44. Прочность изгибаемых элементов по наклонным сечениям.

Ответ: При изгибе железобетонных элементов на участках со значительными поперечными силами (около опор) от действия главных напряжений σ_mtможет образоваться наклонная трещина, которая разделит элемент на части, соединенные между собой бетоном сжатой зоны и арматурой. При увеличении нагрузки ширина трещины увеличивается, напряжение в арматуре, пересекаемой трещиной , а также в сжатом бетоне над трещиной возрастают и достигают предельных. Разрушение элемента по наклонному сечению может произойти либо в результате достижения предела текучести арматурой, пересекаемой трещиной, либо (при достаточно большом количестве хорошо заанкерной продольной арматуры) в результате разрушения бетона от совместного действия среза и сжатия. При обоих видах разрушения в предельном состоянии должны соблюдаться следующие условия прочности, вытекающие из уравнения моментов всех сил, приложенных к рассматриваемой части элемента, относительно точки приложения равнодействующей сжимающих усилий в сечении над трещиной и уравнения проекций тех же усилий на нормаль к продольной оси элемента:

М≤R_sA_sz_s + ∑R_sA_sw z_sw + ∑ R_s A_s,inc z_s,inc,

Q≤∑ R_sw A_sw + ∑R_sw A_s,inc sinӨ + Q_b.

Третьим условием прочности является уравнения проекций всех сил на продольную ось элемента, из которого обычно определяется высота сжатой зоны над наклонной трещиной.

М- момент внешних расчетных нагрузок, приложенных к рассматриваемой части элемента, относительно оси проходящей через точку приложения равнодействующей сжимающих усилий в бетоне; Q- расчетная поперечная сила у конца наклонного сечения в сжатой зоне;R_s – расчетное сопротивление арматуры;A_s – площадь сечения продольной (расчетной) арматуры;z_{s ,} z_{sw ,} z_s,inc - расстояние от точки приложения равнодействующей сжимающих усилий в бетоне до усилий действующих соответственно в продольных, поперечных стержнях (хомутах) и отгибах;A_sw - площадь сечения всех поперечных стержней, расположенных в плоскости, пересекающей рассматриваемое наклонное сечение;A_s,inc - площадь сечения всех отогнутых стержней, расположенных в одной (наклонной к оси элемента) плоскости, пересекающей рассматриваемое наклонное сечение; Ө - угол наклона отогнутой арматуры к продольной оси элемента;

Q_b - величина поперечной силы, воспринимаемой бетоном над наклонной трещиной.

Q_b от геометрических размеров сечения, класса бетона, крутизны наклонного сечения.

45. Расчет прочности сжатых элементов со случайным эксцентриситетом.

Ответ: К центрально-сжатым элементам условно относят: промежуточные колонны в зданиях и сооружениях, верхние пояса ферм, загруженных по узлам восходящие раскосы и стойки решетки ферм ,а также некоторые другие конструктивные элементы. В действительности, из-за несовершенства геометрических форм элементов конструкций, отклонения их реальных размеров от назначаемых по проекту, неоднородности бетона и других причин обычно центральное сжатие в чистом виде не наблюдается, а происходит внецентренное сжатие с так называемыми случайными эксцентриситетами.

По форме поперечного сечения сжатые элементы со случайным эксцентриситетом делают чаще всего квадратными или прямоугольными, реже круглыми, многогранными, двутавровыми.

Размеры поперечного сечения колонн определяют расчетом. В целях стандартизации опалубки и арматурных каркасов размеры прямоугольных колонн, назначают кратными 50.мм, предпочтительнее кратными 100 мм.

Расстояние между направлением сжимающей силы и продольной осью элемента называется эксцентриситетом.

Для сжатых элементов применяют бетон классов по прочности на сжатие не ниже В15, для сильно загруженных не ниже В25.

Колонны армируют продольными стержнями диаметром 12—40 мм (рабочая арматура) преимущественно из горячекатаной стали класса А-Ш и термомеханически упрочненной Ат-ШС, а также поперечными стержнями из горячекатаной стали классов А-Ш, А-П, A-I и проволоки класса B-I Продольную и поперечную арматуру сжатых со случайными эксцентриситетами и внецентренно сжатых элементов объединяют в плоские и пространственные каркасы, сварные или вязаные

Насыщение поперечного сечения продольной арматурой элементов, сжатых со случайными эксцентриситетами, оценивают процентом армирования.

В практике для сжатых стержней обычно принимают армирование не более 3 %.

Колонны сечением до 40X40 см можно армировать четырьмя продольными стержнями, что соответствует наибольшему допустимому расстоянию между стержнями рабочей арматуры; наименьшее расстояние между ними в свету допускается 50 мм, если стержни при бетонировании расположены вертикально, а при горизонтальном расположении 25 мм для нижней и 30 мм для верхней арматуры, и при всех случаях не менее размера наибольшего диаметра стержня. При расстоянии между рабочими стержнями более 400 мм следует предусматривать промежуточные стержни по периметру сечения элемента с тем, чтобы расстояние между продольными стержнями не превышало 400 мм.

Поперечные стержни ставят без расчета, но с соблюдением требований норм. Расстояние между ними (по условию обеспечения продольных стержней от бокового выпучивания при сжатии) s должно быть при сварных каркасах не более 20d, при вязаных — 15d, но не более 500 мм (здесьd— наименьший диаметр продольных сжатых стержней). Расстояния s округляют до размеров, кратных 50 мм.

Диаметр поперечных стержней в сварных каркасах должен удовлетворять условиям свариваемости . Диаметр хомутов вязаных каркасов должен быть не менее 5 мм и не менее 0,25d, где d — наибольший диаметр продольных стержней. Толщина защитного слоя поперечных стержней должна быть не менее 15 мм.

Соединять продольные стержни по длине элемента не рекомендуется.

В местах стыков каркасов на длине перепуска стержней расстояние между поперечными стержнями должно быть не более 10d(d—диаметр соединяемых стержней).

Если общее насыщение элемента арматурой более 3%, то поперечные стержни необходимо устанавливать на расстоянии не более 10d и не более 300 мм.

Предварительное напряжение применяют для внецентренно сжатых элементов с большими эксцентриситетами сжимающей силы, когда изгибающие моменты значительны и вызывают растяжение части сечения, а также для элементов очень большой гибкости. Повышение трещиностойкости и жесткости элемента посредством предварительного напряжения полезно в первом случае для эксплуатационного периода, во втором для периода изготовления, транспортирования и монтажа.

Применять очень гибкие центрально-сжатые элементы нерационально, поскольку несущая способность их сильно снижается вследствие большой деформативности. Во всех случаях элементы из тяжелого бетона и бетона на пористых заполнителях должны иметь гибкость в любом направлении, а колонны зданий.