СНиП 2.05.03-84 МОСТЫ И ТРУБЫ - Расчет внецентренно сжатых железобетонных элементов

Расчет внецентренно сжатых железобетонных элементов

3.69. Внецентренно сжатые железобетонные элементы с расчетным эксцентриситетом e_c £ r (см. п. 3.55*) следует рассчитывать по устойчивости и прочности исходя из следующих условий:

а) расчет по устойчивости:

при наличии сцепления арматуры с бетоном

;                                       (66)

при отсутствии сцепления напрягаемой арматуры с бетоном

;                          (67)

б) расчет по прочности: при наличии сцепления арматуры с бетоном

;                                            (68)

при отсутствии сцепления напрягаемой арматуры с бетоном

;                               (69)

В формулах (66) - (69):

3.70*. Расчет по прочности внецентренно сжатых железобетонных элементов таврового, двутаврового и коробчатого поперечного сечений с плитой в сжатой зоне с эксцентриситетом е_s>r при x > h¢_f и x £ x_y (черт. 3 и 5) следует производить, используя условие

                 (70)

и определять величину e₀ по формуле

,                                                    (71)

где N — продольная сила;

h — коэффициент, определяемый по п. 3.54*;

e — расстояние от точки приложения силы N до равнодействующей усилий в растянутой арматуре;

e_c — начальный эксцентриситет продольной силы N относительно центра тяжести всего сечения (с учетом случайного эксцентриситета согласно п. 3.52*):

s_pc — сжимающее напряжение в напрягаемой арматуре, расположенной в зоне, сжатой от внешней нагрузки, согласно п. 3.61*.

Для прямоугольных сечений в формуле (70) принимается b'_f = b.

Черт. 5. Схема усилий и эпюра напряжений в сечении, нормальном к продольной оси внецентренно сжатого железобетонного элемента, при расчете его по прочности

Высоту сжатой зоны бетона х необходимо определять по формуле

.             (72)

Знаки при усилиях в формуле (72) соответствуют расположению силы N вне сечения.

При расчете двутавровых сечений с плитой в растянутой зоне свесы плиты не учитываются. Кроме расчета по прочности в плоскости действия изгибающего момента следует проводить расчет по устойчивости с изгибом из плоскости действия момента.

Учет работы сжатой ненапрягаемой арматуры следует производить по п. 3.60*. Однако если без учета этой арматуры х > 2а'_s, а с ее учетом х < 2а'_s, то расчет по прочности допускается производить, используя условие

.                                  (73)

Расчет на прочность внецентренно сжатых предварительно напряженных элементов при предварительном напряжении заменяется расчетом под нормативной нагрузкой по образованию продольных трещин под нормативной нагрузкой (п. 3.100*) с ограничением сжимающих напряжений в бетоне значениями R_b;mcl, соответствующими классу передаточной прочности бетона.

3.71*. Расчет внецентренно сжатых железобетонных элементов кольцевого сечения при отношении внутреннего r₁ и наружного r₂ радиусом r₁/r₂ ³ 0,5 с ненапрягаемой арматурой, равномерно распределенной по длине окружности (при числе продольных стержней не менее 6), производится в зависимости от относительной площади сжатой зоны бетона, равной:

.                                                (74)*

В зависимости от значений x_cir в расчетах используются приведенные условия:

а) при 0,15< x_cir < 0,60 из условия

;    (75)*

б) при x_cir = 0,15 из условия

,                      (76)*

где                                              ;                                               (77)*

в) при x_cir ³ 0,6 из условия

,                                    (78)*

где                                               .                                              (79)*

В формулах (74) — (79)*:

А_b — площадь бетона кольцевого сечения;

A_s,tot — площадь сечения всей продольной арматуры;

,

r_s - радиус окружности, проходящей через центры тяжести стержней рассматриваемой арматуры.

Эксцентриситет продольной силы e_o определяется с учетом прогиба элемента согласно пп. 3.52*— 3.54* и 3.70*.

