Контакт арматуры с бетоном

Раздел: Учебники

Механизм сцепления и влияние несовершенств контакта. Вначале в основном исследовали сцепление гладкой арматуры. Сопротивление сдвигу арматуры объясняли работой адгезионных связей и силами трения. Причиной появления последних считали радиальное давление от усадки бетона. При переходе к массовому применению профилированной арматуры эти представления пытались сохранить, введя дополнительно сопротивление за счет "зацепления" выступов арматуры. Однако скоро выявилась ненадежность адгезионных связей, о чем еще в 1924 г. писал В.Юферов [95], и второстепенная роль трения на участке между выступами. Сцепление профилированной арматуры, таким образом, оказалось обусловленным в основном зацеплением, а значит сопротивлением бетона смятию по малым площадкам. Исследования этого вида сопротивления приобрели особое значение. По-видимому, влервые обширные опыты такого рода проводились Г.Ремом [135]. Им была также сделана попытка объяснить результаты опытов исходя из предложений о сплошности бетона и о механическом подобии. Несколько позднее независимо от Г.Рема аналогичные опыты были проведены во ВНИИЖелезобетона [2|. Было установлено, что в малых объемах бетон, обладая повышенным сопротивлением сдвигу и отрыву |81|, хрупок. В зоне смятия появляются трещины, направление которых зависит от того, при каком уровне напряжений смятия они появились. В результате возникает нарушение механического подобия, проявляющееся в ряде особенностей контактного сопротивления [60).

Из опытов, проведенных с арматурой, должны быть отмечены опыты Ю.Гото [113], обнаружившего наличие системы контактных трещин, локализующихся вблизи поверхности арматуры. Последнее обстоятельство подтвердило возможность применения тоехслойной модели | 54].

Широкие исследования контакта позволили к 40—50-м годам выявить общую картину влияния факторов, определяющих контактное сопротивление | 103|. Оказалось, что несовершенства контакта могут оказывать по меньшей мере такое же влияние, как механическое сопротивление бетона. Так, при жестко закрепленной арматуре осадка бетонной смеси может приводить к полному нарушению контакта [12]. Положение арматуры и высота слоя бетона под горизонтальной арматурой стали рассматриваться как важнейшие факторы. Изменилось представление о роли усадки, ее стали причислять к факторам, отрицательно влияющим на сцепление 148, 112|. Особое внимание привлекли трещины раскалывания, опасность которых резко возросла при применении тонкостенных элементов и высокопрочных арматурных сталей. Систематическое изучение раскли нивающего действия арматуры, являющееся основной причиной раскалывания бетона, по-видимому, впервые начато во ВНИИЖе- лезобетона. Были выявлены природа появления распора, закономерности его развития при сосредоточенных анкерах [2, 741 и при профилированной арматуре |92|, механизм развития продольных трещин и оценка их опасности ( 3, 76, 891.

Распределение контактных напряжений и взаимных смещений. Основной источник информации о контактном сопротивлении — измерения 6(х) напряжений в арматуре. В ходе этих измерении более или менее четко фиксируется длина зон перераспределения /п . Хотя информативная способность этой характеристики невелика, она широко применяется до настоящего времени. Попытки аналитического описания эпюр 6(х) не увенчались успехом. Оказалось, что напряженное состояние в зонах перераспределения крайне многообразно. Оно зависит от совокупности всех факторов, влияющих на сцепление, и, как впервые, по-видимому, обнаружил Абраме |98|, существенно изменяется в процессе нагружения. Для того чтобы выяснить закономерности этого изменения, оказалось необходимым включить в рассмотрение взаимные смещения. Поводом для измерения взаимных смещений послужила проверка надежности анкеровки арматуры на опорном участке изгибаемых элементов. Этот участок моделировали призмой. Считалось, что заделка надежна, если смещения д1 на незагруженном конце призмы малы или отсутствуют. Распределению взаимных смещений и, в частности, смещениям д0 на нагруженном конце внимания не уделялось. Долгое время значения д1 , а также /0 и предельные средние значения Гсц считали основными характеристиками контакта. Лишь с 60-х годов главной феноменологической характеристикой контакта стала считаться величина да.

Изучение зависимости дл от приложенных к арматуре напряжении б0 было, в частности, положено в основу исследований ВНИИЖелезобетона. Эта зависимость, полученная для "длинных элементов", т.е. имеющих длину, превышающую 2tn, может быть использована в качестве универсальной характеристики сцепления.

