WSPÓŁPRACA
BETONU I STALI
W KONSTRUKCJACH

Całość na podstawie:
Stefan Pyrak, Konstrukcje z betonu, WSiP, Warszawa 2001

Wiadomości ogólne

W elementach żelbetowych beton i stal są

połączone ze sobą. Miedzy tymi materiałami
istnieją siły przyczepności.

GŁÓWNE CZYNNIKI

powodujące

przyczepność to:



wzajemne zazębienie materiałów

,

spowodowane nierównościami powierzchni
prętów zbrojenia,



chemiczne związanie

obu materiałów,



adhezja

, tj. przyciąganie międzycząsteczkowe

na styku dwóch materiałów,

Pozostałe czynniki wpływające

na przyczepność betonu i stali

klasa betonu

; im większa wytrzymałość

betonu, tym przyczepność jest większa,

wieku betonu

; z upływem czasu

zwiększa się zarówno wytrzymałość
betonu, jak też przyczepność,

sposób zagęszczania

mieszanki

betonowej

; wibrowanie zwiększa

przyczepność,

stan powierzchni zbrojenia

; pręty o

powierzchni szorstkiej, z lekkim nalotem
rdzy niełuszczącej się i nieodpadającej
wykazują większą przyczepność niż pręty
o powierzchni oszlifowanej itp.,

Pozostałe czynniki wpływające

na przyczepność betonu i stali

rodzaj prętów

; pręty gładkie wykazują

przyczepność do 1 ,5 raza mniejszą
niż odpowiednie pręty żebrowane;

zwrot sił w prętach

; wyciąganie pręta

wymaga mniejszej siły niż wciskanie. Wiąże
się to z odkształceniem poprzecznym pręta
przy jego obciążeniu osiowym;

kształt prętów zbrojenia

; na odcinkach

zakrzywionych przyczepność zwiększa się
wskutek powstania sił docisku prętów do
betonu

Rozstaw zbrojenia i otulenie

Warunkiem przekazania sił

przyczepności i należytego

zagęszczenia betonu jest

odpowiednia grubość otulenia zbrojenia

c

w elementach żelbetowych

.

c 



lub



n

, gdy d

g

 32 mm

c  d

g

+ 5 mm, gdy d

g

> 32 mm

gdzie:



— średnica pręta,



n

— średnica wiązki prętów,

d

g

— największy wymiar kruszywa

Odległości poziome i pionowe

s

1

, mierzone w

świetle między poszczególnymi prętami lub
warstwami prętów, powinny być nie mniejsze niż
podane na rysunku.

GRUBOŚCI OTULENIA PRĘTÓW

MINIMALNE GRUBOŚCI OTULENIA PRĘTÓW I ZALECENIA

DOTYCZĄCE JAKOŚCI BETONU ZE WZGLĘDU NA KOROZJE

Klasa

ekspozycji

Przyczyna korozji

bra

k

karbonatyzacja

chlorki

chlorki z

wody

morskiej

X0

XC1 XC2 XC3 XC4 XD1 XD2 XD3 XS1 XS2 XS3

Minimalna

grubość

otulenia c

min

[mm]

10

15

20

25

40

40

Minimalna

klasa
betonu

B15

B20

B25 B30

B37

B45 B37

B45

Maksymalny

stosunek w/c

— 0,65

0,60

0,50

0,55

0,45 0,50

0,45

Minimalna

zawartość

cementu

[kg/m

3

]

—

260

280

300

320 300 320 340

KRZYWIZNY ZAGIĘĆ ZBROJENIA

Najmniejsza średnica wewnętrzna zagięcia pręta

powinna być tak dobrana, aby nie nastąpiło miażdżenie
lub rozłupywanie betonu wewnątrz zagięcia, jak również
pojawienie się pęknięć w prętach wskutek ich
zaginania.

RODZAJ
PRĘTÓW

HAKI

PÓŁOKRĄGŁE,

HAKI PROSTE,

PĘTLE

PRĘTY ODGIĘTE LUB INNE

PRĘTY ZAGINANE

średnica prętów

minimalne otulenie betonem

mierzone

prostopadle do płaszczyzny

zagięcia

< 20

mm

  20

mm

> 100

mm

oraz >

7

> 50 mm

oraz > 3

 50 mm

oraz 3

PRĘTY GŁADKIE

PRĘTY

ŻEBROWANE

2,5



4

5

7

10

10

10

15

15

20

Minimalna średnica wewnętrzna zagięcia

zaginanego zbrojenia spajanego

*) Spajanie — łączenie prętów ze sobą lub z innymi elementami

ze stali metodą spawania lub zgrzewania.

niespaja
ne

KOTWIENIE ZBROJENIA

Pręty zbrojenia są

zakotwione w betonie

dzięki

przyczepności

, którą można określić jako opór

stawiany w warstwie stykowej betonu i stali
względem wyciągania (lub wciskania) pręta z
betonu.

Obliczeniową wartość siły potrzebnej do
wyrwania pręta określa się wzorem:

F= f

bd

· l

b

· u

gdzie:

f

bd

— przyczepność obliczeniowa (betonu do

stali),
l

b

—

podstawowa długość zakotwienia pręta

,

u — obwód pręta.

Zakotwienie pręta w betonie

a) schemat obciążenia,

b) rozkład naprężenia przyczepności

Zakotwienie pręta w betonie

Wartość przyczepności f

bd

zależy od:



ukształtowania powierzchni pręta,



wymiarów elementu



umiejscowienia zbrojenia w czasie

betonowania



nachylenia zbrojenia w czasie

betonowania

,

Rozróżnia się warunki przyczepności

dobre

(rys. a i b)

Warunki przyczepności

mierne (

w części zakreślonej

– rys. c i d )

Klasa betonu

B1

5

B2

0

B2

5

B3

0

B3

7

B4

5

B5

0

B5

5

B6

0

Pręty gładkie

0,8 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7

Pręty żebrowane





32 mm

1,6 2,0 2,3 2,7 3,0 3,4 3,7 4,0 4,3

Przyczepność obliczeniowa

f

bd

w dobrych warunkach,

przy częściowym współczynniku bezpieczeństwa

γ

c

PODSTAWOWA DŁUGOŚĆ ZAKOTWIENIA

pręta

Siła w pręcie o polu przekroju A

s

może osiągnąć

największą wartość, określoną się ze wzorem:

F

max

= f

yd

· A

s

w którym:

f

yd

-

obliczeniowa granica plastyczności stali

[190 MPa (stal A0) ÷ 420 MPa (stal AIIIN) ]

Tej największej sile odpowiada zabetonowanie

pręta na odcinku

l

b

,

nazywanym

podstawową

długością zakotwienia

i obliczanym

wzorem:

a dla prętów
o przekroju
okrągłym

f

bd

— przyczepność obliczeniowa (betonu do stali),

OBLICZENIOWA DŁUGOŚĆ ZAKOTWIENIA

PRĘTA

gdzie: l

b

— podstawowa długość zakotwienia,

A

s,req

— obliczone pole przekroju zbrojenia,

A

s,prov

— pole przekroju zbrojenia zastosowanego,

l

b,min

— minimalna długość zakotwienia (l

b,min

=0,3 l

b



10



lub 100mm gdy

pręty rozciągane oraz l

b,min

=0,6 l

b



10



lub 100mm gdy ściskane i

obliczeniowo niezbędne)
α

a

— współczynnik efektywności zakotwienia α

a

=1 dla prętów prostych;

α

a

=0,7 pręty zagięte gdzie otulenie haka w płaszczyźnie do niego

prostopadłej wynosi min. 3

