Лекции 01-16

Qsw = 0,75[qsw1co- (qsw1 - qsw2)(c - l1)] (3.77)(пос. фор.3.56.)

если с > 2ho + l1,

При действии на элемент равномерно распределенной нагрузки длина участка с интенсивностью хомутов qsw1 принимается не менее значения l1, определяемого в зависимости от qsw = 0,75(qsw1 - qsw2) следующим образом:

если qsw < q1,

6

Рис.1.3.11.К расчету наклонных сечений при изменении интенсивности хомутов.

Шаг хомутов, учитываемых в расчете, должен быть не более значения:

Диаметр поперечной арматуры (хомутов) в вязаных каркасах внецентренно сжатых элементов принимают не менее 0,25 наибольшего диаметра продольной арматуры и не менее 6 мм.

Диаметр поперечной арматуры в вязаных каркасах изгибаемых элементов принимают не менее 6 мм.

Вжелезобетонных элементах, в которых поперечная сила по расчету не может быть воспринята только бетоном, следует предусматривать установку поперечной арматуры с шагом не более 0,5ho и не более 300 мм.

Всплошных плитах, а также в многопустотных и часторебристых плитах высотой менее 300 мм и в балках (ребрах) высотой менее 150 мм на участке элемента, где поперечная сила по расчету воспринимается только бетоном, поперечную арматуру можно не устанавливать.

Вбалках и ребрах высотой 150 мм и более, а также в часторебристых плитах высотой 300 мм и более, на участках элемента, где поперечная сила по расчету воспринимается только бетоном, следует предусматривать установку поперечной арматуры с шагом не более 0,75ho и не более 500 мм.

7

1.3.7. Особенности конструирования изгибаемых элементов, обеспечивающие прочность наклонных

сечений на действие изгибающих моментов. Построение эпюры материалов.

Для обеспеченя прочности наклонных сечений на действе изгибающего момента рабочие стержни, обрываемые в пролете, заводят за точку теоретического обрыва (т. е. за нормальное сечение, в котором внешний момент становится равным несущей способности сечения без учета обрываемых стержней) (рис.1.3.12), на длину не менее W, определяемую по формуле:

где Q- поперечная сила в нормальном сечении, проходящем через точку теоретического обрыва; θ - угол наклона отгибов к продольной оси элемента; qsw- усилие в хомутах на единицу длины элемента; 5d - минимальная длина зоны анкеровки обрываемого стержня.

Рис.1.3.12.Построение эпюры материалов: 1- ось опоры; 2-

обрываемая арматура; 3 - то же, необрываемая; 4- точка теоретического места обрыва арматуры; 5- эпюра моментов, воспринимаемая арматурой; 6- эпюра теоретических моментов; 7- ось симметрии.

8

Значение W получают из условия равновесия моментов внешних сил М и внутренних предельных усилий Мu, действующих в сечении 2-2, совпадающем с наклонной трещиной, начинающейся за фактическим местом обрыв стержня, относительно центра тяжести Д бетона сжатой зоны сечения. Для элементов без поперечной арматуры принимают W=10d.

Расчетное сопротивление поперечной и отогнутой арматуры не снижают, так как стержни этой арматуры близко расположены к моментной точке Д (см. рис. 1.3.12.) и изгибающие моменты от внутренних усилий поперечной и отогнутой арматуры малы; при этом принимают, что продольная и поперечная арматура воспринимает лишь растягивающие усилия и не сопротивляется изгибу и срезу.

Прочность наклонных сечений по изгибающему моменту считают обеспеченной, если соблюдают следующие простые конструктивные требования:

-запуск продольной арматуры за ось опоры должен быть не менее 10d, когда по расчету поперечная арматура не требуется (Q≤2,5Rbtbho), и не менее 15d, когда по расчету поперечная арматура требуется (Q>2,5Rbtbho); при этом правую часть формулы принимают с коэффициентом 2 вместо коэффициента

2,5;

-на концах арматуры имеются надежные анкеры, или наклонные сечения пересекают продольную арматуру вне зоны анкеровки (т.е. при lx> lan); -в растянутой зоне элементов на длине проекций наклонных сечений не образуются нормальные трещины, когда М≤ Mcrc.В целях экономии продольной арматуры разрешается до 50% площади ее поперечного сечения обрывать в пролете, где она для обеспечения прочности нормальных сечений уже не требуется; при этом запуск обрываемых в пролете стержней за точку теоретического обрыва (точка 1, см. рис.1.3.12.) должен быть не менее величины

W, определяемой по формуле (3.82); -значение с≤2ho.

Построение эпюры арматуры.

Под эпюрой арматуры понимают эпюру изгибающих моментов, выдерживаемых арматурой элемента. Она наглядно показывает для каждого его сечения превышение величины изгибающего момента, соответствующего площади сечения арматуры, по сравнению с его теоретическим значением; чтобы это превышение свести к минимуму, необходимо лишнюю арматуру оборвать в пролете (см. рис.1.3.12) или перевести в верхнюю зону.

