88. Каковы два случая разрушения внецентренно сжатых элементов? Чем они характеризуются?
На основании многочисленных экспериментов установлено, что величина разрушающего усилия зависит от величины эксцентриситета e0.
При действии продольной силы с малым эксцентриситетом или при сильной растянутой арматуре сечение элемента может оказаться полностью сжатым или иметь незначительную растянутую зону. Соответственно арматура А’sсжата, а арматура Аs, расположенная у грани, более удаленной от продольной силы, может быть и сжатой, и растянутой. Разрушение элемента в этом случае начинается со стороны сжатой зоны, что отвечает условиюx>xR.(рис)
При загружении элемента продольной силой с большим эксцентриситетом или при наличии в растянутой зоне не очень сильной арматуры разрушение начинается со стороны растянутой грани сечения. Вначале появляются трещины в растянутом бетоне, которые по мере увеличения напряжений в арматуре раскрываются все шире; нейтральная ось перемещается ближе к сжатой грани.
Когда в растянутой арматуре достигается предел текучести, начинается разрушение элемента, вызванное достижением предельных сопротивлений в сжатом бетоне и сжатой арматуре. Такой вид разрушения внецентренно сжатых элементов наблюдается при относительной высоте сжатой зоны x£xR.
Таким образом, на основании опытов различают два основных случая разрушения внецентренно сжатых элементов:
1. Первый случай (случай больших эксцентриситетов), когда напряженное состояние приближается к изгибу и определяется в предельном состоянии достижением расчетного сопротивления в растянутой арматуре и сжатом бетоне.
2. Второй случай (случай малых эксцентриситетов), когда напряженное состояние приближается к центральному сжатию и определяется в предельном состоянии достижением расчетного сопротивления в сжатом бетоне.
Границей между этими двумя случаями является граница переармирования или условие прочности сжатой зоны для изгибаемых элементов.
В общем случае для сечений, имеющих по крайней мере одну ось симметрии и эксцентриситет в плоскости, проходящей через эту ось:при x£xR- первый случай (случай больших эксцентриситетов);приx>xR- второй случай (случай малых эксцентриситетов
89. Как определяют случайный и расчетный эксцентриситет? Как устанавливают случайные эксцентриситеты продольной сжимающей силы? Порядок расчета сжатых элементов при случайных эксцентриситетах.
Существует класс конструкций, в которых в соответствии со статическим расчетом продольная сила действует по оси, проходящей через центр тяжести сечения. Однако фактически в этих конструкциях имеет место эксцентриситет, вызванный случайными причинами (не однородность свойств материалов по сечению, начальная кривизна оси элемента, неучитываемые горизонтальные силы и т. п.).
Поэтому при расчете по прочности таких элементов должен учитываться случайный эксцентриситет еа, принимаемый равным большему из значений:
eа=L/ 600, еа=h/ 30, гдеL— длина элемента;h— размер поперечного сечения.
Кроме того, для конструкций, образуемых из сборных элементов, следует учитывать их возможное взаимное смещение, зависящее от вида конструкций, способа монтажа и т. п. При отсутствии для таких конструкций экспериментально обоснованных значений случайного эксцентриситета его следует принимать не менее 1 см.
При расчете статически определимых конструкций случайный эксцентриситет еасуммируется с эксцентриситетом ео= М/N, определенным расчетом.
Для конструкций статически неопределимых делается послабление, обусловленное возможностью перераспределения усилий в элементах конструкции, и значение эксцентриситета принимается равным определенному только из расчета, но не менее случайного.
К внецентренно сжатым элементам со случайным эксцентриситетом относятся верхние пояса ферм при узловой передаче нагрузки, сжатые элементы решетки ферм в т. п.
В крайних колоннах одноэтажных промышленных зданий, рамах, арках эксцентриситет определяется расчетом
Поперечное сечение сжатых элементов, как правило, принимают: при малых эксцентриситетах — квадратное, круглое, кольцевое, при больших - прямоугольное, двутавровое.
Эксперименты показали, что сопротивление коротких центрально-сжатых элементов внешнему усилию слага-ется из сопротивления бетона и продольной арматуры. При этом обычно бетон достигает своего предела проч-ности, а арматура - предела текучести; это обусловлено достаточно большими неупругими деформациями сильно напряженного бетона.
На несущую способность длинных (гибких) сжатых железобетонных элементов заметное влияние оказывают - случайные эксцентриситеты ; - явление продольного изги-ба; - длительное воздействие нагрузки.
Некоторые элементы прямоугольного сечения, а имен-но с симметричным армированием стержнями из стали классов A-I, A-II, A-III при l0≤20h и эксцентриситете e0=еa в практике допускается рассчитывать по несущей способности (предельное состояние первой груп-пы) как центрально-сжатые, исходя из условия
N≤ηφ(RbA+Rsc (As + A's)). (1)
Здесь N - продольное сжимающее усилие, вычисленное при расчетных нагрузках; A=hb - площадь сечения элемента ; h и b - высота и ширина сечения; η - коэффициент условий работы, равный 0,9 при h<200 мм и 1 при h>200 мм; φ - коэффициент, учитывающий дли-тельность загружения, гибкость и характер армирования элемента , вычисляемый по зависимости
φ=φb+2(φr - φb)Rsc(As+A`s)/RbA (2)
но принимаемый не более φr; причем значения φr и φb находят по таблице.
Несущую способность сжатого элемента со случай-ными эксцентриситетами при всех известных данных о размерах поперечного сечения элемента , армирования, материалах и нагрузке проверяют по формуле 1 для чего предварительно находят коэффициент φ.
Если предварительно приняты размеры поперечного сечения и необходимо найти лишь площадь сечения ар-матуры, следует воспользоваться выражением (1), где φ - устанавливается методом последовательного приближения. Поперечные размеры центрально-сжатого элемента и площадь сечения арматуры при заданных нагрузке, рас-четной длине и материалах определяют, первоначально задаваясь значениями φ=η = 1, As+A's=μA=0,01A. Из условия (2) вычисляют А и назначают размеры поперечного сечения элемента с учетом их унификации. Затем вычисляют отношение lo/h и подбирают (As+A`s) способом, указанным выше. Если окажется, что процент армирования рассчитанного сечения не удовлетворяет условию μmin %≤μ %≤μmax % (3%), то поперечные размеры элемента следует из-менить и повторно вычислить значения φ, (As+A`s ). Се-чение можно считать подобранным удовлетворительно, если μ=1...2%.