Армирование сжатых элементов

Армирование сжатых элементов

Для продольного армирования используют стали класса A-III диаметрами от 12 до 40 мм. 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 500 мм, т. е.; из плоскости действия изгибающих моментов — не более 400 мм, т. е. .

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

армирование сжатый растянутый сечение.

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 300 мм.

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 100 мм. 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 .

Общие сведения по расчету прочности растянутых элементов В условиях центрального (осевого) растяжения находятся затяжки арок, нижние пояса и нисходящие раскосы ферм, стенки круглых в плане резервуаров и др. Конструктивные элементы.

Центрально-растянутые элементы, как правило, применяют предварительно напряженными, что значительно повышает сопротивление образованию трещин в бетоне.

Внецентренно растянутые элементы одновременно растягиваются продольной силой N и изгибающим моментом М, что равносильно внецентренному растяжению усилием N с эксцентриситетом.

относительно продольной оси элемента.

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 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 сила N не превосходит равнодействующую предельных растягивающих усилий по всей продольной арматуре, расположенной в сечении элемента.

.

где коэффициент условий работы арматуры.

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 сила N 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.

Условие прочности:

Как и при внецентренном сжатии, внецентренно растянутые элементы, работающие на знакопеременные изгибающие моменты, армируют симметричной арматурой (). Симметричное армирование принимают во всех случаях, когда оно приводит к увеличению суммарного сечения рабочей арматуры не более чем на 5% по сравнению с несимметричным армированием.

Случай 2.

().

В этом случае все сечение элемента растянуто. В предельном состоянии по прочности по длине элемента образуются сквозные поперечные трещины, поэтому бетон в деформировании не участвует. Считают, что предельные усилия в нормальных сечениях, совпадающих с трещинами, воспринимает одна арматура. Разрушение элемента наступает, когда напряжения в продольной арматуре достигают предельного значения.

Условие прочности:

Обобщение Используются следующие гипотезы:

• 1. расчет производят по стадии III НДС;
• 2. растянутый бетон в расчете не учитывают;
• 3. принята гипотеза о предельном равновесии, т. е.

Случай 1 — случай больших эксцентриситетов Изгиб.

Внецентренное сжатие Внецентренное растяжение.

Таким образом.

Условие несущей способности:

Случай 2 -случай малых эксцентриситетов Внецентренное сжатие Уравнение прочности для случая малых эксцентриситетов такое же, как и для случая больших эксцентриситетов.

Для случая малых эксцентриситетов при внецентренном растяжении характерна упрощенная схема: