Расчетная длина прямой анкеровки арматуры в бетоне определяется

(СП 52-101-2003 п. 8.3.22 или СП 63.13330.2012 п. 10.3.25):

Для элементов из мелкозернистого бетона группы А требуемая расчетная величина длины анкеровки должна быть увеличена на 10d_s для растянутого бетона и на 5d_s – для сжатого.

Допускается уменьшать длину прямой анкеровки стержней ненапрягаемой арматуры в зависимости от количества и диаметра поперечной арматуры в зоне анкеровки, вида дополнительных анкерующих устройств (приварка поперечной арматуры) 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 15ds и 200 мм, а также не менее 0,3×lo_,аn.

Анкеровка отгибом.

Гибку арматурных изделий могут производить как в заводских условиях, так и на строительной площадке, с помощью гибочного станка со сменным гибочным роликом или вручную.

Рабочие арматурные стержни лучше гнуть без применения нагрева, так как на строительной площадке может оказаться не горячекатаная, а термомеханически упрочненная арматура. Тем более на строительной площадке никто не будет контролировать температуру нагрева стержня. Выше определенной температуры нагрева, любая арматура может снизить прочностные свойства. Конструктивную арматуру допускается гнуть в нагретом состоянии.

Анкеровка растянутой арматуры может выполняться петлей (c отгибом на 180^о) или крюком (с отгибом на 45^о-135^о).

Размещение отгиба в конструкции имеет важную роль. Крюки могут располагаться в горизонтальной и вертикальной плоскостях.

При анкеровке рабочей арматуры с отгибом, продольное растягивающее усилие в арматуре пытается разогнуть загнутый конец и смять бетон по радиусу загиба. В зоне возможного разгиба дополнительно устанавливают поперечную арматуру.

При анкеровке отгибом продольной рабочей арматуры на угол 90 градусов, длина прямого участка кончика должны быть не менее 12ds, а при отгибе на 180 градусов не менее 70 мм и 4ds.

Прямой участок захода стержня от грани начала передачи усилия с арматуры на бетон до начала отгиба должен быть не менее 3 ds, при этом, если прямой участок меньше 10 ds, то его анкеровку на прямом участке в расчете диаметра оправки лучше не учитывать. Так же необходимо исключить возможный выкол бетона в зоне анкеровки отгибом.

Расчетная длина анкеровки при отгибе определяется, как для прямой анкеровки, относительно базовой длины анкеровки. Допускается уменьшать длину анкеровки отгибом, так же как и для прямой анкеровки, но не более чем на 30%. Общая длина анкеровки отгибом не должна быть меньше расчетной длины анкеровки и при этом концы отгиба не должны быть меньше требуемых значений.

При отгибе конца поперечной арматуры (хомута) под углом 135о, прямой участок должен быть не менее 75 мм и 6 d_sw, а при отгибе на 90^о не менее 8 d_sw. Для анкеровки поперечной арматуры крюк более надежно отгибать на 135^о.Диаметр отгиба принимается в зависимости от продольного стержня и минимального диаметра оправки. Отгиб хомута лучше располагать в сжатой зоне бетона сечения элемента.

Минимальный диаметр оправки для крюка (отгиба) поперечного стержня для арматуры периодического профиля должен быть не менее 3d_s(нормативно это не оговаривается), а для гладкой не менее 2,5d_s. В зарубежных нормах фигурирует значение оправки 4d_s (ACI).

Минимальный диаметр оправки для арматуры принимают в зависимости от диаметра стержня d_s не менее (СП 52-101-2003 п. 8.3.30 или СП 63.13330.2012 п. 10.3.33).

- для гладких стержней: 2,5d_s при d_s < 20 мм;

4d_s при d_s ≥ 20 мм;

- для стержней периодического профиля: 5d_s при d_s < 20 мм;

8d_s при d_s ≥ 20 мм.

В соответствии с рекомендациями к ДСТУ 3760-98 минимальный диаметр загиба петлей и крюков в свету: 6d_s при ds < 16 мм и 8d_s при ds > 16 мм.

Минимальные диаметры оправки при анкеровке рабочей продольной арматуры для стержней периодического профиля (без прямого участка анкеровки) не рекомендуется назначать меньше 6…7d_s при d_s< 20 мм, а при d_s ≥ 20 мм не менее 9d_s. Выбор метода определения диаметра отгиба арматуры при анкеровке ложится на плечи проектировщика. В случае, когда расчетный диаметр отгиба при анкеровке расчетной продольной арматуры геометрически невозможно разместить в сечении конструкции, то можно увеличить количество и/или диаметр арматуры или изменить вид анкеровки или даже изменить сопряжение, устроить вут.

