8.5. Расчет кольцевых сечений

Кольцевые поперечные сечения встречаются в конструкциях колонн, опор электропередачи и в дымовых трубах. Элементы кольцевого профиля армируют продольными стержнями, расположенными равномерно по окружности.

Расчетные формулы приведены в п. 3.21* СНиП 2.03.01 - 84*. Они получены на основании общих предпосылок расчета элементов любого симметричного профиля с введением эмпирических коэффициентов.

Прочность сжатых элементов кольцевого сечения рассчитывают по условию

(при соотношении внутреннего и наружного радиусов ):

(*),

где – полусумма внутреннего и наружного радиусов ;

радиус окружности, проходящей через центры тяжести стержней арматуры;

площадь сечения всей продольной арматуры;

площадь бетона всего кольца;

коэффициент, определяемы как

Рис. 13.7. К расчету элементов кольцевого профиля

относительная площадь бетона сжатой зоны

; (**)

Если , то в формулу (*) подставляется следующее значение

где определяют при;

расстояние от равнодействующей в арматуре растянутой зоны до центра тяжести сечения, определяемое по формуле:

;

предварительное натяжение арматуры, определяемое при коэффициенте точности натяжения ;

коэффициенты

–для арматуры классов А240 (A-I), А400 (A-III); – для высокопрочных классов арматуры.

Если , то в формулу (*) подставляюти значение, вычисленное по формуле (**) при.

8.6. Центрально-растянутые элементы

Центрально-растянутые элементы – элементы, в нормальном сечении которых точка приложения расчетной силы N совпадает с точкой приложения равнодействующей усилий в продольной арматуре.

Продольная (напрягаемая и ненапрягаемая) арматура в центрально-растянутых элементах предназначается для восприятия растягивающей силы N, т.к. бетон быстро выключается из работы (деформирования) в связи с ранним появлением трещин.

В связи с наличием достаточных неупругих деформаций предварительное напряжение высокопрочной арматуры не оказывает влияния на прочность растянутых элементов, не считая некоторого увеличения прочности арматуры, вследствие наклепа от ее предварительного натяжения. В целях исключения случайных изгибающих и крутящих моментов напрягаемую арматуру по сечению размещают симметрично; отпуск арматуры также производят симметрично по сечению.

Основное условие прочности центрально – растянутого элемента получают из условия равновесия . Прочность сечения считают обеспеченной, если расчетная силаN не превосходит равнодействующую предельных растягивающих усилий по всей продольной арматуре, расположенной в сечении элемента.

Рис. 13.9. Схема усилий в расчетном нормальном сечении

Центрально-растянутых элементов

,

где коэффициент условий работы (деформирования) высокопрочной арматуры при напряжениях выше условного предела текучести.

8.7. Внецентренно-растянутые элементы

Внецентренно растянутые элементы – это элементы, у которых линия действия внешней продольной растягивающей силы N не совпадает с геометрическим центром тяжести растянутого сечения.

Таким образом, это элементы, у которых продольная растягивающая сила N действует с эксцентриситетом по отношению к вертикальной оси элемента или когда одновременно действуют продольная растягивающая осевая силаN и изгибающий момент M.

В условиях внецентренного растяжения находятся нижние пояса ферм, затяжки арок при внеузловом их загружении поперечными нагрузками, диафрагмы оболочек, стенки прямоугольных бункеров и резервуаров и т.д.

Различают 2 случая внецентренного растяжения:

- случай 1 – случай больших эксцентриситетов (сила N расположена за пределами равнодействующих усилий в арматуре);

- случай 2 – случай малых эксцентриситетов (сила N расположена между равнодействующими усилий в арматуре).

Случай 1 (; )

В этом случае, как и при изгибе, эпюра напряжений двузначна. В предельном состоянии по прочности в растянутой зоне сечения образуются трещины, и она в деформировании не участвует.

;

Рис. 13.10. Схема усилий в расчетном нормальном сечении