ЖБК. Курс лекций. Курс лекций по дисциплине Железобетонные конструкции для специальностей Архитектура иПромышленное и гражданское строительство
 Скачать 1.89 Mb.
|
|
8.4. Сжатые элементы, усиленные косвенным армированием Если в коротком сжатом элементе установить поперечную арматуру, способную эффективно сдерживать поперечные деформации, этим можно существенно увеличить его несущую способность. Такое армирование называется косвенным. Для круглых и многоугольных поперечных сечений применяют косвенное армирование в виде спиралей или сварных колец (рис. 49, а), для прямоугольных сечений – в виде часто размещенных поперечных сварных сеток (рис. 49, б). а) б) К  освенное армирование применяют вблизи стыков сборных колонн, под анкерами и в зоне анкеровки предварительно напряженной арматуры для местного усиления.Рис. 49. Сжатые элементы, усиленные косвенным армированием: а – спиралями или кольцами; б – сварными сетками Это объясняется повышенным сопротивлением бетона сжатию в пределах ядра, заключенного внутри спирали или сварной сетки. Спирали, кольца, сетки подобно обойме сдерживают поперечные деформации бетона, возникающие при продольном сжатии, и тем самым обуславливают повышенное сопротивление бетона продольному сжатию. При расчете прочности сжатых элементов с косвенной арматурой учитывают лишь часть бетонного сечения Aef, ограниченную крайними стержнями сеток, кольцами или спиральной арматурой. Вместо сопротивленияRb применяют приведенное сопротивление Rb,red, которое определяется при армировании сварными сетками, как:  ,где Rs,xy – расчетное сопротивление арматуры сеток;  - коэффициент косвенного армирования сетками,где  - соответственно число стержней, площадь поперечного сечения и длина стержня сетки (в осях крайних стержней) в одном направлении (рис. 49, б); - то же, в другом направлении;Aef – площадь сечения бетона, заключенного внутри контура сеток; s – расстояние между сетками; φ – коэффициент эффективности косвенного армирования, определяемый по формуле:  , где  , Rs,xyиRbв МПа. 8.5. Расчет прочности элементов на местное действие нагрузки 1. Местное сжатие (смятие). При местном сжатии прочность бетона выше, чем обычно. Повышение прочности бетона зависит: - от схемы приложения нагрузки;  - от вида бетона; - от наличия косвенного армирования в месте локального приложения силы.  Проявление увеличения прочности в месте локального приложения силы встречается: - при опирании колонны на фундамент;  - при опирании колонны на колонну;  - при опирании балок на стены;  - при опирании колонн или других элементов на опорные плиты (плиты перекрытия, фундаментные плиты). Расчет прочности элементов на местное сжатие (смятие): а) элементы без косвенного армирования: Условие прочности:  , где ψ – коэффициент, зависящий от характера распределения местной нагрузки; при равномерно распределенной нагрузке ψ = 1, при неравномерном (под концами балок, прогонов, перемычек) ψ = 0,75; Rb,loc – расчетное сопротивление бетона смятию, определяемое по формуле:  , где α – зависит от класса бетона,  , Aloc1 – площадь смятия, Aloc2 – расчетная площадь смятия, включает участок, симметричный по отношению к площади смятия (схемы для определения Aloc2приведены в СНиП 2.03.01-84* «Бетонные и железобетонные конструкции»). б) элементы с косвенным армированием в виде сварных поперечных сеток: Условие прочности:  ,где Rb,red – приведенная призменная прочность бетона при расчете на местное сжатие, определяемое по формуле:  , где Rs,xy – расчетное сопротивление арматуры сеток, МПа; φ – коэффициент эффективности косвенного армирования, определяемый по формуле: , где ; - коэффициент косвенного армирования сетками, где - соответственно число стержней, площадь поперечного сечения и длина стержня сетки (в осях крайних стержней) в одном направлении; - то же, в другом направлении; , но не более 3,5, Aloc1 – площадь смятия, Aloc2 – расчетная площадь смятия, включает участок, симметричный по отношению к площади смятия; φs – коэффициент, учитывающий влияние косвенного армирваония в зоне местного сжатия, зависит от схемы приложения местной нагрузки. 