Лекция 13
(продолжение)
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 (либо кольцевую арматуру) и сварные сетки из арматуры А240 (A-I), А300 (A-II), А400 (A-III) диаметром не более 14 мм и Вр500 (Bp-I).
По п.5.24 СНиП 2.03.0 – 84* размеры ячеек сетки должны быть не менее 45 мм, но не более 1/4 меньшей стороны сечения и не более 100 мм; диаметр навивки спиралей или диаметр колец принимается не менее 200 мм с шагом не менее 40 мм, но не более 1/5 диаметра сечения элемента и не более 100мм; шаг сеток принимается не менее 60 мм, но не более 1/3 меньшей стороны сечения элемента и не более 150 мм.
Сетки и спирали должны охватывать всю рабочую продольную арматуру.
Рис. 13.3. Косвенное армирование сжатых элементов
Опытами выявлено повышенное сопротивление сжатию бетона, заключенного внутри спирали: спираль подобно обойме сдерживает поперечные деформации бетона, сохраняя его несущую способность. Ядро, заключенное внутри спирали, 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.
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 процент армирования 
.
При усилении кольцевых участков внецентренно сжатых элементов сварные сетки косвенного армирования должны устанавливаться у торца в количестве не менее четырех на длине10d, считая от торца элемента (для продольной арматуры периодического профиля).
Рис. 13.4. Схемы сварных каркасов арматурных колонн
Рис. 13.5. Армирование хомутами
4. Расчет закладных деталей
Расчет производится по пп.3.44 –3.46 СНиП 2.03.0 – 84*.
Расчет анкеров, приваренных втавр к плоским элементам стальных закладных деталей на действие изгибающих моментов, нормальных и сдвигающих сил от статической нагрузки, расположенных в одной плоскости симметрии закладной детали (рис. 13.6), должен производиться по формуле
,.
где 
суммарная площадь поперечного сечения анкеров наиболее напряженного ряда;
наиболее растягивающее усилие в одном ряду анкеров;
сдвигающее усилие, приходящееся на один ряд анкеров;
– коэффициенты, рассчитываемые в зависимости от характеристик бетона и арматуры.
Рис. 13.6. Схема усилий, действующих на закладную деталь
Нормальная сила N считается положительной, если направлена от закладной детали. В случаях, когда 
, 
при вычислении по формулам получают отрицательные значения, их принимают равными нулю.
Конструкция сварных закладных деталей с приваренными к ним элементами, передающими нагрузку на закладные детали, должна обеспечивать включение в работу анкерных стержней в соответствии с принятой расчетной схемой. При расчете пластин и фасонного проката на отрывающую силу принимается, что они шарнирно соединены с нормальными анкерными стержнями. Толщина пластины должна удовлетворять технологическим требованиям сварки.
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 (*) подставляют 
и значение 
, вычисленное по формуле (**) при 
.
Общие сведения
В условиях центрального (осевого) растяжения находятся затяжки арок, нижние пояса и нисходящие раскосы ферм, стенки круглых в плане резервуаров и др. конструктивные элементы.
Рис.13.8. Центрально растянутые 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.
Рис. 13.9. Схема усилий в расчетном нормальном сечении
Рис. 13.10. Схема усилий в расчетном нормальном сечении
Рис. 13.11. Схема усилий в расчетном нормальном сечении
Обобщение
В расчетах по нормальным сечениям используются следующие гипотезы:
1. расчет производят по стадии III НДС;
2. растянутый бетон в работе (деформировании) не учитывают;
3. принята гипотеза о предельном равновесии, т.е. 
