§ 5,8. Расчет внецентренно сжатых бетонных элементов

При расчете прочности нормальных сечений внецентренно сжатых бетонных элементов рассматривают два случая (рис. 5.4, в): 1) при относительно больших эксцентриситетах предельное состояние наступает вследствие разрушения бетона сжатой зоны, в растянутой допускается образование трещин, сопротивление бетона на растяжение не учитывается; 2) предельное состояние характеризуется разрушением бетона растянутой зоны, сопротивление бетона растяжению учитывается (трещины не допускаются, например, в элементах, подвергающихся давлению воды).

При расчете внецентренно сжатых бетонных элементов учитывают случайный и расчетный эксцентриситеты продольного усилия (см. § 5.1). В гибких элементах (l₀/h>4) необходимо учитывать влияние на несущую способность прогибов путем умножения эксцентриситета на коэффициент η [1].

Применение внецентренно сжатых бетонных элементов не допускается при эксцентриситетах приложения продольной силы (с учетом прогибов) е₀η, превышающих: при основном сочетании нагрузок 0,9y, при особом сочетании 0,95y и в любом случае у — 1 см, где у — расстояние от центра тяжести сечения до наиболее сжатого волокна бетона (рис. 5.4, в).

Расчет прочности внецентренно сжатых элементов из тяжелого бетона как с трещинами, так и без трещин в растянутой зоне, производят из условия

где А_b — площадь сжатой зоны бетона, определяемая из условия прохождения оси приложения внешней силы через центр тяжести сжатой зоны (рис. 5.4, в); для элементов прямоугольного сечения Аb = bh(1—2e₀η/h).

Внецентренно сжатые элементы, в которых не допускается появление трещин, помимо условия (5.13) должны удовлетворять условию, учитывающему сопротивление бетона растянутой зоны, которое для элементов прямоугольного сечения имеет вид

где φ=1,6—σ_b/R_b,ser, но не менее 0,7 и не более 1,0; σ_b — максимальное напряжение сжатия, вычисляемое как для упругого тела.

В бетонных элементах предусматривают конструктивное армирование в местах резкого изменения размеров сечения элементов, у растянутой или менее сжатой грани внецентренно сжатых элементов, если в сечении возникают растягивающие напряжения или сжимающие напряжения менее 1,0 МПа, а также при наибольших сжимающих напряжениях более 0,8R_b (напряжения определяют как для упругого тела); при этом коэффициент армирования μ принимают равным или более 0,0025.

В сборных бетонных элементах необходимое армирование определяют расчетом по прочности на усилия, возникающие при транспортировании и монтаже.

§ 5.9. Конструктивные особенности растянутых элементов

Центрально растянутые элементы, как правило, выполняют предварительно напряженными с целью повышения их трещиностойкости, а арматуру в их поперечном сечении располагают симметрично, чтобы избежать эксцентриситета при обжатии.

Растянутые элементы армируют стержнями диаметром 3...32 мм; в целях ограничения ширины раскрытия трещин целесообразно применять меньшие диаметры при большем количестве стержней. Такое армирование также способствует более равномерному распределению напряжений в бетоне. В предварительно напряженных резервуарах и трубах напрягаемую арматуру навивают на наружную поверхность, создавая обжатие конструкции в радиальном направлении.

Общие принципы конструирования железобетонных внецентренно растянутых элементов те же, что и внецентренно сжатых: продольную рабочую арматуру устанавливают по сторонам сечения, перпендикулярным плоскости изгиба, и связывают сварными или вязаными хомутами. Особенностью конструирования являются стыки рабочих стержней элементов, выполняемые, как правило, на сварке.

Для растянутых элементов с ненапрягаемой арматурой применяют бетоны классов В15...В22.5. Предварительно напряженные конструкции изготовляют из бетона класса не ниже В22,5. В конструкциях, находящихся под давлением жидкостей, следует применять в качестве ненапрягаемой арматуры горячекатаную сталь классов А-II и A-I, предварительно напряженной — высоко­прочную проволоку, канаты и горячекатаную сталь классов A-V, А-VI, Ат-V и At-VI.

Минимальный процент армирования устанавливают из условия предупреждения внезапного разрушения при раскрытии трещин и принимают: для центрально-растянутых элементов 0,1%, для внецентренно растянутых 0,05%.