Страница 15: Пособие по проектированию предварительно напряженных железобетонных конструкций из тяжелых и легких бетонов (к снип 2.03.01-84) (33046)

Q  Qb + qsw c0 , (71)

где Q — поперечная сила от внешней нагрузки, расположенной по одну сторону от рассматриваемого наклонного сечения; при вертикальной нагрузке, приложенной к верхней грани элемента, значение Q принимается в нормальном сечении, проходящем через наиболее удаленный от опоры конец наклонного сечения; при нагрузке, приложенной к нижней грани элемента или в пределах высоты его сечения, также допускается значение Q принимать в наиболее удаленном от опоры конце наклонного сечения, если хомуты, установленные на действие отрыва1, не учитываются в данном расчете; при этом следует учитывать возможность отсутствия временной нагрузки на участке в пределах наклонного сечения;

1 Расчет на отрыв производится согласно п. 3.97 «Пособия по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелых и легких бетонов без предварительного напряжения арматуры» (М., ЦИТП Госстроя СССР, 1986).

Черт. 13. Схема усилий в наклонном сечении элемента, армированного хомутами без отгибов, при расчете его на действие поперечной силы

Qb — поперечное усилие, воспринимаемое бетоном и равное:

.(72)

Здесь Mb = b2 (1 + f + n) Rbt b h02 ;(73)

b2 — коэффициент, учитывающий вид бетона и определяемый по табл. 29;

f — коэффициент, учитывающий влияние сжатых полок и определяемый по формуле

, но не более 0,5 ;(74)

при этом величина (bf  b) принимается не более 3hf,

учет полок производится, если поперечная арматура в ребре заанкерена в полке, где расположена поперечная арматура, соединяющая свесы полки с ребром;

n — коэффициент, учитывающий влияние предварительного напряжения арматуры растянутой зоны и определяемый по формуле

,(75)

где P = sp Asp  s As; суммарный коэффициент 1 + f + n принимается не более 1,5;

с - длина проекции наклонного сечения на продольную ось элемента.

Таблица 29

Значение Qb принимается не менее

Qb,min = b3 (1 + f + n) Rbt b h0 (b3 - см. табл. 29);

qsw — усилие в хомутах на единицу длины элемента в пределах наклонного сечения, определяемое по формуле

qsw = ;(76)

c0 — длина проекции наклонной трещины на продольную ось элемента, принимаемая равной:

c0 = ,(77)

но не более с и не более 2h0, а также не менее h0, если с > h0.

При этом для хомутов, устанавливаемых по расчету (т.е. когда не выполняются условия п. 3.30), должно удовлетворяться условие

qsw  .(78)

Разрешается не выполнять условие (78), если в формуле (73) учитывать такое уменьшенное значение Rbt b, при котором условие (78) превращается в равенство, т.е. если принимать Мb = 2 h02 qsw ; в этом случае всегда с0 = 2h0, но не более с.

При проверке условия (71)в общем случае задаются рядом наклонных сечений при различных значениях с, не превышающих расстояния от опоры до сечения с максимальным изгибающим моментом, а также значения (b2 / b3) h0 .

При действии на элемент сосредоточенных сил значения с принимаются равными расстояниям от опоры до точек приложения этих сил (черт. 14).

Черт. 14. Расположение невыгоднейших наклонных сечений при действии на элемент сосредоточенных и прерывистых нагрузок

1-1 и 2-2 - наклонные сечения, проверяемые на действие соответственно сил Q1 и Q2

При расчете элемента на действие равномерно распределенной нагрузки q значение с принимается равным , а если q1 > 0,56qsw, следует также принимать с = , где значение q1 определяется следующим образом:

а) если равномерно распределенная нагрузка q всегда сплошная — q1 = q,

б) если нагрузка q включает в себя временную эквивалентную равномерно распределенную нагрузку  (т.е. временная нагрузка несплошная, а эпюра моментов М от принятой в расчете нагрузки v всегда огибает эпюру М от любой фактической временной нагрузки) — q1 = g + /2 (g — постоянная сплошная нагрузка).

При этом значение Q принимается равным Qmax  q1c (Qmax — поперечная сила в опорном сечении).

3.23. Определение требуемой интенсивности хомутов, выражаемой через qfw (см. п. 3.22), производится следующим образом:

а) при действии на элемент сосредоточенных сил, располагаемых на расстояниях сi от опоры, для каждого наклонного сечения с длиной проекции ci, не превышающей расстояния до сечения с максимальным изгибающим моментом, значение qsw определяется в зависимости от коэффициента xi =(где Qbi — см. п. 3.22) по одной из следующих формул:

при xi  x0i = qsw(i) = ;(79)

при x0i  xi  qsw(i) = ;(80)

при qsw(i) = ;(81)

при xi  qsw(i) = (82)

(здесь h0 принимается не более сi).

Окончательно принимается наибольшее значение qsw(i).

