Właściwa współpraca betonu i stali stanowi podstawę pracy każdej konstrukcji żelbetowej. Prawidłowa współpraca betonu i stali umożliwia przekazywanie naprężeń rozciągających na pręty zbrojeniowe, a także naprężeń ściskających powstających w betonie. Współpraca jest możliwa przede wszystkim od zjawiska przyczepności powstającego pomiędzy tymi materiałami, na które mają wpływ:
- klasa betonu (im wyższa klasa betonu, tym większa przyczepność),
- tarcie między materiałami w wyniku wzajemnego zazębienia się materiałów,
- powierzchnia zbrojenia (lekki nieodpadający rdzawy nalot wpływa na zwiększenie przyczepności),
- rodzaj prętów zbrojeniowych – pręty żebrowane cechują się 1,5 razy większą przyczepnością niż pręty gładkie,
- wiek betonu (z upływem czasu wzrasta wytrzymałość betonu, co przekłada się przyczepność),
- adhezja materiałów – czyli przyciąganie międzycząsteczkowe,
- jednakowe odkształcenia,
- ścinanie betonu między użebrowaniem betonu,
- średnica, kształt, a także sposób rozmieszczenia i zakończenia zbrojenia,
- ułożenie i zagęszczenie mieszanki betonowej (wibrowanie betonu pozwala na dokładne otulenie prętów zbrojeniowych mieszanką betonową),
- właściwa pielęgnacja świeżego betonu.
Współpraca betonu i stali – siły przyczepności
Na każdym odcinku pręta zbrojeniowego siły podłużne równoważą się przez styczne do oddziaływania betonu. Są to siły lub naprężenia przyczepności. Siły te są największe na końcach prętów. Dzieje się tak w wyniku szybkiej zmiany naprężeń normalnych wzdłuż długości pręta. W przypadku długich prętów rozmieszczonych w niezarysowanym rozciąganym przekroju, stałe siły naprężenia przyczepności są zerowe. W miejscu zarysowania powstają znacznie większe naprężenia w zbrojeniu niż w przekroju niezarysowanym. Wynika z tego to, że każda rysa powoduje siły przyczepności.
Analizując zjawisko przyczepności rozpatruje się siły styczne do zbrojenia zwane siłami przyczepności. Na poniższym rysunku przedstawiono siły działające na pręt. Składowe naprężeń działające na styku zbrojenia i betonu powodują rozciąganie betonu zarówno przy rozciąganiu, jak i ściskaniu zbrojenia podłużnego.
W przypadku stali gładkiej przyczepność zapewniają mikronierówności występujące na powierzchni zbrojenia, ale również kohezja i skurcz betonu. Stal gładka w przeciwieństwie do stali żebrowanej ma znacznie mniejszą granicę plastyczności niż w przypadku stali żebrowanej. W przypadku stali żebrowanej przyczepność, jak i opór związany ze zjawiskiem poślizgu zbrojenia zapewniają żeberka prętów. Przyczepność stali zbrojeniowej żebrowanej zależy również od rozmiaru i kształtu żeberek znajdujących się na powierzchni prętów.
Zobacz też:
Minimalna wewnętrzna średnica zagięcia
Klasy wytrzymałości betonu wg Eurokodu 2 PN-EN 1992
