Особенности обеспечения пространственной жесткости многоэтажных гражданских зданий. Ветровые и сейсмические нагрузки. Расчетные модели диафрагмовых систем. Особенности проектирования надпроёмных перемычек ядер жесткости. Особенности проектирования пространственных несущих систем на основе каменной кладки, страница 24

Если вертикальная арматура в столбах ядра по расчету не требуется, то её устанавливают из конструктивных соображений: не менее 0,05% по сечению столба у каждой его грани.

В любом случае должно приниматься не менее 1-ного стержня диаметром 12 мм с шагом 500 мм.

Вертикальная арматура рассчитывается для проёмных участков (в столбах) пропускается через сплошные зоны ядра жесткости, причем в каждом углу сечения столба должен быть установлен арматурный стержень.

Примерная схема вертикального армирования приведена на рис. 11.1.

  z

                        У

Рис. 11.1. Продольное армирование ядра жёсткости.

Под действием крутящего момента   в стенках ядра жесткости главные растягивающие и сжимающие усилия, направленные по винтовым траекториям.

При этом угол наклона траектории составляет  с горизонтом. Тогда главные усилия определяются следующим образом

,                                                                                                  (4)

где растягивающее и сжимающее главные усилия в сечении; P - определяется из условия (3).

          P

                 c                                                  

         T            

Рис. 11.2. Объёмная схема напряженного состояния в ядре жёсткости при кручении

В результате совместного действия сжатия, кручения и изгиба ядра возникает не только нормальное напряжение, но и касательные, которые для сплошных элементов ядра определяются по формуле сопромата:

,                                                                                           (5)

а для столбов на проёмных участках из условия

,                                                                                                   (6)

где Q –поперечная сила в горизонтальном сечении ядра от изгиба; S,  – статические моменты отсеченных площадей сечения ядра и i-того столба, соответственно; I – момент инерции в сплошной зоне ядра относительно оси, проходящей через центр тяжести всего ядра;  - момент инерции -того столба относительно собственной центральной оси перпендикулярной плоскости изгиба этого столба.

Касательные напряжения  и  определяются в 2-х взаимно ортогональных направлениях.

В результате совместного действия изгиба, кручения и сжатия ядра, угол наклона траектории главных усилий, возникающих в стенках , меняется в зависимости от отношений нормальных и касательных напряжений, т.е. траектория возможных наклонных трещин должна меняться.

Так как появление трещин в стенках ядра допускать нельзя, то его следует проектировать так, чтобы главные растягивающие напряжения от нормативных нагрузок не превышали предельных значений по СНиП 2.03.01-84*:

 ,                                                             (7)

где  - нормальные напряжения в горизонтальном сечении ядра, определяются из условия (1) для проемных участков или определяются из этого же условия для беспроемных участков, где два последних слагаемых должны быть опущены;  - касательные напряжения, определяемые из условия (5) или (6);        - коэффициент условий работы бетона при плоском напряженном состоянии:

; расчетное сопротивление сжатию по II группе предельных состояний; главные сжимающие напряжения,  ; =0,01 - для тяжелого бетона; =0,02 - для легкого бетона; B - класс прочности бетона на сжатие принимается в МПа.

При определении   и  нормальные напряжения   принимаются со знаком + при растяжении и знаком – при сжатии. Кроме того при вычислении  должны вычисляться в одних и тех же точках сечения, и определяться от одних и тех же сочетаний усилий.

Условие (7) при расчетных нагрузках может не выполняться, в этом случае во избежании раскрытия наклонных трещин стенки необходимо усилить арматурными хомутами. Их целесообразно было бы направить вдоль траектории . Однако угол наклона этих траекторий  меняется от сечения к сечению, поэтому хомуты устанавливают в горизонтальном направлении.

Усилия, передаваемые на горизонтальные хомуты в пределах высоты столба ядра жесткости равные h* определяется из условия