Величина случайного эксцентриситета:

Принимаем . Тогда мм

Тогда < ,

кН

где: A_s,tot = 18,47 + 18,47 = 3694 мм² - площадь продольной арматуры в сечении

Так как N_Sd = 709,17 кН £ N_Rd = 2040,48 кН, то прочность сечения из плоскости изгиба обеспечивается.

Расчёт на действие поперечной силы

Расчёт прочности железобетонных элементов на действие поперечных сил следует производить из условия:

V_Sd ≤ V_Rd,ct,

где: V_Sd =69,11 кН – максимальная расчётная поперечная сила в верхнем поясе фермы (принимаем по таблице 5);

V_Rd,ct – поперечная сила, воспринимаемая железобетонным элементом без поперечной арматуры:

V_{Rd,ct, min} = (0,4 · f_ctd – 0,15 · σ_ср) · b_w · d = (0,4 ·1,49 + 0,15 · 11,82) · 240 · 250 = =142,14·10³ Н=142,14 кН.

здесь k = 1 + = 1 + =0,95< 2,

ρ_l = > 0,02,

А_sl – площадь сечения продольной растянутой арматуры,

b_w – минимальная ширина поперечного сечения элемента в растянутой зоне,

σ_cр = МПа,

где N_Ed = N_Sd – продольная сила в рассматриваемом сечении.

Условие V_Sd = 69,11 кН ≤ V_Rd,ct = 138,65 кН выполняется, расчёт поперечной арматуры не производится и поперечная арматура устанавливается конструктивно. Принимаем Ø6 S400 с шагом 500 мм, что не превышает 20·=20· 28= 560 мм.

Рис. 19. Схема армирования верхнего пояса фермы.

4.4.3 Расчет стоек фермы

Расчет производим по максимальным расчетным сочетаниям усилий

N_Sd = 36,34 кН, M_sd = 144,37 кН · м, V_sd=136,61кН. (для стоек 17 и 23). Размеры сечения стойки b x h = 240 х 250 мм. Геометрическая длина стойки l = 1980 мм.

Расчётным является сечение в начале утолщения стойки (в начале вута), отстоящем от центра узла фермы на расстоянии l_х = (0,5h_п+ h_в) = 0,5·25+25= 37,5 см,

где: h_п – высота сечения верхнего пояса,

h_в – высота вута узла фермы.

Расчётные усилия в расчётном сечении:

M_sd.x=M_sd-V_sd·l_x=144,37–136,61·0,375 = 93,14 кН·м,

Рабочая высота сечения верхнего пояса при c = с₁= 30 мм:

d = h – c = 250 – 30 = 220 мм.

Расчёт в плоскости изгиба. Расчётная длина стойки фермы в плоскости изгиба

l₀ = 0,8 · 1,98 1,58 м

Радиус инерции сечения мм.

Так как l₀/i = 1580/ 72,17 = 21,9 < 34 – 12 · =34 – 12 · = 23,52 , то влияние прогиба на эксцентриситет продольной силы можно не учитывать.

здесь: M_min , М_max – больший и меньший изгибающий момент в пределах расчётной длины элемента, принимаются по таблице 7 для стержней 17 и 23.

При расчете элементов по прочности сечений, нормальных к продольной оси, на совместное действие изгибающих моментов и продольных усилий расчетный эксцентриситет определяется как

м,

Расчётный изгибающий момент продольной силы относительно центра тяжести растянутой арматуры:

M_{Sd 1} = N_Sd · (e_tot + 0.5·h – c) = 36,34 · (2,56 + 0,5 · 0,25 – 0,03) =96,48кН· м.

Предполагая, что сечение находится в области деформирования 2 (k_s1=k_s2=1.0), определяем для симметричного армирования (т.к эпюра изгибающих моментов двухзначна в пределах элемента) величину относительной высоты сжатой зоны по выражению

По таблице 6.7[5] для бетона класса С³⁵/₄₅ и арматуры S400 . Поскольку < , имеет место случай больших эксцентриситетов (область 1а).