2. Продавливание. Расчет на продавливание производят для следующих конструкций: - плиты при локальном приложении нагрузки; - фундаменты под колонны; - свайные ростверки. Продавливание может возникнуть в конструкциях, когда к ним приложена нагрузка на ограниченной площади. Продавливание происходит по боковой поверхности пирамиды, грани которой наклонены под углом 450 (рис.50). Продавливанию сопротивляется бетон, работающий на срез с расчетным сопротивлением, равным Rbt. Очевидно, что чем выше класс бетона и чем больше площадь боковой поверхности пирамиды, тем выше сопротивление продавливанию. У  словие прочности:  ,г Рис. 50. Пирамида продавливания де F – продавливающая сила (принимается равной силе, действующей на пирамиду продавливания, за вычетом нагрузок, приложенных к большему основанию по плоскости расположения растянутой арматуры); α – коэффициент, зависящий от вида бетона (для тяжелого бетона α = 1); um – среднеарифметическое значений периметров верхнего и нижнего оснований пирамиды, образующейся при продавливании в пределах рабочей высоты сечения. Если условие прочности не соблюдается, а увеличить Rbt или h0нет возможности, то устанавливают хомуты, нормальные к плоскости плиты, а расчет производят из условия:  , но не более 2Fb,где  , Fsw определяется как сумма всех поперечных усилий, воспринимаемых хомутами, пересекающими боковые грани расчетной пирамиды продавливания, по формуле  , где Rsw = 175 МПа независимо от класса стали. Лекция №9. Растянутые элементы 9.1. Конструктивные особенности Центрально-растянутые элементы – это элементы, в нормальном сечении которых точка приложения продольной растягивающей силы N совпадает с точкой приложения равнодействующей усилий в продольной арматуре. К центрально-растянутым элементам относятся затяжки арок, нижние пояса и нисходящие раскосы ферм и другие элементы (рис. 51).  Рис. 51. Центрально-растянутые элементы. Центрально-растянутые элементы проектируют, как правило, предварительно-напряженными. Основные принципы конструирования центрально-растянутых элементов: - стержневую рабочую арматуру без предварительного напряжения соединяют по длине сваркой; - стыки внахлестку без сварки допускаются только в плитных и стеновых конструкциях; - растянутая предварительно-напряженная арматура в линейных элементах не должна иметь стыков; - в поперечном сечении предварительно напряженную арматуру размещают симметрично (чтобы избежать внецентренного обжатия элемента); Внецентренно-растянутые элементы – это элементы, которые одновременно растягиваются продольной силой N и изгибаются моментом М, что равносильно внецентренному растяжению силой N с эксцентриситетом  eoотносительно продольной оси элемента. При этом различают 2 случая: когда продольная растягивающая сила N приложена между равнодействующими усилий в растянутой и сжатой арматуре, и положение, когда сила приложена за пределами данного расстояния.К внецентренно-растянутым элементам относятся нижние пояса безраскосных ферм и другие конструкции. Внецентренно-растянутые элементы армируют аналогично изгибаемым элементам, а при положении N в пределах сечения – аналогично армированию центрально-растянутых элементов. Внецентренно-растянутые также обычно подвергаются предварительному напряжению, что существенно повышает их трещиностойкость. 9.2. Расчет прочности центрально-растянутых элементов Разрушение центрально-растянутых элементов происходит после того, как в бетоне образуются сквозные трещины, и он выключится из работы, а в арматуре напряжения достигнут предела текучести. Несущая способность центрально-растянутого элемента обусловлена предельным сопротивлением арматуры без участия бетона:  ,где Rs– расчетное сопротивление арматуры растяжению, As,tot – площадь сечения всей продольной арматуры. 9.3. Расчет прочности внецентренно-растянутых элементов Расчет должен производиться в зависимости от положения продольной силы N. Случай малых эксцентриситетов (продольная сила N приложена между равнодействующими усилий в растянутой и сжатой арматуре (рис. 52)).  Рис. 52. Расчетная схема внецентренно-растянутого элемента с малым эксцентриситетом В этом случае всё сечение растянуто. В предельном состоянии в бетоне образуются сквозные поперечные трещины. Бетон в работе не участвует. Разрушение элемента происходит, когда напряжения в продольной арматуре достигнут предельного значения:  ;  .Случай больших эксцентриситетов (продольная сила N приложена за пределами расстояния между равнодействующими усилий в растянутой и сжатой арматуре (рис. 53)).  Как и при изгибе, часть сечения сжата, а часть растянута. Вследствие образования трещин в бетоне растянутой зоны растягивающие усилия воспринимаются арматурой. Рис. 53. Расчетная схема внецентренно-растянутого элемента с большим эксцентриситетом Несущая способность элемента обусловлена предельным сопротивлением растяжению арматуры растянутой зоны, а также предельным сопротивлением сжатию бетона и арматуры сжатой зоны:  ;при этом высота сжатой зоны x определяется из условия  . Если полученное значение  , в условие прочности подставляется  .Приложение 1
|
