8.6. Розрахунок балок на міцність по похилих перетинах
Нормами проектування мостових конструкцій передбачаються розрахунки похилих перетинів:
• на дію поперечної сили між похилими тріщинами по п. 3.77 СНиП 2.05.03-84*и по похилій тріщині по п. 3.78 СНиП 2.05.03-84*;
• на дію моменту, що згинає, з похилої тріщини для елементів з поперечною арматурою по п. 3.83 СНиП 2.05.0384*.
Бетон в ребрі між похилими тріщинами знаходиться в умовах плоского напруженого стану, випробовуючи дію похилих стискаючих сил P уздовж бетонної смуги і розтягуючих зусиль N від поперечної арматури (рис. 8.13).
Руйнування бетону в цьому випадку відбувається при досягненні головною стискуючою напругою граничної стискуючої напруги, що відповідає критерію міцності бетону при плоскому напруженому стані, який визначається опорами Rb і Rbt і залежить від головної розтягуючої напруги в бетоні.
Розрахунок похилих перетинів елементів з поперечною арматурою на дію поперечної сили (рис. 8.15) проводиться з умов:
Рис. 8.14. Схема для обчислення коефіцієнта армування стінки
Рис. 8.15. Схема зусиль в перетині, похилому до подовжньої осі залізобетонного елементу, при розрахунку його на дію поперечної сили з ненапружуваною (а) і напружуваною (б) арматурою
для елементів з ненапружуваною арматурою (рис. 8.15, а)
(8.18)
для елементів з напружуваною арматурою за наявності ненапружуваних хомутів (рис. 8.15, б)
(8.19)
Центр стиснутої зони
Розрахунок похилих перетинів на дію моменту (рис. 8.16), що згинає, відповідно до п. 3.83 СНиП 2.05.03-84* проводиться за наступними умовами:
для елементів з ненапружуваною арматурою (рис. 8.16, а)
для елементів з напружуваною арматурою (рис. 8.16, б) за наявності ненапружуваних хомутів
де М – момент, що згинає, щодо осі, що проходить через центр стиснутої зони похилого перетину, від розрахункових навантажень, розташованих по одну сторону від стислого кінця перетину;
–
відстані
від зусиль в ненапружуваній і напружуваній
арматурі до точки додатку рівнодіючою
зусиль в стислій зоні бетону в перетині,
для якого визначається момент, що згинає.
Рис. 8.16. Схема зусиль в перетині, похилому до подовжньої осі залізобетонного елементу, при розрахунку його на дію моменту, що згинає, з ненапружуваною (о) і напружуваною (б) арматурою
Положення невигідного похилого перетину слід визначати шляхом порівняльних розрахунків по перетинах, що проводяться в місцях різкої зміни перетину. Для похилих перетинів, що перетинають розтягнуту грань елементу на ділянках, забезпечених від утворення нормальних тріщин від нормативного навантаження (при !bt < Rbt), розрахунок на дію моменту, що згинає, допускається не проводити.
8.7. Перевірка тріщиностійкості балок пролітних будов
Категорії вимог по тріщиностійкості елементів. У пролітних будовах залізобетонних мостів при дії навантажень можуть з'являтися тріщини. Їх довготривале розкриття може привести до корозії арматури і втрати здатності пролітної будови, що несе. Розрахунки на тріщиностійкість мають на меті запобігти небезпечному утворенню тріщин, забезпеченню корозійної стійкості арматури і довговічності пролітної будови.
Тріщиностійкість залізобетонних мостів – їх здатність чинити опір утворенню тріщин в бетоні в першій стадії напружено-деформованого стану або опір розкриттю тріщин в другій стадії напружено-деформованого стану.
Тріщини в бетоні можуть виникати від надмірних в нім розтягуючої і стискаючої напруги.
Опір утворенню тріщин в бетоні забезпечується обмеженням в нім розтягуючої і стискаючої напруги. Розкриття тріщин обмежується їх граничною величиною залежно від категорії тріщиностійкості конструкції.
Розтягуюче напруження може викликати в розтягнутому поясі балки тріщини, перпендикулярні осі балки, так звані поперечні тріщини. Стискуюче напруження може викликати в стислому поясі подовжні тріщини, подібні тим, які виникають при осьовому стисненні кубиків, якщо усунути вплив сил тертя мастилом контактних поверхонь. Головне напруження при сумісній дії викликає похилі тріщини в стінках балок.
Розрахунками на тріщиностійкість передбачається контроль утворення тріщин, їх розміру і закриття. Розрахунки відносяться до розрахунків по другій групі граничних станів і тому проводяться на дію нормативних навантажень. Вони виконуються для стадій виготовлення, транспортування, зведення і експлуатації споруди.
Розрізняють три категорії вимог по тріщиностійкості, яким повинні задовольняти елементи мостів залежно від їх призначення і виду армування.
Категорія 1. У елементах конструкцій не допускається розтягуюча напруження, що забезпечує їх повну тріщиностійкість. Цій категорії вимог повинні задовольняти складені по довжині заздалегідь напружені пролітні будови, в клейових стиках яких розтягуюче напруження не допускається.
Категорія 2. Включає дві їх різновиди: 2а і 2б. У елементах конструкцій, що задовольняють вимогам категорії 2а, не допускаються тріщини, що розтягують напругу в бетоні обмежуються значенням 0,4Rbt,ser . Цій категорії повинні задовольняти елементи пролітних будов автодорожніх і міських мостів, окрім стінок балок, армовані напружуваним дротом діаметром 3 мм, арматурними канатами класу К-7 діаметром 9 мм.
У елементах конструкцій, відповідних вимогам категорії 2б, допускається розтягуюче напруження до 1,4Rbt,ser , а також тріщини з шириною розкриття до 0,15 мм за умови, що вони закриваються за відсутності тимчасового навантаження. Цій категорії повинні задовольняти ті ж елементи, що і для категорії 2а, але армовані дротом діаметром 4 мм і більш і канатами діаметром 12 і 15 мм.
Категорія 3. Включає три їх різновиди: 3а, 3б і 3в. До елементів конструкцій, що задовольняють вимогам категорії 3а, відносяться стінки (ребра) балок заздалегідь напружених пролітних будов. У них обмежується головна розтягуюче напруження і допускаються тріщини з шириною розкриття до 0,15 мм.
Елементи автодорожніх і міських мостів, армовані напружуваною стрижньовою арматурою, відносяться до категорії 3б, а ненапружуваною – до категорії 3в вимог по тріщиностійкості. Розтягуюче напруження в бетоні для них не контролюється, ширина розкриття тріщин обмежується 0,2 мм для категорії 3б і 0,3 мм для категорії 3в.