Несиметричне армування

Міцність перерізів прямокутного профілю з несиметричною арматурою (рис. 9.4), яка зосереджена біля граней елемента, перевіряють за умовами (9.10) та (9.11), підставивши відповідні значення:

Ne  R_bbx(h₀ – 0,5x) + R_sc (h₀ – a^/), (9.34)

N = R_bbx + R_sc – _sA_s. (9.35)

З умови (9.35) визначають висоту стиснутої зони

х = . (9.36)

Арматуру підбирають у такій послідовності:

для елементів з арматурою А-І...А-ІІІ та Вр-І при класі бетону В30 і нижче відносну висоту стиснутої зони  і висоту стиснутої зони х = h₀ визначають за формулою

, (9.37)

де ; (9.38)

для елементів з арматурою А-І...А-ІІІ та Вр-І при класі бетону вищому за В30

. (9.39)

Найменшу суму площ A_s та визначають з (9.34) і (9.35) при R_s = R_sc для елементів з арматурою А-І...А-ІІІ та Вр-І при класі бетону В30 і нижче

; (9.40)

; (9.41)

для елементів з арматурою А-І...А-ІІІ та Вр-І при класі бетону нижчому за В30

; (9.42)

, (9.43)

де _R та _R визначають за таблицями або за формулами, але приймають не більш за 0,4 та 0,55.

Якщо за формулами (9.41) та (9.43) площа арматури , то переріз елемента повністю стиснутий, і тоді

. (9.44)

Якщо А_s,min < 0, то площу арматури обчислюють за формулою

(9.45)

Якщо A_s,min  0, то має виконуватися умова

. (9.46)

Тоді площа арматури визначиться за формулою

(9.47)

9.4. Стиснуті елементи, підсилені непрямим армуванням

Непрямим називають поперечне армування, яке ефективно стримує поперечні деформації, в результаті чого істотно збільшується несуча здатність елемента.

Конструкції круглого та многокутного поперечного перерізу армують спіралями та зварними кільцями (рис. 9.5). В елементах прямокутного поперечного перерізу використовують об’ємне непряме армування щільно розташованими поперечними сітками.

У межах ядра, вміщеного в середині спіралі або контуру зварної сітки, спостерігається підвищений опір бетону. Це пояснюється тим, що непряма арматура стримує поперечні деформації бетону, що виникають під час поздовжнього стискування. В результаті цього підвищується опір стисканню навіть після утворення перших поздовжніх тріщин. Міцність елемента вичерпується, коли напруження у поперечній арматурі досягають границі текучості.

Для непрямого армування використовують арматурну сталь класів А-І, А-ІІ, А-ІІІ та Вр-І діаметром не більш як 14 мм. У колонах та палях сітками охоплюють всю робочу поздовжню арматуру. Відстань між вітками спіралі або кільцями в осях має бути не менш як 40 мм, не більш як 1/5 діаметра елемента і не більш як 100 мм; діаметр навивки спіралей або діаметр кілець слід приймати не менш як 200 мм.

У разі застосування непрямого армування зварними сітками мають бути додержані такі умови: площі перерізу сітки на одиницю довжини в обох напрямах мають різнитися не більш, як у 1,5 рази; крок сіток приймають не менш як 60 мм і не більш, як 1/3 меншої сторони перерізу елемента і не більш, як 150 мм; розміри чарунок сіток призначають не менш, як 45 мм і не більш, як 1/4 меншої сторони перерізу елемента і не більш, як 100 мм. Першу сітку розташовують на відстані 15...20 мм від навантаженої поверхні елемента.

Рис. 9.5. Стиснуті елементи з непрямим армуванням: а – зварними сітками; б – спіральною арматурою

Умовну критичну силу для елементів, підсилених непрямим армуванням, визначають за формулою (9.8), помноживши результат на коефіцієнт

, (9.48)

а значення _e,min обчислюють за формулою

, (9.49)

де С_ef – висота бетонного ядра перерізу. Обчислюючи N_cr, розміри перерізу приймають за ядром поперечного перерізу.

Стиснуті елементи з непрямим армуванням розраховують за перерізом, який обмежено осями крайніх стержнів поперечної арматури із заміною R_b зведеною міцністю R_b,red .

При зварних поперечних сітках (рис. 9.6,а)

, (9.50)

де

, (9.51)

– (9.52)

коефіцієнт непрямого армування сітками.

У формулах (9.50)...(9.52): – відповідно число стержнів, площа поперечного перерізу і довжина стержня сітки в одному напрямі (рахуючи в осях крайніх стержнів); – те саме, в іншому напрямі; А_ef – площа ядра бетонного перерізу, вміщеного в середині контуру сіток (рахуючи в осях крайніх стержнів); S – відстань між сітками; R_s,xy – розрахунковий опір арматури сіток.

При спіральній і кільцевій арматурі (рис. 9.5,б)

, (9.53)

де _cir – коефіцієнт непрямого спірального (кільцями) армування,

. (9.54)

У формулах (9.53) та (9.54) A_s,cir – площа перерізу спіральної (кільцевої) арматури; d_ef – діаметр ядра бетонного перерізу; S – крок навивки спіралі або відстань між кільцями; R_s,cir – розрахунковий опір арматури спіралі (кілець).

Граничне значення _R визначають за відомою формулою, у яку  підставляють з урахуванням впливу непрямого армування

 =   R_b + ₂  0,9. (9.55)

У формулі (9.55) ₂ – коефіцієнт, який приймають 10 при армуванні поперечними сітками чи спіральною арматурою, але не більш, як 0,15.