Определяем величину относительного изгибающего момента

,

Принимаем и вычисляем

Площадь сечения арматуры определяем из условия 6.149 [5]:

Определяем минимальную площадь сечения сжатой арматуры:

А_{sс, min}= ·b·d=0,0015·24·22=0,792 см².

Для обеспечения жёсткости узлов фермы принимаем симметричное армирование сечения стойки с содержанием арматуры в растянутой и сжатой зонах по 3Ø14 S400 (A_s = 4,62 см²).

Расчёт из плоскости изгиба. Расчётная длина стойки фермы из плоскости изгиба

l₀ = 0,9·l = 0,9 · 1,98 = 1,782 м.

Так как гибкость из плоскости изгиба:

l₀ /b =1,782/0,24 = 7,43 > l₀ / h =1,782 / 0,25 = 7,13 (гибкости в плоскости изгиба) необходима проверка прочности стойки из плоскости изгиба. Расчет производим аналогично расчету, предложенному в п. 2.4.2. [2].

Принимаем (max ).

 ,

A_s,tot = 462 + 462 = 924 мм² – площадь продольной арматуры в сечении.

кН

Так как N_Sd = 36,34 кН£ N_Rd = 1393,2кН,то прочность сечения из плоскости изгиба обеспечивается.

Расчёт на действие поперечной силы. Расчёт прочности железобетонных элементов на действие поперечных сил следует производить из условия:

V_Sd ≤ V_Rd,ct,

где: V_Sd = 136,61кН – максимальная расчётная поперечная сила для стойки, (принимается по таблице 7);

V_Rd,ct – поперечная сила, воспринимаемая железобетонным элементом без поперечной арматуры:

V_{Rd,ct, min} = (0,4 · f_ctd – 0,15 · σ_ср) · b_w · d = (0,4 ·1,49 + 0,15 · 0,606) · 240 · 220 =36,27 кН

здесь k = 1 + = 1 + =0,953 < 2,

ρ_l = < 0,02

А_sl – площадь сечения продольной растянутой арматуры,

b_w – минимальная ширина поперечного сечения элемента в растянутой зоне,

σ_cр = МПа,

Так как V_Sd=136,61кН > V_Rd,ct=23,14кН, то необходимо поперечную арматуру устанавливать по расчёту.

Назначаем предварительно шаг поперечной арматуры s = 10 см, что не превышает 5·Ø = 15·1,4 = 21 см (Ø –диаметр продольной арматуры стойки) и угол наклона диагональной трещины к продольной оси Θ = 43˚.

Продольные деформации в растянутой арматуре

здесь d_z=d–c₁=220-30=190.

Касательные напряжения в рассматриваемом сечении

МПа.

Отношение ,

В соответствии со значением ε_х = 3,4 · 10^-3 и по таблице 7-1[5] находим,что угол наклона диагональной трещины был принят верно.

Средние значения главных растягивающих деформаций

(значение ε₁ определяется итерационным путём).

Главные растягивающие напряжения

,

где: d_g – максимальный размер заполнителя, d_g = 20 мм,

w – ширина раскрытия наклонной трещины

w = S_m.o · ε₁ = 300 · 6,9 · 10^-3 = 2,1 мм,

здесь S_m.o – расстояние между диагональными трещинами, ориентировочно принимается S_m.o = 300 мм.

Составляющая поперечной силы, воспринимаемая бетоном

V_Rd,c = · b_w · d_z · cot Θ = 0,65 · 10³ · 0,24 · 0,19 · cot 43 = 31,78 кН.

Составляющая поперечной силы, которую должна воспринять арматура

V_Rd,sy = V_Sd - V_Rd,c = 136,61 – 31,78= 104,83 кН.

Составляющая поперечной силы, воспринимаемая поперечной арматурой, определяется по формуле , откуда

где: α – угол наклона поперечной арматуры к продольной оси элемента, α = 90˚.

Площадь поперечного сечения арматуры принимается не менее

A_sw.min = (s · b_w) · ρ_sw = (10 · 24) · 0,001 = 0,240 см²,

где: коэффициент поперечного армирования сечения, принимается

Принимаем 2Ø12 S240 с A_sw = 2,26 см², шаг s = 100 мм.