

13. Вплив температури на залізобетон.

14. Корозія залізобетону,її причини. Заходи боротьби з корозією залізобетону.

15. Захисний шар бетону, його призначення та мінімальні товщини.

Лекція № 5

Тема 2.3 Основи теорії розрахунку залізобетону.

План

1. Стадії напружено -деформативного стану при згинанні.

2. Розрахунок за методом граничних станів.

3. Нормативний і розрахунковий опори бетону.

4. Нормативний і розрахунковий опор арматури.

1. Стадії напружено -деформативного стану при згинанні

Напружено - деформативний стан елемента залежить від навантаження. При поступовому збільшенні навантаження на елемент послідовно виникають три стадії напружено-деформативного стану.

При малих навантаженнях (згинальних моментах) напруження в бетоні та арматурі невеликі, деформації мають пружний характер. Залежність між напруженнями і деформаціями лінійна і епюри напружень як в стиснутій, так і в розтягнутій зонах трикутні (рис 1,а). Сумісно з бетоном в розтягнутій зоні працює і арматура, яка в силу зчеплення з бетоном має такі ж деформації, що і бетон. Такий напружено-деформативний стан перерізу елемента називають стадією 1.

При збільшенні навантаження в розтягнутій зоні бетону розвиваються пластичні деформації, епюра напружень стає криволінійною і напруження досягають границі міцності на розтягання σ_bt=R_bt,_ser. У стиснутій зоні в бетоні переважають пружні деформації і епюра напружень близька до трикутної. Це стадія 1,а. Її беруть за основу при розрахунку на утворення тріщин. (рис 1,б).

Подальше збільшення навантаження призводить до утворення тріщин в розтягнутій зоні. В місцях тріщин розтягувальні зусилля в основному сприймаються арматурою і частково бетоном над тріщиною. В стиснутій зоні в бетоні розвиваються пластичні деформації і епюра напруг стає криволінійною. При цьому нейтральна лінія піднімається вгору і висота стиснутої зони х зменшується. Це стадія 11 (рис 1,в). Стадія 11 зберігається тривалий час і характерна для експлуатаційних навантажень, бо для багатьох конструкцій тріщини допускаються. За цією стадією проводиться розрахунок прогинів і ширини розкриття тріщин.

Стадія 111(рис 1,г,д) – це стадія руйнування. Розрізняють два характерних випадки руйнування елементів.

Випадок 1(рис 1,г) має місце в нормально армованих елементах, в яких кількість розтягнутої арматури не перевищує певної межі. Руйнування починається з розтягнутої зони, де напруження в арматурі досягають границі текучості (σ_s=R_s), внаслідок чого швидко збільшується висота стиснутої зони через ріст тріщин. Напруження в бетоні стиснутої зони зростають, досягають тимчасового опору на стискання (σ_b=R_b) і бетон роздавлюється. Таким чином, перед руйнуванням елемента в нормальному перерізі утворюється пластичний шарнір і тому руйнування називається пластичним.

Випадок 2(рис 1,д) – елемент руйнується внаслідок роздавлювання бетону стиснутої зони, при цьому напруження в розтягнутій арматурі можуть не досягати границі текучості (σ_s≤R_s) і її міцність використовується не повністю. Таке руйнування носить крихкий характер і, як правило, має місце в переармованих елементах.

Рисунок 1- Стадії напружено-деформативного стану при згинанні.

а-стадія1, б-стадія 1а, в-стадія11, г-стадія111(випадок1), д- стадія 111(випадок 2)

2. Розрахунок за методом граничних станів.

Під граничним станом розуміють такий стан конструкції, після досягнення якого подальша експлуатація конструкції стає неможливою через недостатню міцність (несучу здатність), втрату стійкості, недопустимі переміщення або місцеві пошкодження.

Розрахунок за першою групою граничних станів виконують з метою недопущення руйнування конструкцій (розрахунок міцності), втрати стійкості (розрахунок за поздовжнє згинання) або положення (розрахунок на перекидання та зсув)

Розрахунок за другою групою граничних станів має за мету не допустити надмірних деформацій (прогинів), виключити утворення тріщин в бетоні або обмежити їхню ширину.

Розрахунок за першою групою граничних станів є основним і виконується для всіх конструкцій на дію розрахункових навантажень, а розрахунок за другою групою граничних станів проводиться тільки для тих конструкцій, які, зберігаючи міцність, втрачають свої експлуатаційні якості внаслідок надмірних прогинів, утворення тріщин або надмірного розкриття їх.

Навантаження, які діють на конструкцію, і характеристики міцності матеріалів, в яких виготовлена конструкція, можуть змінюватись і відрізнятись від середніх значень. Тому вводиться система розрахункових коефіцієнтів, які враховують можливі відхилення різних факторів:

- коефіцієнт надійності щодо навантаження γ_f – враховує змінність навантажень;

- коефіцієнт надійності щодо бетону γ_b і арматури γ_s – враховують змінність показників міцності цих матеріалів;

- коефіцієнти надійності щодо призначення конструкції γ_n – враховує ступінь відповідальності і капітальності будівель та споруд;

- коефіцієнти умов роботи – дають змогу оцінити деякі особливості роботи матеріалів і конструкцій в цілому, що не можуть бути відображені у розрахунку прямо.

Основна ідея розрахунку за граничними станами полягає в забезпеченні таких умов, щоб навіть тоді, коли на конструкцію діють максимально можливі навантаження, а міцність бетону й арматури мінімальна, конструкція не руйнувалась і не діставала недопустимих прогинів або тріщин.

3. Нормативний і розрахунковий опори бетону.

Міцність бетону змінюється. Навіть зразки з одного бетону показують при випробуванні різну міцність, що пояснюється неоднорідністю структури бетону і неоднаковими умовами випробувань.

При проектуванні нормативний опір бетону R_n вибирають рівним класу бетону В, який являє собою міцність бетонного кубика з ребром 15 см. Для визначення R_n користуються формулою:

R_n=R_m(1-1,64ν),

де R_m – середнє значення тимчасового опору на стискання.

ν =0,135 коефіцієнт варіації.

Нормативний опір бетонних призм осьовому стисканню R_bn=(0.77-0,001)R_n

Якщо міцність бетону на розтягання контролюють випробуванням зразків, то нормативний опір осьовому розтяганню R_btn=R_btm(1-1.64 ν)

R_btm – середнє значення тимчасового опору на розтягання, ν=0,165

Розрахункові опори бетону для граничних станів першої групи R_b і R_bt визначають діленням нормативних опорів на відповідні коефіцієнти надійності бетону при стиканні γ_bt=1,3 (для важкого бетону) R_b=

або при розтяганні γ_bt=1,5 (для важкого бетону) R_bt=

Ці коефіцієнти враховують можливе зниження фактичної міцності порівняно з нормативною внаслідок відмінності міцності бетону в реальних конструкціях від міцності у зразках та багатьох інших факторів. Розрахункові опори бетону для першої групи знижують множенням на відповідні коефіцієнти умов роботи бетону (γ_b2)

Дата добавления: 2014-10-15