9. Умови міцності та розрахунок нормальних перерізів згинальних елементів прямокутного та таврового профілю. Елементи прямокутного профілю

При проектуванні елементів прямокутного профілю, що згинаються, можуть виникати різні задачі підбору поздовжньої арматури. Найчастіше зустрічаються задачі підбору нижньої розтягнутої арматури при умовній чи фактичній відсутності верхньої (стиснутої) арматури. Такі задачі називаються – підбір арматури в згинаних елементах з одиночною арматурою.

Умову міцності для таких елементів записують у вигляді

	(3.4)
або .	(3.5)

Висоту стиснутої зони визначають з рівняння

RsAs = Rb  b  x;	(3.6)
.	(3.7)

Для підбору арматури користуються табличним способом. Сутність його полягає в наступному. При заданому зовнішньому моменті М и параметрах перерізу b і h визначають коефіцієнт :

.

(3.8)

За цим коефіцієнтом з табл.3.1 визначають допоміжні коефіцієнти і . Значення , ξ і  можна інтерполювати. У деяких літературних джерелах параметри ,  і позначені , і .

За параметром ξ перевіряють умову ξ  ξ_R, а потім знаходять розрахункову площу арматури:

.

(3.9)

Користуючись сортаментом арматури (додаток III), підбирають конкретну площу арматури з вказівкою її діаметра. Після чого перевіряють відсоток армування перерізу

.

(3.10)

Елементи таврового профілю

Елементи таврового профілю широко застосовуються у практиці промислового, цивільного і сільськогосподарського будівництва. Тавровий переріз мають балки, прогони, підкранові балки, плити покриття, елементи монолітних перекриттів, арки та цілий ряд інших елементів.

Таврові перерізи економічніші прямокутних, тому що площа стиснутого бетону при наявності стиснутої полиці збільшується, а непрацюючого – розтягнутого – скорочується. В основному таврові перерізи армують у розтягнутій зоні розрахунковою арматурою, у стиснутій полиці встановлюють тільки конструктивну арматуру.

У монолітних ребристих перекриттях ширина полиці b'_f приймається не більше відстані між поздовжніми ребрами с (рис.3.5) і не більше 1/3 прольоту поздовжнього ребра з додаванням ширини b.

Для вільних звисів b'_f1 обмежується розмірами звисів: у кожну сторону не більш 6h'_f при відношенні h'_f /h > 0,1, при меншому відношенні величина звису приймається 3 h'_f.

При розрахунку таврових перерізів розрізняють два характерних випадки, пов'язаних з положенням нейтральної осі. Може бути розташування цієї осі в полиці, а може бути в ребрі. Для визначення випадку розрахунку використовують величину несучої здатності полиці М_f :

.

(3.15)

Рис. 3.5 – Основні параметри таврових перерізів

Якщо М_f > M, де М – зовнішній момент, тоді нейтральна вісь проходить у полиці, і розрахунок виконують як для прямокутного перерізу шириною b'_f. Якщо М_f < M, тоді нейтральна вісь опускається в ребро і розрахунок виконують з урахуванням роботи окремо ребра й окремо полиць. У наступних записах умовно опускають. Умову міцності для першого випадку розрахунку записують у вигляді

.

(3.16)

Положення висоти стиснутої зони бетону х визначають з рівняння

.

(3.17)

Для випадку, коли нейтральна вісь перетинає ребро, умову міцності записують у вигляді

М  Rbbx (h0 – 0,5x) + Rb(b'f - b)h'f(h0 – 0,5h'f) .

(3.18)

b^'_f1

Рис.3.6 – Розташування нейтральної осі в таврових перерізах