CURS nr. 5

3. ARMĂTURA

3.1. ROLUL ARMĂTURII ÎN ELEMENTELE DIN BETON ARMAT

Betonul armat este rezultatul conlucrării a două materiale cu propr. diferite, pe de o parte betonul care preia în bune condiţii eforturi de compresiune şi pe de altă parte oţelul, sub denumirea de armătură, care poate prelua în bune condiţii ef. de întindere. Asocierea bet. cu arm. este posibilă datorită aderenţei ce se realizează între bet. şi arm.

Se utilizează: - oţelurile rotunde, specifice bet. armat sau prec. (arm. flexibile), - profile laminate sau sudate (armături rigide)- diferite tipuri de fibre (de metal, de sticlă etc.).

Arm. destinată acestui scop, de a prelua in principal ef. de intindere din elem. de b.a. se numeşte arm. longitudinală de rezistenţă. Sunt cazuri când arm. de rezistenţă se dispune şi în zonele comprimate, de exemplu, la stâlpii de beton armat, sau în zona comprimată a elementelor încovoiate, având ca scop sporirea capacităţii portante. De asemenea, în cazul elementelor încovoiate există şi arm. înclinate, care se obţin prin ridicarea pe reazeme a arm. longitudinale în vederea preluării ef. unitare principale de întindere.

La armarea plăcilor pe o direcţie, pe cealaltă dir. se dispune armătură de repartiţie.În cazul stâlpilor, al grinzilor, al altor elemente liniare, transversal se dispun etrieri

pentru fixarea arm. longitudinale în poziţia lor din proiect, aceste bare având şi rol de rezistenţă în preluarea eforturilor unitare principale de întindere. Etrierii şi fretele (armături dispuse sub formă de spirală) îndeplinesc şi funcţia de armătură de confinare.

Armătura de montaj este întâlnită în cazul grinzilor din beton armat, dispusă cu scopul de a fixa în carcase armăturile longitudinale şi transversale de rezistenţă.

3.2 PROPRIETĂŢILE OŢELURILOR FOLOSITE PENTRU ARMĂTURI

Oţelurile specifice folosite pentru arm. elem. din be. se prezintă sub formă de bare laminate la cald sau sârme trase. În funcţie de proprietăţile lor fizico-mecanice, ele se clasifică în oţeluri moi, oţeluri semi-dure şi oţeluri dure.

3.2.1 Oţeluri moi

Această categorie de oţeluri se caracterizează printr-un conţinut redus de carbon (circa 0,2%). Pentru arm. bet. se foloseşte oţelul OB37, iniţialele indicând faptul că este un oţel O pentru beton B. Cifra din denumirea oţelului indică rezist. de rupere a arm., în daN/mm2. Particularităţile fizico-mecanice ale acestor oţeluri sunt puse în evidenţă de curba caracteristică (fig. 3.1) rezultată din încercări la tracţiune efectuate pe epruvete.

Curba caracteristica , pentru oţelul OB37, pune în evidenţă:

1

limita de proporţionalitate , caracterizată prin proporţionalitate între deformaţiile specifice şi eforturile unitare şi reprezentată de porţiunea dreaptă OA din diagramă; modulul de elasticitate este

limita de elasticitate , caracterizată printr-o relaţie neliniară dintre şi pe porţiunea dintre punctele A şi B de pe curbă;

limita de curgere , cu def. plastice (de curgere) sub efort ct. Lung. palierului de

curgere (CD) este de 1,5...2% şi scade odată cu creşterea conţinutului de C; pe parcursul palierului de curgere are loc o restructurare a oţelului ce determină, apoi, zona de consolidare DE;

efortul unitar maxim ; efortul unitar de rupere ; deoarece raportarea forţei axiale de întindere se face

la aria secţiunii iniţiale a barei , porţiunea descendentă a curbei caracteristice este o

reprezentare convenţională ; alungirea la rupere este cuprinsă între 20 şi 30%.

Fig. 3.1 Diagrama caracteristică pentru OB37

S-a dovedit experimental că la oţelurile tip OB, supuse unor def. la rece dincolo de limita de curgere şi apoi păstrate neîncărcate o perioadă de timp, are loc un proces de îmbătrânire naturală ce conduce la creşterea cu 10... 15% a rezist. la tracţiune. Oţelurile astfel prelucrate poartă denumirea de oţeluri ecruisate. În figura 3.1 se prezintă procedeul de ecruisare, care constă în întinderea barei dincolo de limita de curgere şi apoi descărcarea din punctul G, pe porţiune înregistrându-se def. remanentă . Epruveta reîncărcată, după un timp oarecare, are o nouă curbă caracteristică , remarcându-se o evidentă mărire a rezistenţelor mecanice ale oţelului, însoţită de o reducere a def. de rupere.