Случай 1 – случай больших эксцентриситетов
Изгиб
Рис. 13.12. Схема усилий в расчетном нормальном сечении я
Рис. 13.13. Расчетная схема внецентренно сжатого элемента (случай 1)
Внецентренное растяжение
Рис. 13.14. Схема усилий в расчетном нормальном сечении
Рис. 13.15. Расчетная схема внецентренно сжатого элемента (случай 2)
Внецентренное растяжение
Рис. 13.16. Схема усилий в расчетном нормальном сечении
Лекция 13
(продолжение)
Армирование сжатых элементов
Размеры сечений внецентренно сжатых элементов по п.5.3 СНиП 2.03.01.– 84* «Бетонные и железобетонные конструкции» и по п.8.2.2. СП 52 – 101 –2003 «Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры» должны приниматься, чтобы гибкость 
в любом направлении не превышала:
- для железобетонных элементов из тяжелого, мелкозернистого и легкого бетонов – 200;
- для колонн, являющихся элементами зданий – 120 и т.д.
Расстояние в свету между стержнями арматуры (или оболочками каналов) по высоте и ширине сечения должны обеспечивать совместную работу (деформирование) арматуры с бетоном и назначаться с учетом удобства укладки и уплотнения бетонной смеси. Расстояние принимается не менее наибольшего диаметра стержней, а также: при вертикальном бетонировании в монолитных колоннах оно должно быть не менее 50 мм; при горизонтальном бетонировании в сборных конструкциях оно может быть уменьшено до 25 мм для нижней арматуры и до 30 мм для верхней.
При стесненных условиях допускается располагать стержни арматуры попарно – пучками (без зазора между ними). При этом по п.8.3.3 СП 52 – 101 –2003 расстояние в свету между пучками должны быть не менее приведенного диаметра стержня, т.е.
,.
где 
диаметр одного стержня в пучке; 
число стержней в пучке.
Расстояние в свету между стержнями периодического профиля арматуры принимается по номинальному диаметру без учета выступов и ребер.
Для продольного армирования используют стали класса A400 (A – III) диаметрами от 12 до 40мм.
Насыщение поперечного сечения колонн продольной арматурой оценивается коэффициентом 
– коэффициентом армирования:
Минимальный процент содержания арматуры 0,05 принимается во внецентренно сжатых элементах, несущая способность которых при расчетном эксцентриситете используется менее чем на 50% независимо от гибкости элементов.
Оптимальное значение коэффициента армирования 
.
В поперечном сечении рабочие стержни размещают по периметру, у поверхности элемента, с соблюдением минимальной величины защитного слоя (для колонн – 20 мм).
Количество стержней продольной арматуры 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.
По п.5.18 СНиП 2.03.01.– 84* в линейных внецентренно сжатых элементах расстояние между осями стержней продольной арматуры должны приниматься в плоскости действия изгибающих моментов не более 500мм, т.е. 
; из плоскости действия изгибающих моментов – не более 400мм, т.е. 
.
В железобетонных стенах расстояние между стержнями вертикальной арматуры принимают не более удвоенной толщины стены, а горизонтальной – не более 400 мм.
По п.5.19 СНиП 2.03.01.– 84* во внецентренно сжатых элементах, несущая способность которых при заданном эксцентриситете продольной силы используется менее чем на 50%, а также в элементах с гибкостью 
, где по расчету сжатая арматура не требуется ,а количество растянутой арматуры не превышает 0,3%, допускается не устанавливать продольную и поперечную арматуру по граням, параллельным плоскости изгиба. При этом армирование по граням из плоскости изгиба производится с защитным слоем не менее 50 мм и не менее двух диаметров продольной арматуры.
У всех поверхностей железобетонных элементов, вблизи которых ставиться продольная арматура, должна предусматриваться также поперечная арматура, охватывающая крайние продольные стрежни. При этом расстояние между поперечными стержнями у каждой поверхности элемента должно быть не более 600 мм и не более удвоенной ширины грани элемента.
Во внецентренно сжатых элементах с центрально расположенной напрягаемой продольной арматурой (сваи) постановка поперечной арматуры не требуется, если сопротивление действию поперечных сил обеспечивается одним бетоном.
