книги из ГПНТБ / Пахомов, В. А. Бетон и железобетон в гидротехническом строительстве

мой арматурой в виде отдельных хомутов, рассчитывают по фор­ муле

где Nn— приведенная сжимающая продольная расчетная сила, определяемая по формуле

взависимости от гибкости элемента k = lQ/b, },= l0jd,

К—loir по табл. 52.

Гибкие элементы считаются соответственно при гибкости>10; 8,5 и 35.

Если процент армирования Р%>3%, то в формулу (87) надо подставить разность площадей бетона и арматуры и формула после преобразования получает вид

Значение ос принимается со своим знаком.

В том случае, когда предварительно напряженной арматуры нет или она имеется, но без сцепления с бетоном, и способна смещаться по поперечному сечению элемента, расчетные форму­ лы принимают вид:

92

Задаваясь площадью сечения бетона F, процентом армирова­ ния (оптимальное значение Р 94= 0,8-=-1,2%), коэффициентом <р, можно определить

Местное сжатие. Местное сжатие (смятие) элементов железо­ бетонных конструкций бывает под центрирующими прокладка­ ми в местах стыкования элементов (в сборном железобетоне), в местах опирания тяжело нагруженных балок (ферм) на колон­ ны или стены, под анкерными устройствами предварительно на­ пряженных элементов и т. д.

Эти места конструкций необходимо рассчитывать на местное сжатие (смятие) и в необходимых случаях предусматривать до­

где \ — коэффициент, учитывающий влияние окружающего бе­ тона (бетонной обоймы) на повышение несущей спо­ собности материала при смятии, определяется по фор­ муле

FCM— площадь смятия;

F — общая площадь, на которую передается давление;

цк — объемный коэффициент косвенного армирования, опреде­

93

Fa— площадь бетона, заключенного внутри контура се­ ток, считая по их крайним стержням.

10rf; сеток должно быть установлено у торца элемента не менее

4 шт.

Если же элементы без армирования (бетонные), то формула

Центрально растянутые элементы

К ним относятся затяжки арок, нижние пояса и растянутые элементы решетки ферм, стенки круглых резервуаров, бункеров, силосов и др.

Продольная арматура в центрально растянутых элементах предназначается для полного восприятия растягивающей рас­ четной силы N, при этом с момента появления трещин бетон выключается из работы.

С увеличением нагрузки напряжения в бетоне приближаются

Рис. 24. Зависимость <т — е в арматуре при осевом растяже­ нии железобетонного элемента:

1 — в сечении между трещинами;

2 — в сечении с трещиной.

94

рассчитывают центрально растянутые элементы на образование трещин. По опытным данным в этот момент ур=0,5, тогда

Е6

Споявлением трещин наступает стадия II. Сопротивление осевому растяжению: в сечениях с трещиной только арматура с

напряжением оа = N/Fa, в сечениях между трещинами — бетон

раскрытие трещин.

В стадии III напряжения в арматуре достигают предела теку­ чести, после чего при чрезмерном раскрытии трещин наступает разрушение.

Средний модуль упругости растянутой арматуры с учетом ра­

Центрально растянутые элементы с предварительно напря­ женной и обычной арматурой рассчитывают без учета работы бетона на растяжение, т. е. по стадии III и по формуле для ста­ дии эксплуатации

где N — расчетная продольная сила.

Арматура Fа ставится конструктивно при наличии предвари­ тельно напряженной арматуры F„, которая является основной и определяется по формуле

К„с R

Центрально растянутые элементы с предварительно напря­ женной арматурой FHнеобходимо рассчитывать на прочность и в стадии обжатия (изготовления), как центрально сжатые эле­ менты.

95

Изгибаемые элементы

Кним относятся разнообразные плиты, панели, балки, ригели

идругие элементы гидротехнических сооружений. Плиты и бал­ ки могут быть самостоятельными элементами или входить в со­ став более сложных конструкций, систем. Наибольшее распро-

Рис. 25. Схема разрушения изгибаемого элемента:

/ — нормальные трещины; 2 — наклонные трещины.

странение получили прямоугольные, тавровые, двутавровые, коробчатые сечения. Реже встречаются крестовые, трапецие­ видные, круглые, треугольные.

