Материал: 1897

чению конечного результата: определению несущей способности элемента или площади сечения арматуры As .

Аналогичный подход, но в более сложном виде, реализован в работе [24].

22.3. Пример расчёта

Дано: геометрические параметры сечения балки b = 0,3 м; h0 = 0,55 м; бетон В30 (Rb = 15,3 МПа с учётом γb1 = 0,9); арматура

А400 (Rs = 360 МПа) Аs = 15,71 см2 (5 20). Требуется определить несущую способность балки.

126

Расчёт: характеристики сжатой зоны

кН·м. Несущая способность балки по уточнённому расчёту на 3,5 %

больше. Используя интерполяцию опытных значений kξ, приведённых в табл. 22.1, получим kξ = 1,33 + (5,1 – 1,33)(0,236 – 0,224)/(0,236 –

– 0,036) = 1,556, ξ/kξ = 0,144, αm(ξ/kξ) = 0,134, Rb = 1,556·15,3 = 23,8 МПа и М = 0,134·23,8·0,552·0,3·103 = 289,42 кН·м. Несущая способ-

ность балки по сравнению с традиционным расчётом больше на 4,7

%.

Если в качестве исходного принять бетон класса В40 (Rb = 19,8 МПа с учётом γb1 = 0,9), то получимИξ = 0,173, αm = 0,158 и

М= 283,9 кН·м. Обратим внимание, что прочность балки меньше, чем по уточнённому расчёту при В30.ДПо интерполяции kξ = 2,518,

ξ/kξ = 0,069, αm(ξ/kξ) = 0,067, Rb = 49,8 МПа и М = 302,8 кН·м. Несущая

способность по сравнению с традиционным расчётом больше на

онной модели с равномерным распределениемА напряжений в площади сжатой зоны зависитиот высоты сжатой зоны и, как правило, превы-

6,7 %.

Таким образом, прочность бетона сжатых зон изгибаемых и

способность изгибаемыхбэлементов при уточнённом расчёте может увеличиться до 7 %.

внецентренно загруженных железобетонных элементов при традици-

шает расчётную вел ч ну Rb. По предварительным данным несущая С

1.Прочность бетона на сжатие в образцах и конструкциях.

2.Факторы, влияющие на прочность бетона.

3.Почему в качестве показателя расчётной прочности принята величина Rb?

4.Роль масштабного фактора в выборе показателя прочности.

5.Как зависит прочность бетона изгибаемых элементов от высоты сжатой

зоны?

6.Эффективность уточненной модели прочности бетона в конструкциях.

127

Лекция 23. ИССЛЕДОВАНИЕ АНКЕРОВКИ АРМАТУРЫ В БЕТОНЕ

23.1. Вопросы анкеровки арматуры

Совместная работа растянутой арматуры с бетоном – основа надёжного функционирования железобетонных конструкций. Она зависит от анкеровки (заделки концов в бетоне) арматурных элементов опорных участков конструкций (рис. 23.1,а), закладных деталей и болтовых соединений (рис. 23.1,б), стыков внахлёстку (рис. 23.1,в) и

чётном сечении до σs = 0 на свободном торце арматурного элемента.

Анкеровка гладкой арматуры осуществляется специальными анкерными устройствами (крюки, лапки). Анкеровка арматуры периодического профиля обеспечивается без специальных устройств (прямая анкеровка).

Последние изменения в российских нормах вызвали широкую дискуссию по поводу нормирования и надёжности прямой анкеровки

[9].

В процессе дискуссии выявлено, что существуют 2 подхода к модели взаимодействия арматуры периодического профиля и бетона. В американских нормах реализована модель разрушения от раскалывания бетона, окружающего арматурный стержень, вследствие разви-

128

тия трещин вдоль арматуры. Подобный подход реализован также в современных европейских нормах.

При разработке отечественных норм было принято недопустимым подобное разрушение, как очень опасное, и для его предупреждения предусматривались конструктивные меры (поперечное армирование, обжатие и т.п.). Однако, на наш взгляд, такой подход не всегда оправдан, так как не подкрепляется расчётами, учитывающими влияние трещин. В действительности разрушение анкеровки может происходить как путем среза контактного слоя, так и в результате раскалывания бетона вследствие развития трещин вдоль арматуры. Цель данного исследования – выявление причин и условий опасного явления раскалывания.

23.2. Нормативные требованияИк анкеровке

Для понимания причин дискуссииДи уточнения задач исследования полезно проследить за изменениями методов проектирования анкеровки в отечественных нормах в процессе их эволюции.

Изначально было принято считать, что прочность анкеровки в

тельствовали о прямо пропорциональной зависимости равнопрочной анкеровки lan от диаметра арматуры. Поэтому поначалу величину lan

не рассчитывали, а только обеспечивали выполнение условия

принимали от 25 до 45 (в стыках внахлёстку до 50) в зависимости от прочности и напряжённого состояния бетона и арматуры, а также от профиля стержней. В стыках внахлёстку, применение которых имело конструктивные ограничения, анкеровка арматуры в растянутом бетоне принималась больше, чем в сжатом бетоне, в 1,5 – 1,75 раз. При обычном армировании влияние на анкеровку расстояния между

129

стержнями и размеров защитного слоя напрямую не учитывалось. Только в соединениях внахлёстку при расстоянии между стержнями менее величины

требовалась дополнительная поперечная арматура, заведённая в сжатую зону.

Позднее в отечественных нормах условие (23.1) стали использовать в модели, в которой относительную длину анкеровки λan рас-

сматривали как случайную величину, обеспечивающую требуемую прочность при заданных значениях напряжения в растянутой арматуре и прочности бетона на сжатие Rb . Расчётное значение λan устанав-

ливали таким образом, чтобы с достаточной доверительной вероятностью не допустить сдвиг незагруженного конца стержня.

Так, в нормах 1984 г. (СНиП 2.03.01-84*) надёжность обеспечивали расчётным значением относительной длины анкеровки, которое принимали в виде суммы

го. Основой решения вероятностнойбАзадачи были многочисленные эксперименты и статистическиеи данные обработки результатов.

При расчёте дл ны анкеровки допускался учёт сжимающего влияния на бетонСопорной реакции уменьшением λan , но только при

наличии косвенного арм рования. Несмотря на то, что одним из у с- ловий назначения защитного слоя и расстояния между стержнями являлось обеспечение совместной работы арматуры с бетоном при обычном армировании их влияние на анкеровку, как и раньше, напрямую не учитывали.

При образовании трещин вдоль анкеруемых стержней предусматривали дополнительные мероприятия по обеспечению совместной работы бетона и арматуры. Применение стыков внахлёстку ограничивалось и не допускалось вовсе в растянутых зонах при полном использовании арматуры.

В нормах 2003 г. были введены изменения в методику расчёта анкеровки арматуры, направленные, как утверждают авторы изменений, на более точное отражение физического характера работы железобетонных элементов и обеспечение их надёжности.

130