Лекция 15

(продолжение)

Армирование сжатых элементов

Для продольного армирования используют стали класса A-III диаметрами от 12 до 40мм. Продольная арматура существенно влияет на несущую способность колонн; она называется рабочей арматурой.

Насыщение поперечного сечения колонн продольной арматурой оценивается коэффициентом – коэффициентом армирования:

Оптимальное значение .

В поперечном сечении рабочие стержни размещают по периметру, у поверхности элемента, с соблюдением минимальной величины защитного слоя.

Количество стержней принимают не менее 4.

В соответствии с характером силового воздействия профиль внецентренно сжатых элементов принимается обычно развитым в плоскости действия момента и может быть прямоугольным, тавровым, двутавровым, коробчатым, кольцевыми т.д.

Расстояние в свету между стержнями принимают в зависимости от способа изготовления: при вертикальном бетонировании в монолитных колоннах оно должно быть не менее 5 см; при горизонтальном бетонировании в сборных конструкциях оно может быть уменьшено до 2,5 см для нижней арматуры и до 3 см для верхней. В сжатых элементах расстояние между стержнями в плоскости действия изгибающих моментов не более 500мм, т.е. ; из плоскости действия изгибающих моментов – не более 400мм, т.е. .

По длинным сторонам поперечного сечения при размере их более 800мм устанавливают конструктивную арматуру из стержней диаметром не менее 12мм на расстоянии 500мм.

Поперечное армирование устанавливается без расчета. Оно необходимо для предотвращения выпучивания стержней и образования трещин в сечении.

Поперечные стержни ставят без расчета, но с соблюдением требований норм. Расстояние между ними (по условию обеспечения продольных стержней от бокового выпучивания при сжатии) s должно быть при сварных каркасах не более 20d, при вязаных – 15d, но не более 500 мм (где d – наименьший диаметр продольных сжатых стержней). Шаг s округляют до размеров, кратных 50 мм.

Во внецентренно сжатых элементах с центрально-расположенной напрягаемой продольной арматурой постановка поперечной арма­туры не требуется, если сопротивление действию поперечных сил обеспечивается одним бетоном.

Расстояния между хомутами внецентренно сжа­тых элементов в местах стыкования рабочей армату­ры внахлестку без сварки должны составлять не более 10d.

Если насыщение элемента требуемой по расчету сжатой продольной арматурой составляет свыше 1,5 % или если все сечение элемента сжато и общее насыщение арматурой и свыше 3 %, рас­стояние между хомутами должно быть не более 10d и не более 300 мм.

Диаметр хомутов в вязаных каркасах вне­центренно сжатых элементов должен при­ниматься не менее d  и не менее 5 мм, где d  — наибольший диаметр продольных стержней; в сварных каркасах – не менее 0,25d .

При проценте армирования выше 3% шаг стержней не более 10d продольных стержней арматуры и не более 300мм.

Учет косвенного армирования

Косвенным армированием называется частое расположение поперечной арматуры, способствующее значительному повышению несущей способности центрально сжатого элемента.

Из возможных типов косвенного армирования применяют спирали и сварные сетки.

Опытами выявлено повышенное сопротивление сжатию бетона, заключенного внутри спирали: спираль подобно обойме сдерживает поперечные деформации бетона, сохраняя его несущую способность. Ядро, заключенное внутри спирали, успешно работает даже после отслаивания наружного слоя бетона до тех пор, пока в спирали напряжения не достигнуть предела текучести, после чего спираль не в силах сдерживать радиальные деформации бетона.

Повышение несущей способности элементов вследствие косвенной поперечной арматуры учитывают посредством подстановки в уравнение прочности приведенной призменной прочности бетона вместо ; полную площадь сечения заменяют площадью ядра сечения.

Гибкость элементов с косвенным армированием (- радиус инерции вводимой в расчет части сечения) принимают не более 35 – при армировании спиралью, т.к. при большей гибкости разрушение элементов происходит вследствие возрастания прогибов от продольного изгиба и учесть положительное влияние косвенной арматуры не удается.

Шаг спиральной арматуры должен быть не менее и не более 100мм. Для спиралей применяют арматуру диаметром 6-16мм.

Колонны со спиральным армированием применяют в условиях, когда при больших нагрузках желают получить элемент с возможно меньшими размерами поперечного сечения. Косвенное армирование также применяют в тех случаях, когда .

Каркасы для сжатых элементов

Сжатые элементы армируют сварными каркасами (рис. 15.5.) или отдельными продольными стержнями и хомутами (рис. 15.6.). Плоские сварные каркасы посредством сварки объединяют в пространственные. Отдельные стержни и хомуты соединяют вязальной проволокой в вязаные каркасы.

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 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 ):

(1),

где ;

радиус окружности, проходящей через центры тяжести стержней арматуры;

площадь сечения всей продольной арматуры;

площадь бетона всего кольца;

относительная площадь бетона сжатой зоны

; (2)

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

;

– для арматуры классов A-I, A-III; – для других классов арматуры.

предварительное натяжение арматуры, определяемое при коэффициенте точности натяжения .

Если , то относительную площадь бетона сжатой зоны находят по другой формуле:

,

где определяют при .

Если , то в формулу (1) подставляют и значение , вычисленное по формуле (2) при .