7.4. 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. 7.4). 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, 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. 7.4. Стиснуті елементи з непрямим армуванням: а – зварними сітками; б – спіральною арматурою
Умовну критичну силу для елементів, підсилених непрямим армуванням, визначають за формулою (7.8), помноживши результат на коефіцієнт
,
(7.15)
а значення e,min обчислюють за формулою
,
(7.16)
де Сef – висота бетонного ядра перерізу. Обчислюючи Ncr, розміри перерізу приймають за ядром поперечного перерізу.
Стиснуті елементи з непрямим армуванням розраховують за перерізом, який обмежено осями крайніх стержнів поперечної арматури із заміною Rb зведеною міцністю Rb,red .
При зварних поперечних сітках (рис. 7.4,а)
,
(7.17)
де
,
(7.18)
–(7.19)
коефіцієнт непрямого армування сітками.
У
формулах (7.50)...(7.52):
– відповідно число стержнів, площа
поперечного перерізу і довжина стержня
сітки в одному напрямі (рахуючи в осях
крайніх стержнів);
– те саме, в іншому напрямі;Аef
– площа ядра бетонного перерізу,
вміщеного в середині контуру сіток
(рахуючи в осях крайніх стержнів); S
– відстань між сітками; Rs,xy
– розрахунковий опір арматури сіток.
При спіральній і кільцевій арматурі (рис. 7.4,б)
,
(7.20)
де cir – коефіцієнт непрямого спірального (кільцями) армування,
.
(7.21)
У формулах (7.20) та (7.21) As,cir – площа перерізу спіральної (кільцевої) арматури; def – діаметр ядра бетонного перерізу; S – крок навивки спіралі або відстань між кільцями; Rs,cir – розрахунковий опір арматури спіралі (кілець).
Граничне значення R визначають за відомою формулою, у яку підставляють з урахуванням впливу непрямого армування
= Rb + 2 0,9. (7.22)
У формулі (7.22) 2 – коефіцієнт, який приймають 10 при армуванні поперечними сітками чи спіральною арматурою, але не більш, як 0,15.