Элементы прямоугольного сечения

3.37. При расчете элементов на кручение с изгибом должно соблюдаться условие

(91)

где b, h - соответственно меньший и больший размеры граней элемента.

При этом значение R_b для бетона классов выше В30 принимается как для бетона класса В30.

3.38. Расчет по прочности пространственных сечений (черт. 13) должен производиться из условия

(92)

Черт. 13. Схема усилий в пространственном сечении железобетонного элемента, работающего на изгиб с кручением, при расчете его по прочности

Высота сжатой зоны х определяется из условия

(93)

Расчет должен производиться для трех расчетных схем расположения сжатой зоны пространственного сечения:

1-я схема - у сжатой от изгиба грани элемента (черт. 14, а);

2-я схема - у грани элемента, параллельной плоскости действия изгибающего момента (черт. 14, б);

3-я схема - у растянутой от изгиба грани элемента (черт. 14, в).

Черт. 14. Схемы расположения сжатой зоны пространственного сечения

а -у сжатой от изгиба грани элемента; б - у грани элемента, параллельной плоскости действия изгибающего момента; в - у растянутой от изгиба грани элемента

В формулах (92) и (93):

A_s, A¢_s - площади поперечного сечения продольной арматуры, расположенной при данной расчетной схеме соответственно в растянутой и сжатой зонах;

b, h - размеры граней элемента, соответственно параллельных и перпендикулярных линии, ограничивающей сжатую зону;

(94)

(95)

здесь с - длина проекции линии, ограничивающей сжатую зону, на продольную ось элемента; расчет производится для наиболее опасного значения с, определяемого последовательным приближением и принимаемого не более 2h + b.

В формуле (92) значения c и j_q, характеризующие соотношение между действующими усилиями Т, М иQ, принимаются:

при отсутствии изгибающего c = 0 j_q = 1;

момента

при расчете по 1-й схеме j_q = 1;

« « « 2-й « c = 0

« « « 3-й « j_q = 1.

Крутящий момент Т, изгибающий момент М и поперечная сила Q принимаются в сечении, нормальном к продольной оси элемента и проходящем через центр тяжести сжатой зоны пространственного сечения.

Значения коэффициента j_w, характеризующего соотношение между поперечной и продольной арматурой, определяются по формуле

(96)

где А_sw - площадь сечения одного стержни хомута, расположенного у грани, являющейся для рассматриваемой расчетной схемы растянутой;

s - расстояние между указанными выше хомутами.

При этом значения j_w принимаются:

не менее

(97)

и не более

(98)

где М - изгибающий момент, принимаемый для 2-й схемы равным нулю, для 3-й схемы - со знаком «минус»;

M_u - предельный изгибающий момент, воспринимаемый нормальным сечением элемента.

Если значение j_w подсчитанное по формуле (96), меньше j_w,min, то значение усилия R_sA_s, вводимое в формулы (92) и (93), унижается на отношение j_w/j_w,min.

В случае, когда удовлетворяется условие

(99)

вместо расчета по 2-й схеме производится расчет из условия

(100)

В формулах (99) и (100):

b - ширина грани сечения, перпендикулярной плоскости изгиба;

Q_sw, Q_b - определяются согласно указаниям п. 3.31*.

Расчет железобетонных элементов на местное действие нагрузок

Расчет на местное сжатие

3.39. При расчете на местное сжатие (смятие) элементов без поперечного армирования должно удовлетворяться условие

(101)

где N - продольная сжимающая сила от местной нагрузки;

A_loc1 - площадь смятия (черт. 15);

y - коэффициент, зависящий от характера распределения местной нагрузки по площади смятия и принимаемый равным:

при равномерном распределении

нагрузки 1,0

при неравномерном распределении

нагрузки (под концами балок, прогонов,

перемычек):

для тяжелого, мелкозернистого

и легкого бетонов 0,75

для ячеистого бетона 0,50

R_b,loc - расчетное сопротивление бетона смятию, определяемое по формуле

(102)

здесь a j_b ³ 1,0;

a = 1,0 для бетона класса ниже В25;

для бетона классов В25 и выше;

но не более следующих значений:

при схеме приложения нагрузки по черт. 15, а, в, г, е, и для бетона:

тяжелого, мелкозернистого и легкого классов:

выше В7,5 2,5

В3,5; В5; В7,5 1,5

ячеистого и легкого классов

В2,5 и ниже 1,2

при схеме приложения нагрузки по

черт. 15, б, д, ж независимо от вида

и класса бетона 1,0

R_b, R_bt - принимаются как для бетонных конструкций (см. поз. 9 табл. 15);

A_loc2 - расчетная площадь смятия, определяемая согласно указаниям п. 3.40.

