Зліва: схема армування стиснутих елементів: 1) поздовжні стрижні; 2) поперечні;
Справа: армування стиснутих елементів з випадковими ексцентриситетами
Арматура стиснутих елементів складається з поздовжніх і поперечних стрижнів (хомутів), розташованих, як правило, на рівних відстанях один від одного. Поздовжня арматура ставиться з розрахунку і сприймає частина навантаження, що діє на елемент. Хомути, в основному, призначені для забезпечення проектного положення арматури і для запобігання витріщення поздовжніх стрижнів при дії зовнішнього навантаження. Крім того, хомути перешкоджають розвитку поперечних деформацій елемента, тим самим не скільки підвищуючи опірність бетону стиску.
Колони перерізом 400х400 мм можна армувати чотирма стержнями. Якщо плоскі каркаси протилежних граней колони мають проміжні поздовжні стрижні, то останні принаймні через один і не рідше ніж через 400 мм пов'язують між собою за допомогою шпильок. Шпильки не ставлять при ширині грані колони 500 мм, якщо число стрижнів у цій межі не перевищує 4.
Поперечні стрижні (хомути) повинні розташовуватися на відстанях не більше 15d в в'язаних каркасах і 20d в зварних (d - найменший діаметр поздовжніх стиснутих стрижнів). Відстань між поперечними стрижнями (хомутами) у всіх випадках не повинна перевищувати 500 мм. Відстань між хомутами в межах стику стислій арматурs внахлестку без зварювання повинно бути не більше 10d.
Діаметр поперечних стержнів (хомутів) встановлюють без розрахунку і в в'язаних каркасах приймають рівним не менше 5 мм, а також не менше 0,2d при хомутах зі звичайної дроту класу В-I діаметром 5 мм або зі сталі класу А-III і 0,25 d при хомутах зі сталі інших видів (d - найменший діаметр поздовжніх стиснутих стрижнів).
У зварних каркасах мінімальний діаметр поперечних стрижнів приймають з умови зварювання.
Для елементів з круглим або багатокутний поперечний переріз набуло поширення непряме армування у вигляді спіралей або зварних кілець. Для елементів з прямокутним перетином застосовують об'ємне непряме армування у вигляді часто розміщених поперечних зварних сіток. Непряме армування у вигляді поперечних сіток широко застосовують для місцевого посилення залізобетонних збірних колон поблизу стиків а також в зоні анкерування попередньо напруженої арматури.
Спіралі і кільця, подібно обоймі, стримують поперечні деформації бетону, що виникають при поздовжньому стисканні, і тим обумовлюють підвищений опір бетону подовжньому стиску, в тому числі і після появи в ньому перше поздовжніх тріщин.
Непряме армування доцільно з розрахунку, якщо несуча здатність елемента, що визначається за формулами, вище його несучої здатності, яка визначається за повного перерізу елемента і значенням розрахункового опору бетону Rb без урахування непрямої арматури.
У разі колон, що проходять наскрізь через кілька поверхів, по крайней мере, кутові поздовжні стрижні повинні бути пропущені через перекриття в якості сполучної арматури з вищерозміщеної колоною. Необхідні для цієї мети стрижні повинні бути відігнуті.
9. Розрахунок утворення тріщин в центрально розтягнутих попередньо напружених елементах.
При проектуванні залізобетонних конструкцій треба забезпечити не тільки їх міцність (перша група граничних станів), а й необхідну тріщиностійкість і жорсткість (друга група граничних станів).
Під трещиностойкостью залізобетонних конструкцій розуміють їх опір утворенню і розкриття тріщин.
1.1. Розрахунок по утворенню нормальних тріщин
В основу розрахунку покладено стадія Іа напружено-деформованого стану залізобетонного елемента.
- Вважається справедливою гіпотеза плоских перетинів;
- Напруження в бетоні розтягнутої зони розподілені рівномірно і дорівнюють величині; епюра напружень в бетоні розтягнутої зоні може бути замінена прямокутної;
- Найбільше відносне подовження крайнього розтягнутого волокна приймають рівної граничною розтяжності бетону
- Епюра напружень в стислій зоні залишається трикутної. якщо відсутні непружні деформації (необхідно дотримуватися умова (8.7, Кудзіс));
- Напруження в напруженій арматурі в момент утворення тріщин визначаються як сума значень попереднього напруження (з урахуванням втрат і коефіцієнта точності натягу) і збільшення напруги за рахунок деформацій розтягнутого бетону після погашення його обтиску:
- Напруження в ненапружуваній арматурі попередньо напружених залізобетонних конструкцій дорівнюють сумі значень стискає напруги від усадки і повзучості бетону і збільшення розтягуючого напруги за рахунок деформацій розтягнутого бетону
де Р - зусилля попереднього обтиску.
Величина може бути знижена на 20-30% для врахування впливу слу-чайного ексцентриситету.
В умовах розтягування працюють нижні пояси ферм і елементи решітки, затягування арок, стінки круглих і прямокутних резервуарів і ін.
Для розтягнутих елементів ефективне застосування високоміцної попередньо напруженої арматури. З метою обмеження ширини розкриття тріщин доцільно застосовувати менші діаметри при більшій кількості стрижнів.
