ТЕМА 5. Расчет прочности сжатых и растянутых железобетонных элементов

Сжатые элементы. Конструктивные особенности. Принцип армирования. Оптимальные классы бетона и проценты армирования сжатых элементов. Сжатые элементы с жесткой арматурой и усиленные косвенным армированием. Расчет прочности сжатых железобетонных элементов при случайных и расчетных эксцентриситетах. Учет гибкости элементов. Растянутые элементы. Конструктивные особенности. Расчет прочности центрального и внецентренно растянутых элементов; использование предварительного напряжения арматуры.

Растянутыми элементами являются нижние пояса и некоторые раскосы ферм, затяжки арок, стенки различных емкостей (резервуаров, бункеров, силосов). В центрально-растянутых элементах, т. е. когда равнодействующая внешних усилий приложена в центре тяжести сечения элемента, арматура располагается по сечению равномерно. Внецентренно-растянутые элементы армируют несимметрично. При конструировании любого растянутого элемента особое внимание уделяют стыкованию арматурных стержней по длине элемента. Эти стыки следует выполнять сварными. Целесообразно принимать арматуру по возможности меньших диаметров, получая тем самым большее число стержней, что позволяет добиться более равномерного распределения напряжений в сечении.

Существуют следующие стадии работы растянутого элемента под нагрузкой:

стадия I – при приложении внешней растягивающей силы появляются растягивающие напряжения в бетоне и в арматуре. Эта стадия продолжается до тех пор, пока напряжение в бетоне не достигнет расчетного сопротивления растяжению R_р;

стадияII – при росте внешней нагрузки напряжения в бетоне становятся выше R_p и в бетоне образуются трещины; при центральном растяжении (а также при внецентренном ^с малыми эксцентриситетами) с этого момента бетон полностью выключается из работы и Растягивающие напряжения воспринимаются только арматурой; при внецентренном растяжении с большими эксцентриситетами бетон выключается не полностью, а только в растянутой зоне; в сжатой зоне бетон работает так же, как в изгибаемых элементах;

стадия III – напряжения в арматуре достигают расчетного сопротивления R_а, и элемент разрушается. Расчет прочности растянутых элементов основан на стадии III.

Дляцентрально-растянутых элементов принимается, что внешнее растягивающее усилие целиком должно быть воспринято арматурой, причем бетон не работает, а лишь играет роль защитной оболочки:

При расчете сечений центрально-растянутых железобетонных элементов должно соблюдаться условие

где A_s,tot ¾ площадь сечения всей продольной арматуры.

N — расчетное внешнее растягивающее усилие.

Расчет прямоугольных сечений внецентренно растянутых элементов с арматурой, сосредоточенной у наиболее растянутой и у сжатой (наименее растянутой) граней, должен производиться в зависимости от положения продольной силы N:

а) если продольная сила N приложена между равнодействующими усилий в арматуре S и S¢ , т. е. при е¢ £ h₀ – a¢, – из условий:

б) если продольная сила N приложена за пределами расстояния между равнодействующими усилий в арматуре S и S¢, т. е. при е¢ > h₀ – a¢, ¾ из условия

при этом высота сжатой зоны х определяется по формуле