3.2.2 Oţeluri semidure

Aceste oţeluri se caracterizează printr-un conţinut de C cuprins între 0,2 şi 0,4%, precum şi cantităţi reduse de alte elemente de aliere, aşa cum sunt Si, Mn, Cr, Ni şi altele, care fac ca limita de elasticitate să fie mai ridicată comparativ cu oţelurile moi. În această categorie sunt cuprinse oţelurile PC, oţeluri cu profil periodic P, laminate la cald C (fig. 3.5). Curba caracteristică a acestor oţeluri are un palier de curgere mai scurt decât cel al oţelurilor moi, iar alungirea la rupere este în jur de 15%.

2

Oţelul PC52 are un palier de curgere foarte scurt, în timp ce oţelul PC60 nu are un asemenea palier. În figura 3.2 se prezintă o comparaţie dintre curba caracteristică a oţelului PC60 şi curbele caracteristice ale altor oţeluri.

Sârma trasă pentru beton armat cu suprafaţa netedă, STNB şi cea cu suprafaţa profilată, STPB (fig. 3.5) se încadrează în categoria oţelurilor semidure. Sârma STNB obţinută prin trefilare are o suprafaţă foarte netedă, ca urmare, conlucrarea cu betonul poate fi realizată numai în cazul plaselor sudate prin puncte.

Fig. 3.2 Diagrame caracteristice pentru diferite tipuri de oţel3.2.3 Oţeluri dure

Conţinutul ridicat de carbon, ce depăşeşte 0,4%, împreună cu alte elemente de aliere (Si, Mn, Cr, Mi etc.) caract. oţelurile dure şi conduce la o limită de elasticitate ft. ridicată. La aceste oţeluri diagrama caracteristică nu mai prezintă paliere distincte de curgere, aşa încât se foloseşte noţiunea de limită convenţională de curgere (fig. 3.3).

Diagrama caracteristică se consideră o linie dreaptă până în punctul A, care

repr. limita de proporţionalitate . Punctul B repr. limita convenţională de curgere, iar zona BC se consideră zonă de consolidare. Alungirea la rupere este mică, 5...6%. În această categorie se încadrează oţelurile pentru bet. prec. SBP I şi SBP II.

Fig. 3.3 Diagrama caracteristică pentru oţeluri dure

3.2.4 Procedee de ecruisare

Ecruisarea este un procedeu de îmbunătăţire a calităţii oţelurilor prin solicitarea lor peste nivelul limitei de curgere şi apoi descărcarea lor până la efort nul. Calităţile dobândite prin ecruisare se pierd la temperaturi peste 4000C.

Ecruisarea prin întindere se realizează practic prin întinderea armăturilor pe şantier până dincolo de limita de curgere.

3

Ecruisarea prin torsionare se realizează prin răsucirea barelor în jurul axei lor. Fibra axială nu se deformează, ecruisarea fiind mai puternică spre exterior. Oţelul astfel prelucrat se numeşte oţel torsadat sau TOR (fig. 3.5). În prezent aceste oţeluri nu se mai fabrică la noi în ţară din cauza neomogenităţii secţiunii după prelucrare şi din cauza unei sudabilităţi reduse.

Ecruisarea prin trefilare constă în tragerea forţată, la rece, prin filiere (orificii cu diametrul mai mic) a sârmelor. Astfel se realizează sârmele trase din care se confecţionează plasele sudate. Sârmele astfel realizate poartă denumirea de STNB şi STPB, adică sârmă trasă ST, cu profil neted N sau profilat P pentru beton B.

Dacă trefilarea se aplică în combinaţie cu tratamente termice de încălzire izotermică (patentare), rezultă sârme de înaltă rezistenţă utilizate ca armături pentru betonul precomprimat. Acesta este un oţel dur, se fabrică până la diametre de 7 mm sub denumirea de SBP, adică Sârmă pentru Betonul Precomprimat. În acest caz oţelul folosit conţine carbon în proporţie de 0,6...0,9%, precum şi alte elemente de aliere.