Анкеровканенапрягаемой арматуры. Методы анкеровкиненапрягаемой арматуры (отдельные стержни, сварные сетки или каркасы) зависят от ее класса и усилия в арматуре (сжатие или растяжение). Ненапрягаемую растянутую и сжатую арматуру заводят за нормальное сечение элемента, в котором она должна работать полным расчетным сопротивлением, на длину зоны заделки lan. Под зоной заделки понимают длину концов арматуры заделываемых в бетон, при которых усилия ее разрыва и сопротивления выдергиванию из бетона равны между собой: lan=( ωanRs/Rb+∆λan)d ≥ λand, (4) где ωan, ∆λan, λan и lan определяют по табл. 1. При этом нормы требуют, чтобы растянутые гладкие арматурные стержни (класса А-I) оканчивались крюками, лапками или петлями (рис. 2) или имели приваренную поперечную арматуру по длине заделки. Рис. 2. Анкеровканенапрягаемой арматуры: а - сцепление прямых стержней с бетоном; б - крюками и лапками; в - петлями; г - приваркой поперечных стержней: д - особыми приспособлениями (анкерами); 1,2 - прямые участки Специальная анкеровка концов арматуры не требуется, если армирование гладкими стержнями производят в виде сварных сеток и каркасов. В этом случае гладкая арматура надежно анкеруется за счет стержней поперечного направления. Прямые участки крюков имеют размер не менее 3d лапок — не менее 5d, радиус крюка R — не менее 2,25d. Стержни периодического профиля надежно самоанкеруются в бетоне, поэтому специальной анкеровки концов арматуры не требуется. На крайних свободных опорах изгибаемых элементов продольные растянутые стержни заводят за внутреннюю грань опоры на длину lan, но не менее 5d, если наклонные трещины не образуются, и не менее 10d если они образуются. В элементах из легкого бетона на пористых крупных и мелких заполнителях значение 1an, полученное по формуле (4), увеличивают в 1,2 раза, а в элементах из мелкозернистого бетона группы Б — на 10d и 5d соответственно для растянутого и сжатого бетона. Длину растянутых анкерных стержней закладных деталей, заделываемых в растянутом или сжатом бетоне, при σhc/Rb > 0,75 или σhc/Rb < 0,25 определяют, пользуясь значениями ωаn, ∆λаn, λаn по п. 1 табл. 1. В других случаях значения ωаn, ∆λаn и λаn принимают по п. 2 табл. 1. Здесь σhc сжимающие напряжения в бетоне, действующие перпендикулярно анкерному стержню и определяемые как для упругого материала по приведенному сечению от постоянно действующих нагрузок при коэффициенте надежности по нагрузке, равном 1. При действии на анкерные стержни закладной детали растягивающих и сдвигающих усилий правую часть формулы (4) умножают на коэффициент δ=+0,7 (5) где Qanl, Nanl —соответственно сдвигающее и растягивающее усилия в анкерном стержне. При этом длину анкерных стержней принимают не менее величин λаn d и 1an, приведенных в табл. 1, где d — номинальный диаметр анкерного стержня. Анкеры из гладкой арматуры класса А-I применяют только при наличии усиления на концах в виде пластинок, высаженных головок и поперечных коротышей. Длину таких анкеров определяют расчетом на выкалывание и смятие бетона. При наличии косвенной арматуры длину зоны анкеровки снижают делением коэффициента ωаn на величину (1 + 12μху) и уменьшения коэффициента ∆λаn на величину 10 σhc/Rb, здесь μху коэффициент объемного армирования, принимаемый: при сварных сетках по формуле (5); при огибающих хомутах — по формуле μху = Asw/(2aS), где Asw площадь сечения огибающего хомута, расположенного у граней элемента; в любом случае μху принимают не более 0,06. Напряжения сжатия бетона на опоре определяют делением опорной реакции на площадь опирания элемента и принимают не более 0,5Rb. Косвенное армирование распределяют по длине зоны анкеровки от торца элемента до ближайшей к опоре нормальной трещине. Анкеровка напрягаемой арматуры. При применении в качестве напрягаемой рабочей арматуры высокопрочной проволоки периодического профиля, арматурных канатов однократной свивки, горячекатаной и термически упрочненной стержневой арматуры периодического профиля, натягиваемой на упоры, установки каких-либо анкеров на концах такой арматуры не требуется. Она надежно самоанкеруется в бетоне за счет периодического профиля. При натяжении арматуры на упоры (до бетонирования), в момент отпуска натяжных устройств, вследствие динамического эффекта, арматура оказывает на бетон расклинивающее действие, создавая в нем опасные местные концентрические по отношению к арматуре растягивающие усилия. Если эти усилия способны вызвать образование продольных трещин вдоль арматуры, то сопротивление сцеплению ослабляется и при отсутствии или малом количестве поперечной арматуры может полностью нарушиться. Такой элемент к работе пригоден. Именно поэтому мгновенный способ передачи на усилия обжатия, как правило, недопустим, а при диаметре стержней более 18 мм нормы вовсе его запрещают. Для восприятия бетоном местных растягивающих концентрических усилий на концах напрягаемой арматуры в непосредственной