§ III.8. Расчет по наклонным сечениям элементов

С ЖЕСТКОЙ АРМАТУРОЙ

Испытания показали, что железобетонные

изгибаемые элементы с жесткой и обычной арматурой имеют

одинаковый характер разрушения под действием

поперечной силы. Перед разрушением наклонные трещины

значительно раскрываются. Это указывает на то, что по-

1 •

t

ъ

--*

•

1

/

{

_?

/

/

s

5,

Рис. II 1.23. К расчету по наклонным сечениям изгибаемых элементов

прямоугольного сечения, армированных жесткой арматурой

перечные стержни и стенка профиля находятся в

состоянии текучести. Сжатая зона бетона (на продолжениина-

клонной трещины) разрушается от совместного,

действия сжатия и среза. Возможно также разрушение бетона

в наклонном сечении от главных сжимающих

напряжений.

Несущая способность изгибаемого элемента с

жесткой арматурой (рис. 111.23) в наклонном сечении

слагается из сопротивления поперечных стержней и^стенки

профиля, а также из сопротивления бетона сжатой зоны.

Условие прочности имеет вид

+ Raw Asw nh) с0 + Фб2 Rbt Ы%с0 = gs c0 + В^.

где

qs = tR

pT

ht + Rsw Asm n/s; В = <pft2 Rbt bh0;

(II 1.93)

hBr —высота профиля жесткой арматуры; &„ — рабочая высота

сечения измеряемая от сжатой грани сечения до равнодействующей

усилий'в растянутой зоне в гибкой и жесткой арматуре: f—толщина

стенки профиля.

Проекция наклонной трещины в пределах /to в невы-

168

годнейшем наклонном сечении может быть определена

аналогично тому, как это делалось выше:

co = VbJZ. (III. 94)

Подставляя с0 в A11.92), найдем, что

Q<2]/q,b2bhlRbtq3. (III. 95)

При проверке прочности наклонных сечений по

поперечной силе непосредственно используются формулы

A11.92) и A11.95). При подборе поперечной арматуры

сначала определяют

а затем устанавливают ее конструкцию в соответствии с

зависимостью (III.93).

Глава IV. Сжатые элементы

§ IV.I. Конструктивные особенности сжатых

ЭЛЕМЕНТОВ

К центрально-сжатым элементам условно относят:

промежуточные колонны в зданиях и сооружениях,

верхние пояса ферм, загруженных по узлам> восходящие

раскосы и стойки решетки ферм (рис. IV.I), а также

некоторые другие конструктивные элементы. В

действительности, из-за несовершенства геометрических форм

элементов конструкций, отклонения их реальных размеров

от назначаемых по проекту, неоднородности бетона и

других причин обычно центральное сжатие в чистом

виде не наблюдается, а происходит внецентренное сжатие

с так называемыми случайными эксцентриситетами.

По форме поперечного сечения сжатые элементы со

случайным эксцентриситетом делают чаще всего

квадратными или прямоугольными, реже круглыми,

многогранными, двутавровыми.

Размеры поперечного сечения колонн определяют

расчетом. В целях стандартизации опалубки и

арматурных каркасов размеры прямоугольных колонн

назначают кратными 50 мм, предподчтительнее кратными 100 мм.

Чтобы обеспечить хорошее качество бетонирования,

монолитные колонны с поперечными размерами менее

25 см к применению не рекомендуются.

