Контакт арматуры с бетоном

Раздел: Учебники

Для того чтобы ТТС уже на современном уровне знаний могла широко использоваться при решении задач теории железобетона, приходится принимать ряд упрощающих допущений.

1.         ТТС должна заниматься в основном изучением сопротивления бетона продольным перемещениям арматуры. При правильном размещении арматуры и анкеров закладных деталей приложенные нагрузки почти всегда воспринимаются за счет продольных усилий в них. Это предопределяется тем, что податливость при продольном нагружении существенно меньше, чем при поперечном. На рис- 3 в качестве иллюстрации сопоставлены опытные зависимости продольных смещений до от продольных усилий N , приложенных к анкеру, и поперечных перемещений 8* от приложенных поперечных усилий Q. При малых /к значения 61 и д0 несопоставимы»

Случаи, когда восприятие нагрузки проектируется за счет поперечного сопротивления арматуры или анкеров, встречаются; они обладают определенной спецификой и требуют специапьного рассмотрения.

2.         Принимается модель "арматура — контактный слой — оболочка^ Сущность допущения состоит в выделении контактного слоя, к которому отнесен бетон, находящийся в зоне высоких напряжений. Возможность такого выделения базируется на том, что деструктивные процессы, в частности контактные трещины, развиваются обычно в пределах слоя небольшой толщины, близкой к шагу профилировки [113]. Отдельные сквозные или несквозные 1рещины„ получающие большое развитие, должны при применении модели учитываться специально» Случай гладкой арматуры, при котором можно пользоваться моделью "ар- матура-бетон", не рассматривается.

3.         Для деформаций оболочки принимается предположение об упругости и справедливости гипотезы плоских сечений. Это обычное допущение в данном случае особенно оправдано, так как изучаемое распределение нагрузки между бетоном и арматурой в первую очередь зависит от деформаций контактного слоя, а не оболочки.

4.         В качестве характеристик контакта принимаются условные смещения и условные напряжения сцепления» Для трехслойных и составных конструкций деформации промежуточного или соединяющего слоя обычно описываются углом сдвига. Для железобетона, ввиду неопределенности толщины контактного слоя, было предложено [73] пользоваться понятием "условные взаимные смещения" д} определяемые как перемещения арматуры относительно бетонной оболочки. Условные смещения суммируются из собственно смещений арматуры относительно бетона смещений от деформаций контактного слоя д2 и смещений от деформаций бетонной оболочки д3. Введенная харак теристика не обладает полной определенностью. Она может быть найдена с точностью, не превышающей разности между вводимыми в расчет средними (штрих-пунктир на  3^) и истинными перемещениями бетонной оболочки от депланации. Оценка обусловленной этим погрешности расчета приведена в гл. Ш.

Хотя передача арматурой усилий на бетон происходит в основном вследствие смятия, арматура моделируется цилиндрическим стержнем, а передаваемые ею усилия заменяются напряжениями £Сц , отнесенными к условной поверхности контакта. Касательная компонента этих напряжений названа "условными напряжениями сцепления" гсц , нормальная - "поперечным давлением" рС1А . Распределение контактных напряжений предпола гается осесимметричным, поэтому их значения зависят лишь от одной координаты х, выражающей положение поперечного сечения вдоль рассматриваемого арматурного стержня.

Это основное соотношение ТТС было названо законом сцепления |134|. Оно равносильно допущениям о независимости сопротивления контактного слоя сдвигу от напряженного сос тояния бетонной оболочки и о неизменности соотношения меж- ду Гсц и д по длине зон контакта. Оба допущения — следствие главной особенности контакта, состоящей в том, что средние напряжения в зоне контакта существенно выше, чем в бетонной оболочке. Соотношение (1) приближенное, так как условия работы контактного слоя в той или инои мере всегда зависят от положения сечения по отношению к концу элемента. Опыт применения ТТС показывает, что чаще всего переменность соотношения между гсц и д можно не учитывать, иногда достаточно учесть очень приближенно, исключив из расчетной длины зоны контакта небольшой участок пониженного сопротивления |85). Лишь в редких случаях приходится разделять зону контакта на участки с отличающимися законами сцепления.

