2. Расчёт прочности внецентренно-сжатых железобетонных элементов

При нагружении элементов любого симметричного сечения, внецентренно сжатых в плоскости симметрии, до предела их несущей способности в стадии III наблюдается два случая разрушения.

Случай 1 относится к внецентренно сжатым элементам с относительно большими эксцентриситетами продольной силы. Напряженное состояние (как и разрушение элемента) по характеру близко к напряженному состоянию изгибаемых непереармированных элементов (рис. 6,а). Часть сечения, более удаленная от точки приложения силы, растянута, имеет трещины, расположенные нормально к продольной оси элемента; растягивающее усилие этой зоны воспринимается арматурой. Часть сечения, расположенная ближе к сжимающей силе, сжата вместе с находящейся в ней арматурой. Разрушение начинается с достижения предела текучести (физического или условного) в растянутой арматуре. Разрушение элемента завершается достижением предельного сопротивления бетона и арматуры сжатой зоны при сохранении в растянутой арматуре постоянного напряжения, если арматура обладает физическим пределом текучести, или при возрастании напряжения, если арматура физического предела текучести не имеет. Процесс разрушения происходит постепенно, плавно.

Случай 2 относится к внецентренно сжатым элементам с относительно малыми эксцентриситетами сжимающей силы. Этот случай охватывает два варианта напряженного состояния: когда все сечение сжато (рис. 6,б, эпюра I, показанная пунктиром); когда сжата его бóльшая часть, находящаяся ближе к продольной силе, а противоположная часть сечения испытывает относительно слабое растяжение (рис. 6,б, эпюра II). Разрушается элемент вследствие преодоления предельных сопротивлений в бетоне и арматуре в части сечения, расположенной ближе к силе. При этом напряжения (сжимающие или растягивающие) в части сечения, удаленной от сжимающей силы, остаются низкими; прочность материалов здесь недоиспользуется.

Внецентренно сжатые элементы в плоскости действия момента рассчитывают с учетом расчетного эксцентриситета продольных сил и случайного эксцентриситета еа (см. фор. 1).

Прочность элемента в плоскости, перпендикулярной плоскости изгиба, проверяют на действие продольной силы только со своим случайным эксцентриситетом еа.

Рис. 6. Расчетные схемы внецентренно сжатых элементов

а- при ξ=x/ho≤ξR; б- при ξ =x/ho>ξR; 1 - геометрическая ось элемента в расчетной схеме конструкции; 2- граница сжатой зоны; 3- центр тяжести площади бетона сжатой зоны; S- арматура. более удаленная от положения продольной сжимающей силы; S' - арматура. расположенная ближе к продольной сжимающей силе.

На рис. 6 приведены схемы усилий, принимаемые при расчете прочности элементов любого симметричного сечения, сжатых с эксцентриситетом в плоскости симметрии по случаям 1 и 2. В элементах, работающих по случаю 1, расчетное сопротивление бетона в сжатой зоне принимают постоянным, равным Rb; в растянутой и сжатой арматуре расчетные сопротивления принимают равными соответственно Rs и Rsc. При расчете несущей способности элементов, работающих по случаю 2, действительную эпюру сжимающих напряжений, изображенную на (рис. 6,б) пунктирной линией, заменяют прямоугольной с ординатой Rb, а расчетное сопротивление в сжатой арматуре S' с площадью сечения А's принимают равным Rsc. В арматуре S с площадью сечения А. напряжение σs ниже расчетного.

Схема усилий на рис. 6,а отвечает сжатым элементам при условии ξ=x/ho≤ξR, а на рис. 6,б, когда ξ=x/ho>ξR, где ξR- значение граничной относительной высоты сжатой зоны.