16Э

Рис. IV.I. Сжатые

элементы со случайными

эксцентриситетами

/ — промежуточные

колонны (при одинаковом

двустороннем загруже-

нин); 2—верхний пояс

ферм (при узловом

приложении нагрузки); 3—

восходящие раскосы;

4 — стойки

F-Йайление от

покрытия

И- давление

от крана

Рис. IV.2. Виецентренио сжатые

элементы

а — колонна производственного зда-

иия; б — верхний пояс безраскосной

фермы; в — стена подземного

резервуара

>2

1 2

Рис. IV.3. Схема

армирования сжатых элементов

1 — продольные стержни;

2—поперечные стержни;

Ш — защитный слой бе-

тоиа продольной

арматуры; а,„ — то же,

поперечной арматуры

.и

6)

Hi

J

11 ^

Рис. IV.4. Армирование сжатых

элементов со случайными

эксцентриситетами

а — сварными каркасами; б —

вязаными каркасами; /—сварные

каркасы; 2 — соединительные стержни; 3 —

хомуты; 4 — дополнительные хомуты;

5 — шпильки

170

В условиях внецентренного сжатия находятся

колонны одноэтажных производственных зданий,

загруженные давлением от кранов (рис. IV.2,а), верхние пояса

безраскосных ферм (рис IV.2,б), стены прямоугольных

в плане подземных резервуаров, воспринимающие

боковое давление грунта или жидкости и вертикальное

давление от покрытия (рис. IV.2,e). В них действуют

сжимающие силы N и изгибающие моменты М.

Расстояние между направлением сжимающей силы и

продольной осью элемента во называется

эксцентриситетом. В общем случае в любом месте элемента статически

определимых конструкций значение эксцентриситета

определяют по выражению

eo = M/N + ea, (IV. I)

где еа — случайный эксцентрицитет (подробнее см. § IV.2). Для

элементов статически неопределимых конструкций принимается ео=

=M/N, но не менее еа.

Поперечные сечения внецентренно сжатых элементов

- целесообразно делать развитыми в плоскости действия

момента.

Для сжатых элементов применяют бетон классов по

прочности на сжатие не ниже В15, для сильно

загруженных не ниже В25.

Колонны армируют продольными стержнями

диаметром 12—40 мм (рабочая арматура) преимущественно из

горячекатаной стали класса A-III и термомеханически

упрочненной Ат-IIIC, а также поперечными стержнями

из горячекатаной стали классов A-III, A-II, A-I и

проволоки класса B-I (рис. IV.3). Продольную и

поперечную арматуру сжатых со случайными

эксцентриситетами и внецентренно сжатых элементов объединяют в

плоские и пространственные каркасы, сварные или вязаные

(рис. IV.4, IV.5).

Насыщение поперечного сечения продольной

арматурой элементов, сжатых со случайными

эксцентриситетами, оценивают коэффициентом ц по формуле (III. 12)

или процентом армирования (значения в 100 раз

больше), где под As подразумевается суммарная площадь

сечения всех продольных стержней.

В практике для сжатых стержней обычно

принимают армирование не более 3 %.

Во внецентренно сжатых элементах с расчетными

эксцентриситетами продольные стержни размещают

вблизи коротких граней поперечного сечения элемента

171

I ll

/

S;AS

1 ' *

' > (

¦ f

а ц

h

S

1

\

s

' А с

\A

s

www

>

1

1

* * г

h>600

H

4

Конструктивный

0tS

800<hsiQO0

О

Рис. IV.5. Армирование виецеитренио

сжатых элементов

а — сварными каркасами; б — вяза»

иыми каркасами

(рис. IV.5): арматуру S с площадью сечения As у грани,

более удаленной от сжимающей силы, и арматуру S' с

площадью сечения As у грани, расположенной ближе к

продольной силе. Насыщение поперечного сечения вне-

центренно сжатых элементов оценивают коэффициентом

армирования по площади сечения рабочих стержней

продольной арматуры, расположенных у одной из коротких

граней. Армирование внецентренно сжатых стержней в

практике составляет 0,5—1,2 % площади сечения

элемента.

Если площади сечения арматуры S и S' одинаковы,

армирование называют симметричным; оно

предпочтительнее, чем несимметричное армирование.

