Расстояние между стержнями поперечной арматуры

Поперечную арматуру следует устанавливать исходя из расчета на восприятие усилий, а также с целью фиксации в проектном положении и предотвращения бокового выпучивания в любом направлении продольных стержней. Любая продольная арматура, установленная у поверхности железобетонной конструкции, должна охватываться поперечной арматурой, устанавливаемой с шагом не более 500мм и не более удвоенной ширины грани элемента.

В плитах (высотой менее 300мм) и балках (высотой менее 150мм), при обеспечении прочности на поперечную силу, допускается поперечную арматуру не устанавливать. В плитах (высотой более 300мм) и балках (высотой более 150мм) поперечная арматура устанавливается по расчету и по конструктивным соображениям с шагом:

а) на приопорных участках длиной 0,25l:

— при h £ 450мм — не более 0,5h и 150мм;

— при h > 450мм — не более h/3и 300мм;

б) в средней части элемента независимо от высоты — не более 3/4h и 500мм;

в) по всей длине элемента из условия обеспечения работы продольной арматуры, установленной по расчету в сжатой зоне сечения:

- при f_yd £400Н/мм² — не более 500мм и не более 15Æ и 20Æ в вязаных и сварных каркасах соответственно;

- при f_yd ³ 450Н/мм² — не более 400мм и не более 12Æ и 15Æ в вязаных и сварных каркасах соответственно.

Во внецентренно сжатых линейных элементах поперечная арматура должна ставиться с шагом, не более:

- на участках стыковки без сварки продольной рабочей арматуры — 10Æ;

- если площадь сечения сжатой арматуры S₂по расчету более 1,5 % — 10Æ и не более 300мм;

- если все сечение сжато и общая площадь сечения арматуры S₁ и S₂по расчету более 3 % — 10Æ и не более 300 мм.

Поперечное армирование коротких консолей колонн выполняется горизонтальными и наклонными (угол наклона 45°) хомутами. Шаг хомутов должен быть не более 0,25h (где h — высота консоли), 12Æ (где Æ — диаметр продольной растянутой арматуры консоли) и не более 150 мм.

Во внецентренно сжатых элементах с косвенным армированием в виде сеток или в виде ненапрягаемой спиральной или кольцевой арматуры должны быть приняты (из арматуры класса S240, S500 диаметром не более 14мм):

- размеры ячеек сеток — не менее 45 мм, не более 100 мм и не более 1/4 размера меньшей стороны сечения;

- шаг сеток — не менее 60 мм, не более 150 мм и не более 1/3 размера меньшей стороны сечения;

- диаметр навивки спиралей или диаметр колец — не менее 200 мм;

- шаг навивки спиралей или шаг колец — не менее 40 мм, не более 100 мм и не более 1/5 диаметра бетонного сечения, ограниченного спиралью или кольцом.

При усилении торцов внецентренно сжатых элементов следует устанавливать не менее четырех сеток на длине 15Æ (если продольная арматура гладкая), 10Æ (если продольная арматура имеет периодический профиль), считая от торца конструкции.

Конструктивное решение поперечной арматуры (хомуты, поперечные стержни, шпильки и т. д.) во внецентренно сжатых элементах должно обеспечивать крепление стержней продольной арматуры (перегиб или сварка в вязаных или сварных каркасах соответственно) на расстоянии не более 400 мм по ширине грани сечения с шагом не более 500 мм по длине элемента.

Рекомендуемые диаметры арматурных стержней

Диаметры продольных стержней, устанавливаемые по расчету в сечении, не должны превышать величин, указанных в таблице 18.2. Для внецентренно сжатых элементов из монолитного бетона диаметр продольных рабочих стержней следует принимать не менее 12 мм.

Таблица 18.2

Предельно допустимые диаметры арматуры

Диаметры стержней поперечной арматуры следует принимать:

а) во внецентренно сжатых линейных элементах:

- в вязаных каркасах — не менее 0,25Æ рабочей арматуры и не более 12мм;

- в сварных каркасах — не менее диаметра, устанавливаемого из условия сварки с наибольшим, поставленным по расчету, диаметром продольной арматуры и не более 14мм;

б) в изгибаемых элементах в вязаных каркасах:

- при высоте сечения до 800 мм включ. — 6 мм;

- при высоте сечения более 800 мм — 8 мм;

- в сварных каркасах — следует руководствоваться требованиями нормативных документов и рабочих чертежей, учитывающих свариваемость металла, наличие технологического оборудования, возможность контроля качества соединения, вид и способ приложения нагрузки.

