2014-02-02
6943
Разрушение от действия поперечной силы.
Причина разрушения – недостаток поперечной арматуры в зоне действия максимальной поперечной силы. Напряжения в поперечной арматуре достигают предела текучести и происходит одновременно срез двух частей элемента по наклонной трещине и раздробление сжатого бетона (рис. 9.2).
Рисунок 9.2 – Схема разрушения изгибаемых элементов по наклонным сечениям от действия поперечной силы;
Причина разрушения – совместное действие в двух взаимно-перпендикулярных направлениях главных сжимающих и растягивающих напряжений. Происходит разрушение бетона, который находится в сложном напряжённом состоянии – двухосном сжатии-растяжении (рис. 9.3).
Рисунок 9.3 – Схема разрушения изгибаемых элементов по бетонной полосе между трещинами от совместного действия сжимающих (σ1) и растягивающих (σ2) напряжений.
Сущность расчёта изгибаемых элементов по наклонным сечениям заключается в проверке прочности сжатой бетонной полосы между наклонными трещинами и прочности наклонных сечениё на действие поперечной силы, а так же изгибающего момента.
2. Расчёт изгибаемых элементов по сжатой бетонной полосе между наклонными сечениями
Расчёт производят из условия
,
где 
– поперечная сила в нормальном сечении, принимаемая на расстоянии от опоры не менее 
;
= 0,3 для тяжёлого бетона.
Если 
, то необходимо повысить класс бетона или (и) размеры поперечного сечения балки, в первую очередь ширину сечения 
.
3. Расчёт изгибаемых элементов по наклонным сечениям на
действие поперечных сил (расчёт поперечной арматуры)
Расчёт поперечной арматуры необходим, если выполняется условие 
,
где 
для тяжёлого бетона.
Если 
, то расчёт поперечной арматуры не нужен, и тогда её устанавливают по конструктивным требованиям.
Рисунок 9.4 – Схема усилий в наклонном сечении при расчёте его на действие поперечной силы
Рассмотрим равновесие элемента (рис. 3) и спроецируем действующие усилия на вертикальную ось.
, (*)
,
где 
- поперечная сила в конце наклонного сечения с длиной проекции с на продольную ось элементаот внешней нагрузки;
– поперечная сила, воспринимаемая бетоном в наклонном сечении;
- поперечная сила, воспринимаемая поперечными стержнями в наклонном сечении.
Подставив Q, Qb, Qsw в исходное уравнение (*) получим условие прочности изгибаемого элемента по наклонному сечению на действие поперечной силы
.
– момент силы, воспринимаемой бетоном, относительно начала наклонного сечения, который принимают равным 
(
= 1,5 для тяжёлого бетона). Тогда 
.
Значение поперечной силы, воспринимаемой бетоном в наклонном сечении принимают
.
Где 
= 0,75 для тяжёлого бетона;
- поперечное усилие в стержнях на единицу длины элемента;
S – шаг поперечных стержней вдоль элемента.
с0 – длина проекции наклонной трещины на продольную ось элемента, принимаемая равной
.
Преобразуем исходное выражение (*)
,
где 
и 
,
тогда
.
Продифференцируем данное выражение по 
при 
, что соответствует минимальному значению несущей способности элемента по поперечной силе: 
.
Тогда
≤ 
,
где:
, если действует сплошная равномерно распределённая нагрузка 
;
, если нагрузка включает в себя временную нагрузку 
.
При действии на элемент сосредоточенных сил значение принимают равным расстояниям от опоры до точек приложения этих сил, а так же равным 
, но не меньше 
, если это значение меньше расстояния от опоры до 1-го груза.
Если 
, следует принимать 
.
Поперечную арматуру учитывают в расчёте, если соблюдается условие 
.
При расчёте поперечной арматуры обычно задаются диаметром поперечных стержней 
и их шагом 
вдоль элемента по конструктивным требованиям, вычисляют 
и 
, и проверяют условие прочности изгибаемого элемента по наклонному сечению на действие поперечной силы
.
При этом шаг поперечных стержней, учитываемых в расчёте, должен быть не более 
.
В случае не обеспечения по расчёту прочности наклонного сечения при первоначально принятых исходных данных (шаг поперечных стержней , диаметр поперечных стержней ), требуется увеличить диаметр поперечных стержней или (и) уменьшить их шаг и повторно выполнить проверочный расчёт.
4. Расчёт изгибаемых элементов по наклонным