Ecruisarea prin amprentare la rece se face prin trecerea barelor rotunde printr-un sistem de valţuri cu came. Prin imprimarea amprentelor se produce ecruisarea şi se obţine un oţel cu profil periodic, denumit SBPA (Sârmă pentru Betonul Precomprimat Amprentată).

3.3 TIPURI DE ARMĂTURI PENTRU BETONUL ARMAT

3.3.1 Armătura flexibilă

Această categ. de arm. se caract. prin rigiditate redusă, cauzată de secţiuni transv. foarte mici pentru lungimi uzuale mari. Se realiz. din bare independente, rotunde, netede sau cu profil periodic, sau sub formă de plase şi carcase plane sudate. În procesul de execuţie greutatea acestor armături este susţinută de cofraje.

Ca armături flexibile se folosesc următoarele tipuri de oţeluri: oţel laminat la cald, neted OB37 sau cu profil periodic PC52; PC60 - STAS

438/1-89; sârmă trasă pentru beton armat cu suprafaţa netedă STNB sau cu suprafaţa

profilată STPB - STAS 438/2-92; plase sudate uzinate - STAS 438/3-89.

3.3.2 Armătura rigidă

Fig. 3.4 Armătură rigidă din profile sau carcase sudatePrincipala caracteristică a acestor armături o constituie rigiditatea ridicată în raport cu

lungimea lor, putând fi folosite ca elemente portante în cursul procesului de execuţie a

4

construcţiei, Se utilizează sub formă de profile independente şi carcase spaţiale sudate, câteva posibilităţi de realizare fiind prezentate în figura 3.4.

Arm. rigidă se foloseşte în special la executarea clădirilor înalte cu schelet de rezistenţă mixt oţel-bet.. Arm. rigidă sub formă de carcase spaţiale sudate se foloseşte şi la construcţiile hidrotehnice masive.

Scheletele de armătură rigidă se calculează ca şi structuri metalice la acţiunea sarcinilor care intervin în timpul procesului de execuţie, când susţin, de obicei, greutatea cofrajului şi a betonului proaspăt. După întărirea bet., armătura rigidă conlucrează cu acesta.

3.4. PARTICULARITĂŢI ALE ARMĂTURILOR

Oţelul pentru beton OB37 se prezintă sub formă de bare netede şi este un oţel moale, care se utilizează ca armătură constructivă şi mai puţin ca armătură de rezistenţă.

Oţelul cu profil periodic, de tip PC, caracterizat de o foarte bună aderenţă cu betonul, se utilizează în principal ca armătură de rezistenţă. Din această categorie se utilizează două sortimente, PC52 şi PC60. Profilarea este dată de două nervuri longitudinale diametral opuse şi nervuri elicoidale situate la distanţe egale, înclinate la 55...650 faţă de nervurile longitudinale. În cazul oţelului PC52, nervurile elicoidale sunt dispuse în aceeaşi direcţie pe ambele jumătăţi ale profilului, iar în cazul oţelului PC60 în direcţii contrare (fig.3.5).

Fig.3.5 Tipuri de oţeluri pentru armături

Diametrul nominal al unei bare cu profil periodic este diametrul echivalent al unei bare rotunde cu suprafaţa netedă, a cărei arie este egală cu aria efectivă a secţiunii barei cu profil periodic.

Arm. flexibilă independentă din OB37 sau PC52 se poate îmbina prin suprapunere sau prin sudură, spre deosebire de PC60 care necesită măsuri speciale pentru evitarea fragilizării zonelor sudate.

Plasele sudate sunt elemente de armătură alcătuite din sârme cu diametrul cuprins între 3 şi 10 mm, dispuse pe două direcţii perpendiculare şi fixate prin sudură în puncte (fig.

5

3.6). Plasele sudate sunt utilizate în special pentru armarea elementele din beton armat, plane sau curbe, de tipul plăcilor.

Fig. 3.6 Parametrii plaselor sudate

Carcasele plane sudate se folosesc în mod obişnuit la armarea grinzilor prefabricate din beton armat sau a elementelor din beton precomprimat (grinzi sau elemente de planşee şi de acoperiş). Carcasele plane sudate se realizează din bare longitudinale de rezistenţă având diametrul de cel puţin 12 mm şi din bare verticale cu diametrul de 6... 12 mm, care au rolul etrierilor (fig. 3.7a), sau din bare longitudinale şi înclinate de rezistenţă (fig. 3.7b).