При расчете элементов кольцевого сечения на совместное воздействие внецентренного сжатия и изгиба при соблюдении указанных выше требований к сечению при ненапрягаемой арматуре допускается использовать формулы (74)* — (79)*, рекомендованные для расчета кольцевых сечений на внецентренное сжатие, но с учетом измененного значения эксцентриситета е_о, вызванного дополнительным влиянием суммарного изгибающего момента М, принимаемого по результирующей эпюре моментов с учетом принятого расположения сил, вызывающих изгиб элемента. При этом суммарное значение эксцентриситета е_о, входящего â формулы (75)*, (76)* и (78)*, для конкретных сечений определяется с учетом суммарных значений моментов и нормальных сил для этих сечений. При определении значения критической силы N_cr, входящей в формулу (44) для определения коэффициента h, учитывающего влияние прогиба на прочность сечения, необходимо учитывать значение коэффициента j_i по формуле (47).

3.72*. Расчет элементов сплошного сечения с косвенным армированием и с ненапрягаемой продольной арматурой следует производить согласно требованиям пп. 3.69.б и 3.70*. В расчет следует вводить часть бетонного сечения, ограниченную крайними стержнями сеток поперечной арматуры или спиралью (считая по ее оси), и подставлять в расчетные формулы вместо R_b приведенную призменную прочность R_b,red. Гибкость l₀/i_ef элементов с косвенным армированием не должна превышать при армировании: сетками — 55, спиралью — 35 (где i_ef — радиус инерции вводимой в расчет части сечения).

Формулы (80) и (81) исключены.

Значения R_b,red следует определять по формулам:

а) при армировании сварными поперечными сетками

,                                                     (82)

где R_s — расчетное сопротивление растяжению арматуры сеток:

.                                                    (83)

В формулах (82) и (83):

n_x, A_sx, l_x - соответственно число стержней, площадь поперечного сечения и длина стержней сетки в одном направлении (считая в осях крайних стержней);

n_y, A_sy, l_y - то же, в другом направлении;

А_ef - площадь сечения бетона, заключенного внутри контура сеток (считая по осям крайних стержней);

s - расстояние между сетками (считая по осям стержней), если устанавливается одна сетка, то величина s принимается равной 7 см;

j - коэффициент эффективности косвенного армирования, определяемый по формуле

                                                          (84)

при                                                        .                                                          (85)

В формуле (85) R_s и R_b принимаются в МПа, m = m_s,xy.

Площади поперечного сечения стержней сетки на единицу длины в одном и другом направлениях должны различаться не более чем в 1,5 раза;

б) при армировании спиральной или кольцевой арматурой

,                                            (86)

где R_s — расчетное сопротивление арматуры спирали;

e_c — эксцентриситет приложения продольной силы (без учета влияния прогиба);

m — коэффициент армирования, равный:

;                                                            (87)

А_s.cir — площадь поперечного сечения спиральной арматуры;

d_ef  — диаметр части сечения внутри спирали;

s — шаг спирали.

При учете влияния прогиба на несущую способность элементов с косвенным армированием следует пользоваться указаниями п. 3.54*, определяя момент инерции для части их сечения, ограниченной крайними стержнями сеток или заключенной внутри спирали. Значение N_cr, полученное по формуле (45), должно быть умножено на коэффициент j₁ = 0,25 + 0,05£ 1 (где с_ef равно высоте или диаметру учитываемой части бетонного сечения), а при определении d второй член правой части формулы (48) заменяется на 0,01j₂ (где j₂ = 0,1-1£1). Косвенное армирование учитывается в расчете при условии, что несущая способность элемента, определенная с учетом А_ef и R_b,red, превышает его несущую способность, определенную по полному сечению A_b и с учетом R_b (но без учета косвенной арматуры). Кроме этого, косвенное армирование должно соответствовать конструктивным требованиям п. 3.153.

3.73*. При расчете элементов с косвенным армированием наряду с расчетом по прочности следует производить расчет, обеспечивающий трещиностойкость защитного слоя бетона. Этот расчет следует производить согласно указаниям пп. 3.69,б и 3.70* под эксплуатационной нагрузкой (при g_f = 1), учитывая всю площадь сечения бетона и принимая вместо R_b и R_s расчетные сопротивления R_bn и R_sn для предельных состояний второй группы, а также принимая расчетное сопротивление арматуры сжатию равным R_sc,ser , но не более 400 МПа.