Минимальная площадь сечения продольной

арматуры S и S' во внецентренно сжатых элементах, согласно

нормам, допускается равной (%):

0,05 в элементах при/0/»< 17

0,1 » » » 17</0/'

0,2 » » » 35</0/i

0,25 » » » «0/i>83

Здесь i— радиус инерции сечения элемента в плоскости

эксцентриситета продольной силы; 1й—расчетная длина сжатого элемента

(указания по ее определению см. во второй части).

172

Рабочие стержни в поперечном сечении колонны

размещают возможно ближе к поверхности элемента с

соблюдением минимальной толщины защитного слоя щ,

которая по требованиям нормативов должна быть не

менее диаметра стержней арматуры и не менее 20 мм (см.

рис. IV.3).

Колонны сечением до 40X40 см можно армировать

четырьмя продольными стержнями (см. рис. IV.4), что

соответствует наибольшему допустимому расстоянию

между стержнями рабочей арматуры; наименьшее

расстояние между ними в свету допускается 50 мм, если

стержни при бетонировании расположены вертикально,

а при горизонтальном расположении 25 мм для нижней

и 30 мм для верхней арматуры, и при всех случаях не

менее размера наибольшего диаметра стержня. При

расстоянии между рабочими стержнями более 400 мм

следует предусматривать промежуточные стержни по

периметру сечения элемента с тем, чтобы расстояние между

продольными стержнями не превышало 400 мм.

Поперечные стержни ставят без расчета, но с

соблюдением требований норм. Расстояние между ними (по

условию обеспечения продольных стержней от бокового

выпучивания при сжатии) s (см. рис. IV.3) должно быть

при сварных каркасах не более 20d, при вязаных — 15с?,

но не более 500 мм (здесь d — наименьший диаметр

продольных сжатых стержней). Расстояния s

округляют до размеров, кратных 50 мм.

Диаметр поперечных стержней dw в сварных

каркасах должен удовлетворять условиям свариваемости (см.

прил. IX). Диаметр хомутов вязаных каркасов должен

быть не менее 5 мм и не менее 0,25d, где d —

наибольший диаметр продольных стержней. Толщина защитного

слоя поперечных стержней aw должна быть не менее

15 мм.

Соединять продольные стержни по длине элемента не

рекомендуется.

В местах стыков каркасов на длине перепуска

стержней расстояние между поперечными стержнями

должно быть не более 10с? (d — диаметр соединяемых

стержней).

Если общее насыщение элемента арматурой более

3%, то поперечные стержни необходимо устанавливать

на расстоянии не более Юс? и не более 300 мм.

Плоские сварные каркасы объединяют в пространст-

173

венные с помощью поперечных стержней, привариваемых

контактной точечной сваркой к угловым продольным

стержням плоских каркасов (см. рис. IV.5, а). Если в

сварных каркасах у больших граней сечения элемента

размещены промежуточные стержни, то эти стержни

(принадлежащие противоположным каркасам)

соединяют между собой дополнительными шпильками,

устанавливаемыми по длине элемента с шагом, равным шагу

поперечных стержней плоских каркасов.

В вязаных каркасах продольные стержни укрепляют

хомутами на перегибах хомутов по крайней мере через

один, при ширине грани не более 400 мм н числе

продольных стержней у этой грани не более четырех

допускается охват всех продольных стержней одним хомутом

(см. рис. IV.5,б).

Предварительное напряжение применяют для внецен-

тренно сжатых элементов с большими

эксцентриситетами сжимающей силы, когда изгибающие моменты

значительны и вызывают растяжение части сечения, а

также для элементов очень большой гибкости. Повышение

трещиностойкости и жесткости элемента посредством

предварительного напряжения полезно в первом случае

для эксплуатационного периода, во втором для периода

изготовления, транспортирования и монтажа.

Применять очень гибкие центрально-сжатые

элементы нерационально, поскольку несущая способность их

сильно снижается вследствие большой деформативно-

сти. Во всех случаях элементы из тяжелого бетона и

бетона на пористых заполнителях должны иметь гибкость

i/200 в любом направлении, а колонны зданий