Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Особенности работы железобетонных сжатых элементов. Расчетные предпосылки

21.12.2018


Внецентренно сжатые элементы разрушаются либо вследствие исчерпания прочности сжатого бетона и сжатой арматуры (при действии сжимающей силы с небольшим эксцентриситетом), либо подобно разрушению нормального сечения при изгибе, ввиду одновременного исчерпания прочности растянутой арматуры и сжатого бетона в нормальном сечении (при действии сжимающей силы с относительно большим эксцентриситетом). Предельные деформации сжатого бетона ebu и сжатой арматуры еsu, работающих совместно, одинаковы

Тогда предельные сжимающие напряжения в продольной арматуре сжатых элементов osu = esuEs = Rb/Es/(veEb) = Rba/ve (здесь ve = еe/еb — отношение упругой части деформаций бетона к его полной деформации). К моменту разрушения внецентренно сжатых элементов ve = 0,2—0,33. Отсюда можно определить предельно возможные напряжения в сжатой арматуре: так, для бетона класса В40 и арматуры класса А500 osu < (3...5) aRbn = 4aRbn = 612 МПа. Эта величина несколько больше нормативного сопротивления арматуры. Эти вычисления необходимы, чтобы ограничить назначение высоких классов рабочей арматуры, так как прочность этой арматуры не будет полностью использована.

Во внецентренно сжатых элементах не рекомендуется применять напрягаемую высокопрочную арматуру, так как она, в зависимости от уровня напряжения, может оказывать неблагоприятное влияние на прочность, не оказывать никакого влияния, или очень незначительно повышать прочность. В то же время, как отмечено выше, применение напрягаемой арматуры бывает целесообразно для длинных гибких сборных элементов небольшого поперечного сечения (например, сборных колонн многоэтажных зданий) при их расчете на транспортные и монтажные нагрузки.

Поперечная арматура в сжатых элементах, обеспечивая проектное положение рабочей арматуры, предохраняет продольную арматуру от выпучивания и отрыва защитного слоя бетона. Поперечное армирование в виде спирали или колец (косвенное армирование) также повышает прочность элементов. Исследования показывают, что с уменьшением шага хомутов s несущая способность коротких сжатых элементов существенно увеличивается (l0/Def < 10 или l0/ief < 35, где Def, ief — диаметр ядра сечения элемента без учета защитного слоя и радиус инерции). Повышение несущей способности сжатых элементов с косвенной арматурой происходит за счет ограничения поперечных деформаций бетонного ядра колонны, потому что косвенная арматура, подобно металлической обойме, препятствует поперечному расширению бетона и сохраняет его несущую способность даже после появления продольных трещин. Это происходит до тех пор, пока напряжения в косвенной арматуре не достигнут предела текучести. Поэтому выгодно в качестве косвенной арматуры использовать навиваемую высокопрочную проволоку.

Поперечное армирование в виде сеток (косвенное армирование) используют также, чтобы увеличить несущую способность бетона под площадкой смятия: бетон армируют часто поставленными сварными сетками (рис. 5.7). Такие сетки работают на растяжение, ограничивая поперечные деформации бетона, и существенно повышают несущую способность. Увеличение несущей способности бетона происходит до тех пор, пока в стержнях сеток напряжения не достигнут нормативного сопротивления арматуры Rsn.

Для повышения прочности бетона применяют косвенное армирование в виде спиралей, колец, поперечных сеток. Спирали в плане должны быть круглыми, расстояния между витками спирали в осях должны быть не менее 40 мм и не более 100 мм и 1/5 диаметра сечения ядра колонны внутри спирали; спирали должны охватывать всю рабочую продольную арматуру; диаметр навивки спирали D > 200 мм.

Интересно, что в сжатых элементах бетон, подвергнутый двух- или трехосному обжатию (спиралью и продольной напрягаемой арматурой, или продольной силой) может выдерживать в 5...10 раз большие продольные деформации без разрушения, чем бетон в условиях одноосного обжатия. Поэтому при испытании колонн со спиральной арматурой в момент, когда напряжения в сечении достигают предела прочности, защитный слой уже разрушается и отслаивается, а разрушение бетона внутри ядра сечения еще не наступает. Увеличение продольных деформаций бетона в условиях косвенного армирования обусловливает возможность применения продольной арматуры из сталей повышенной прочности А500 и А600. Колонны с трехосным обжатием пока не применяются, хотя их повышенная прочность и трещиностойкость доказаны. Видимо, такие элементы требуют глубокого изучения.


Имя:*
E-Mail:
Комментарий: