Для построения эпюры материалов используется формула (3.27):

где ге=т1Ао -плечо внутренней пары, определяемое из расчета.

Для практического построения эпюры материалов приближенно принимают tj = 0,85. Тогда изгибающий

Рис. 3.22. Построение эпюры материалов при армировании вязаными каркасами

о,- - точки, где стержень нужен по расчету; 6 - точки, где стержень не вужеи

момент При известной площади сечения арматуры

Mce4=RaFanK = 0,85RFha. (3.100)

На участках, где Fa сохраняет постоянное значение, Мсеч будет постоянным и графически изобразится горизонтальной линией (рис. 3.22).

На участках, где соответствующие рабочие стержни отгибаются в сжатую зону, в формуле (3.100) значение Fa будет уменьшаться по мере приближения к опоре. Поэтому Мсеч тоже будет уменьшаться, и в результате эпюра материалов будет иметь ступенчатый характер.

При построении эпюры материалов необходимо проверять расположение точек начала и конца отгибов.

При обрыве стержней на эпюре материалов образуется ступенька, так как в этом месте резко изменяется площадь Fa при неизменном Ло. От точек теоретического обрыва стержни должны быть продолжены в зону анке-ровки (рис. 3.23).

Рис. 3.23. Построение эпюры материалов при армировании сварными каркасами

а - точки, где стержень иужеи по расчету; б - точки, где стержень не нужеи

Пример З.в. На балку действует расчетная поперечная сила Q = 150 ООО Н; размеры сечения балки 6=20 см, ft=50 см; бетон марки 200 (/?пр=9 МПа, Rp=0,75 МПа); поперечные стержни каркасов из обыкновенной арматурной проволоки класса В-1 (Них- -220 МПа); число поперечных стержней в каждой плоскости п=2. Определить площадь сечения поперечных стержней и их шаг и.

Решение. I. Рабочая высота балки /io = A-а=50-3=47 см.

2. Проверим необходимость расчета поперечной арматуры на прочность по формуле (3.70):

Q kiRp hho = 0,6-0,75-10«-20-47 = 42 300 Н< 150ООО Н.

Расчет поперечной .-ipMaTypbi на прочность необходим.

3. Проверим достаточность размеров поперечного сечения по (и>рмуле (3.71) : Q = 0,35 «прбАо = 0.35-9-102-20-47 = 296000 Н> > 150 ООО Н, т. е. сеченнс имеет достаточные размеры.

4. Определяем расстояние между поперечными стержнями из следующих условий:

а) согласно конструктивным требованиям, для приопорных участков балок высотой h>Ab см должно соблюдаться условие и</г/3=50/3=16,7 см и ы<50 см;

б) кроме того, по формуле (3.98) шаг поперечных стержней не должен превышать

и - -

1.5 /?пр bhl 1,5-0,7510-20-47« Q ~ 150000

= 33,2 см.

Из трех значений следует принять наименьшее, т. е. и = 16 см. 5. Найдем q%, принимая Qx-6=Q по формуле (3.92):

9х =

150 000*

225 108

%R bhl 8 0,75-10*-20-47« 8-15-10*-47«

= 848 Н/см.

6. Определяем ппощадь сечения fx одного поперечного стержня. По формуле (3.95)

9х«

848-16

/?..хП 220-10*2

= 0,308 см*.

Принимаем поперечные стержни d=7 мм (ж=0,385 см*) с шагом и = 16 см.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

1. Назовите основные виды изгибаемых железобетонных элемеитов.

2. Опишите характер разрушения железобетонного нормально армированного изгибаемого элемента.

3. Назовите два случая расчета изгибаемых элементов по нормальным сечениям.

4. Изобразите расчетную схему изгибаемого элемента, имеющего сечение любой симметричной формы, в предельном состоянии.

5. Какова расчетная схема изгибаемого элемента, имеющего прямоугольное сечение с одиночной арматурой, в предельном состоянии?

6. Какие задачи расчета изгибаемых элементов прямоугольного сечения могут решаться при помощи таблицы?

7. Нарисуйте расчетную схему изгибаемого элемента прямоугольного сечения с двойной арматурой в предельном состоянии.

8. Назовите особенности расчета тавровых, двутавровых сечений.

9. Объясните характер разрушения изгибаемого элемента по наклонному сечению от действия изгибающего момента и от поперечной силы.

10. В каких случаях необходима проверка расчета прочности по наклонному сечению?

11. Объясните назначение поперечной арматуры. Назовите ее основные виды.

