сти по поперечной силе. Несущая способность плит при действии поперечной силы оказалась меньше на 10 – 39 % расчётных значений прочности на продавливание.

Обращаем внимание на близость опытных и расчётных значений коэффициента k, что свидетельствует о зависимости прочности плиты от соотношения размеров элементов ω=bк / h0 .

Таким образом, при проектировании железобетонных перекрытий в виде плоских плит следует выполнять расчёт прочности участков соединения их с колоннами на действие поперечной силы по нормативной методике с учётом пространственности конструктивной системы. При использовании классического метода расчёта на продавливание следует вводить корректирующие коэффициенты, учиты-

ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

22.1.Анализ расчётной модели

Воснову норм проектирования внецентренно-загруженных и изгибаемых железобетонных элементов принят общий метод расчёта по прочности нормальных сечений, предложенный ещё в 1944 г. П.Л. Пастернаком. Он распространяется на сечения любой симметричной формы и при прямоугольной эпюре напряжений в бетоне сжатой зоны приводит к унифицированным расчётным формулам, упрощаю-

121

щим расчёт. Расчётное значение высоты сжатой зоны x, получаемое по этим формулам, меньше фактической высоты из-за неравномерности фактических напряжений сжатия, зависящих от деформации бетона и других факторов.

При исследовании точности и надёжности расчётных формул упрощённой модели было выявлено, что применение их может приводить как к случайным, так и к систематическим отклонениям результатов расчёта от опытных данных. Тем не менее условная модель общего метода расчёта, несмотря на регулярное совершенствование норм, практически не изменилась. Периодически уточнялись только расчётные значения сопротивления бетона сжатых зон.

Ещё в классическом методе расчёта по допускаемым напряжениям применяли две характеристики прочности бетона на сжатие: прочность на осевое сжатие при центральном загружении и сжатие при изгибе. По нормам 1934 г. допускаемое напряжение при осевом сжатии принимали равным 0,4М, при изгибе 0,45М (М – марка бетона, которой соответствовала средняя прочность R20 стандартного ку-

рактеристики: Rпр – призменная прочность, средняя величина Rпр ко-

две расчётные характеристики: величина Rпр – призменная прочность, которую применяли в расчёте бетонных и железобетонных централь- но-сжатых и внецентренно-сжатых элементов с «малым» эксцентриситетом, и величина Rи – сопротивление сжатию при изгибе, которая

применялась в расчётах изгибаемых и внецентренно-сжатых железобетонных элементов с «большим» эксцентриситетом. Для сжатых полок тавровых и двутавровых сечений, если нейтральная ось проходила в ребре, принималось сопротивление сжатию Rпр . Расчётное зна-

чение Rи принимали 0,5М, а Rпр = 0,8 Rи .

122

При подготовке к изданию главы СНиП II-21-75 было решено, что использование двух характеристик прочности бетона на сжатие по мере перехода к применению высокопрочных бетонов становится всё менее оправданным, так как прямоугольные эпюры сжимающих напряжений тем более отличались от фактического распределения

напряжений, чем выше прочность бетона [13]. Поэтому было предложено ограничиться одной характеристикой прочности бетона на сжатие – призменной прочностью Rпр = (0,4… 0,45)М (М = R15 – марка

бетона, равная средней прочности стандартного куба с размером ребра 15 см).

В СНиП 2.03.01-84, как и в СНиП 52 -01-2003, вследствие перехода от марок бетона к классам, в качестве основной прочностной ха-

вует прочность стандартного куба R15 с обеспеченностью 95 %).

В этих исследованиях сравнили многочисленныеД опытные данные разных авторов по испытанию изгибаемых и внецентренно-сжатых железобетонных элементов с результатами расчёта прочности сече-

Анализ исследований, выполненных под руководством К.Э.Таля

ний по СНиП II-В.1-62. Было выявлено хорошее соответствие расчёта

[29], выявил иные причины перехода к единой характеристике прочности на сжатие при расчёте бетонныхАи железобетонных элементов.

триситетами продольнойис лы. Однако для изгибаемых элементов, близких к переармированию, как и вблизи границы между первым и вторым случаями внецентренного сжатия, была отмечена переоценка

расчётом несущей способности сечений (табл. 22.1). Это как раз те расчётные случаи, для которых решающую роль играло сопротивление сжатию Rи . По существу, переход к единой (минимальной) рас-

чётной характеристике прочности бетона на сжатие Rпр в СНиП II-21-

75 был вызван необходимостью обеспечения надёжности в тех случаях, где отмечалась переоценка расчётом несущей способности сечений. В других случаях (в области невысоких значений относительной высоты сжатой зоны) в результате перехода увеличилось занижение расчётных значений несущей способности. Тем самым выявился основной недостаток условной модели общего метода расчёта – обобщённый параметр прочности бетона сжатой зоны, который приводит

123

к систематической ошибке в виде разных значений коэффициента запаса прочности С в табл. 22.1.

Таблица 22.1

Результаты исследования железобетонных балок

Для повышения точности результатов расчёта и приближения их к опытным значениям К.Э. Таль предложил вводить в расчёт величи-

Из результатов, приведённых в табл. 22.1, видно, что при сохранении расчётной модели с прямоугольной эпюрой напряжений запас прочности опытных балок повышается при уменьшении α. Это можно объяснить увеличением прочности сжатых зон бетона при уменьшении их высоты по сравнению с призменной прочностью стандартных образцов бетона и влиянием масштабного фактора.

124

Для каждого интервала значений α, приведённого в табл. 2 2.1, можно определить оптимальное значение Rbo = kαRи и (или) значение

коэффициента kα, соответствующее равенству Мтеор = Моп .

С этой целью подставим в формулу (22.1) вместо параметра Rи оптимальное значение Rbo , а вместо α – выражение αkα , которое соответствует значению относительной высоты сжатой зоны ξ при оптимальном значении Rbo и получается из равенства равнодействующих усилий в сжатой зоне бетона αbh0 Rи = ξbh0 Rbo с учётом Rbo = kαRи. Получим

Следует обрат ть вн ман е на значительное увеличение kα (или kξ ) и соответственно Rbo = kαRи (или kξRпр ) при малых значениях α

(или ξ), которое можно объяснить локальным характером сжатия сечений балочных элементов (рис. 22.1).

Влияние масштабного фактора при расчёте несущей способности элементов по нормальным сечениям можно учесть, применяя формулу (22.2) с заменой Rи на Rb , α на ξ и kαна функцию kξ(ξ), ко-

торая учитывает зависимость сопротивления бетона сжатых зон от расчётного сопротивления Rb . До проведения детальных исследова-

ний достаточно надёжные результаты получаются при использовании, например, функции

отдельные значения которой приведены в табл. 22.1 и мало отличаются от значений, полученных с использованием опытных данных.

125