Бетонные и железобетонные конструкции гидротехнических сооружений (стр. 9 )

8.2 Расчёт прочности железобетонных элементов

8.2.1 Расчёт прочности железобетонных элементов, условия наступления предельных состояний которых выражаются через усилия (см. табл.19), надлежит производить для сечений, нормальных к их продольной оси, а также для наклонных к оси сечений наиболее опасного направления в соответствии с указаниями п. п.8.2.2 – 8.2.9, 8.2.11 – 8.2.19, 8.2.21.

При наличии крутящих моментов следует проверить прочность сечений, ограниченных в растянутой зоне спиральной трещиной наиболее опасного из возможных направлений.

Кроме того, следует производить расчёт элементов на местное действие нагрузки (смятие, продавливание, отрыв).

Расчёт прочности железобетонных элементов, в которых условия наступления предельных состояний не могут быть выражены через усилия в сечениях, следует выполнять для площадок действия главных растягивающих напряжений в бетоне в соответствии с указаниями п. п.8.2.10 и 8.2.20.

8.2.2 Предельные усилия в сечении, нормальном к продольной оси элемента, следует определять, исходя из следующих предпосылок:

сопротивление бетона растяжению принимается равным нулю;

сопротивление бетона сжатию представляется напряжениями, равными

Rb , распределёнными равномерно по сжатой зоне бетона;

растягивающие напряжения в арматуре принимаются не более расчётного

сопротивления растяжению Rs (для стержневой арматуры) и Rs i (для

листовой арматуры);

сжимающие напряжения в арматуре принимаются не более расчётного

сопротивления сжатию Rs c и R /s i ;

при установке в сечении элемента арматуры разных видов и классов её

вводят в расчёт прочности с соответствующими расчётными сопротивле-

ниями.

Примечание - Допускается массивные элементы, высота поперечного сечения которых превышает 1,5 м, рассчитывать в предположении треугольной эпюры напряжений в бетоне сжатой зоны.

8.2.3 Расчёт сечений, нормальных к продольной оси элемента, когда внешняя сила действует в плоскости оси симметрии сечения и арматура сосредоточена у перпендикулярных к указанной плоскости граней элемента, необходимо производить в зависимости от соотношения между относительной высотой сжатой зоны бетона x = x / h0 и относительной высотой сжатой зоны бетона xR , при которой предельное состояние наступает одновременно с достижением в растянутой арматуре напряжения, равного расчётному сопротивлению Rs с учётом соответствующих коэффициентов условий работы арматуры. Относительная высота сжатой зоны x определяется из соответствующих условий равновесия элемента под действием системы внешних и внутренних сил.

Изгибаемые и внецентренно растянутые с большим эксцентриситетом железобетонные элементы, как правило, должны удовлетворять условию x £ xR . Для элементов, симметричных относительно плоскости действия момента и нормальной силы, армированных ненапрягаемой арматурой, граничные значения надлежит принимать по табл.21, а армированных напрягаемой арматурой - по действующим нормативным документам.

Таблица 21

8.2.4 Если высота сжатой зоны бетона, определенная без учёта сжатой арматуры меньше 2 а /, то сжатую арматуру в расчёте следует не учитывать.

8.2.5 Изгибаемые сталежелезобетонные (железобетонные) элементы из бетона класса В30 и ниже, симметричного относительно вертикальной оси поперечного сечения (черт.2), при x £ x R должны удовлетворять следующему условию прочности:

g l c g n M £ g c ( g b Rb S b + g s Rs c S /s + g s R /s i S /s i

При этом положение нейтральной оси определяется из условия:

g b Rb A b + g s R s c A /s+ g s R /s i A /s i = g s Rs A s+ g s Rs i As i. (34)

В формулах (33) и (34)

R s , Rs c , R s i , R /s i - расчётные сопротивления соответственно рас-

тянутой и сжатой стержневой арматуры, растя-

нутой и сжатой листовой арматуры;

A b , A s , A /s , A s i , A /s i - площадь поперечного сечения соответственно

сжатой зоны бетона, растянутой и сжатой

стержневой арматуры, растянутой и сжатой

листовой арматуры;

S b , S /s , S /s i - статические моменты площади поперечного

сечения соответственно сжатой зоны бетона,

сжатой стержневой и листовой арматуры отно-

сительно точки приложения равнодействую-

щей усилий в растянутой стержневой и листо-

вой арматуре.

Черт. 2. Cxема усилий и эпюра напpяжений в сечении, нормальном

к продольной оси изгибаемого железобетонного элемента,

при расчете его по прочности

Расчётные сопротивления листовой арматуры определяются по действующим нормативным документам.