Fig. 3.7 Carcase plane sudateLivrarea arm. pt. elem. din bet. armat se face în funcţie de tipul de arm. şi

dimensiunile secţ. transv. (tabelul 3.1) Lungimea de livrare a barelor cu diametrul cuprins între 14...20 mm este de 10...18m, iar a barelor cu diametrul mai mare de 20 mm, este de 8... 18 m. Legăturile pot fi realizate din bare drepte sau din bare îndoite o dată sau de două ori. În afara acestor lungimi de livrare, fabricile producătoare pot furniza bare de oţel-beton şi la alte lungimi, în funcţie de necesităţi. Tabelul 3.1

Livrarea oţelului pentru armăturile betonului armat

Tipul de oţel betonDiametrul nominal

mmModul de livrare

OB 376...12 în colaci12...28 în legături de bare drepte

PC52; PC60 6...40 în legături de bare drepteSTNB 3...10 în colaci; panouri de plase

Recepţia oţelurilor pentru armăturile betonului armat se realizează prin efectuarea unor verificări asupra calităţii acestora. Astfel, se verifică dimensiunile secţiunii transversale, calitate suprafeţei şi se efectuează încercări standardizate la tracţiune şi îndoire.

6

4. BETONUL ARMAT

4.1 CONLUCRAREA DINTRE BETON ŞI ARMĂTURĂ

4.1.1 Natura aderenţei

Asocierea şi conlucrarea betonului cu armătura este necesară deoarece, în principal, armătura are rolul de a prelua eforturile de întindere pe care betonul simplu nu are capacitatea necesară de a le prelua, rezistenţa lui la întindere fiind foarte mică.

Conlucrarea dintre cele două materiale este posibilă deoarece la suprafaţa de contact dintre acestea se realizează o legătură cunoscută sub numele de aderenţă, care ia naştere în cursul procesului de întărire a betonului. Aderenţa împiedică lunecarea armăturii şi asigură caracterul monolit al elementului de beton armat până la rupere. Chiar dacă betonul solicitat la întindere fisurează şi armătura lunecă în beton pe o anumită porţiune în imediata vecinătate a fisurii, conlucrarea dintre cele două materiale continuă să existe pe distanţa dintre fisuri. Conlucrarea celor două materiale este favorizată de mărimile apropiate ale coeficienţilor lor de dilatare termică.

Cauze ale aderentei:: încleierea (adeziunea) pastei de ciment pe armătură; încleştarea (împănarea) betonului în neregularităţile de pe suprafaţa armăturii; frecarea dintre armătură şi beton în procesul smulgerii barei.Încleierea reprezintă adeziunea gelurilor din pasta de ciment la suprafaţa

armăturii, care prin întărire, asigură conlucrarea celor două materiale. Aportul încleierii la valoarea totală a efortului unitar de aderenţă este destul de mic, reprezentând, în medie, circa 10% din efortul total. Efortul unitar de aderenţă datorită încleierii poate fi determinat măsurând forţa necesară pentru dezlipirea unei probe de beton turnată pe o placă metalică şlefuită (fig.4.1a). În cazul barelor netede, ponderea încleierii din eforul unitar total de aderenţă este mai mare comparativ cu barele cu profil periodic.

Fig. 4.1 Cauzele aderenţei

Încleştarea betonului în neregularităţile de pe suprafaţa armăturilor reprezintă factorul esenţial în explicarea fenomenului de aderenţă.

Barele cu suprafaţă netedă obţinute prin laminare au pe suprafaţa lor o serie de neregularităţi variind între (40... 120), neregularităţi inerente procesului de laminare, care nu sunt însă evidente la o cercetare sumară cu ochiul liber. Pasta de ciment intră în aceste

7

neregularităţi, se întăreşte, iar la smulgerea barei din beton are loc o forfecare a pietrei de ciment la nivelul neregularităţilor armăturii.

La barele cu profil periodic, la care există - prin laminare - nervuri transversale, de ordinul milimetrilor, dispuse regulat, efectul încleştării este mult mai mare. La aceste arm. în momentul smulgerii se creează un plan potenţial de forfecare la nivelul superior al nervurilor transversale (fig. 4.1b). S-a constatat că efortul unitar de aderenţă datorită încleştării poate să reprezinte până la 70% din efortul unitar total de aderenţă.