Порядок определения места фактического обрыва продольных стержней в пролете сводится к следующему:

-на эпюру моментов М от внешних нагрузок (см. рис.1.3.12.) наносят ординаты момента Ms воспринимаемого нормальным сечением элемента с продольной арматурой, которую доводят до торца элемента (за край опоры, не менее двух стержней и не менее 50 % от общего числа стержней в пролете)

-точки 1 пересечения ординаты Ms с эпюрой расчетных моментов определяют места теоретического обрыва стержней 2. Места действительного обрыва стержней 2 отстоят от теоретической точки 1 на величину W (форм.3.82.). Чем ближе эпюра моментов 3, соответствующая фактически установленной площади продольной арматуры, примыкает к теоретической огибающей эпюре моментов 4, тем большую получают экономию арматуры. С этой целью рекомендуется в растянутой зоне изгибаемых элементов устанавливать не менее четырех стержней, чтобы два из них можно было оборвать в пролете. Высоту сжатой зоны сечения определяют из условия равновесия: Σх = 0 проекций усилий в бетоне и арматуре наклонного сечения на продольную ось элемента.

Примеры и расчет особенности конструирования изгибаемых элементов можно рассмотреть в пособии к СП 52-101-2003 без предварительного напряжения. пункт 3.47.

1

Лекция №8.

1.4.1. Сжатые элементы.

Общие понятия. Понятие случайного эксцентриситета.

К центрально сжатым элементам условно относят: промежуточные колонны в зданиях и сооружениях; верхние пояса ферм, загруженных по узлам; восходящие раскосы и стойки ферменной решетки (рис.1.4.1), а так же 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 выполняют 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, предпочтительнее кратными 100 мм. Чтобы обеспечить хорошее качество бетонирования, монолитные колонны с поперечными размерами менее 250 мм не рекомендуется применять. В условиях внецентренного сжатия находятся колонны одноэтажных производственных зданий, загруженные давлением от кранов, верхние пояса безраскосных ферм, стены прямоугольных в плане подземных резервуаров, воспринимающие боковое давление грунта или жидкости и вертикальное давление от покрытия (рас.1.4.2). В них действуют сжимающие силы N и изгибающие моменты М поперечные силы Q.

Расстояние между направлением сжимающей силы и продольной осью элемента ео называется эксцентриситетом. В общем случае в любом месте элемента статически определимых конструкций значение эксцентриситета определяют по выражению:

где еа - случайный эксцентриситет.

Для элементов статически неопределимых конструкций принимают:

2

Рис.1.4.1.Центрально-сжатые элементы (со случайными эксцентриситетами: 1– промежуточные колонны (при одинаковом двустороннем загружении); 2- верхний пояс ферм (при узловом приложении нагрузки); 3- восходящие раскосы; 4- стойки; F- нагрузка от покрытия.

Рис.1.4.2.Внецентренно сжатые элементы: а- колонна производственного здания; б- верхний пояс бесраскосной фермы; в- стена подземного резервуара; F- нагрузка от покрытия; D - давленuе от крана.

3

По нормам случайные эксцентриситеты еа следует принимать равными большему из следующих значений: 1/30 высоты сечения элемента; 1/600 длины элемента (или ее части между местами, закрепленными от поперечных перемещений). В сборных конструкциях следует учитывать возможность образования случайного эксцентриситета вследствие смещения элементов на опорах из-за неточности монтажа; при отсутствии опытных данных значение этого эксцентриситета принимают не менее 10 мм.

Внецентренно сжатые элементы целесообразно выполнять с развитыми поперечными сечениями в плоскости действия момента.

Для сжатых элементов применяют бетон классов по прочности на сжатие не ниже В15, для сильно загруженных - не ниже В25.

Конструирование сжатых элементов.

Колонны армируют продольной стержневой арматурой диаметром 12...40 мм (рабочая арматура), преимущественно горячекатаной стали класса A- 400-500 и термомеханически упрочненной А540, а также поперечной стержневой горячекатаной арматурой классов A-400 А-300, А-240 и проволокой класса В-500 (рис.1.4.3). Продольную и поперечную арматуру сжатых со случайными эксцентриситетами и внецентренно сжатых элементов объединяют в плоские и пространственные каркасы, сварные или вязаные (рис.1.4.4-1.4.5).

Насыщение поперечного сечения продольной арматурой элементов, сжатых со случайными эксцентриситетами, оценивают коэффициентом μ по формуле или процентом армирования (значения в 100 раз больше), где под As подразумевается суммарная площадь сечения продольных стержней. В практике для сжатых стержней обычно принимают армирование не более 3%.

Рис.1.4.3.Схема армирования сжатых элементов: l- продольные стержни; 2- поперечные стержни; а1- защитный слой бетона продольной арматуры; aw- то же поперечной арматуры

4

Во внецентренно сжатых элементах с расчетными эксцентриситетами продольные стержни размещают вблизи коротких граней поперечного сечения элемента (рис.1.4.5): арматуру S с площадью сечения As у грани, более удаленной от сжимающей силы, и арматуру S' с площадью сечения А': у грани, расположенной ближе к продольной силе. Насыщение поперечного сечения внецентренно сжатых элементов оценивают коэффициентом армирования по площади сечения рабочих стержней продольной арматуры, расположенных у одной из коротких граней. Армирование внецентренно сжатых стержней 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 lo/i<17;

0,1 17≤lo/i≤35;

0,2 35≤lo/i≤83;

0,25 lo/i>83.

Здесь i- радиус инерции сечения элемента в плоскости эксцентриситета продольной силы; 10- расчетная длина сжатого элемента.

Соединять продольные стержни по длине элемента не рекомендуется.

Рис.1.4.4.Армирование сжатых элементов со случайными эксцентриситетами: а- сварными каркасами; б- вязаными каркаса; 3- хомуты; 1- сварные каркасы; 2- соединительные стержни; 3- хомуты; 4 - дополнительные хомуты; 5- шпильки.