§ 5.6. Сжатые элементы с несущей (жесткой) арматурой

Сжатую несущую арматуру применяют главным образом в многоэтажных зданиях каркасного типа, возводимых из монолитного железобетона. В этом случае несущую арматуру используют вместо лесов для поддержания опалубки, свежеуложенного бетона и воспринятия монтажных нагрузок. Работает она как стальной каркас. После приобретения бетоном необходимой прочности конструкция работает как железобетонная,

Наиболее целесообразно применять несущую арматуру, когда нагрузка от собственной массы конструкции не превышает 25% полной нагрузки, перерасход стали в этом случае незначителен и вполне окупается за счет экономии средств на устройство лесов. Жесткую арматуру используют в виде двутавров, швеллеров (см. рис. 5.2, б), уголков, пакетов полос и т. п. Гибкую продольную арматуру и хомуты по периметру колонны ставят во всех случаях. Сечение жесткой арматуры принимают наименьшим по условию воспринятия нагрузок в процессе строительства — 3...8% от площади поперечного сечения бетона. Суммарное содержание жесткой и гибкой арматуры не должно превышать 15%.

Опыты показывают, что при указанных условиях жесткая арматура работает совместно с бетоном вплоть до разрушения, когда напряжения в ней достигают предела текучести. Напряжения, возникающие в несущей арматуре в процессе возведения конструкции, не снижают прочности железобетонного элемента.

Расчет прочности центрально-сжатых элементов с несущей арматурой производят по формулам:

● при содержании арматуры до 3%

● при содержании арматуры более 3% (площадь бетона, занимаемая арматурой, исключается)

где A_sa — площадь сечения жесткой арматуры; R_sa — расчетное сопротивление жесткой арматуры; φ_а — коэффициент, учитывающий влияние продольного изгиба.

§ 5.7. Расчет стыков сборных колонн

Конструкции стыков сборных колонн зависят от назначения здания, размеров колонн и действующих усилий. При больших эксцентриситетах продольной силы N, т. е. при значительных моментах применяют жесткие стыки, выполненные путем ванной сварки выпусков продольной арматуры, расположенных в специальных подрезках, при последующем замоноличивании этих подрезок бетоном (рис. 5.5, а). При четырех арматурных выпусках для удобства сварки устраивают угловые подрезки бетона длиной 150мм, при арматурных же выпусках по всему периметру сечения подрезку бетона делают по всему периметру. Концы колонн, а также места подрезки бетона усиливают поперечными сварными сетками и заканчивают в виде пластин толщиной 8...10мм или бетонного выступа. Полость стыка (подрезки и шов между торцами стыка элементов) замоноличивают в инвентарных формах под давлением.

Такой стык рассчитывают в двух стадиях: до замоноличивания — как шарнирный — на нагрузки, действующие в этой стадии, и после замоноличивания — как жесткий.

Рис. 5.5. Конструкции стыков сборных колонн:

1 — центрирующая прокладка; 2 — выпуски арматуры; 3 — подрезка;

4 — ванная сварка; 5 — торцовый лист; 6 — сварные сетки; 7 — анкеры

Расчет незамоноличенных стыков производят на местное смятие бетона центрирующей прокладки из условия (6.1) с учетом дополнительного усилия, воспринимаемого арматурными выпусками:

где A_loc,1 — площадь сечения, равная площади центрирующей прокладки при опирании ее на бетон; 0,5 — коэффициент условий работы; φ — коэффициент продольного изгиба для выпусков, определяемый по СНиП II-23—81 при l₀, равной фактической длине выпусков; A_s — площадь сечения всех выпусков.

Расчет замоноличенного стыка (в стадии эксплуатации) производят в зоне подрезки бетона. При этом учет косвенного армирования зависит от его расположения в зоне стыка. При наличии косвенного армирования сетками как в бетоне колонны, так и в бетоне замоноличивания, рассматривают все сечение, ограниченное стержнями сеток, расположенными у граней замоноличенного участка колонны. При наличии косвенного армирования только в бетоне колонны расчет производят в соответствии с [16].

При малых эксцентриситетах продольной силы е₀ = M/N≤0,2h применяют стык колонн (рис. 5.5, б) с торцовыми листами толщиной 10...20 мм и центрирующей прокладкой размером b₁ = (¹/₃)b, h₁ = (¹/₃)h, t=3..4мм, где b и h — размеры сечения колонны. К торцовым листам приваривают анкерные стержни из арматуры периодического профиля диаметром d и длиной 20d. По периметру листов имеются фаски для удобства сварки при монтаже колонны. Торцы стыкуемых колонн армируют горизонтальными сварными сетками. Продольное усилие с одного стыкуемого элемента другому передается через центрирующую прокладку и сварные швы, напряжение вне зоны контакта вследствие гибкости торцовых листов принимают равным нулю. Тогда действующая в колонне сжимающая сила N распределяется пропорционально площади контакта:

где N_wf — усилие, которое передается на сварные швы по контуру стыка; A_wf — площадь контакта по периметру сварного шва торцового листа; N_p—усилие, передаваемое через центрирующую прокладку; А_р — площадь контакта под центрирующей прокладкой; А — полная площадь контакта, A=A_wf+A_p.

Требуемая высота сварного шва

где R_wf — расчетное сопротивление сварного шва; Σl_w — суммарная длина сварных швов стыка с учетом непровара, равного 1 см.

Если в стыке действует изгибающий момент, то швы, перпендикулярные плоскости изгиба, рассчитывают с учетом дополнительной силы N_wl=M/h. Тогда усилие на шов