Железобетон

СЖАТЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ, УСИЛЕННЫЕ КОСВЕННЫМ АРМИРОВАНИЕМ

Если в коротком центрально сжатом элементе уста­новить поперечную арматуру, способную эффективно сдерживать поперечные деформации, то этим можно су­щественно увеличить его несущую способность. Такое ар­мирование называется косвенным.

Исследовались различные виды косвенного армирова - ! ния. В практике для элементов с круглым или много­угольным поперечным сечением получило распростране­ние косвенное армирование элемента в виде спиралей или сварных колец (рис. IV.11,а). Для элементов с пря - ; моугольным сечением применяют объемное косвенное армирование в виде часто размещенных поперечных сварных сеток (рис. IV.11,6). Косвенное армирование в виде поперечных сеток часто применяют для местного усиления железобетонных сборных колонн вблизи сты­ков (рис. IV.11,в), а также под анкерами и в зоне анке­ровки предварительно напрягаемой арматуры (рис. 111.8).

Рис. IV. 12. Опытный образец цеитральио - сжатого элемента, усиленного спираль­ной арматурой, после испытания

Jnrbry

Опытами выявлено повышенное сопротивление бето­на сжатию в пределах ядра, заключенного внутри спира­ли или сварной сетки. Спирали и кольца, подобно обой­ме, сдерживают поперечные деформации бетона, возни­кающие при продольном сжатии, и тем обусловливают повышенное сопротивление бетона продольному сжатию, в том числе и после появления в нем первых продольных трещин. Бетон в пределах ядра сопротивляется внешним воздействиям даже после отслаивания наружного слоя бетона (рис. IV.12) и до тех пор, пока в поперечной ар­матуре напряжения не достигнут предела текучести.

Продольные деформации элементов, усиленных кос­венной арматурой, весьма велики и тем больше, чем силь­нее поперечное армирование.

Прочность сжатых элементов при наличии в них про­дольной и косвенной арматуры любого вида должна рас­считываться по формулам (IV.7), (IV.8), (IV.9), в кото­рых при расчете должна учитываться лишь часть бетон-
ого сечения, ограниченная крайними стержнями сеток, ольцами или спиральной косвенной арматурой, а війЄс - сопротивления бетона Rb должно приниматься приве­денное его сопротивление Rb. red, определяемое по эмпи - ическим зависимостям: при армировании сварными сетками

Rb.Ted = Rb + Фі-Ч-ту Rs (IV. 55)

При армировании спиралями и кольцам

Rbsed = Rb + TyRs (1 -7,5Ejdef). (IV.56)

© формуле (IV.55): Rs— расчетное сопротивление растяжению стержней сеток или спиралей; ц3іХу — коэффициент косвенного арми­рования сварными сетками:

M'S. acy = ("я ^sac lx + % Asy ly)/Aefs, (IV. 57)

Где Tlx, А$х, Їх — соответственно число стержней, площадь сечения одного стержня, его длина (считая в осях крайних поперечных стерж­ней; одного направления; пу, Asy, — то же, другого направления; Aef — площадь бетона, заключенного внутри контура сеток (считая в осях крайних стержней); s — шаг сеток (размер вдоль элемента); <р — коэффициент эффективности косвенного армирования:

Ф = 1/0,23*; где * = ~R%R (Rs и Rb в МПа). (IV.58)

Rb +

В формуле (IV.56): Еа — эксцентриситет приложения продольной вагрузкн (без учета влияния прогиба); Rs — расчетное сопротивле­ние растяжению спирали или колец; Def — диаметр бетонного сечения внутри спирали; ц — коэффициент косвенного армирования спиралью вли кольцами:

(і = 4AsciT/def s, (IV. 59)

Где As. cir — площадь поперечного сечения стержня спирали или ко­лец; s — шаг колец или навивки спирали.

Для элементов из мелкозернистого бетона следует принимать значение коэффициента р, согласно форму­лам (IV.57) и (IV.59), не более 0,04.

В случае применения продольной арматуры из высо­копрочных сталей классов A-IV, A-V, А-VI их расчетное Сопротивление сжатию в сжатых элементах с косвенным Армированием сварными сетками определяется по фор­муле

Rsc,Red = Rsc {1 + 6 KRs/Rsc)2' - Ш/[1 + б (.Rs/Rsc -1)1 < Rs-(iv.60) , В этой зависимости

F; 6 = 8,5ES tyQ/Rs 103, (IV. 61)

Где 0 = 0,8 + T) (Л,/Лі)(1 - 0,0Rb) (Rb в МПа)

При т) = 10 для арматуры класса A-IV и т)=25 для ар­матуры классов A-V и A-VI. Значение 0 принимается в

13-943 193 пределах 1<8<1,2 арматуре класса A-IV и 1 <8^1,6 при арматуре классов A-V и A-VI.

Граничное значение у вычисляют по формуле (11.42), в которой значение <о находят с учетом влияния косвен­ного армирования по экспериментальной зависимости

<о = а — ряй +6«0,9. (IV. 62)

В этой формуле Rb в МПа; 6=10ц<0,15, где ц вычисля­ется по формуле (IV.57) для сеток или (IV.59) для спи­ралей; аир — величины, устанавливаемые по указани­ям II.6, формуле (11.42), в которой os2 вычисляется для элементов с высокопрочной арматурой по зависимости

Os2 = (2 + 8,5ife) Јs 103, (IV.63)

Но принимается не более 900 МПа для арматуры класса A-IV и 1200 МПа для арматуры классов A-V и A-VI.