Исчерпание прочности изгибаемых железобетонных конструк­ ций, т. е. переход в предельное состояние первой группы, может происходить по нормальным или наклонным сечениям к про­ дольной оси элемента (рис. 25).

Расчет по нормальным сечениям. Сечение любой симметрич­ ной формы. В основу расчета изгибаемых железобетонных эле­

для 5(5, 5а, 5Н — статические моменты соответственно площади

96

Для элементов с обычной одиночной арматурой при /7а= 0 по­ лучим

Все три случая разрушения ограничиваются предельной высо­ той сжатой зоны

Рис. 26. Схема расчетных усилий и эпюр напряжений деформаций в попереч­ ных сечениях изгибаемых элементов:

При двойной арматуре и учете в расчете сжатой обычной арма­ туры f a должно соблюдаться условие

Z6< Z a. (Ill)

Если оно не соблюдается, то следует определять сечение ра­

Сжатая арматура требуется по расчету, если граничное условие 5 б > ^5 0. Во всех случаях не рекомендуется применение сечений с двойной арматурой, не удовлетворяющей условию

приводит к уменьшению расчетной прочности элемента по сравнению с полученной по формулам (104) 4-(109) без учета

арматуры Fа .

Положение нейтральной оси во всех случаях определяют по

Сечение элементов назначается так, чтобы соблюдалось условие

где F0— полная полезная площадь поперечного сечения. Прямоугольные сечения. Для прямоугольных сечений расчет­

ные формулы прочности нормальных сечений получают из фор­ мул (104)—(117) путем подстановки в них геометрических ха­ рактеристик сечений:

например, для прямоугольных сечений с обычной одиночной ар­ матурой условия прочности, исходя из формул (108), (109) и (116), записываются в виде:

98

Граничное условие (ПО) можно записать в виде

т. е. выражение, значения которого принимаются равными 0,4 и

0,35 П О Яохакс

Если обе части уравнения (120) разделить на bh0, то получим:

Условия (111), (113) и (117) для прямоугольных сечений бу­

00,25/С„. bR

'и.с и

где у0= (1—0,5ао) — относительное плечо внутренней пары (132)

Таким образом, мы имеем четыре коэффициента ао, уо, 4 0 и г0, с помощью которых легко рассчитывать сечения. Значения коэф­

сечений с одиночной арматурой с помощью табличных коэффи­

циентов следующий:

а) по формулам (130), (131) определяем высоту сечения, за­ давшись шириной b— (0,2-=-0,5) h и оптимальным значением Ао через cto или приближенно по формуле

Таблица 53. Значения коэффициентов а0, г0, уо и А0 для расчета изгибаемых,

внецентренно сжатых и внецентренно растянутых железобетонных элементов

где М — максимальный момент, тм\ h — высота сечения, см\

Для элементов с двойной арматурой при полном использова­ нии бетона сжатой зоны суммарное сечение растянутой армату­

100

Следовательно, полная площадь сечения растянутой арматуры

При наличии напрягаемой арматуры FH, которая является ос­ новной несущей, обычная арматура принимается конструктив­ ной и расчет ведут в том же порядке, как для элементов с обыч­ ной арматурой, только при определении F„ в формулы (136) и (137) подставляют значения R„ напрягаемой арматуры. Сече­

ние FH назначают из условий трещиностойкости в стадии изго­

товления, транспортирования и монтажа. Площадь сечения F находится в пределе (0,15-4-0,25) FH. При расчете предваритель­ но напряженных элементов, пользуясь формулами (104), (105) и (114), можно учесть и обычную арматуру.

Тавровые сечения. При расчете тавровых сечений возможны два случая, определяемые положением нейтральной оси

(рис. 27):

Рис. 27. Схема расчетных усилий и напряжений для тавровых сече­ ний изгибаемых элементов:

а — сжимающее усилие в ребре; б — сжимающее усилие в свесах полок; в — поперечное сечение.

а) нейтральная ось находится в пределах высоты полки, т. е. X </zn и выполняется условие

в этом случае расчет производится так же, как и для прямо­ угольного сечения с шириной Ьп ;

101