Frecarea dintre beton şi armătură; datorită contracţiei se produce o presiune concentrică asupra armăturii ceea ce determină o frecare importantă la smulgerea barei (fig.4.1c). Pe baza cercetărilor experimentale s-a ajuns la concluzia că efortul unitar de aderenţă datorită frecării reprezintă 15% până la 20% din valoarea efortului unitar total de aderenţă.

4.1.2 Determinarea efortului unitar de aderenţă

Cea mai simplă metodă pentru determinarea efortului unitar de aderenţă constă în smulgerea unei bare de oţel dintr-o probă de beton, cubică sau cilindrică. Smulgerea se poate face solicitând bara la întindere sau, mai rar, la compresiune, măsurând forţa care trebuie aplicată la un capăt al barei pentru a o face să lunece în proba de beton (fig.4.2)

Fig. 4.2 Determinarea mărimii efortului unitar de aderenţă

Smulgerea barei din beton are aspecte diferite în funcţie de tipul armăturii, astfel, în momentul distrugerii aderenţei bara netedă lunecă prin beton, manifestându-se numai o frecare redusă. În cazul barelor cu profil periodic nu se produce cedarea în lungul planului potenţial de forfecare, ci se formează fisuri interne ca în figura 4.3a, deoarece efortul unitar principal a depăşit rezistenţa la întindere a betonului Rt. Aceste fisuri apar în jurul armăturii şi au o înclinare de circa 600 faţă de axa longitudinală a barei. Def. dinţilor de beton - formaţi ca urmare a fisurării interne - produce o creştere a presiunii generate de contracţia betonului asupra armăturii. În plus, porţiunile detaşate din structura bet. la supraf. de contact cu armătura produc un efect de împănare al armăturii în beton şi în consecinţă o sporire a presiunilor exercitate asupra barei. Sporirea presiunilor asupra barei atrage după sine creşterea frecării şi deci a aderenţei dintre beton şi armătură. Eforturile unitare inelare

8

produse de extragerea armăturii, tot ancorată în beton pe măsura creşterii forţei de smulgere, cresc tot mai mult producând în final despicarea betonului printr-o fisură radială (fig. 4.3b).

Fig. 4.3 Modelul aderenţei dintre beton şi armătura cu profil periodic

În conformitate cu STAS 10107/0-90, efortul unitar de aderenţă se poate lua în considerare după cum urmează:

pentru bare cu profil periodic; pentru bare netede; pt. bare netede, în pereţii rezerv. şi silozurilor executate în cofraje glisante.Normele europene EC2 prevăd pentru det. ef. unitar de aderenţă următoarele relaţii: pentru bare netede

pentru bare cu aderenţă ridicată.În prezenţa unei presiuni transversale medii pmed (N/mm2), perpendiculară pe planul

posibil de despicare, valorile de mai sus se multiplică cu coeficientul 1/(1 - 0,04/ pmed), dar care nu va depăşi valoarea 1,4.

4.1.3 Repartiţia eforturilor unitare de aderenţă

Repartiţia eforturilor unitare de aderenţă transmise de la armătură la beton este neuniformă în masa acestuia, atât în sens transversal, cât şi în sens longitudinal.

Repartiţia eforturilor unitare de aderenţă în sens transversal armăturii este funcţie de dist. de la armătură. La smulgerea unei bare de oţel din bet. acesta se deformează pe o anumită porţiune, de rază r, denumită zonă de influenţă (fig. 4.4). Se constată că bet. este puternic antrenat în deformaţii în vecinătatea imediată a armăturii şi că această deformaţie scade odată cu creşterea distanţei; la o anumită depărtare de arm. bet. nu se mai deformează oricare ar fi valoarea ef. unitar din arm. Experimental s-a constatat că mărimea zonei de influenţă creşte cu mărirea diametrului armăturii şi scade la bet. de calitatea superioară. După unii cercetători raza de acţiune ar fi r = (10... 15)d, alţii însă admit valori mai mici, r = 2,5d. Cunoaşterea zonei de influenţă este necesară pentru o poziţionare mai raţională a armăturii în secţiunea transversală a elementului, atunci când acest lucru este posibil.

Dacă într-un element din beton se află mai multe armături, influenţa lor poate să se suprapună prin intersectarea zonelor de influenţă.

