При случайном эксцентриситете еа
1 – геометрическая ось элемента;
2 – продольная арматура;
3 – хомуты
2. Основные расчетные положения внецентренно сжатых элементов
При нагружении внецентренно сжатых
элементов до предела их несущей
способности (стадия III) в
зависимости от величины эксцентриситета
наблюдаются 2 случая разрушения:
случай 1 – случай больших эксцентриситетов
(рис.12.5);
случай 2 – случай малых эксцентриситетов
(рис.12.6).
Случай 1. Напряженное состояние (как
и разрушение) близко к напряженному
состоянию изгибаемых элементов по
случаю 1. В стадии II НДС в
растянутой зоне образуются нормальные
трещины, а в стадии III –
наступает плавное разрушение элементов.
При этом напряжения в растянутой и
сжатой арматуре и в бетоне сжатой зоны
сечения достигают своих предельных
значений:
,
т.е. разрушение происходит при одновременном
исчерпании несущей способности растянутой
арматуры и бетона и арматуры сжатой
зоны сечения. При этом элементы следует
проектировать, чтобы соблюдалось условие
(
),
иначе арматура
будет находиться за пределами бетона
сжатой зоны, и ее прочность не будет
использована. Если
в расчетных уравнениях принимают
.
Рис. 12.5. Расчетная схема внецентренно сжатого элемента (случай 1)
1 – геометрическая ось элемента; 2 – центр тяжести бетона сжатой зоны; 3 – хомуты
Условие несущей способности элемента:
При расчете внецентренно сжатых элементов по случаю 1 возможно применение таблиц:
Таким образом, расчет при помощи таблиц внецентренно сжатых элементов аналогичен расчету при помощи таблиц изгибаемых элементов с двойной арматурой.
Случай 2. Этот случай объединяет 2
варианта наряженного состояния: когда
все сечение сжато или когда часть сечения
слабо растянута. В обоих вариантах
разрушение элемента наступает вследствие
исчерпания несущей способности бетона
сжатой зоны и сжатой арматуры. При этом
прочность растянутой арматуры
недоиспользуется, напряжения в ней
остаются низкими. В целях упрощения
расчетов действительные эпюры сжимающих
напряжений заменяют прямоугольной
эпюрой с ординатой
.
Напряжения в растянутой арматуре равны
,
в сжатой арматуре –
.
Рис. 12.6. Расчетная схема внецентренно сжатого элемента (случай 2)
1 – геометрическая ось элемента; 2 – центр тяжести бетона сжатой зоны; 3 – хомуты
Напряжения в сжатой арматуре получают из условия, что в стадии разрушения деформации бетона и арматуры, благодаря их сцеплению, одинаковы:
Отсюда предельные сжимающие напряжения
в продольной арматуре
:
.
Условие несущей способности элемента:
По СНиП 2.03.01-84* «Бетонные и железобетонные
конструкции»
определяют
по эмпирической зависимости:
,
где
определяют
по п.3.12*.
По этой формуле находят для классов арматуры A-I (А240), A-II (А300), A-III (А400) и при бетоне класса В30 и ниже. Для других классов арматуры и класса бетона выше В30 определяют по формулам (67), (68) СНиП 2.03.01-84*.
Напряжение
принимают со своим знаком; оно должно
находиться в следующих пределах
.
При
–
;
при
–
По СП 52 –101-2003 расчет по случаю1 ведется по формуле (6.21) п.6.2.15; расчет по случаю 2 ведется по формуле (6.22) п.6.2.15.