Гибкость элементов не должна превышать значений 55 при армировании сетками и l0/ief^.35 при ар­мировании спиралями; здесь имеется ввиду ге/ — радиус инерции части сечения элемента, вводимой в расчет.

Критическая сила внецентренно сжатого элемента с косвенным армированием определяется с учетом проги­ба элемента вследствие его деформирования. Для этого используется формула (IV.19)), в которой момент инер­ции вычисляется по части сечения, ограниченной край­ними стержнями сеток или спиралью (кольцами), а вы­ражение в целом должно быть умножено на коэффициент Фх = 0,25-f 0,05/0/се/, но не более 1, (IV.64)

Где cef равно высоте или диаметру бетонной части сече­ния, учитываемой в расчете. Кроме того, при пользова­нии формулой (IV.19) величину б необходимо вычислять не по формуле (IV.24), а по зависимости

6mm = O,5-O, OU0?2/<?e/-O, Oltfb, (IV.65)

В которой

Ф2 = 0,U0/ce/ — 1, но не более 1. (IV.66)

Косвенное армирование целесообразно по расчету, ес­ли несущая способность элемента, определяемая по при­веденным здесь формулам (при Aef и Rb,Red), выше его несущей способности, определяемой по полному сечению элемента и значению расчетного сопротивления бетона Rb без учета косвенной арматуры.

Элементы с косвенным армированием дополнительно рассчитывают против образования трещин в бетоие за­
щитного слоя в эксплуатационных условиях конструкции, Расчет выполняют по тем же формулам, по которым рас­читывают их прочность, но при эксплуатационных зна­Чениях нагрузок (при у/ = 1), с учетом всей площади бе­кона сечения элемента, при расчетных сопротивлениях ^бетона и арматуры по второй группе предельных состоя­ний, а именно: при Rb,Ser, Rs,Ser (раСТЯЖеНИе) И Flsc.Ser "(сжатие, но не более 400 МПа).

■ При определении в этом расчете граничного значе­ния относительной высоты сжатой зоны %у по формуле (11.42) принимают os2= 400 МПа, а величину <о прини­мают при р = 0,006." При расчете критической силы NCTtSar По формуле (IV. 19) величина бщіп, согласно формуле (IV.24), устанавливается при Rb. ser вместо Rb.

Граничные стержни сварных сеток, спирали и кольца должны охватывать все продольные рабочие стержни элементов.

Колонны с кольцевым и спиральным армированием целесообразно применять в условиях, когда при боль­ших нагрузках хотят получить элемент с возможно мень­шим поперечным сечением. Эффект косвенного армирова­ния резко снижается в гибких колоннах из-за продольно­го изгиба. Поэтому оно чаще всего практикуется для элементов с отношением /о/й^Ю.

(IV. 67)

Опыт применения косвенного, армирования показал, что приведенное сечение спирали (см. рис. IV.11,а)

Ared = Ixdi Asl/S

Должно составлять не менее 25 % площади сечения про­дольной арматуры, иначе спиральное армирование мало­эффективно. В практике спирали (кольца) изготовляют из арматурной стали классов A-I, А-И, A-III диаметром 6—14 мм или проволоки Вр-1, принимая их шаг не менее 40 мм и не более '/б диаметра сечения элемента, но не, более 100 мм. Спирали и кольца, образующие диаметр ■менее 200 мм, применять не рекомендуется.

(IV. 68) 195

Если через стык усилие от одного железобетонного элемента к другому передается не по всей поверхности торца, а только через ее часть — центрирующую про­кладку (рис. IV.12,в), то прочность элемента под про­кладкой проверяют по формуле

N < Rbjed Aloe,If

Где А, осі — площадь смятия; R*Hreii — приведенная призменная проч< •несть бетона, определяемая по формуле

Rbsed = Rb ФІос, ь + W^s ФL„e, s- (!V• 69)

В формуле (IV.69) коэффициент, учитывающий повышение несущей способности бетона прн местном смятии, принимаемый, согласно эм­пирической зависимости

Ф іос, ь=Уліос/А1 , (IV.70)

Но не более 3,5; Aj — площадь элемента; ф! ос,«— аналогичный коэф­фициент, относящийся к косвенному армированию

ФL0c, s= 4,5-3,5 Aloc/Aef (IV. 71)

Ц, ф, Rs оговорены выше. Площади Aef, Аюс, Ai см. на рис. IV. 12, в.

Интенсивность сетчатого армирования на единицу длины в одном и другом направлениях не должна отли-: чаться более чем в 1,5 раза. Для сварных сеток приме­няют ту же арматурную сталь, что и для спиралей. Раз­меры ячеек сеток принимают не менее 45 мм и не более 'Д меньшей стороны сечения элемента, но не более 100 мм; шаг 0 мм, но s^'/з ширины сечения и S^150 мм.

При усилении концевых участков сжатых элементов (см. рис. IV.11, в) устанавливают не менее четырех свар­ных сеток. Зона усиления по длине элемента должна быть не менее 10d при продольной арматуре из стержней периодического профиля и 20d при гладких стержнях.