Расчет изгибаемых элементов по прочности наклонного сечения.

Распределение усилий в наклонном сечении изгибаемого элемента показано на рисунке 4.7.

Рис. 4.7. К расчету изгибаемого элемента по прочности наклонного сечения:

1 – поперечная арматура (хомуты), 2 – нижняя продольная арматура

Расчет изгибаемого элемента по наклонному сечению производится из условия: Q  Q_b + Q_sw (значение поперечной силы Q в наклонном сечении от действия внешних сил должно быть не меньше суммарного значения поперечной силы, воспринимаемой бетоном в наклонном сечении Q_b и поперечной силы, воспринимаемой хомутами в наклонном сечении Q_sw).

Отличительными особенностями расчета изгибаемого элемента по наклонному сечению является проверочный характер расчета и то обстоятельство, что расчет по наклонному сечению выполняется после проведения расчета по нормальному сечению. Проверочный характер расчета требует предварительной установки поперечной арматуры рассчитываемого элемента в соответствии с конструктивными требованиями и описание параметров установленной поперечной арматуры в исходных данных расчета.

Конструктивные требования при установке поперечной арматуры

Расстояние между поперечными стержнями S_w назначается по следующему правилу:

- в железобетонных элементах, в которых поперечная сила по расчету не может быть воспринята только бетоном, устанавливается поперечная арматура с шагом S_w1 не более 0,5 h₀ (не более 300 мм);

- в балках и ребрах высотой 150 мм и более, а также в часторебристых плитах высотой 300 мм и более, на участках элемента, где поперечная сила воспринимается только бетоном, поперечная арматура устанавливается с шагом S_w2 не более 0,75 h₀ (не более 500);

- в сплошных плитах, а также часторебристых плитах высотой менее 300 мм и в балках (ребрах) высотой менее 150 мм на участках элемента, где поперечная сила воспринимается только бетоном, поперечную арматуру можно не устанавливать.

Диаметр стержней поперечной арматуры зависит от диаметра стержней продольной рабочей арматуры, установленных по результатам расчета нормального сечения. Рекомендации по назначению наименьшего допустимого диаметра стержней поперечной арматуры из условия их сварки со стержнями продольной арматуры приведены в таблице 4.5. Минимальный диаметр вязаной арматуры принимается 6 мм.

Таблица 4.5.

Соотношение между диаметрами стрежней при сварке
Диаметр стержней одного направления, мм	3…12	14,16	18,20	22	25..32	36,40
Наименьший допустимый диаметр стержней другого направления, мм	3	4	5	6	8	10

Исходные данные для проведения расчета.

1). Усилие Q (из статического расчета).

2). Размеры сечения: h, b (назначены при расчете элемента по нормальному сечению). Рабочая высота сечения также уже определена h_o = h – a .

3). Классы бетона и арматуры. Принимается класс поперечной арматуры В500 (А400, А500). По таблице 2.5 устанавливается R_sw – расчетное сопротивление поперечной арматуры растяжению. Для описания поперечной арматуры элемента устанавливаются: S_w – шаг поперечных стержней, п – число стержней в поперечном сечении элемента, d_s – диаметр поперечных стержней. По таблице 4.4 по n и d_s определяется площадь поперечной арматуры А_sw.

Класс бетона назначается при расчете продольной арматуры. Для расчета поперечной арматуры по таблице 2.2 устанавливается R_bt – расчетное сопротивление бетона растяжению.

Алгоритм расчета.

При проведении расчета поперечная арматура, назначенная по конструктивным требованиям, проверяется расчетом на предмет достаточности ее для обеспечения прочности наклонного сечения (проверочный расчет).

1). Определяется распределенное усилие в поперечной арматуре:

2). Из многообразия возможных наклонных трещин (сечений) в приопорной зоне конструкции при проведении расчета рассматриваются две (см. рис. 4.1) с длиной проекции с₀ и с. Длина проекции:

На длины проекций наклонных трещин накладываются ограничения:

c назначается не более вычисленного значения c₀ и не более 3h₀;

c₀ назначается не более вычисленного значения c₀ и не более 2h₀.

3). Прочность наклонного сечения будет обеспечена, если выполняется условие: Q  Q_b + Q_sw, где

Q_b – поперечное усилие, которое воспринимает бетон:

Q_sw – поперечное усилие, которое воспринимает арматура:

Если прочность по наклонному сечению не обеспечена, то необходимо увеличить площадь поперечного сечения арматуры А_sw или уменьшить шаг поперечной арматуры S_w. Можно также изменять класс бетона, размеры поперечного сечения, но в этом случае придется снова выполнять расчет продольной арматуры.