Расчет по деформациям (прогибам)

1. Определение кривизны железобетонного элемента

Расчет перемещений железобетонных элементов – прогибов и углов поворота – связан с определением кривизны оси при изгибе или с определением жесткости элементов. По длине железобетонного элемента в зависимости от вида нагрузки и характера напряженного состояния могут быть участки без трещин (или участки, где трещины закрыты) и участки, где в растянутой зоне есть трещины. Элементы, или участки элементов не имеют трещин в растянутой зоне, если при действии постоянных, длительных и краковременных нагрузок с коэффициентом надежности по нагрузке трещины не образуются.

Определение кривизны железобетонных элементов на участках без трещин в растянутой зоне.

На участках, где не образуются нормаль­ные к продольной оси трещины, полная величина кривизны изгибаемых, внецентренно сжатых и внецентренно растянутых элементов определяется по формуле (155) СНиП 2.03.01-84*

 

где  — кривизна от действия кратковременных  нагрузок, опреде­ляемых согласно указаниям п. 1.12* СНиП 2.03.01-84*.

  — кривизна от действия постоянных и длительных временных нагрузок (без учета усилия Р).

       

где М — момент от соответствующей внешней нагрузки  (кратковременной, дли­тельной) относительно оси, нормаль­ной к плоскости действия изгибаю­щего момента и проходящей через центр тяжести приведенного сечения;

φ_b1 — коэффициент, учитывающий влияние кратковременной ползучести бетона.

φ_b2 — коэффициент, учитывающий влияние длительной ползучести бетона на де­формации элемента без трещин.

 — кривизна, обусловленная выгибом элемента от кратковременного дейст­вия усилия предварительного обжа­тия Р 

 — кривизна, обусловленная выгибом элемента вследствие усадки и ползу­чести бетона от усилия предваритель­ного обжатия

здесь ε_b, ε’_b — относительные деформации бетона, вызванные его усадкой и ползу­честью от усилия предварительного обжатия и определяемые соответственно на уровне центра тяжести рас­тянутой продольной арматуры и крайнего сжатого волокна бетона по формулам:

 

и

σ_b – принимается численно равным сум­ме потерь предварительного напряжения от быстронатекающей ползучести, усадки бетона, т.е. ;

σ’_b — принимается для напрягаемой арматуры на уровне край­него сжатого волокна бетона.

Для элементов без предварительного напряжения значения кривизны  и принимают равными нулю.

По п. 7.3.8 СП 52-101-2003 полную кривизну изгибаемых, внецентренно сжатых и внецентренно растянутых элементов определяют по формуле:

- для участков без трещин в растянутой зоне

;

где - кривизны соответственно от непродолжительного действия кратковременных нагрузок и от продолжительного действия постоянных и временных длительных нагрузок.

Кривизны , определяют согласно указаниям п.7.3.9.

Определение кривизны железобетонных элементов на участках с трещинами в растянутой зоне.

На участках, где образуются нормальные к продольной оси элемента трещины в стадии II ,общее деформированное состояние определяют средними деформациями растянутой арматуры , средними деформациями бетона сжатой зоны и средним положением нейтральной оси с радиусом кривизны r.

Из подобия треугольников на рисунке 17.2 получаем:

Рис. 17.2. К определению кривизны на участке с трещинами

следовательно

учитывая, что , получаем:

Таким образом,

Учитывая свесы полок для таврового сечения коэффициентом ( ), получаем:

В общем случае на участках, где в растянутой зоне образуются нормальные к продольной оси элемента трещины, кривизна изгибаемых, внецентренно сжатых, а также внецентренно растянутых при элементов прямоугольного, таврового и двутавро­вого (коробчатого) сечений должна определяться по формуле:

N_tot – равнодействующая продольной силы N и усилия предварительного обжатия Р (при внецентренном растяжении сила N принимается со знаком „минус").

Для элементов, выполняемых без предваритель­ного напряжения арматуры, усилие Р допускается принимать равным нулю.

Значение ξ вычисляется по формуле (161) СНиП 2.03.01 –84*.

Полная кривизна  для участка с трещи­нами в растянутой зоне должна определяться по формуле (170) СНиП 2.03.01 –84*.

 

где  — кривизна от непродолжительного действия всей нагрузки, на которую про­изводится расчет по деформациям;

 — кривизна от непродолжительного действия постоянных и длительных нагрузок;

 — кривизна от продолжительного действия постоянных и длительных нагру­зок;

 — кривизна, обусловленная выгибом элемента вследствие усадки и ползучести бетона от усилия предварительного об­жатия.

Если значения  и  оказываются отрица­тельными, то они принимаются равными нулю.

По п. 7.3.8 СП 52-101-2003 полную кривизну изгибаемых, внецентренно сжатых и внецентренно растянутых элементов определяют по формуле:

- для участков с трещинами в растянутой зоне

где - кривизна от непродолжительного действия всей нагрузки, на которую производят расчет по деформациям;

- кривизна от непродолжительного действия постоянных и временных длительных нагрузок;

- кривизна от продолжительного действия постоянных и временных длительных нагрузок.

Кривизны , и определяют согласно указаниям 7.3.9.