Розрахунок позацентрово стиснутих залізобетонних елементів

3.69 Позацентрово стиснуті залізобетонні елементи з розрахунковим ексцентриситетом (див. 3.55) необхідно розраховувати за стійкістю і міцністю, виходячи з таких умов:

а) розрахунок стійкості:

за наявності зчеплення арматури з бетоном

, (3.29)

за відсутності зчеплення напружуваної арматури з бетоном

; (3.30)

б) розрахунок міцності:

за наявності зчеплення арматури з бетоном

, (3.31)

за відсутності зчеплення напружуваної арматури з бетоном:

, (3.32)

У формулах (3.29)-(3.32):

 – поздовжнє стискальне зусилля від розрахункових навантажень (без врахування зусилля попереднього напруження);

 – коефіцієнт поздовжнього згину, визначуваний згідно з 3.55;

 – розрахунковий опір бетону стисканню при розрахунку міцності, прийнятий відповідно до табл.3.6;

 – повна площа перерізу елемента (якщо площа перерізу арматури перевищує 3%, то заміняють на );

– розрахункові опори арматури стисканню, які приймаються згідно з 3.38;

– напруження в ненапружуваній арматурі, яка розташована у стиснутій зоні, що враховується у розрахунку згідно з 3.60;

– попереднє напруження, яке встановилося у напружуваній арматурі , згідно з 3.60, після прояви усіх втрат;

;

;

 – площа перерізу відповідно всієї ненапружуваної і напружуваної арматури;

 – відношення модулів пружності, приймається згідно з 3.48.

3.70 Розрахунок міцності позацентрово стиснутих залізобетонних елементів таврового, двотаврового і коробчатого поперечних перерізів із плитою в стиснутій зоні з ексцентриситетом при та (рис. 3.2 і 3.4) необхідно виконувати, використовуючи умову

, (3.33)

і визначати величину за формулою

(3.34)

де  – поздовжня сила;

 – коефіцієнт, що визначається згідно з 3.54;

 – відстань від точки прикладення сили до рівнодійної зусиль у розтягнутій арматурі;

 – початковий ексцентриситет поздовжньої сили відносно центра тяжіння всього перерізу (з урахуванням випадкового ексцентриситету згідно з 3.52);

 – стискальне напруження в напружуваній арматурі, розташованій в зоні, стиснутій від зовнішнього навантаження, згідно з 3.60.

Для прямокутних перерізів в формулі (3.33)

Рис. 3.4 Схема зусиль і епюра напружень у перерізі, нормальному до поздовжньої осі позацентрово стиснутого залізобетонного елемента, при розрахунку його міцності

Висоту стиснутої зони бетону х необхідно визначати за формулою

, (3.35)

Знаки при зусиллях у формулі (3.35) відповідають розташуванню сили поза перерізом.

При розрахунку двотаврових перерізів із плитою в розтягнутій зоні звиси плити не враховуються. Крім розрахунку на міцність в площині дії згинального моменту слід проводити розрахунок за стійкістю із згином із площини дії моменту.

Врахування роботи стиснутої ненапружуваної арматури необхідно виконувати згідно з 3.60. Однак якщо без урахування цієї арматури , а з її врахуванням .то розрахунок міцності допускається виконувати, використовуючи умову

, (3.36)

Розрахунок на міцність позацентрово стиснутих попередньо напружених елементів при попередньому напруженні замінюється розрахунком за утворенням поздовжніх тріщин під нормативним навантаженням згідно з 3.100 з обмеженням стискальних напружень в бетоні значенням , яке відповідає класу передатної міцності бетону.

3.71 Розрахунок позацентрово стиснутих залізобетонних елементів кільцевого перерізу при співвідношенні внутрішнього і зовнішнього радіусів з ненапружуваною арматурою, рівномірно розподіленою по довжині кола (при числі поздовжніх стержнів не менше шести), необхідно виконувати в залежності від відносної площі стиснутої зони бетону:

. (3.37)

В залежності від значень в розрахунках використовуються умови:

а) при

, (3.38)

б) при

, (3.39)

де ; (3.40)

в) при

, (3.41)

де . (3.42)

У формулах (3.37) – (3.42):

;

 – радіус кола, що проходить через центри тяжіння стержнів арматури;

 – площа бетону кільцевого перерізу;

 – площа поперечного перерізу всієї поздовжньої арматури.