Вопросы для самоконтроля

1. Каково назначение защитного слоя бетона железобетонных конструкций?

2. Как определяется минимально допустимая толщина защитного слоя бетона конструкций различного назначения?

3. С какой целью, и в каких случаях назначается ограничение предельного содержания арматуры в сечении железобетонных элементов?

4. По каким критериям назначаются минимальные размеры поперечного сечения железобетонных плит и внецентренно сжатых элементов?

5. Каковы конструктивные требования к минимально - и максимально допустимым расстояниям между стрежнями продольной арматуры конструкций?

6. Какие общие конструктивные требования установки поперечной арматуры в конструкциях?

7. Как назначается шаг расположения поперечной арматуры в балках и плитах?

8. Как назначается шаг расположения поперечной арматуры во внецентренно сжатых линейных элементов?

9. Какие предельно допустимые диаметры продольных и поперечных стрежней арматуры рекомендуются для использования в конструкциях?

Раздел 3. предварительно напряженные конструкции

Лекция 19. Общие сведения о предварительно напряженных конструкциях

Общие сведения

Поиск эффективных способов увеличения сопротивления конструкций из бетона действию растягивающих усилий привел к созданию предварительного напряжения. Подвергнуть предварительному напряжению какую-либо конструкцию, это значит вызвать в ней искусственным путем до приложения внешних нагрузок или одновременно с ними некоторые постоянные напряжения. При этом созданные искусственным путем начальные напряжения в сочетании с напряжениями, вызванными внешними нагрузками, должны во всех точках конструкции оставаться в пределах тех напряжений, которые материал может выдерживать неограниченно долго.

Рассмотрим два простых классических испытания. Восемь одинаковых бетонных блоков (рис. 19.1а) укладывают в ряд на горизонтальной поверхности. Блоки плотно прилегают друг к другу. Рассматриваемый составной элемент не обладает прочностью при изгибе.

Рис. 19.1.К испытанию № 1

Для устранения влияния собственного веса балку можно уложить плашмя на горизонтальную площадку и вертикально установить опоры (см. рис. 19.1б). И при таких условиях опыта балка не будет оказывать сопротивление действию изгибающих моментов.

Поставим условие, по которому балка в ненагруженном и нагруженном состоянии должна обладать достаточной прочностью (т.е. напряжения в ней по условиям опыта не превышают предельных значений, составляющих 12МПа при сжатии и нулевых – при растяжении).

Пусть на рассматриваемую балку действует равномерно распределенная нагрузка интенсивностью q = 1 кН/м. Тогда изгибающий момент в середине пролета (сечение СС’ на рис. 18.1в) составит кН×м, а напряжения будут равны МПа. Однако это невозможно, так как появление растягивающих напряжений на нижней грани (+6 МПа) приведет к раскрытию швов и балка разрушится. Таким образом, рассматриваемая балка в нагруженном состоянии не обладает достаточной прочностью, а в ненагруженном состоянии имеет избыточную прочность (поскольку в этом состоянии она не подвергается никаким напряжениям, хотя может воспринимать предельные сжимающие напряжения МПа).

Посредством какого-либо способа, балка перед испытанием на изгиб подвергается центральному (осевому), а следовательно, равномерному обжатию s_р = 6,0МПа, что соответствует усилию F=200кН (см. рис. 19.1в). Центрально приложенное сжимающее усилие в F=200кН, вызывающее предварительное напряжение s_р=6,0МПа, обеспечивает сопротивление изгибающему моменту, вызывающему в сечении СС' напряжения s_М = ±6,0 МПа.

Можно найти и более удачное решение, если приложить то же обжимающее усилие Р=200кН не центрально, а с эксцентриситетом по отношению к центрально оси сечения балки, как это показано на рис. 19.2а. При таких условиях равномерно распределенная нагрузка на балку будет в два раза больше, то есть 2,0 кН/м. Дополнительные усилия, приложенные таким образом, чтобы противостоять усилиям от внешней нагрузки, позволили получить из отдельных блоков вполне работоспособную конструкцию. При этом в зависимости от положения обжимающего усилия можно эффективно влиять на величину нагрузки, воспринимаемой конструкцией.

Рис. 19.2. К испытанию № 2

Предварительное напряжение дает возможность полезно использовать избыток прочности балки в ненагруженном состоянии, чтобы компенсировать недостаточную прочность балки при действии нагрузки.