2.6. Расчет ребристой панели по второй группе предельных состояний Расчет по образованию трещин нормальных к продольной оси.

Расчет по образованию трещин выполняют на расчетные усилия при значении коэффициента надежности по нагрузке ; . Расчет по раскрытию трещин не производят, если соблюдается условие

,

где М – изгибающий момент от внешней нагрузки;

M_crc – изгибающий момент, воспринимаемый нормальным сечением элемента при образовании трещин

Момент образования трещин предварительно напряженных изгибаемых элементов в стадии эксплуатации определяют относительно верхней ядровой точки сечения по формуле

,

где W_red – момент сопротивления приведенного сечения для крайнего растянутого волокна, определяемый по формуле

_{r – расстояние от центра тяжести приведенного сечения до верхней ядровой точки, определяется по формуле}

γ=1,3 коэффициент, учитывающий неупругие деформации бетона (табл. П11 приложения).

Так как - трещины в растянутой зоне образуются. Следовательно, необходим расчет по раскрытию трещин.

Расчет по раскрытию трещин нормальных к продольной оси.

Расчет по раскрытию трещин производят из условия

acrc ≤ acrc,ult,

(2.1)

где a_crc - ширина раскрытия трещин от действия внешней нагрузки; a_crc,ult - предельно допустимая ширина раскрытия трещин.

Для элементов, к которым не предъявляются требования непроницаемости, значения a_crc,ult принимают равными:

- при арматуре классов А240 – А600, В500:

0,3 мм - при продолжительном раскрытии трещин;

0,4 мм - при непродолжительном раскрытии трещин;

- при арматуре классов А800, А1000, а также Вр1200 – Вр1400, К1400, К1500 (К-19) и К1500 (К-7) диаметром 12 мм:

0,2 мм - при продолжительном раскрытии трещин;

0,3 мм - при непродолжительном раскрытии трещин;

при арматуре классов Вр1500 и К1500 (К-7) диаметром 6 и 9 мм

0,1 мм - при продолжительном раскрытии трещин;

0,2 мм - при непродолжительном раскрытии трещин.

Ширину раскрытия трещин принимают равной:

- при продолжительном раскрытии

acrc = acrc1;

(2.2)

- при непродолжительном раскрытии

acrc = acrc1 + acrc2 - acrc3,

(2.3)

где a_crc1 - ширина раскрытия трещин, определяемая при φ₁ = 1,4 и при действии постоянных и длительных нагрузок (т. е. при М = M_l);

a_crc2 - то же, при φ₁ = 1,0 и действии всех нагрузок (т.е. при М = M_tot);

a_crc3 - то же, при φ₁ = 1,0 и действии постоянных и длительных нагрузок (т.е. при М = M_l), Ширину непродолжительного раскрытия трещин можно также определять по формуле

acrc = acrc2(1+0,4A), где	(2.4)
	(2.5)

а значения σ_s, σ_sl, σ_s,crc определяются при действии моментов соответственно M_tot , M_l и М_сrс.

При этом, если выполняется условие A > t, можно проверять только продолжительное раскрытия трещин, а если условие не выполняется - только непродолжительное раскрытие.

Здесь: t = 0,68 - при допустимой ширине продолжительного и непродолжительного раскрытия трещин равных соответственно 0,3 и 0,4 мм;

t = 0,59 - при этих величинах, равных 0,2 и 0,3 мм;

t = 0,42 - при этих величинах равных 0,1 и 0,2 мм.

Ширину раскрытия нормальных трещин определяют по формуле

(2.6)

где σ_s - напряжение в продольной растянутой арматуре в нормальном сечении с трещиной от соответствующей внешней нагрузки;

l_s - базовое (без учета влияния вида поверхности арматуры) расстояние между смежными нормальными трещинами;

ψ_s - коэффициент, учитывающий неравномерное распределение относительных деформаций растянутой арматуры между трещинами;

φ₁ - коэффициент, учитывающий продолжительность действия нагрузки, принимаемый равным:

1,0 - при непродолжительном действии нагрузки;

1,4 - при продолжительном действии нагрузки;

φ₂ - коэффициент, учитывающий профиль продольной арматуры, принимаемый равным:

0,5 - для арматуры периодического профиля и канатной;

0,8 - для гладкой арматуры.

Пример расчета. Определим приращение напряжения напрягаемой арматуры от действия постоянных и временных длительных нагрузок σ_s = σ_sl т.е. принимая М = M_l = 96,68 кНм.

Поскольку напрягаемая арматура в верхней зоне плиты отсутствует e_sp = 0,0, M_s = М_l = 96,16 кН·м и тогда

.

Рабочая высота сечения равна h₀ = 260мм,

Принимая A'_sp = Aʹ_s = 0,0, имеем

Коэффициент приведения a_s1 = 300/R_b,ser = 300/22 = 13,64, тогда

При , φ_f = 1,31 и μa_s1 = 0,11 из прил. 12 находим ζ = 0,87, тогда плечо внутренней пары сил z = ζ ·h₀= 0,87·260 = 226,2 мм.

Аналогично определим значение σ_s,crc при действии момента M_s = М_crc = 66,73 кН·м;

При , φ_f = 1,31 и μa_s1 = 0,11 из прил. 12 находим ζ = 0,80, тогда плечо внутренней пары сил z = ζ ·hо= 0,80·260 = 208 мм.

Аналогично определим значение σ_s, при действии момента M = М_tot = 114,0 кН·м.

Согласно прил. 12 в данном случае при значении e_s/h₀ >1,2 коэффициент ζ =0,86, z = 0,86×260=223,6 мм. При моменте от всех нагрузок М_s = M_tat = 113,39 кН·м значение σ_s равно

Проверим условие A > t, принимая t = 0,59,

,

следовательно, определяем ширину непродолжительного раскрытия трещин.

Определяем коэффициент ψ_s, принимая σ_s = 247,83 МПа

Определим расстояния между трещинами l_s по формуле

,

где A_bt – площадь зоны растянутого бетона.

Высота зоны растянутого бетона, определенная как для упругого материала, при S_red = 38592299,2 мм³ равна

а с учетом неупругих деформаций растянутого бетона

y_t = k·y₀ = 0,95·82,56= 78,44 мм.

Поскольку y_t ˂ 2а = 2·40 = 80 мм, принимаем y_t = 80 мм. Тогда площадь сечения растянутого бетона равна

A_bt = by_t = 185·80 = 14800 мм²,

и расстояние между трещинами равно

Поскольку l_s < 400мм и l_s < 40d = 40·22 = 880 мм, принимаем l_s = 214 мм.

Определяем ширину раскрытия a_crc,2, принимая φ₁ = 1,0, φ₂ =0,5

.

Определяем ширину непродолжительного раскрытия трещин

a_crc = a_crc2(1+0,4A)= 0,132(1+0,4·0,58)=0,163,

что меньше предельно допустимого значения 0,3 мм.