ранствепный каркас хомутами при помощи вязальной проволоки (рис. 4.3. е. г).

В сварных каркасах все поперечные стержни приваривают ко всем угловым стержням. Хомуты вязаных каркасов должны быть размещены так, чтобы продольные стержни, по крайней мере через один, располагались в местах перегиба хомутов, а сами перегибы - на расстояниях в плане не более 400 мм. При щирине гра-

hiBDD

h>eOD

приварка

80D<hu10P.O

W00<hil500

Рис. 4.3. Армирование впецент-ренно-сжатых колони прямоугольного сечения

НИ сечения ие более 400 мм и числе продольных стержней у каждой грани не более четырех все продольные стержни охватываются одним хомутом. Во всех других случаях устанавливают дополнительные хомуты (см. рис. 4.3. в) или поперечные стержни с крюками - шпильками (см. рис. 4.3, г).

Поперечные стержни (хомуты) должны располагаться на расстояниях не более 15 d в вязаных каркасах и 20 d в сварных {d - наименьший диаметр продольных сжатых стержней). Расстояние между поперечными стержнями (хомутами) во всех случаях не должно пре-вьш1ать 500 мм. В пределах стыка сжатой арматуры внахлестку без сварки расстояние между хомутами должно быть не более 10 d.

Диаметр поперечных стержней (хомутов) устанавливают без расчета и в вязаных каркасах принимают равным ие менее 5 мм, а также ие менее 0,2 d при хомутах из обыкновенной проволоки класса B-I диамет-

ром 5 мм или из стали класса A-III и 0,25 d при хомутах, нз стали других видов (d - наименьший диаметр продольных сжатых стержней).

В сварных каркасах минимальный диаметр поперечных стержней принимают по условиям сварки.

Хомутыв гФго

шаеЗВО \ V

шаг 300

Хсмуты0С

.Хомуты!, шаг300\

.20го

£

(2020

2Ф20 I 2Ф20

ХомутыФв tuaefSO 20ZD

Хомутыфб 2020

Рис. 4.4. Пример армирования внецентренио-сжатой колонны прямоугольного сечении

На рис. 4.4 показан пример армирования колонны одноэтажного промышленного здания.

В сжатых элементах наибольший процент продоль-гюго армирования обычно не превышает 3%. а наимень-!пий должен быть не менее 0,3-0,5%.

Оптимальный процент армирования по экономическим соображениям составляет 0,8-1,5%.

При действии продольной силы с малым эксцентрицитетом или при сильной растянутой арматуре сечение элемента может оказаться полностью сжатым или иметь незначительную растянутую зону. Соответственно арматура А сжата, а арматура А, расположенная у грани, более удаленной от продольной силы, может быть и сжатой, и растянутой. Разрушение элемента в этом случае начинается со стороны сжатой зоны (случай второй), что отвечает условию 5>н.

Таким образом, на основании опытов различают два основных случая разрушения внецентренно-сжатых элементов.

1. Первый случай (случай больших эксцентрицитетов), когда напряженное состояние приближается к изгибу и определяется в предельном состоянии достижением расчетного сопротивления в растянутой арматуре и сжатом бетоне.

2. Второй случай (случай малых эксцентрицитетов), когда напряженное состояние приближается к центральному сжатию и определяется в предельном состоянии достижением расчетного сопротивления в сжатом бетоне.

Границей между этими двумя случаями является граница переармирования или условие прочности сжатой зоны бетона для изгибаемых элементов. В общем случае для сечений, имеющих по крайней мере одну ось симметрии и эксцентрицитет в плоскости, проходящей через эту ось, будем иметь:

при ggn -первый случай (случай больших эксцентрицитетов) (4.2);

при >в-второй случаи (случай малых эксцентрицтетов) (4.3).

§ 3. РАСЧЕТ ПРОЧНОСТИ ВНЕЦЕНТРЕННО-СЖАТЫХ ЭЛЕМЕНТОБ ЛЮБОЙ СИММЕТРИЧНОЙ ФОРМЫ ПО ПЕРВОМУ СЛУЧАЮ

(СЛУЧАЙ БОЛЬШИХ ЭКСЦЕНТРИЦИТЕТОВ)

В этом случае расчет в предельном состоянии по прочности производится при следующих предпосылках:

криволинейная эпюра нормальных напряжений в сжатой зоне бетона принимается прямоугольной при постоянном расчетном сопротивлении для заданной марки бетона и переменной высоте сжатой зоны, зависящей от марки бетона;

Виецентренно-сжатыми элементами называют такие, которые подвергаются действию продольной сжимающей силы независимо от величины ее эксцентрицитета (расстояния от сжимающей силы до центра тяжести сечения).

