» » Напряжения в контурной и полевой арматуре

Напряжения в контурной и полевой арматуре

16.04.2016

Судя по результатам теоретических и экспериментальных исследований, в начальной стадии работы под нагрузкой напряжения по длине растянутых стержней S распределяются неравномерно, достигая максимума в опорном сечении. Поэтому закономерно именно здесь появляется первая трещина, усугубляя неравномерность распределения деформаций и напряжений по длине стержней. По мере образования наклонных трещин выше по растянутой грани панели происходит выравнивание средних напряжений по длине стержней S. Тем не менее даже в III стадии напряжения вверху этих стержней остаются меньшими, чем в опорном сечении.
Исследованиями Г.Н. Ашкинадзе, Т.В. Курдюковой, Н.М. Мулина, Ю.П. Гущи и др. показано, что наибольшие деформации арматуры фиксируются на участке длиной (5—10) ds в каждую сторону от трещины (рис. 4.13). При повторных нагружениях длина участка максимальных деформаций увеличивается до (15—20) ds. На указанном участке напряжения в арматуре быстро достигают предела текучести. Учитывая это, можно предположить, что в предельном состоянии напряжения в арматуре S в сечении с критической наклонной трещиной достигают предела текучести. Однако отсутствие прямых подтверждающих данных и отмеченная выше общая неравномерность распределения напряжении по длине стержней S обязывают при выполнении практических расчетов стен по наклонным сечениям расчетное сопротивление арматуры S вводить с коэффициентом 0,8.
Напряжения в контурной и полевой арматуре

Проверка по теоретическим и экспериментальным данным подтвердила приемлемость формулы (2.67) для определения напряжений в сжатой контурной арматуре S'. Однако здесь необходимо уточнить, что учитывать эту арматуру в расчетах стен зданий, воспринимающих сейсмическое воздействие, можно только при условии принятия эффективных конструктивных мер против ее выпучивании, наблюдавшегося в опытах при знакопеременном загружении панелей горизонтальной нагрузкой.
О характере распределения напряжений σq в вертикальных стержнях полевой арматуры можно судить по результатам теоретических исследований, представленных ранее. Они свидетельствуют о существенной неравномерности распределения напряжений по длине диагонального сечения. Однако прежде чем утвердиться в этом мнении, обратим внимание на два обстоятельства.
Во-первых, выше речь шла о диагональном сечении панели. С увеличением угла наклона к горизонтали косого сечения интенсивность напряжений σq по его длине существенно выравнивается. Во-вторых, логично предположить, что при достижении в наиболее напряженных вертикальных стержнях предела текучести, будет иметь место интенсивное нарастание усилий в менее напряженных стержнях, вследствие чего в стадии разрушения значения в большинстве из них достигнут σт.
Однако вывод этот справедлив только в тех случаях, когда вертикальные полевые стержни изготовлены из стали, имеющей физический предел текучести. В случае, если для этой цели используется хрупкая сталь, картина напряжений в вертикальных стержнях, пересекаемых наклонной трещиной, будет иная. Вначале максимальные напряжения, соответствующие пределу прочности стали (σпч), будут достигнуты в вертикальных стержнях первой плоскости (считая от растянутой грани конструкции), вследствие чего произойдет их разрыв. Последующее за этим перераспределение усилий между оставшимися стержнями вызовет резкое повышение уровня напряжений в стержнях 2-й плоскости, тем самым обеспечив их разрыв, и т. д. Таким образом произойдет своеобразная «цепная реакция», наблюдавшаяся в опытах КПИ им. С. Лазо при испытании панелей с полевой арматурой из стали классов Bp-1 и B1, не имевшей физического предела текучести.
В опытах В. С.-Г. Бориева три панели также армировались полевой арматурой из стали класса B1. Контурная арматура в них отсутствовала. Разрушение этих панелей произошло хрупко после разрыва полевых стержней, пересекавших критическую трещину.
Сказанное утверждает во мнении, что для армирования стен монолитных зданий, эксплуатируемых в сейсмических районах, следует, как правило, применять сталь с явно выраженными пластическими свойствами, обеспечивающими возможность перераспределения усилий в стержнях и пластический характер деформирования конструкции в целом. Напряжение в таких стержнях в расчетной модели стены можно принимать равным Rs.
Пока в строительной практике хрупкие сорта стали (типа B1) применяют довольно широко, в том числе и для полевого армирования стен. Полагаем, что учитывать такую арматуру в расчетах стен не следует.
Судя по данным, представленным ранее, основные выводы, сделанные при анализе картины напряженного состояния вертикальных полевых стержней, можно распространить и на горизонтальные стержни, с учетом того, что в случаях, взятых нами для рассмотрения, напряжения в вертикальных стержнях были примерно вдвое выше, чем в горизонтальных. He исключено, что при других значениях геометрической характеристики панелей это соотношение напряжений может улучшиться в пользу горизонтальных стержней. Однако, говоря это, не следует забывать, что в опытах с панелями геометрическая характеристика которых изменялась в диапазоне, установленном строительной практикой (β=1/0,25), горизонтальное полевое армирование оказывалось обычно существенно менее эффективным, чем вертикальное.
Основываясь на этих сведениях и учитывая обычно малую мощность горизонтальных стержней, можно рекомендовать их расчетное сопротивление умножать на коэффициент условий работы γs=0,5.
Наименьшие значения угла между изолиниями главных растягивающих напряжений и направлениями полевых стержней, как правило, присущи наклонным стержням. Этим объясняется их наибольшая эффективность в семействе полевых стержней и это дает право напряжения в них при расчете стен принимать равными Rs, но при условии использования стали с физическим пределом текучести. При изготовлении наклонных стержней из хрупких сортов стали учитывать их в расчетах стен нельзя.