Для элементов прямоугольного сечения

Ab = b x ; A s i = b d s i ; A /s i = b d /s i ;

S b = A b ( h0 - 0,5 x ); S /s = A /s ( h0 - a / ); S /s i = A /s i ( h0 + 0,5 d s i ),

где h и b - соответственно высота и ширина поперечного сечения

элемента;

a , a / - расстояние от равнодействующей усилий соответственно в

растянутой As и сжатой A /s стержневой арматуре до бли-

жайшей грани бетонного сечения;

d s i , d /s i - толщина соответственно растянутой As i и сжатой A /s лис-

товой арматуры;

h0 = h - ys - d /s - рабочая высота сечения.

Положение точки приложения равнодействующей усилий в растянутой стержневой и листовой арматуре (см. черт.2) определяется из условия:

ys = [ Rs As ( a + d s i ) + 0,5 Rs i As i d s i ] / (Rs As + Rs i As i ) . (35)

При отсутствии в рассматриваемой конструкции какого-либо элемента армирования (сжатой листовой и стержневой арматуры, растянутой листовой арматуры) в формулах (33) и (34) следует принимать равными нулю соответствующие этим элементам армирования геометрические характеристики сечения.

Для железобетонных (не имеющих листовой арматуры) элементов прямоугольного сечения условия (33) и (34) принимают вид:

g l с g n M £ g c [ g b Rb b x ( h0 - 0,5 x ) + g s Rs c A /s ( h0 - a / ) ] ; (36)

g b Rb b x + g s Rs c A /s = g s Rs As . (37)

Проверку прочности сталежелезобетонных (железобетонных) элементов из бетона класса В30 и ниже при x > x R допускается производить по формулам (, принимая x = x R h0 .

Проверку прочности железобетонных элементов из бетона класса выше В30 следует производить в соответствии с требованиями СНиП 2.03.01-84* с учётом расчётных коэффициентов, принятых в настоящих нормах.

8.2.6 Внецентренно сжатые сталежелезобетонные (железобетонные) элементы из бетона В30 и ниже симметричного относительно вертикальной оси поперечного сечения (черт.3) должны отвечать следующему условию прочности:

g l c g n N e £ g c ( g b R b Sb + g s Rs c S /s + g s Rs i S /s i ), (38)

где e - эксцентриситет приложения внешней продольной силы отно-

сительно точки приложения равнодействующей усилий в

растянутой арматуре.

При этом положение нейтральной оси определяется:

при x £ x R из условия:

g l c g n N £ g c (g b Rb Ab + g s Rs c A /s + g s Rs i A /s i - g s Rs As - g s Rs i As i); (39)

при x > x R из условия:

g l c g n N £ g c (g b Rb Ab + g s Rs c A/s + g s Rs i A /s i - g s s s As - g s s s i As i), (40)

где s s и s s i - напряжения соответственно в растянутой стержневой и

листовой арматуре, определяемые по формулам:

s s = { [ 2 ( 1 - x ) / ( 1 - x R ) ] - 1}Rs , (41)

s s i = { [ 2 ( 1 - x ) / ( 1 - x R ) ] - 1}Rs i . (42)

Черт. 3. Схема усилий и эпюр напряжений в сечении, нормальном

к продольной оси внецентренно сжатого железобетонного элемента,

при расчете его по прочности

Для элементов прямоугольного сечения:

Ab = b x ; A s i = b d s i ; A /s i = b d /s i ; S b = b x ( h0 - 0,5 x ) ;

S /s = A /s ( h 0 - a / ) ; S /s i = b d s i ( h 0 - 0,5 d /s i ) .

При отсутствии в рассматриваемой конструкции какого-либо элемента армирования (сжатой листовой и стержневой арматуры, растянутой листовой арматуры) в формулах (следует принимать равными нулю соответствующие этим элементам армирования геометрические характеристики поперечного сечения.

Для железобетонных (не имеющих листовой арматуры) элементов прямоугольного сечения условие прочности (38) принимает вид:

g l c g n N e £ g c [ g b Rb b x ( h0 - 0,5 x ) + g s Rs c A /s ( h 0 - a / ) ] . (43)

При этом положение нейтральной оси определяется:

при x £ x R из условия:

g l c g n N £ g c ( g b Rb b x + g s Rs c A /s - g s Rs As ) ; (44)

при x > x R из условия:

g l c g n N £ g c ( g b Rb b x + g s Rs c A /s - g s s s As ) , (45)

где s s - напряжение в растянутой стержневой арматуре, определяемое

по формуле (41).

Проверку прочности внецентренно сжатых железобетонных элементов из бетона класса выше В30 следует производить в соответствии с требованиями действующих нормативных документов с учётом расчётных коэффициентов, принятых в настоящих правилах.

8.2.7 Расчёт внецентренно сжатых элементов любой формы при гибкости l 0 / r ³ 35 и элементов прямоугольного сечения при l 0 / h ³ 10 производится с учётом прогиба элемента как в плоскости эксцентриситета продольного усилия, так и в нормальной к ней плоскости в соответствии с требованиями действующих нормативных документов.

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17