При расчете внецентренно-сжатых железобетонных элементов всегда должен учитываться случайный эксцентрицитет вся, обусловленный неоднородностью бетона по сечению элемента и другими случайными факторами, при этом вся должен суммироваться с эксцентрицитетом продольной силы, полученным из статического расчета.

Значения случайного экцентрицитета принимают равным не менее: 1/600 свободной (расчетной) длины элемента, 1/30 высоты сечения элемента, или 1 см. Таким образом, для получения общего эксцентрицитета во необходимо случайный эксцентрицитет суммировать с расчетным эксцентрицитетом продольного сжимающего усилия:

ео = «сл + ео.р, (4.1)

где во р - расчетный эксцентрицитет.

Центрально-сжатые элементы рассчитывают как внецентрепно-сжатые со случайными эксцентрицитетами.

Характер разрушения виецснтренно-сжатых железобетонных элементов зависит от эксцентрицитета продольной силы во и армирования сжатой и растянутой зон сечения элемента.

При загружении элемента продольной силой с большим эксцентрицитетом или при наличии в растянутой зоне не очень сильной арматуры разрушение начинается со стороны растянутой грани сечения. Вначале появляются трещины в растянутом бетоне, которые по мере увеличения напряжений в арматуре раскрываются все шире; нейтральная ось перемещается ближе к сжатой грани. Когда в растянутой арматуре достигается предел текучести, начинается разрушение элемента, вызванное достижением предельных сопротивлений в сжатом бетоне и сжатой арматуре. Такой вид разрушения вне-цептренно-сжатых элементов (случай первый) наблюдается при относительной высоте сжатой зоны gR, где 5к определяется по формуле (3.15).

расчстлое сопротивление бетона принимается равным /?„],;

напряжение в растянутой арматуре равно Ra,

напряжение в сжатой арматуре - R.c при условии, что 2а>2б (где Za И Zo - рзсстояния ОТ армзтуры А до арматуры А и до равнодействующей сжимающих напряжений в бетоне);

сопротивление бетона растяжению не учитывается.

Эти препосылки совпадают с предпосылками расчета изгибаемых элементов с двойной арматурой.

Рис. 4.5. Схема действия усилий в поперечном сечении внецеитренно-сжатого элемента (первый случай)

RnpFff

Схема действующих усилий в предельном состоянии показана иа рис. 4.5,а.

Поскольку характер разрушения установлен и заданы напряжения в арматуре и бетоне, для расчета достаточно уравнений равновесия (3.2).

Из уравнения моментов относительно точки приложения равнодействующей усилий в арматуре А (рис. 4.5, б, в) можно получить условие прочности:

(4.4)

В котором правая часть совпадает с условием прочности для изгибаемых элементов с двойной арматурой, одесь

Из уравнения равновесия проекций на продольную ось элемента можно 1юлучить второе условие:

(4.5)

Положение нейтральной оси (при проверке прочности сечения) удобно определять из уравнения моментов относительно точки приложения продольной силы

где Sbn = F («-2б) - статический момент площади сечеиия сжатой зоны бетона относительно оси, проходящей через точку приложения продольной силы Л/.

Перед вторым слагаемым формулы (4.6) знак плюс применяется, когда сила расположена за пределами расстояния между равнодействующими усилий в арматуре А и А; знак минус - в остальных случаях.

Если условие Zazo пе выполняется, сжатая арматура может быть расположена близко к нейтральной оси и напряжения в ней будут существенно меньше Ra.c. В таком случае для определения напряжений в арматуре А надо обратиться к рассмотрению деформаций. Полагая, например, что деформации пропорциональны расстояниям от нейтральной оси, и задаваясь предельными деформациями бетона и арматуры, можно определить искомые напряжения. Нормы рекомендуют в подобных случаях определять площадь сечения растянутой арматуры для элементов любой симметричной формы из условия

Ме<РаРагг (4.7)

или для прямоугольного сечеиия из условия

Ne< RF(ho - a) (4.8)

Если расчет по этим формулам приводит к меньшей несущей способности сечения по сравнению с полученной без учета сжатой арматуры, то в расчете следует принимать F = 0.

§ 4. РАСЧЕТ ПРОЧНОСТИ ВНЕЦЕНТРЕННО-СЖАТЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ЛЮБОЙ СИММЕТРИЧНОЙ ФОРМЫ ПО ВТОРОМУ СЛУЧАЮ (СЛУЧАЙ МАЛЫХ ЭКСЦЕНТРИЦИТЕТОВ)

В этом случае при уменьшении эксцентрицитета от его значения на границе с первым случаем напряжение в армачуре А, уменьшаясь, доходит до нуля, а затем становится сжпмающим.

Поскольку напряжение в арматуре А в предельном состоянии остается, таким образом, неопределенным