Внецентренно растянутые элементы прямоугольного сечения

3.27. Расчет прямоугольных сечений внецентренно растянутых элементов, указанных в п. 3.11, должен производиться в зависимости от положения продольной силы N:

а) если продольная сила N приложена между равнодействующими усилий в арматуре S и S¢ (черт. 7, а) - из условий:

(61)

(62)

б) если продольная сила N приложена за пределами расстояния между равнодействующими усилий в арматуре S и S¢ (черт. 7, б) - из условия

(63)

при этом высота сжатой зоны х определяется по формуле

(64)

Таблица 32

Обозначения, принятые в табл. 32:

Н - полная высота колонны от верха фундамента до горизонтальной конструкции (стропильной или подстропильной распорки) в соответствующей плоскости;

Н₁ - высота подкрановой части колонны от верха фундамента до низа подкрановой балки;

Н₂ - высота надкрановой части колонны от ступени колонны до горизонтальной конструкции в соответствующей плоскости.

Примечание. При наличии связей до верха колонн в зданиях с мостовыми кранами расчетная длина надкрановой части колонн в плоскости оси продольного ряда колонн принимается равной Н₂.

Если полученное из расчета по формуле (64) значение х > x_Rh₀, в условие (63) подставляется х = x_Rh₀, где x_R определяется согласно указаниям п. 3.12*.

Общий случай расчета (при любых сечениях, внешних усилиях и любом армировании)

3.28*.Расчет сечений в общем случае (черт. 8) должен производиться из условия

(65)

при этом знак «плюс» перед скобкой принимается для внецентренного сжатия и изгиба, знак «минус» - для растяжения.

В формуле (65):

М - в изгибаемых элементах - проекция момента внешних сил на плоскость, перпендикулярную прямой, ограничивающей сжатую зону сечения;

во внецентренно сжатых и растянутых элементах - момент продольной силы N относительно оси, параллельной прямой, ограничивающей сжатую зону, и проходящей:

во внецентренно сжатых элементах - через центр тяжести сечения наиболее растянутого или наименее сжатого стержня продольной арматуры;

во внецентренно растянутых элементах - через точку сжатой зоны, наиболее удаленную от указанной прямой;

Таблица 33

Обозначения, принятые в табл. 33:

l - длина элемента между центрами примыкающих узлов, а для верхнего пояса фермы при расчете из плоскости фермы - расстояние между точками его закрепления;

L - длина арки вдоль ее геометрической оси; при расчете из плоскости арки - длина арки между точками ее закрепления из плоскости арки;

h₁ - высота сечения верхнего пояса;

b₁, b₂ - ширина сечения соответственно верхнего пояса и стойки (раскоса) фермы.

Черт. 7. Схема усилий и эпюра напряжений в сечении, нормальном к продольной оси внецентренно растянутого железобетонного элемента, при расчете его по прочности

а - продольная сила N приложена между равнодействующими усилий в арматуре S и S¢; б - то же, за пределами расстояния между равнодействующими усилий в арматуре S и S¢

Черт. 8. Схема усилий и эпюра напряжений в сечении, нормальном к продольной оси железобетонного элемента, в общем случае расчета по прочности

I-I - плоскость, параллельная плоскости действия изгибающего момента, или плоскость, проходящая через точки приложения продольной силы и равнодействующих внутренних сжимающих и растягивающих усилий; 1 - точка приложения равнодействующей усилий в сжатой арматуре и в бетоне сжатой зоны; 2 - точка приложения равнодействующей усилий в растянутой арматуре

S_b - статический момент площади сечения сжатой зоны бетона относительно соответствующий из указанных осей, при этом в изгибаемых элементах положение оси принимается таким. как и во внецентренно сжатых;

S_si - статический момент площади сечения i-го стержня продольной арматуры относительно соответствующей из указанных осей;

s_si - напряжение в i-м стержне продольной арматуры, определяемое согласно указаниям настоящего пункта.

Высота сжатой зоны х и напряжение s_si определяются из совместного решения уравнений:

(66)

(67)

В уравнении (66) знак «минус» перед N принимается для внецентренно сжатых элементов, знак «плюс» - для внецентренно растянутых.

Кроме того, для определения положения границы сжатой зоны при косом изгибе требуется соблюдение дополнительного условия параллельности плоскости действия моментов внешних и внутренних сил, а при косом внецентренном сжатии или растяжении - условия, что точки приложения внешней продольной силы, равнодействующей сжимающих усилий в бетоне и арматуре и равнодействующей усилий в растянутой арматуре (либо внешней продольной силы, равнодействующей сжимающих усилий в бетоне и равнодействующей усилий во всей арматуре) должны лежать на одной прямой (см. черт. 8).

Если значение s_si, полученное по формуле (67), для арматуры классов А-IV, А-V, А-VI, Ат-VII, В-П, Вр-II, К-7 и К-19 превышает bR_si, то напряжение s_si следует определять по формуле

(68)

В случае, когда найденное по формуле (68) напряжение в арматуре превышает R_si без учета коэффициента g_s6, в условия (65) и (66) подставляется значение s_si, равное R_si с учетом соответствующих коэффициентов условий работы, в том числе g_s6 (см. п. 3.13*).

Напряжение s_si вводится в расчетные формулы со своим знаком, полученным при расчете по формулам (67) и (68), при этом необходимо соблюдать следующие условия:

во всех случаях R_si ³ s_si ³ R_sci;

для предварительно напряженных элементов s_si ³ s_sci, здесь s_sci - напряжение в арматуре, равное предварительному напряжению s¢_spi, уменьшенному на величину s_sc,u (см. пп. 3.12* и 3.22*).

В формулах (66) - (68):

A_si - площадь сечения i-го стержня продольной арматуры;

s_spi - предварительное напряжение в i-м стержне продольной арматуры, принимаемое при коэффициенте g_sp, назначаемом в зависимости от расположения стержня;

x_i - относительная высота сжатой зоны бетона, равная где h_0i - расстояние от оси, проходящей через центр тяжести сечения рассматриваемого i-го стержня арматуры и параллельной прямой, ограничивающей сжатую зону, до наиболее удаленной точки сжатой зоны сечения (см. черт. 8);

w - характеристика сжатой зоны бетона, определяемая по формулам (26) или (56);

x_Ri, x_eli - относительная высота сжатой зоны, отвечающая достижению в рассматриваемом стержне напряжений, соответственно равных R_si и bR_si; значения x_Ri и x_eli определяются по формуле

(69)

здесь МПа, - при определении x_Ri;

МПа, - при определении x_eli;

s_sc,u - см. пп. 3.12* и 3.22*.

Значения Ds_spi и коэффициента b определяются:

при механическом, а также автоматизированных электротермическом и электротермомеханическом способах предварительного напряжения арматуры классов А-IV, A-V, А-VI и Ат-VII по формулам:

(70)

(71)

при иных способах предварительного напряжения арматуры классов А-IV, А-V, А-VI и Ат-VII, а также для арматуры классов В-II, Вр-II, К-7 и К-19 при любых способах предварительного напряжения значения Ds_spi = 0, коэффициент b = 0,8.

В формулах (70) и (71) s_spi принимается при коэффициенте g_sp < 1,0 с учетом потерь по поз. 3-5 табл. 5.

Примечание. Индекс i означает порядковый номер стержня арматуры.