По п.5.22 СНиП 2.03.01.– 84* во внецентренно сжатых линейных элементах из тяжелого, мелкозернистого, легкого и поризованного бетона при наличии учитываемой в расчете сжатой продольной арматуры хомуты должны ставиться на расстоянии:
- при 
– не более 500 мм и не более 15d (вязаные каркасы) и 20d (сварные каркасы);
при 
– не более 400 мм и не более 12d (вязаные каркасы) и 15d (сварные каркасы).
Шаг s округляют до размеров, кратных 50 мм.
По п. 8.3.12 СП 52 – 101 –2003 во внецентренно сжатых линейных элементах при наличии необходимой по расчету сжатой продольной арматуры поперечную арматуру следует устанавливать с шагом не более 500 мм и не более 15d продольной арматуры.
Конструкция поперечной арматуры должна обеспечивать закрепление сжатых стержней от их бокового выпучивания в любом направлении и образования трещин.
Рис. 13.1. К армированию поперечными стержнями
Расстояние между хомутами внецентренно сжатых элементов в местах стыкования рабочей арматуры внахлестку без сварки должны быть не более 10d.
Диаметр хомутов в вязаных каркасах внецентренно сжатых элементов должен быть не менее 0,25d продольных стержней и не мене 5 мм.
Если насыщение элемента требуемой по расчету сжатой продольной арматурой составляет свыше 1,5%, а также, если все сечение сжато и общее насыщение растянутой и сжатой арматурой свыше 3%, расстояние между хомутами должно быть не более10d и не более 300 мм.
Если диаметр поперечных стержней не превышает 12 мм и половины толщины защитного слоя бетона, то поперечные стержни устанавливаются без расчета.
По длинным сторонам поперечного сечения при размере его более 800 мм устанавливают конструктивную арматуру из стержней диаметром не менее 12 мм на расстоянии 500 мм.
Рис. 13.2. Армирование внецентренно сжатых сечений при размере поперечного сечения выше 800 мм ( 
)
При армировании внецентренно сжатых элементов плоскими сварными каркасами два крайних каркаса (расположенные у противоположных граней) должны быть соединены друг с другом для образования пространственного каркаса. Для этого у граней элемента, нормальных к плоскости каркасов, должны ставиться поперечные стержни, привариваемые контактной сваркой к угловым продольным стержням каркасов, или шпильки связывающие эти стержни, на тех же расстояниях, что и поперечные стержни плоских каркасов.
Если крайние плоские каркасы имеют промежуточные продольные стержни, то они не реже чем через один и не реже чем через 400 мм по ширине грани элемента должны связываться шпильками с продольными стержнями, расположенными у противоположной грани. Шпильки допускается не ставить при ширине данной грани элемента не более 500 мм и числе продольных стержней у этой грани не более четырех.
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 (либо кольцевую арматуру) и сварные сетки из арматуры А240 (A-I), А300 (A-II), А400 (A-III) диаметром не более 14 мм и Вр500 (Bp-I).
По п.5.24 СНиП 2.03.0 – 84* размеры ячеек сетки должны быть не менее 45 мм, но не более 1/4 меньшей стороны сечения и не более 100 мм; диаметр навивки спиралей или диаметр колец принимается не менее 200 мм с шагом не менее 40 мм, но не более 1/5 диаметра сечения элемента и не более 100мм; шаг сеток принимается не менее 60 мм, но не более 1/3 меньшей стороны сечения элемента и не более 150 мм.
Сетки и спирали должны охватывать всю рабочую продольную арматуру.
Рис. 13.3. Косвенное армирование сжатых элементов
Опытами выявлено повышенное сопротивление сжатию бетона, заключенного внутри спирали: спираль подобно обойме сдерживает поперечные деформации бетона, сохраняя его несущую способность. Ядро, заключенное внутри спирали, 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.
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 процент армирования .
При усилении кольцевых участков внецентренно сжатых элементов сварные сетки косвенного армирования должны устанавливаться у торца в количестве не менее четырех на длине10d, считая от торца элемента (для продольной арматуры периодического профиля).
Дата: 2018-12-21, просмотров: 600.