Связь между гсц и <7, создание ТТС и ее применение. С накоплением опытных данных выработались определенные пред- ставления о механизме контактного сопротивления, были сделаны попытки выявить физический закон, связывающий деформационные Q и силовые Гсц характеристики контакта. Первое предложение По выбору аналитической формы связи между гсц и gt получившеи впоследствии название закона сцепления, было сделано в 1941 г. С.Е.Фрайфельдом (521. К сожалению, это предложение не получило развития и, по-видимому, независимо от него в 50-х годах появились работы, в которых закон сцепления был принят в простейшей форме

В настоящее время ряд предложений ТТС входит в нормы, чаще ТТС составляют лишь качественную основу нормативных указании, использующих прямые результаты опытов. К основным нормативным положениям, связанным с проблемой сцепления. относятся: а) закономерность распределения преднапря- жений; б) оценка прочности заделки анкеров; в) определение длины перепуска арматуры за расчетное место ее обрыва и длины стыков арматуры внахлестку; г) определение ширины раскрытия трещин.

Есть все основания предполагать, что по мере развития теорий сцепления этот перечень будет расширяться. Уже ведутся исследования по оценке податливости заделки анкеров в бетоне, в области качественной теории трещинообразования при изгибе и растяжении, по оценке влияния податливости заделки арматуры на работу бетона в сжатой зоне над косыми трещинами, контролю развития продольных трещин. Построение алгоритма расчета — лишь первый этап построения теории. Не менее важно установить связь между параметрами закона сцепления и факторами, влияющими на сцепление, и конечно же проверить применимость теории. Техническая теория сцепления, разработанная во ВНИИЖелезобетоне, пока единственная, прошедшая все перечисленные этапы развития. В последующих главах под ТТС понимается именно 3ia теория.

Пути развития теории сцепления. Видимо, еще долгое время ТТС будут оставаться основой для практических расчетов. Переход к широкому применению ТТС необходим для развития теории железобетона. Важное значение имеют исследования по усовершенствованию основных положении ТТС, уточнению параметров, упрощению расчета и распространению теории на случай динамического и длительного нагружения.

Технические теории сцепления могут успешно развиваться только при условии, если они будут базироваться на углубленных исследованиях, направленных на создание "точной" теории. Можно указать три направления в поисках путей к такой теории:

1)        рассмотрение контакта как случайного процесса и построе ние стохастической теории сцепления В совокупности с хорошо поставленными измерениями 6(х) такая теория открывает возможности надежного феноменологического описания контакт ных явлений;

2)        использование ЭВМ. Уже в настоящее время можно решать задачи теории сцепления, не прибегая к применению закона плоских сечений и предположениям об упругости бетона и арматуры. В зарубежной практике получил определенное распространение метод конечных элементов. Н.И.Карпенко, применив метод сеток, решил плоскую задачу теории сцепления |25| и обнаружил важные особенности деформирования бетона у поверхности вблизи арматуры.

Практически неограниченные возможности учета деформации бетона вне зоны контакта при самой различной форме оси ар матуры дает применение общего метода решения контактных задач теории упругости, предложенного А.Я.Александровым 11 ]. Этот метод успешно применен к решению частных задач заделки анкеров различной формы в бетонных массивах с учетом взаимных смещений Б М.Зиновьевым | 221;

3)        создание новых моделей. К числу главных недостатков ТТС следует отнести неполное отражение особенностей развития контактных трещин и раздельный учет 0СЦ и рси или вообще неучет рсц. Попытка построить теорию, свободную от этих недостатков, принадлежит Н.И.Карпенко (24]. Им применена модель, позволяющая прямым образом учитывать наличие контактных трещин. Существенно важно, что в этой работе, по- видимому, впервые сделана попытка практически полного моделирования контакта. Условные взаимные смещения в модели рассматриваются Н.И.Карпенко как перемещения концов консольных элементов, на которые трещины разделяют бетон контактного слоя [ 24 |.

Применение новых моделей необходимо и для описания контакта прядевой и канатной арматуры, совершающей в бетоне винтовое движение. Проволоки внешнего повива при этом имеют как продольные ипр, так и поперечные уп? перемещения. Соответственно приходится учип.тап» напряжения гец и рсц связанные с Unp и ^«р соотношениями вида rtHe ft(u**]PtuJ] Дч» sПока решение получено только при ряде упрощающих допущений [78|. Только в тех случаях, когда вращение прядей стеснено концевыми закреплениями, возможно прямое применение ТТС ( 51 |.

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...