Анкеровка арматуры в бетоне

В железобетонных конструкциях закрепление концов арматуры в бетоне — анкеровка — осуществляется запуском арматуры за рас­сматриваемое сечение на длину зоны передачи усилий с арматуры на бетон (обусловленную сцеплением арматуры с бетоном).

Арматура из гладких стержней класса A240 должна иметь по кон­цам анкера в виде полукруглых крюков диаметром 2, 5d (рис. 4.5а). Анкерами гладких стержней в сварных сетках и каркасах служат стержни поперечного направления, поэтому их применяют без крю­ков на концах. Также не имеют крюков на концах арматурные стержни периодического профиля, обладающие значительно луч­шим сцеплением с бетоном.

Анкеровку арматуры осуществляют одним из следующих способов или их сочетанием (прямая или принудительная анкеровка):

· 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.).

По ст. СНиП 2.03.01-84*:

Исследования показали, что распределение напряжений сцепления арматуры с бетоном по длине заделки стержня неравномерно. При этом наибольшее напряжение сцепления не зависит от длины анкеровки стержня l_an. Среднее напряжение сцепления определяют как частное от деления усилия в стержне N на площадь заделки.

(1)

где u – периметр сечения стержня.

При недостаточной заделке к концам стержней приваривают коротыши или шайбы (по концам стержней из гладкой стали класса А-240 устраивают крюки).

При вдавливании арматурного стержня в бетон прочность сцепления больше, чем при его выдергивании вследствие сопротивления окружающего слоя бетона поперечному расширению сжимаемого стержня. С увеличением диаметра стержня и напряжения в нем σs прочность сцепления при сжатии возрастает, а при растяжении уменьшается (рис. 1.29,в). Отсюда следует, что для лучшего сцепления арматуры с бетоном при конструировании железобетонных элементов диаметр растянутых стержней следует ограничивать.

Испытание образцов на выдергивание или вдавливание:

1.Выдергивание

(2)

2. Разрушение от разрыва стержня

(3)

– напряжение, при котором произошел разрыв.

3. Одновременное и выдергивание и разрушение +разрыв.

при этом

(4)

(5)

т.о., величина l_an напрямую зависит при прочих равных условиях от d.

Для растянутых элементов =20 d, сжатых =10d.

По СНиП 2.03.01-84* [3] длину заделки стержней ненапрягаемой сжатой или растянутой арматуры определяют по выражению

,

где – коэффициенты, зависящие от профиля арматуры и вида напряженного состоянии (сжатая или растянутая зоны бетона), определяются по табл. 37 [3].

Оптимальная длина заделки арматуры в бетон составляет

· для гладкой арматуры ;

· для арматуры периодического профиля .

По СП 63.13330.2012

Базовую (основную) длину анкеровки, необходимую для передачи усилия в арматуре с полным расчетным значением сопротивления R_s на бетон, определяют по формуле:

,

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

R_bond - расчетное сопротивление сцепления арматуры с бетоном, принимаемое равномерно распределенным по длине анкеровки (bond – сцепление) и определяемое по формуле:

,

здесь R_bt - расчетное сопротивление бетона осевому растяжению;

h₁ - коэффициент, учитывающий влияние вида поверхности арматуры, принимаемый равным:

1,5 - для гладкой арматуры;

2,5 - для арматуры периодического профиля;

h₂ - коэффициент, учитывающий влияние размера диаметра арматуры, принимаемый равным:

1,0 - при диаметре арматуры d_s £ 32 мм;

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:

,

где l_o,an - базовая длина анкеровки;

A_s,cal, A_s,ef - площади поперечного сечения арматуры соответственно, требуемая по расчету и фактически установленная; (calculation – расчетный)

a - 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 a = 1,0 , а для сжатых - a = 0,75.

Допускается уменьшать длину анкеровки в зависимости от количества и диаметра поперечной арматуры, вида анкерующих устройств и величины поперечного обжатия бетона в зоне анкеровки (например, от опорной реакции), но не более чем на 30%.

В любом случае фактическую длину анкеровки принимают не менее 0,3×l_o,аn, а также не менее 15d_s и 200 мм.

Усилие, воспринимаемое анкеруемым стержнем арматуры N_s определяют по формуле:

где R_bond , u_s, A_s, α – см. выше;

l_s - расстояние от конца анкеруемого стержня до рассматриваемого поперечного сечения элемента.

На крайних свободных опорах элементов длина запуска растянутых стержней за внутреннюю грань свободной опоры при выполнении условия Q £ Q_b1 должна составлять не менее 5d_s.

При устройстве на концах стержней специальных анкеров в виде пластин, шайб, гаек, уголков, высаженных головок и т.п. площадь контакта анкера с бетоном должна удовлетворять условию прочности бетона на смятие. Кроме того, при проектировании привариваемых анкерных деталей следует учитывать характеристики металла по свариваемости, а также способы и условия сварки.