Расчёт и конструирование растянутых железобетонных элементов

В условиях центрального (осевого) растяжения нахо­дятся затяжки арок, нижние пояса и нисходщие раско­сы ферм, стенки круглых в плане резервуаров для жид­костей и некоторые другие конструктивные элементы

Центрально-растянутые элементы проектируют, как правило, предварительно напряженными, что существенно повышает сопротивление образованию трещин в бетоне.

В условиях внецентренного растяжения находятся стенки резервуаров (бункеров), прямоугольных в плане, испытывающие внутреннее давление от содержимого, нижние пояса безраскосных ферм и некоторые другие элементы конструкций. Такие элементы одно­временно растягиваются продольной силой N и изгиба­ются моментом М, что равносильно внецентренному рас­тяжению усилием N c эксцентриситетом e₀=M/N отно­сительно продольной оси элемента.

Расчет прочности центрально-растянутых элементов

Разрушение центрально-растянутых элементов проис­ходит после того, как в бетоне образуются сквозные тре­щины и он в этих местах выключается из работы, а в ар­матуре напряжения достигают предела текучести (если сталь имеет площадку текучести) или временного сопро­тивления. Несущая способность центрально-растянутого элемента обусловлена предельным сопротивлением арма­туры без участия бетона.

В соответствии с этим прочность центрально-растяну­тых элементов, в общем случае имеющих в составе сече­ния предварительно напрягаемую и ненапрягаемую ар­матуру с площадями сечения соответственно A_sp и A_s, рассчитывают по условию

где γs6— коэффициент, учитывающий условия работы высокопрочной арматуры при напряжениях выше условного предела текучести, при­меняемый равным η.

Если применяется ненапрягаемая арматура с услов­ным пределом текучести, то вместо y_sRs вводится расчет­ное напряжение σsd.

В элементах с напрягаемой арматурой без анкеров необходимо проверять прочность сечений элемента в пре­делах длины зоны передачи напряжений. Расчетное со­противление арматуры здесь принимают сниженным, определяя его умножением R_s на коэффициент

где 1_Х — расстояние от начала зоны передачи напряжений до рассмат­риваемого сечения арматуры в пределах этой зоны; 1_Р — полная дли­на зоны передачи напряжений, устанавливаемая по формуле (1.21).

Расчет прочности элементов симметричного сечения, внецентренио растянутых в плоскости симметрии

Предельное состояние по несущей способности эле­ментов любого симметричного сечения, внецентренио растянутых в плоскости симметрии, когда продольная сила N приложена между усилиями в арматуре S и S', характеризуется тем, что бетон в элементах пересечен сквозными поперечными трещинами. Поэтому в нормаль­ных сечениях, совпадающих с трещинами, внешнему уси­лию сопротивляется лишь продольная арматура. Разру­шение элемента наступает, когда напряжения в продоль­ной арматуре S и S' достигают предельного значения. Несущую способность проверяют по условиям:

Если продольная сила N находится за пределами расстояния между равнодействующими усилий в арма­туре S и S', предельное состояние по несущей способности внецентренно растянутых элементов сходно с пре­дельным состоянием изгибаемых элементов. Часть сечения у грани, более удаленной от силы N, сжата, противо­положная — растянута. Вследствие образования тре­щин в бетоне растянутой зоны сечения растягивающие усилия в трещинах воспринимаются только арматурой. Несущая способность элемента обусловлена предельным сопротивлением растяжению арматуры растянутой зоны, а также предельным сопротивлением сжатию бетона и арматуры сжатой зоны; при этом, если в сжатой зоне находится предварительно напрягаемая арматура, на­пряжения в ней принимают равным σsc которые опреде­ляют по формуле.

Несущую способность проверяют по условию

В уравнении (5.4) площадь сжатой зоны А'sp определя­ют по выражению

При расчете должно соблюдаться условие ξ = (x/h0) ≤ ξRВ противном случае принимают в формуле (5.4) ξ = ξR. Значение ξRопределяют по формуле.

В элементах прямоугольного профиля для проверки несущей способности формулу (5.4) преобразуют следу­ющим образом:

Следует помнить, что формула (5.6) справедлива, если ξ ≤ ξR

Для определения высоты сжатой зоны может быть использовано уравнение (5.5):

Для определения площади сечения арматуры A_sp и А' при A_S=A'_S = 0 формулы (5.5) и (5,6) преобразуют следующим образом:

Здесь ξR и а_т — коэффициенты. Если при этом значение A'_sp по расчету получается отрицательным или меньше минимально допустимого, то сечение A'_s назначают по минимальному содержанию, арматуры В этом случае, а также когда сечение арматуры A'_sp зада­но заранее по иным соображениям, сначала следует вы­числит

а затем по этому значениюнайти ξ и опреде­лить