При центральному розтягу до появи тріщин велика частина зусиль N сприймається бетоном і менша - поздовжньою арматурою. Напруження в арматурі перед появою тріщини в бетоні
ss = ebtu Es »15 × 10 -5 × 20 × 10 4 = 30 МПа.
Після появи тріщини всіх зусиль в перерізі з тріщиною сприймаються арматурою, в результаті чого напруги в ній різко збільшуються.
Міцність центрально-розтягнутого елемента буде забезпечена при виконанні умови
де h - коефіцієнт, що враховує збільшення розрахункового опору попередньо напруженої арматури.
Характер руйнування позацентрово розтягнутих елементів залежить від величини ексцентриситету. При цьому можливі два випадки.
Випадок 1 - зовнішня поздовжня сила прикладена між рівнодійними зусиль в арматурі (малі ексцентриситети).
Умови міцності отримують, склавши рівняння рівноваги моментів (щодо центрів тяжіння арматури):
Випадок 2 - зовнішня поздовжня сила знаходиться за межами відстані між рівнодійними зусиль в арматурі (великі ексцентриситети).
Умови міцності візьмуть вигляд:
10. Конструювання плит.
Плити перекриттів спираються на ригелі, працюючи на вигин і для зменшення витрати матеріалу проектуються полегшеними пустотними і ребристими. При видаленні бетону з розтягнутої зони зберігають лише ребра, шириною, необхідної для розміщення зварних каркасів і забезпечення міцності панелей по похилому перерізі. При цьому плита в прольоті між ригелями працює на вигин між ребрами. При необхідності влаштування гладкого стелі створюється нижня полиця, утворює замкнуту порожнину. Верхня полиця плити також працює на місцевий вигин між ребрами.
Загальний принцип проектування плит перекриттів будь-якої форми поперечного перерізу полягає у видаленні можливо більшого обсягу бетону з розтягнутої зони зі збереженням вертикальних ребер, що забезпечують міцність елемента по похилому перерізі, в ув'язці з технологічними можливостями виробника.
Розрахунковий проліт плит l0 приймають рівним відстані між осями її опор; при тому, що спирається по верху ригелів l0 = l - b / 2 (b - ширина ригеля); при тому, що спирається на полиці ригелів l0 = l - а - b (a - розмір полиці). При тому, що спирається одним кінцем на ригель, іншим на стінку розрахунковий проліт дорівнює відстані від осі опори на стіні до осі опори в ригелі.
Висота перерізу плити h повинна бути підібрана так, щоб поряд з умовами міцності були задоволені вимоги жорсткості (граничних прогинів). При прольотах 5. 7 м висота перетину плити визначається головним чином вимогами жорсткості.
Висоту перерізу попередньо напружених плит можна попередньо призначати різною: • h = l0 / 20 - для ребристих, h = l0 / 30 - для пустотних плит.
При розрахунку міцності по вигинає моменту ширина ребра дорівнює сумарній ширині всіх ребер плити; розрахункову ширину стислій полки приймають рівною повної ширині панелі. Таким чином, розрахунок міцності плит зводиться до розрахунку таврового перетину з полицею в стислій зоні. У більшості випадків нейтральна вісь проходить в межах товщини стислій полки. Для випадків, коли і нейтральна вісь перетинає ребро, розрахунок ведуть з урахуванням стиснення в ребрі.
Поперечну арматуру плити розраховують з умови міцності по похилому перерізі по розрахунковій ширині ребра b, - дорівнює сумарній ширині всіх ребер перетину. У багатопустотних плитах висотою менше 300 мм допускається поперечну арматуру не встановлювати, якщо в ньому немає потреби за розрахунком.
Полку плити працює на місцевий вигин як частково затиснена на опорах прольотом l0, що дорівнює відстані у світлі між ребрами. В ребристих плитах ребрами вниз защемлення полки створюють заливкою бетоном швів, що перешкоджає повороту ребра Згинальний момент ql ^ 2/11.
Застосовують зварні сітки і каркаси зі звичайної арматурного дроту і гарячекатаної арматури періодичного профілю. Як напружувана поздовжньої арматури застосовують стрижневу арматуру класів A-IV, A-V, Ат-IVc, Ат-V, високоміцний дріт і канати. Армувати можна без попереднього напруження арматури, якщо проліт панелі менше 6 м.Продольную робочу арматуру розташовують по всій ширині нижньої полиці перетину пустотних панелей і в ребрах ребристих панелей.
Поперечні стрижні об'єднують з поздовжньою монтажної або робочої ненапрягаемой арматурою в плоскі зварні каркаси, які розміщують в ребрах плит.
До кінців поздовжньої ненапрягаемой арматури ребристих плит приварюють анкери з куточків або пластин для закріплення стрижнів на опорі. Суцільні плити з важкого і легкого бетонів армують поздовжньою арматурою, що напружується і звареними сітками. По чотирьох кутах плит закладають монтажні петлі. У місцях установки петель суцільні панелі армують додатковими верхніми сітками.
Монтажні з'єднання плит всіх типів виконують зварюванням сталевих закладних деталей і заповненням бетоном швів між плитами.