9.2. Сжатые элементы, особенности их конструкции. Центрально растянутые элементы, особенности их конструкции

В условиях сжатия находятся колонны одноэтажных и многоэтажных зданий, испытывающие усилия сжатия , стойки ферм и их верхние пояса. К таким конструкциям также относятся несущие стены многоэтажных зданий, воспринимающие боковое давление ветра и вертикальную нагрузку, что приводит к появлению в горизонтальных сечениях стен изгибающих моментов, поперечных и продольных сжимающих сил (рис. 9.8). Форма поперечного сечения сжатых элементов чаще всего квадратная или прямоугольная, развитая в плоскости действия момента. При значительных изгибающих моментах, действующих в одном направлении, поперечное сечение целесообразно принимать тавровым или двутавровым. Сжатые элементы, работающие в обычных условиях, изготавливаются из бетона классов не ниже В15, а сильно загруженные – не ниже В25. Колонны армируются продольной рабочей арматурой диаметром 12 … 40 мм (рис. 19.1, стержни 1) из стали классов А-II и А-III и поперечными стержнями из стали класса А-I или Вр-I (рис. 9.8, стержни 2). Диаметр продольной арматуры устанавливается расчетом, а диаметр поперечных стержней может назначаться как по расчету, так и конструктивно, но в любом случае с учетом условий технологии сварки с продольной арматурой. Шаг поперечных стержней принимается не более 20d и не более 500 мм, здесь d – наименьший диаметр продольных стержней. Поперечная арматура служит для закрепления от потери устойчивости сжатых продольных стержней. В сжатых элементах расстояние между продольными стержнями принимаются не более 400 мм. Если это расстояние больше, то между стержнями устанавливается дополнительная конструктивная арматура диаметром не менее 16 мм (рис. 9.8). Процент армирования продольной сжатой или растянутой арматурой у каждой грани принимается не менее (согласно СНиП 52-01-2003, СП 52-101-2003, СП 52-102-2004, СП 52-103-2007, СП 52-104.2006, СП63.13330.2012 – ) при гибкости элемента (или для прямоугольных сечений - ), (согласно СНиП 52-01-2003, СП 52-101-2003, СП 52-102-2004, СП 52-103-2007, СП 52-104.2006, СП63.13330.2012 – ) при ( ), при ( ) и при ( ), здесь радиус инерции сечения элемента в направлении изгиба, расчетная длина сжатого элемента, . Площадь сечения продольной арматуры сжатых элементов обычно принимается из условия оптимального проектирования . Проектировать элементы при не рекомендуется. При армировании сжатых элементов, продольные и поперечные стержни объединяются в плоские и в пространственные каркасы. Если крайние плоские каркасы имеют промежуточные продольные стержни 3, то промежуточные стержни у противоположных граней элемента связываются шпильками 4 (рис. 9.8). При больших эксцентриситетах сжимающей силы, когда изгибающие моменты значительны и вызывают растяжение части сечения, а также для элементов очень большой гибкости применяется предварительное напряжение продольной арматуры, что повышает жесткость и трещиностойкость элементов. Величина защитного слоя для продольной рабочей арматуры принимается не менее 20 мм и не менее диаметра стержней.

Рис. 9.8

При центрально растяжении направление растягивающей силы совпадает с геометрической осью элемента. В условиях центрального растяжения работают затяжки арок, нижние пояса раскосных ферм, стенки круглых резервуаров, испытывающих давление жидкости. Растянутые элементы выполняются преимущественно предварительно напряженными, что существенно повышает трещиностойкость сечений. При изготовлении растянутых элементов используется натяжение на упоры и на бетон, применяются все виды высокопрочной арматуры. Основные принципы конструирования растянутых элементов те же, что и изгибаемых. По длине стержневая ненапрягаемая арматура соединяется на сварке. В поперечном сечении напрягаемая арматура размещается симметрично (рис. 9.9) во избежание внецентренного обжатия элемента. При натяжение на бетон предварительно напряженная арматура размещается в каналах. В этом случае целесообразно предусмотреть в элементе небольшое количество ненапрягаемой арматуры, располагаемой ближе к наружной поверхности для усиления элемента против возможных эксцентричных воздействий в процессе обжатия. Во избежание появления продольных трещин от усилия обжатия, по длине растянутых элементов устанавливается поперечная арматура – хомуты или сетки. Для поперечного армирования используются стержни диаметром 3 … 6 мм. Сечения центрально растянутых элементов принимаются круглыми, квадратными, прямоугольными с армированием по периметру или по всей площади.

В условиях внецентренного растяжения работают нижние пояса безраскосных ферм, стенки прямоугольных резервуаров, находящихся под давлением жидкости или газа (рис. 9.10). В сечениях таких элементов одновременно действуют продольная сила и изгибающий момент , , что равнозначно внецентренному растяжению усилием с эксцентриситетом относительно продольной геометрической оси. Как и в случае внецентренного сжатия при расчете внецентренно растянутых элементов встречаются два характерных случая: а) когда внешняя растягивающая сила приложена между равнодействующими усилий в растянутой арматуре и в условно сжатой ; б) когда сила приложена за пределами расстояния между равнодействующими усилий в арматуре и . По характеру работы первый случай близок к центральному растяжению, поэтому такие элементы армируются аналогично центрально растянутым. Второй случай близок к изгибу, поэтому элементы, работающие по второй схеме, армируются продольными и поперечными стержнями как изгибаемые элементы. Внецентренно растянутые элементы обычно подвергаются предварительному напряжению, что значительно повышает их трещиностойкость.

Рис. 9.9 Рис. 9.10

Библиографический список