Cond. cele mai bune de transmitere a ef. de la arm. la bet. au loc atunci când zonele de influenţă sunt tangente exterioare şi deci nu se suprapun; în cazurile curente, când distanţa min. dintre arm. se ia d sau 25mm, se produce suprap. zonelor de influenţă.

9

Distribuţia eforturilor unitare de aderenţă în lungul armăturilor prezintă importanţă atât pentru calculul forţei de aderenţă cât şi pentru calculul stării de fisurare a elementelor din beton armat. Pentru o bară înglobată în beton, diagrama reală de distribuţie a eforturilor unitare de aderenţă are forma din figura 4.5. Pentru cazurile practice s-au admis diagrame simplificate, mai des folosite fiind diagrama dreptunghiulară şi cea triunghiulară.

Admiţând una din legile de variaţie a ef. unitar de aderenţă, se poate det. lungimea minimă de ancorare a armăturii în beton din condiţia ca distrugerea aderenţei să se producă simultan cu curgerea armăturii. În cazul distribuţiei dreptunghiulare cu , rezultă:

de unde:

Deoarece efortul unitar mediu de aderenţă este proporţional cu rezistenţa la întindere a betonului Rt, în STAS 10107/0-90 lungimea de ancorare la se exprimă în funcţie de raportul Ra / Rt conform relaţiei (13.5). Modul practic de ancorare în beton a barelor de armătură este prezentat în detaliu la punctul 13.3.

r - raza de acţiune

Fig. 4.4 Repartiţia transversală a efortului unitar de aderenţă

Fig. 4.5 Repartiţia longitudinală a efortului unitar de aderenţă

4.1.4 Factorii care influenţează aderenţa

Calitatea betonului. Aderenţa creşte odată cu creşterea calităţii betonului, fiind legată în mod direct de rezistenţa la întindere. Prin urmare toţi factorii care influenţează calitatea betonului (dozajul şi natura mineralogică a cimentului, factorul A/C, compactitatea etc), şi în special rezistenţa lui la întindere, vor influenţa şi mărimea efortului unitar de aderenţă.

Dozajul de ciment. Aderenţa se îmbunătăţeşte odată cu sporirea dozajului de ciment, deoarece mărirea cantităţii pastei de ciment asigură o încleiere şi o încleştare mai bună la suprafaţa de contact dintre cele două materiale.

Raportul apă-ciment Aderenţa scade odată cu creşterea raportului A/C, atât ca urmare a reducerii compactităţii betonului cât şi ca urmare a formării unor pungi de apă sub porţiunile orizontale ale barelor. În timp, apa din aceste pungi se evaporă, iar armătura nu mai rămâne în contact intim cu betonul în zona respectivă.

Compactarea betonului. Utilizarea unor mijloace mecanice de punere în operă influenţează favorabil rezistenţele betonului, deci şi aderenţa dintre beton şi armătură.

10

Poziţia armăturii în raport cu direcţia betonării. Armăturile aşezate orizontal, în momentul turnării şi compactării betonului, prezintă o aderenţă mai slabă decât cele aşezate vertical, deoarece tasarea betonului proaspăt provoacă pungi de apă şi aer sub armături reducând suprafaţa de contact dintre armătură şi beton. De asemenea aderenţa dintre cele două materiale mai depinde şi de tasarea betonului proaspăt. Influenţa tasării plastice a betonului proaspăt este mai accentuată la barele aşezate la partea superioară a elementelor, aderenţa acestor bare reducându-se până la 75% faţă de aceea a barelor de la partea inferioară. Această reducere se datorează apariţiei unor fisuri longitudinale deasupra armăturii (fig. 11.1g). Aceste bare sunt considerate, conform STAS 10107/0-90, ca aflându-se în condiţii defavorabile de aderenţa (pct. 13.3.1.1).

Forma secţiunii transversale a armăturii. În condiţii similare de încercare efortul unitar de aderenţă depinde de forma secţiunii şi de tipul armăturii. În condiţiile aceluiaşi beton, pentru diferite tipuri de armături au fost stabilite, experimental, următoarele valori ale efortului unitar de aderenţă (N/mm2):

Se poate constata că cea mai bună aderenţă o au barele cu secţiune circulară, formă care se foloseşte cu preponderenţă la alcătuirea elementelor de beton armat. În cazul barelor necirculare compactarea betonului poate fi necorespunzătoare, în colţurile profilurilor se produc concentrări de eforturi care conduc la distrugeri locale şi în consecinţă aderenţa scade.