12. Как строится эпюра материалов? . -.

Глава 4

СЖАТЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ

§ 1. КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ

Железобетонные элементы могут быть сжаты внешними продольными силами центрально, т. е. по оси поперечного сечения, или внецентренно.

Центральное сжатие - явление редкое, его можно осун],естпить только в лаборатории. В реальных условиях из-за несовершенства геометрических форм элементов конструкций, отклонения их реальных размеров от назначаемых по проекту, неоднородности бетона и других причин происходит внецентренное воздействие сил с так называемыми случайными эксцентрицитетами.

К центрально-сжатым элементам условно относят: промежуточные колонны в зданиях и сооружениях, верхние пояса ферм, загруженных по узлам, восходящие раскосы и стойки решетки ферм.

К внецентренно-сжатым элементам относятся крайние колонны промышленных и гражданских зданий, стойки эстакад, элементы рамных конструкций, арок и др.

Железобетонные колонны по конструкции делятся па три основных вида:

с гибкой продольной арматурой и поперечными стержнями или хомутами (рис. 4.1, а, б,);

с косвенной арматурой в виде спиралей или колец (рис. 4.1,в);

с жесткой (несущей) арматурой (рис. 4.1,г).

Выбор той или иной конструкции колонны зависит от назначения здания, способа его возведения, размера нагрузки, архитектурных и экономических соображений.

В настоящее время наибольшее распространение получили колонны, имеющие квадратное или прямоугольное поперечное сечение. Но при армировании спиралями плп сварными кольцами принимают обычно круглое или многоугольное поперечное сечение. В промышленном строительстве применяют колонны эффективного двутаврового поперечного сечения (преимущественно для тяжело пагружепных колонн).

Из трех основных видов колонн рассмотрим только кило1П1ы с гибкой продольной арматурой.

Такие колонны армируют продольными рабочими стержнями, связывая их в поперечном направлении, приваренными поперечными стержнями или привязанными хомутами (рис. 4.2). Несущая способность таких колонн обеспечивается совместной работой на сжатие бетона и продольной арматуры, принимающей на себя часть нагрузки.

V?777777p /y> /}W /} ,> /} } / /j>yMw}

V777/

Соединителмче стертни

/нитемние планки

Рис. 4.1. Колонны

о - с вязаными каркасами; б - со сварными каркасами; е - со спиралью или сварными кольцами; г - с жесткой арматурой

Рис. 4.2. Армирование железобетонных элементов при малых эксцентрицитетах продольной силы

1 - продольная арматура; 2 - хомуты

Основное назначение поперечной арматуры состоит в предотвращении преждевременного выпучивания рабочей арматуры вследствие продольного изгиба. Кроме того, поперечная арматура дает возможность образования пространственных арматурных каркасов.

При незначительных эксцентрицитетах продольного усилия поперечные сечения элементов назначают преимущественно квадратными.

При действии значительных моментов размеры поперечных сечений увеличивают в плоскости действия момента. В этих случаях целесообразны сечения прямоугольные, двутавровые и т. п.

Размеры сторон прямоугольных сечений колонн при величине их до 500 мм принимают кратными 50 мм; при больших величинах - кратными 100 мм. Колонны сечением менее 250X250 мм в монолитном железобетоне не рекомендуются из-за трудностей их бетонирования.

Для обычных, не сильно нагруженных колонн используется бетон марки 200.

Для колони промышленных зданий, несущих тяжелую крановую нагрузку, а также для нижних этажей многоэтажных зданий применяют бетон марок 300-400, а в отдельных случаях - 500 -600. Бетон марки 150 применяют только в колоннах, поперечные размеры которых назначают конструктивно.

В качестве продольной рабочей арматуры целесообразно использование горячекатаной стали классов, А-П и А-1И, а для поперечного армирования - обыкновенной арматурной проволоки класса В-1 и горячекатаной стали класса А-1.

Продольную арматуру следует назначать по возможности больших диаметров (12-40 мм), так как толстые стержни менее гибки.

В поперечном сечении колонны стержни продольной арматуры располагают у поверхностей элемента (с необходимым защитным слоем бетона). Расстояние между, продольными стержнями должно приниматься не менее. 30 мм и не менее диаметра стержней.

Арматура изготовляется в виде сварных или вязаных каркасов. Пространственные сварные каркасы выполняют сваркой отдельных плоских каркасов (рис. 4.3, а, б,) либо из двух плоских каркасов при помощи поперечных соединительных стержней. В вязаных каркасах стержни продольной арматуры объединяют в простив