В формулах (79) - (82) :

Qi - поперечная сила в нормальном сечении, расположенном на расстоянии сi от опоры;

c0 - принимается равным сi, но не более 2h0;

б) при действии на элемент только равномерно распределенной нагрузки q требуемая интенсивность хомутов определяется по формулам:

при Qmax  ;(83)

при ;(84)

в обоих случаях qsw принимается не менее ;

при Qmax  qsw = . (85)

В случае, если полученное значение qsw не удовлетворяет условию (78), следует снова вычислить qsw по формуле

,

где Qb1 = ;

Qmax - поперечная сила в опорном сечении;

Mb, q1, b2, b3 - см. п. 3.22.

3.24. При уменьшении интенсивности хомутов от опоры к пролету с qsw1 на qsw2 (например, увеличением шага хомутов) следует проверить условие (71) при значениях с, превышающих l1 - длину участка элемента с интенсивностью хомутов qsw1 (черт. 15). При этом выражение qswc0 заменяется:

при c  l1  c01 на qsw1 c01  (qsw1  qsw2) (c  l1) ;

при c02  c  l1  c01 на qsw2 (c  l1) ;

при c  l1  c02 на qsw2 c02 ,

где значения c01 и c02 определяются по формуле (77) при qsw, соответственно равном qsw1 и qsw2.

Черт. 15. Изменение интенсивности хомутов в пределах наклонного сечения

При действии на элемент равномерно распределенной нагрузки длина участка l1 с интенсивностью qsw1 определяется следующим образом:

при q1 > qsw1  qsw2 ,

где , но не более ;

при q1  qsw1  qsw2 .

Здесь q1 — см. п. 3.22.

Если для интенсивности qыц2 не выполняется условие (78), длина l1 вычисляется при скорректированных значениях Мb = 2h02 qsw2 b2 / b3 и Qb,min = 2 h0 qsw2 ; при этом выражение (Qb,min + qsw2 c01) принимается не менее нескорректированного значения Qb,min.

Элементы постоянной высоты, армированные отгибами

3.25. Проверка прочности наклонного сечения на действие поперечной силы для элемента с отгибами производится из условия (71) п. 3.22 с добавлением к правой части условия (71) значения

Qs,inc = As,inc Rsw sin  , (86)

где As,inc - площадь сечения отгибов, пересекающих опасную наклонную трещину с длиной проекции c0;

 - угол наклона отгибов к продольной оси элемента.

Значение c0 принимается равным длине участка элемента в пределах рассматриваемого наклонного сечения, для которого выражение qswc0 + Qs,inc + Мb / c0 принимает минимальное значение. Для этого рассматриваются участки от конца наклонного сечения или от конца отгиба в пределах длины с до начала отгиба, более близкого к опоре или до опоры (черт. 16), при этом длина участка принимается не более значения c0, определяемого по формуле (77).

Черт. 16. К определению наиболее опасной наклонной трещины для элементов с отгибами

1, 2, 3 — возможные наклонные трещины; 4-4 — рассматриваемое наклонное сечение

Наиболее опасная наклонная трещина на черт. 16 соответствует минимальному значению из следующих выражений:

qsw c01 + Rsw As,inc1 sin 1 + Mb / c01 ;

qsw c0 + Rsw As,inc2 sin 2 + Mb / c0 [здесь с0 - см. формулу (77)];

qsw c03 + Mb / c03 .

Значения с принимаются равными расстояниям от опоры до конца отгибов, а также до мест приложения сосредоточенных сил (см. черт. 16), кроме того, следует проверить наклонные сечения, заканчивающиеся на расстоянии с0, определяемом по формуле (77), от начала последнего и предпоследнего отгибов.

Элементы переменной высоты с поперечным армированием

3.26 (3.33). Расчет элементов с наклонными сжатыми гранями на действие поперечной силы производится согласно пп. 3.22, 3.24 и 3.25 с учетом указаний пп. 3.27 и 3.28, принимая в качестве рабочей высоты наибольшее значение h0 в пределах рассматриваемого наклонного сечения (черт. 17, а, в).

Расчет элементов с наклонными растянутыми гранями на действие поперечной силы допускается производить согласно пп. 3.22, 3.24 и 3.25, также принимая в качестве рабочей высоты наибольшее значение h0 в пределах наклонного сечения в растянутой зоне (черт. 17, б).

