Расчет балок на прочность по наклонным сечениям

Усилия в наклонных сечениях. Прочность наклонных сечений рассчитывают из условия, чтобы усилия от внешних нагрузок, действующие в сечении, были меньше внутренних предельных уси­лий в этом же сечении или равны им.

Рис. 5.10. Расчетная схема усилий на бетонную полосу

между наклон­ными трещинами

От внешних нагрузок в на­клонном сечении балки могут действовать поперечная сила, из­гибающий момент, а также кру­тящий момент. Усилия в наклон­ном сечении определяют как соответствующие равнодействую­щие всех внешних сил, располо­женных по одну сторону от рас­сматриваемого наклонного сече­ния.

Внутренние усилия, действую­щие в сечении, включают усилия в бетоне над наклонной трещиной, усилия в арматуре, пересекаю­щей наклонную трещину, и силы зацепления в наклонной трещине.

Нормы проектирования мостовых конструкций предусматрива­ют производить расчет прочности наклонных сечений балок пролетных строений на действие поперечной силы между наклонными трещинами и по наклонной трещине, а также на действие изги­бающего момента по наклонной трещине.

Расчет на действие поперечной силы между наклонными тре­щинами. Несущая способность балки может быть исчерпана в ре­зультате разрушения бетона в пределах стенки между наклонными трещинами (рис. 5.10). Этот бетон находится в условиях плос­кого напряженного состояния, испытывая действие наклонных сжи­мающих сил вдоль бетонной полосы и растягивающих усилий от поперечной арматуры. Разрушение бетона в этом случае происхо­дит при достижении главными сжимающими напряжениями пре­дельных сжимающих напряжений, зависящих от сопротивления бетона сжатию R_b, растяжению R_bt и главных растягивающих на­пряжений, действующих в бетоне.

Поскольку пока не разработана методика прямой оценки на­пряженного состояния в этом бетоне, для оценки прочности его используется эмпирическая формула

Q = 0,3 _1_b1R_bbh_v.

Расчетное сопротивление сжатию Rь учитывает основное влия­ние бетона на его разрушение в этом случае. Однако на проч­ность бетона при плоском напряженном состоянии влияет и сопро­тивление бетона растяжению, рост которого с ростом прочности бетона отстает от роста сопротивления R_b

Лекция №25. Проверка трещеностойкости балок. Категории требований по трещеностойкости элементов. Определение деформаций балочных пролетных строений.

Категории требований по трещиностойкости элементов. В про­летных строениях железобетонных мостов при воздействии нагру­зок могут появляться трещины. Их долговременное раскрытие может привести к коррозии арматуры и потере несущей способ­ности пролетного строения. Расчеты на трещиностойкость имеют целью предотвратить опасное образование трещин и обеспечение коррозионной стойкости арматуры и долговечности пролетного строения.

Трещины в бетоне появляются при определенных значениях растягивающих, сжимающих, а также главных растягивающих и главных сжимающих напряжений. Растягивающие напряжения могут вызывать в растянутом поясе балки трещины, перпендику­лярные оси балки, так называемые поперечные трещины. Сжимаю­щие напряжения могут вызывать в сжатом поясе продольные трещины, подобные тем, которые возникают при осевом сжатии кубиков, если устранить влияние сил трения смазкой контактных поверхностей. Главные напряжения при совместном действии вы­зывают наклонные трещины в стенках балок.

Расчетами на трещиностойкость предусматривается контроль образования трещин, их размера и закрытия. Расчеты относятся к расчетам по второй группе предельных состояний и поэтому проводятся на действие нормативных нагрузок. Они выполняются для стадий изготовления, транспортировки, возведения и эксплуа­тации сооружения.

Различают три категории требований по трещиностойкости, которым должны удовлетворять элементы мостов в зависимости от их назначения и вида армирования.

Категория 1. В элементах конструкций не допускаются растя­гивающие напряжения, что обеспечивает их полную трещиностой­кость. Этой категории требований должны удовлетворять состав­ные по длине предварительно напряженные пролетные строения, в клеевых стыках которых растягивающие напряжения не допус­каются.

Категория 2. Включает две их разновидности: 2а и 26. В эле­ментах конструкций, удовлетворяющих требованиям категории 2а, не допускаются трещины, растягивающие напряжения в бетоне ограничиваются значением 0,4R_bt,ser. Этой категории должны удов­летворять элементы пролетных строений автодорожных и город­ских мостов, кроме стенок балок, армированные напрягаемой про­волокой диаметром 3 мм, арматурными канатами класса К-7 диаметром 9 мм.

В элементах конструкций, соответствующих требованиям кате­гории 26, допускаются растягивающие напряжения до 1,4R_bt,ser, а также трещины с шириной раскрытия до 0,15 мм при условии, что они закрываются при отсутствии временной нагрузки. Этой категории должны удовлетворять те же элементы, что и для кате­гории 2а, но армированные проволокой диаметром 4 мм и более и канатами диаметром 12 и 15 мм.

Категория 3. Включает три их разновидности: 3а, 3б и 3в. К элементам конструкций, удовлетворяющих требованиям катего­рии 3а, относятся стенки (ребра) балок предварительно напря­женных пролетных строений. В них ограничиваются главные растягивающие напряжения и допускаются трещины с шириной рас­крытия до 0,15 мм.

Элементы автодорожных и городских мостов, армированные напрягаемой стержневой арматурой, относятся к категории 36, а ненапрягаемой — к категории 3в требований по трещиностойкости. Растягивающие напряжения в бетоне для них не контроли­руются, ширина раскрытия трещин ограничивается 0,2 мм для ка­тегории 3б и 0,3 мм для категории 3в.