Из ограничении в применении закона сцепления можно назвать наличие сосредоточенного поперечного давления и прежде всего наличие развивающихся вдоль арматуры трещин с шириной раскрытия более 0,2-0,3 мм. Естественно возникает вопрос. не следует ли заменить выражение (1) более точным, например выражением Г<ч (х) « F[g(*)t р<ц (*)> aJ*k xj9 где Ctj(x) — ширина раскрытия продольных трещин в сечении х. Можно отклонить такое предложение как усложняющее расчет, что было бы справедливо, однако для этого имеются и более серьезные соображения. Дело в том. что первое и пятое допущения в совокупности делают ТТС относительно универсальной. Переход, например, к зависимости Tc^(x)*F[g(x);xJлишил бы ее универсальности, так как означал бы необходимость учета напряженного состояния в бетонной оболочке. Еще большие трудности вызвал бы учет влияния продольных трещин, так как практически в каждом железобетонном элементя с. индивидуальными размещением арматуры, размерами и формой сечения условия развития этих трещин различны.

Добавим, что как ни велико было бы усложнение ТТС при прямом учете ширины раскрытия продольных трещин и положения сечения, не оно создает непреодолимое препятствие такому учету. Решающей оказывается невозможность получить необходимую для этого достаточно полную надежную информацию С другой стороны, опыт использования соотношения (1) показал его приемлемость в качестве основы ТТС, что не исключает возможности корректировки решений на основе ТТС применительно к тем или иным конкретным условиям.

Когда речь идет об уточнении ТТС, невольно приходит на ум сопоставление ее с сопротивлением материалов. Этот капитальный раздел занимает в механике значительное незыблемое место. Уточнение решений сопротивления материалов привело бы попросту к отказу от этого раздела науки и замене его в инженерной практике теорией упругости, теорией пластичности и т.д.

6. Физическую основу контактного сопротивления составляют свойства бетона в малых объемах. Свойства контактного слоя обычно сопоставляют со свойствами бетона в образцах стандартных размеров. Однако свойства бетона существенно зависят от абсолютного размера образца и нельзя рассчитывать, что в зоне контакта реализуется, например, кубиковая или призменная прочность бетона. Прогнозы поведения бетона в контактном слое должны строиться исходя из его свойств в объемах с характерными размерами порядка миллиметров. Можно, в частности, надеяться, что удастся установить надежные корреляционные связи между характеристиками сцепления и твердостью. Первые шаги в этом направлении оказались удачными | 26 |.

Сцепление арматуры с бетоном

Сцепление арматуры с бетоном - соединение бетона по поверхности контакта с арматурой, что обеспечивает их совместную работу.

ПРОЧНОСТЬ БЕТОНА. Сцепление цементного камня с поверхностью зерен...

Исследования показали, что прочность бетона зависит не столько от прочности заполнителей, сколько от прочности сцепления цементного камня с поверхностью зерен заполнителей.

Сцепление бетона с арматурой. Сцепление и совместная работа...

Опыты по определению сцепления бетона с арматурой показали, что сцепление вакуумированного бетона с арматурой в среднем больше на 12%, чем у вибрированного бетона.

ОПАЛУБКА. Смазки для опалубки - снижение сцепления бетона...

На сцепление бетона с опалубкой оказывают влияние адгезия и когезия бетона, его усадка, шероховатость и пористость формующей поверхности опалубки.

Сцепление между бетоном и арматурой. Прочность бетона

Сцепление возникает главным образом в результате трения и сцепления между бетоном и сталью, а также под действием усадки бетона.

СЦЕПЛЕНИЕ МЕЖДУ БЕТОНАМИ. Сцепление старого бетона с новым...

6. Повышается сцепление бетона с арматурой и улучшается их совместная работа. 7. Повышается сцепление нового бетона со старым при вакуумировании.

СВОЙСТВА БЕТОНА. Сцепление арматуры с бетоном

Особенно велика разница в значении сил сцепления при сравнении бетона с противоморозными добавками с бетонами без добавок...

Армирование бетона заполнителем - если в бетоне нет сцепления...

Из изложенного вытекает, что если в бетоне нет сцепления между цементным камнем и заполнителем, то
Прочность бетона по сравнению с обычным возросла почти вдвое.

Сцепление заполнителя с цементным камнем. Заполнители

Сцепление между заполнителями и цементным камнем является важным фактором, влияющим на прочность бетона, особенно при изгибе.

...и прочность сцепления модифицированных растворов и бетонов

Повышенная по сравнению с обычным бетоном прочность сцепления с различными основаниями является очень полезным свойством модифицированных растворов и бетонов...