Ексцентриситет поздовжньої сили визначається з урахуванням прогину елемента згідно з 3.52-3.54 та 3.70.

При розрахунку елементів кільцевого перерізу на спільну дію позацентрового стиску та згину при дотриманні вказаних вище вимог до перерізу при ненапружуваній арматурі допускається використовувати формули (3.37) – (3.42), рекомендовані для розрахунку кільцевих перерізів на позацентровий стиск, але з урахуванням зміненого значення ексцентриситету , який зумовлений додатковим впливом сумарного згинального моменту . Він приймається за результувальною епюрою моментів з урахуванням прийнятого розташування сил, які зумовлюють згин елемента. При цьому сумарна величина ексцентриситета у формулах (3.38), (3.39) та (3.41) для конкретних перерізів визначається з урахуванням сумарних значень моментів та нормальних сил для цих перерізів.

При визначенні величин критичної сили Ncr у формулі (3.7) для визначення коефіцієнта , який враховує вплив прогину на міцність перерізу, необхідно враховувати значення коефіцієнт за формулою (3.10).

3.72 Розрахунок елементів суцільного перерізу з непрямим армуванням і з ненапружуваною поздовжньою арматурою необхідно виконувати відповідно до вимог 3.69б і 3.70. У розрахунок необхідно вводити частину бетонного перерізу, обмежену крайніми стержнями сіток поперечної арматури або спіраллю (розраховуючи її по осі), і підставляти в розрахункові формули замість приведену призмову міцність . Гнучкість елементів з непрямим армуванням має не перевищувати при армуванні: сітками – 55, спіраллю – 35 (де  – радіус інерції частини перерізу, що вводиться до розрахунку).

Значення необхідно визначати за формулами:

а) при армуванні зварними поперечними сітками

, (3.43)

де  – розрахунковий опір розтягуванню арматури сіток;

, (3.44)

У формулах (3.43) і (3.44):

 – відповідно кількість стержнів, площа поперечного перерізу і довжина стержнів сітки в одному напряму (рахуючи в осях крайніх стержнів);

 – те ж, в іншому напрямку;

 – площа перерізу бетону, укладеного всередині контуру сіток (рахуючи по осях крайніх стержнів);

 – відстань між сітками (рахуючи по осях стержнів). Якщо встановлюється одна сітка, то величина дорівнює 7 см.

 – коефіцієнт ефективності непрямого армування, що визначається за формулою

, (3.45)

при (3.46)

У формулі (3.46) і приймаються в МПа, .

Площі поперечного перерізу стержнів сітки на одиницю довжини в одному й другому напрямках мають розрізнятись не більше ніж у 1,5 рази;

б) при армуванні спіральною або кільцевою арматурою:

( ), (3.47)

де  – розрахунковий опір арматури спіралі;

 – ексцентриситет прикладеної поздовжньої сили (без врахування впливу прогину);

 – коефіцієнт армування, який дорівнює

, (3.48)

 – площа поперечного перерізу спіральної арматури;

 – діаметр частини перерізу всередині спіралі;

 – крок спіралі.

При врахуванні впливу прогину на несучу здатність елементів з непрямим армуванням необхідно користатися вказівками 3.54, визначаючи момент інерції для частини перерізу елементів, обмеженої крайніми стержнями сіток або вміщеної всередині спіралі. Значення , отримане згідно з формулою (3.8), слід помножити на коефіцієнт (де дорівнює висоті або діаметру враховуваної частини бетонного перерізу), а при визначенні другий член правої частини формули (3.11) заміняється на 0,01 (де ₂ = 0,1 ). Непряме армування враховується в розрахунку за умови, якщо несуча здатність елемента, визначена з урахуванням і , перевищує його несучу здатність, визначену за повним перерізом А_ь і з урахуванням (але без врахування непрямої арматури). Крім цього, непряме армування має відповідати конструктивним вимогам 3.153.

3.73 При розрахунку елементів з непрямим армуванням поряд з розрахунком міцності необхідно виконувати розрахунок, що забезпечує тріщиностійкість захисного шару бетону. Цей розрахунок належить виконувати відповідно до вказівок 3.69б і 3.70 під експлуатаційним навантаженням (при ) з огляду на всю площу перерізу бетону і приймаючи замість і розрахункові опори и для граничних станів другої групи, а також приймаючи розрахунковий опір стиску арматури таким, що дорівнює , але не більше 400 МПа.