Diametrul şi numărul barelor. În condiţii similare de experimentare, efortul unitar de aderenţă scade atunci când diametrul d al armăturii creşte, aşa cum se poate constata din diagrama obţinută experimental şi prezentată în figura 4.6a. Pentru asigurarea unei aderenţe corespunzătoare, legat de necesitatea înglobării barelor într-un anumit volum minim de beton, normele prescriu în funcţie de tipul elementului şi al armăturii distanţa minimă dintre bare. Prevederile pentru stâlpi şi grinzi sunt prezentate la punctele 13.6.1, respectiv 13.7.1.

Grosimea stratului de acoperire cu beton. În funcţie de condiţiile de exploatare, grosimea stratului de acoperire cu beton a armăturilor, pentru diferite elemente de construcţii, este cuprinsă între 10...35 mm. Stratul de acoperire cu beton asigură în acelaşi timp protecţia armăturii împotriva coroziunii, motiv pentru care în anumite condiţii grosimea lui se majorează. Diminuarea stratului de acoperire cu beton conduce la scăderea aderenţei deoarece presiunile radiale, exercitate prin contracţia betonului asupra armăturii (fig. 4.1c), se reduc. Prevederile normelor referitoare la stratul de acoperire cu beton sunt prezentate la punctul 13.2.

Lungimea de înglobare a barei în beton. Testele experimentale au relevat că efortul unitar de aderenţă scade odată cu creşterea lungimii de înglobare (fig. 4.6b). Aceste rezultate sunt o confirmare a faptului că distribuţia efortului unitar de aderenţă în lungul barei nu este uniformă.

11

Natura suprafeţei armăturilor. Pe baza rezultatelor experimentale s-a constatat că barele cu profil periodic laminate la cald (PC) prezintă o aderenţă de 3...5 ori mai mare decât cea a barelor cu suprafaţa netedă. Efectul ruginii incipiente şi neregularităţile suprafeţei barei obţinute la laminare (ţunderul) joacă, la scară redusă, rolul profilelor barelor laminate la cald. Barele ruginite a căror strat de rugină are tendinţă de exfoliere se curăţă cu perii de sârmă rezultând o rugozitate mai pronunţată şi o aderenţă mai bună.După activarea aderenţei, care are loc la o deplasare de 0,01 mm a capătului liber al barei, efortul unitar de aderenţă creşte, valoarea lui maximă atingându-se la o deplasare de 0,25 mm în cazul barelor netede, respectiv 1 mm în cazul barelor cu profil periodic.

Armarea transversală. Ancorarea armăturii în beton şi în special a armăturii cu profil periodic duce la tensiuni transversale în masa betonului (fig. 4.2b) datorită efectului de împănare al neregularităţilor. La smulgerea unor bare cu profil periodic s-a observat apariţia unor fisuri longitudinale şi despicarea epruvetelor în momentul smulgerii (fig. 4.3b). Armătura transversală sub formă de fretă, etrieri sau plase sudate împiedică deformaţiile transversale ale betonului, mărind forţa de aderenţă. Pe baza rezultatelor experimentale s-a constatat că la armăturile cu profil periodic PC, freta sporeşte aderenţa de 3... 5 ori faţă de ceea înregistrată în cazul elementelor nefretate, în timp ce la barele cu suprafaţa netedă acest spor este de numai 50%.

Fig. 4.6 Variaţia efortului unitar de aderenţă în funcţie de diametrul barei şi de lungimea de înglobare

Modul de solicitare. Aderenţa dintre beton şi armătură se diminuează în cazul când solicitările nu au un caracter static. În cazul elementelor structurilor antiseismice sau a celor supuse la oboseală, aderenţa dintre beton şi armătură se poate diminua cu până la 25%, datorită condiţiilor severe de solicitare (13.3.1.1).

Modul de păstrare. Diferenţa dintre eforturile unitare de aderenţă la păstrarea în mediu umed sau uscat este sensibilă numai la betoane de vârstă mai mare, când probele păstrate în mediu umed prezintă o aderenţă cu (10...15)% mai mare decât cele păstrate în mediu uscat. Dacă imediat după turnare survine un îngheţ, aderenţa dintre beton şi armătură scade foarte mult. Experimental, la betoanele îngheţate s-au înregistrat rezistenţe la aderenţă mult diminuate faţă de cele întărite normal.

12