Черт. 17. Наклонные сечения элементов с переменной высотой сечения

а - балка с наклонной сжатой гранью; б - балка с наклонной растянутой гранью; в - консоль с наклонной сжатой гранью

3.27. Для балок без отгибов с высотой, равномерно увеличивающейся от опоры к пролету (черт. 17, а, б), рассчитываемых на действие равномерно распределенной нагрузки q, наклонное сечение проверяется из условия (71) п. 3.22 при невыгоднейшем значении с, определяемом следующим образом:

если выполняется условие

q1 < 0,56 qsw  2,5 ,(87)

значение с вычисляется по формуле

;(88)

если условие (87) не выполняется, значение с вычисляется по формуле

(89)

(при этом c0 = с),

а также, если qsw < Mbs / (4 h02s), - по формуле

(90)

(при этом c0 = 2 h0),

где qinc = b2 (1 + fs + ns) Rbt b tg2 ;

Mbs - величина Mb, определяемая по формуле (73) как для опорного сечения балки с рабочей высотой h0 s, без учета приопорного уширения;

 - угол между сжатой и растянутой гранями балки;

fs, ns - коэффициенты f и n при h0 = h0s.

Рабочая высота h0 при этом принимается равной h0 = h0s + сtg.

При уменьшении интенсивности хомутов от опоры к пролету следует проверить прочность наклонных сечений, заходящих в участок с меньшей интенсивностью хомутов, учитывая указания п. 3.24.

Участки балки с постоянным характером увеличения рабочей высоты h0 не должны быть менее принятого значения с.

При действии на балку сосредоточенных сил проверяются наклонные сечения при значениях с, принимаемых согласно п. 3.22, а также определяемых, если tg  > 0,1, по формуле (89) при q1 = 0.

3.28. Для консолей без отгибов с высотой, равномерно увеличивающейся от свободного конца к опоре (черт. 17, в), в общем случае следует проверить условие (71), задаваясь наклонными сечениями со значениями с, определяемыми по формуле (89) при q1 = 0 и принимаемыми не более расстояния от начала наклонного сечения в растянутой зоне до опоры. При этом за h0s и Q необходимо принимать соответственно рабочую высоту и поперечную силу в начале наклонного сечения в растянутой зоне. Кроме того, следует проверить наклонные сечения, проведенные до опоры, если при этом с0 < с.

При действии на консоль сосредоточенных или прерывистых нагрузок начала наклонных сечений располагают в растянутой зоне нормальных сечений, проходящих через концы площадок опирания этих нагрузок (черт. 17, в).

При действии равномерно распределенной нагрузки или нагрузки, линейно увеличивающейся к опоре, консоль рассчитывают так же, как элемент с постоянной высотой сечения, согласно п. 3.22, принимая рабочую высоту h0 в опорном сечении.

Элементы с поперечным армированием при косом изгибе

3.29. Расчет по поперечной силе элементов прямоугольного сечения, подвергающихся косому изгибу, производится из условия

,(91)

где Qx, Qy - составляющие поперечной силы, действующие соответственно в плоскости симметрии х и в нормальной к ней плоскости у в наиболее удаленном от опоры конце наклонного сечения;

Qbw(х), Qbw(y) — предельные поперечные силы, которые могут быть восприняты наклонным сечением при действии их соответственно только в плоскости х и только в плоскости у, принимаемые равными правой части условия (71).

При действии на элемент равномерно распределенной нагрузки допускается определять значения с, согласно п. 3.22, независимо для каждой плоскости х и у.

П р и м е ч а н и е. Отгибы при расчете на поперечную силу при косом изгибе не учитываются.

Элементы без поперечной арматуры

3.30 (3.32). Расчет элементов без поперечной арматуры на действие поперечной силы производится из условий:

a) Qmax  2,5 Rbt b h0 , (92)

где Qmax -максимальная поперечная сила у грани опоры;

б) Q  Оb1, (93)

где Q - поперечная сила в конце наклонного сечения, начинающегося от опоры с длиной проекции с;

Qb1 - предельная поперечная сила, принимаемая равной Mb/с, где Мb = b4 (1 + n) Rbt b h02 ,

но не менее Qb,min= b3 (1 + n) Rbt b h0 , (94)

[при этом c = (b4 / b3) h0  2,5 h0];

b3, b4 — см. табл. 29 п. 3.22;

n — см. п. 3.22;

при этом, если в пределах длины с не образуются нормальные трещины [т.е. если М < Мcrc , где Мcrc определяется по формуле (164) п. 4.2 с заменой Rbt,ser на Rbt], Qb1 принимается не менее

Qcrc = , (95)

где Sred - статический момент части приведенного сечения, расположенной по одну сторону от оси, проходящей через центр тяжести сечения, относительно этой оси;

xy,crc - касательное напряжение на уровне центра тяжести приведенного сечения, соответствующее образованию наклонных трещин и определяемое из уравнения (183) п. 4.9 с заменой Rbt,ser на Rbt и Rb,ser на Rb; допускается значение xy,crc =  Rbt определять без учета напряжения y с помощью графика на черт. 18.

График зависимости  = f ()

 для тяжелого бетона; ----- для мелкозернистого и легкого бетонов

При действии на элемент сосредоточенных или прерывистых нагрузок значения с при проверке условия (93) принимаются равными расстояниям от опоры до начала площадок опирания этих нагрузок (см. черт. 14).