близости к торцам конструкций устанавливают спирали из проволоки класса Вр-1 диаметром 3...4 мм с шагом 25...30 мм и внутренним диаметром витков на 20...30 мм больше диаметра арматурного элемента. Не менее эффективными оказываются поперечные сетки (рис. 3, а) в количестве 4 шт. с шагом s = 50...100 мм на участке длиной не менее 0,61 [см. формулу (6)], но не менее 200 мм, не менее 10d и 20d соответственно для профилированной и гладкой арматуры без анкеров и не менее двух длин анкеров — для арматуры с анкерами у концов. Сетки должны охватывать все продольные стержни арматуры. Кроме ограничения раскрытия продольных горизонтальных трещин сварные сетки и замкнутые хомуты увеличивают в 2,5 раза несущую способность бетона на местное сжатие, ограничивают раскрытие вертикальных трещин на концах элемента, а также усиливают их на воздействие поперечных сил. Диаметр стержней сеток или хомутов принимают не менее 0,25d, где d — диаметр напрягаемой продольной арматуры и не менее 5 мм (для проволоки класса Вр-1 — 4 мм). Мощные сосредоточенные реакции анкеров во избежание местного сжатия бетона под анкерами необходимо распределять на большую площадь бетона через торцовые металлические листы с отверстиями для пропуска арматуры. Рис. 3. Анкеровка пучков: а — колодочный анкер; 6—гильзоклиновой анкер; 1 — стальная колодка; 2 — стальная коническая пробка; 3 — отверстие в пробке для инъецирования раствора в канал; 4 — стальной патрубок; 5 — высокопрочная проволока; 6 — скрутки из отожженной (мягкой) проволоки диаметром 3 мм; 7 — трубки из кровельной стали; 8 — сварные сетки; 9 — отрезок спирали из стальной проволоки диаметром 2 мм; 10 — гильза из мягкой стали; 11 — клин из стали 45 При плавном отпуске натяжных устройств длина зоны анкеровки напрягаемой арматуры без анкеров lр = (ωpσhc/Rbp + λp)d, (6) где ωp и λp принимают по табл. 2. Под зоной анкеровки понимают длину концов, в пределах которых осуществляется заанкеривание напрягаемой арматуры. Для стержневой арматуры периодического профиля величину 1Р принимают не менее 15d. Для элементов из легкого бетона при пористом мелком заполнителе и из мелкозернистого бетона группы Б значения ωp и λp увеличивают в 1,25 раза против приведенных в табл. 4, а из легкого бетона классов В7,5...В12,5 — в 1,4 раза. При мгновенной передаче усилия обжатия на бетон для стержневой арматуры периодического профиля значения ωp и λp увеличивается в 1,25 раза. Величину σsр принимают равной: а) при расчете элементов по прочности— большему из значений Rx и σsр; б) при расчете элементов по трещиностойкости — σsр, где σsр принимают с учетом первых потерь. Начало зоны передачи напряжений при мгновенной передаче усилия обжатия на бетон для проволочной арматуры (за исключением высокопрочной проволоки класса Вр-II с внутренними анкерами по длине заделки) принимают на расстоянии 0,25/lр от торца элемента. Таблица 2 Значения коэффициентов ωp и λp. Вид арматуры Диаметр, мм ωp К Стержневидная арматура периодичес- любой 0,25 10 кого профиля 5 1,4 40 Высокопрочная арматурная проволока 4 1,4 50 периодического профиля класса Вр-П 3 1,0 60 Арматурные канаты класса: К-7 15 1,0 25 12 1,1 25 9 1,25 30 6 1,4 40 К-19 14 1,0 25 При диаметре стержней более 18 мм мгновенный отпуск натяжных устройств не допускается. На длине зоны анкеровки 1Р принимают линейное изменение предварительного напряжения в арматуре от нуля у края элемента до σsрx и σsр2 в сечении, расположенном на расстоянии 1Р от начала зоны передачи напряжения (рис. 4) до рассматриваемого сечения (σsрx = σsр lx/lp). Анкеровку концов гладкой высокопрочной проволоки производят посредством конструктивных анкеров, т. е. анкеров, остающихся на концах арматуры на весь период эксплуатации конструкций. Конструктивные анкеры выполняют посредством высаженных головок и анкерных плит, а при натяжении арматуры на упоры — петлевыми (кольцевыми) анкерными устройствами (рис. 5, а). Высокопрочную проволочную арматуру или канаты, наматываемые на бетон круглых конструкций (трубы, цилиндрические резервуары, силосы), анкеруют путем закрепления начала и конца каждой группу зажимными болтами (рис. 5, 6) или простейшими плашечными зажимами, не выступающими за пределы защитного слоя бетона. Анкеровку концов канатной арматуры при необходимости производят в виде обжатых муфт, клиновых и цанговых зажимов, а пучков — в виде гильзостержневых анкеров, металлических колодок и конусных пробок (см. рис. 4, а), гильзоклиновых анкеров (см. рис. 4, б) и др. 5 Рис. 6. Анкеровка проволочной или канатной арматуры: а — анкеровка анкерными кольцами; 6 — то же, зажимными болтами; 1 — высокопрочная гладкая проволока или канат; 2 — кольцо; 3 —штырь; 4 — витки арматуры с ослабленным напряжением; 5 — конец обмотки; б — зажимный болт диаметром 12 мм; 7—анкер сечением 25 х 25 мм В целях предохранения анкерных устройств, расположенных на поверхности бетона, от коррозии применяют антикоррозионные покрытия.