Współpraca betonu

i zbrojenia

Współpraca betonu i stalowego
zbrojenia jest efektywna dzięki:

•

siłom przyczepności

między

betonem
i zbrojeniem,
•

ochronnej roli betonu

w

odniesieniu do
zbrojenia – dzięki wysokiemu pH
betonu
zbrojenie nie ulega korozji
(następuje
pasywacja)
• jednakowym współczynnikom
liniowej

odkształcalności termicznej

Przenoszenie sił między prętami zbrojenia a
betonem (

przyczepność – bond

) jest

spowodowane przez:

• adhezję chemiczną i fizyczną,
• siły „blokujące” między ziarnami cementu
i mikroskopijnymi rowkami na powierzchni
stali,
•

tarcie i inne oddziaływania

mechaniczne.

Każdy z tych mechanizmów wyraźnie zależy od

stanu powierzchni zbrojenia i jej geometrii

(rodzaj użebrowania – współczynnik f

R

).

Wpływ dwu pierwszych czynników jest bardzo
mały.

Współpraca betonu i zbrojenia

Współpraca betonu i

zbrojenia – badania Rhema

Współpraca betonu i

zbrojenia – badania Rhema

Współpraca betonu i

zbrojenia – badania Rhema

Warunki przyczepności – założenia normowe PN – EN

warunki przyczepności „słabe” w części

zakreskowanej

Rozkład naprężeń przyczepności na długości

pręta zbrojeniowego, między rysami

Crack -

rysa

Odkształcenia i naprężenia w betonie i zbrojeniu

A

s

σ

sd

= u l

b,rqd

f

bd

A

s

= ΠΦ

2

/ 4 u = ΠΦ

Podstawowa długość zakotwienia według

PN-EN

Podstawowa długość zakotwienia według

PN-EN

l

b,rqd

= Ф/4 · σ

sd

/f

bd

σ

sd

-

naprężenia w miejscu, od którego odmierza się

długość

zakotwienia,

f

bd

-

obliczeniowe graniczne naprężenie

przyczepności

f

bd

= 2,25 η

1

η

2

f

ctd

η

1

zależy od warunków przyczepności

η

1

= 1,0 gdy są „dobre”

η

1

= 0,7 we wszystkich innych

przypadkach

η

2

zależy od średnicy pręta

η

2

= 1,0 dla Ф ≤ 32

mm

η

2

= (132 - Ф)/100 dla Ф > 32

mm

Obliczeniowa długość zakotwienia wg PN-

EN

l

bd

= α

1

α

2

α

3

α

4

α

5

l

b,rqd

≥ l

b,min

• α

1

zależy od kształtu prętów

• α

2

zależy od otulenia betonem

• α

3

uwzględnia skrępowanie betonu zbrojeniem poprzecznym

• α

4

uwzględnia obecność zbrojenia poprzecznego

przyspojonego na długości zakotwienia

• α

5

uwzględnia wpływ nacisku poprzecznego w obrębie

zakotwienia

α

2

α

3

α

5

≥ 0,7

Pręty rozciągane l

b,min

= max {0,3l

b,rqd

; 10Ф ; 100 mm}

Pręty ściskane l

b,min

= max {0,6l

b,rqd

; 10Ф ; 100 mm}

Sposoby kotwienia zbrojenia

a – pręty proste;

d – pętla

b – pręt z hakiem półokrągłym; e – pręt prosty z
przyspojo-
c – pręt z hakiem prostym; nym poprzecznym

Siatki zbrojeniowe

Ograniczenia wymiarowe siatek produkowanych fabrycznie

Można różnicować długość
prętów podłużnych
I rozstaw prętów
poprzecznych

Przykłady siatek

prefabrykowanych

Zależność obciążenie – odkształcenie przy

rozciąganiu osiowym

1 – przed zarysowaniem
2 – po zarysowaniu
3 – uplastycznienie
zbrojenia

(a) - zależność
rzeczywista
(b) – rozciągany pręt
zbrojony
centrycznie

Uproszczony model zależności obciążenie –

wydłużenie przy rozciąganiu wg fib Bulletin No

51

α

e

= E

s

/E

cm

ρ= A

s

/A

c

Projektowanie

Ustalenie wielkości otulenia prętów zbrojeniowych

Zalecana klasa konstrukcji to

S4

, jeżeli:

- projektowy okres użytkowania wynosi 50 lat,

- stosuje się wytrzymałość betonu zgodnie z
tablicą E.1N

Klasy ekspozycji według tablicy 4.1

Korozja

Korozja wywołana

karbonatyzacją

Korozja

wywołana

chlorkamin

Korozja

wywołana

chlorkamin z

wody morskiej

XC1

XC2 XC3 XC

4

XD1 XD

2

XD3

XS1

XS2 XS

3

Wskazana

klasa

betonu

C20/2

5

C25/3

0

C30/37

C30/37 C35/4

5

C30/3

7

C35/45

Uszkodzenie betonu

Nie

ma

ryzyk

a

Zagrożenie

zamrażaniem/rozmrażani

em

Zagrożenie chemiczne

X0

XF1

XF2

XF3

XA1

XA2

XA3

Wskazana

klasa

betonu

C12/1

5

C30/3

7

C25/30

C30/37

C30/37

C35/45

Tablica E1.N: Wskazane klasy wytrzymałości

Nominalne otulenie należy podać na rysunkach i
stosować
w obliczeniach

c

nom

= c

min

+ Δc

dev

Otulina c

min

powinna zapewnić:

- bezpieczne przekazanie sił przyczepności

- ochronę stali przed korozją

- odpowiednią odporność ogniową

Odchyłka Δc

dev

:

- wartość zalecana

10mm

- jeżeli stosuje się system jakości, obejmujący pomiary
otuliny, to
5mm ≤ Δc

dev

≤ 10mm

- jeżeli kontrola jest bardzo dokładna

0 ≤ Δc

dev

≤ 10mm

Otulenie betonem (p. 4.4.1 PN-EN 1992-1-

1)

Współpraca betonu i zbrojenia – naprężenia w

elemencie zbrojonym,spowodowane skurczem betonu

(wielkości przybliżone)

c

s

s

s

s

c

s

c

c

c

s

s

c

c

sh

s

c

A

A

E

E

E

n

E

A

A



































e

sh

– odkształcenie

skurczu swobodnego

rozciągan
ie

ściskanie























n

1

n

E

n

1

n

E

c

sh

s

c

sh

c

σ

c

> f

ctm

 rysy