3.40.В расчетную площадь A_loc2 включается участок, симметричный по отношению к площади смятия (см. черт. 15).

При этом должны выполняться следующие правила:

при местной нагрузке по всей ширине элемента b в расчетную площадь включается участок длиной не более b в каждую сторону от границы местной нагрузки (см. черт. 15, а);

Черт. 15. Схемы для расчета железобетонных элементов на местное сжатие

а - при местной нагрузке по всей ширине элемента; б - при местной краевой нагрузке по всей ширине элемента; в, г - при местной нагрузке в местах опирания концов прогонов и балок; д - при местной краевой нагрузке на угол элемента; е - при местной нагрузке, приложенной на части длины и ширины элемента; при местной краевой нагрузке, расположенной в пределах выступа стены или простенка; ж - при местной краевой нагрузке, расположенной в пределах выступа стены (пилястры); и - сечений сложной формы; 1 - площадь смятия; 2 - расчетная площадь смятия; 3 - минимальная зона армирования сетками, при которой косвенное армирование учитывается в расчете по формуле (104)

при местной краевой нагрузке по всей ширине элемента расчетная площадь A_loc2 равна площади смятия A_loc1 (см. черт. 15, б);

при местной нагрузке в местах опирания концов прогонов и балок в расчетную площадь включается участок шириной, равной глубине заделки прогона или балки, и длиной не более расстояния между серединами пролетов, примыкающих к балке (см. черт. 15, в);

если расстояние между балками превышает двойную ширину элемента, длина расчетной площади определяется как сумма ширины балки и удвоенной ширины элемента (см. черт. 15, г);

при местной краевой нагрузке на утоп элемента (см. черт. 15, д) расчетная площадь A_loc2 равна площади смятия A_loc1;

при местной нагрузке, приложенной на части длины и ширины элемента, расчетная площадь принимается согласно черт. 15, е. При наличии нескольких нагрузок указанного типа расчетные площади ограничиваются линиями, проходящими через середину расстояний между точками приложений двух соседних нагрузок;

при местной краевой нагрузке, расположенной в пределах выступа стены (пилястры) или простенка таврового сечения, расчетная площадь A_loc2 равна площади смятия A_loc1 (см. черт. 15, ж);

при определении расчетной площади для сечений сложной формы не должны учитываться участки, связь которых с загруженным участком не обеспечена с необходимой надежностью (см. черт. 15, и).

Примечание. При местной нагрузке от балок, прогонов, перемычек и других элементов, работающих на изгиб, учитываемая в расчете глубина опоры при определении A_loc1 и A_loc2 принимается не более 20 см.

3.41. При расчете на местное сжатие элементов из тяжелого бетона с косвенным армированием в виде сварных поперечных сеток должно удовлетворяться условие

(103)

где A_loc1 - площадь смятия;

R_b,red - приведенная призменная прочность бетона при расчете на местное сжатие, определяемая по формуле

(104)

здесь R_s,xy, j, m_xy - обозначения те же, что и в п. 3.22*;

(105)

но не более 3,5;

j_s - коэффициент, учитывающий влияние косвенного армирования в зоне местного сжатия; для схем черт. 15, б, д, ж принимается j_s = 1,0, при этом косвенное армирование учитывается в расчете при условии, что поперечные сетки установлены на площади не менее ограниченной пунктирными линиями на соответствующих схемах черт. 15; для схем черт. 15, а, в, г, е, и коэффициент j_s определяется по формуле

(106)

здесь A_ef - площадь бетона, заключенного внутри контура сеток косвенного армирования, считая по их крайним стержням, для которой должно удовлетворяться условие A_loc1 < А_ef £ A_loc2.

Расчет на продавливание

3.42. Расчет на продавливание плитных конструкций (без поперечной арматуры) от действия сил, равномерно распределенных на ограниченной площади, должен производиться из условия

(107)

где F - продавливающая сила;

a - коэффициент, принимаемый равным для бетона:

тяжелого 1,00

мелкозернистого 0,85

легкого 0,80

u_m - среднеарифметическое значений периметров верхнего и нижнего оснований пирамиды, образующейся при продавливании в пределах рабочей высоты сечения.

При определении u_m и F предполагается, что продавливание происходя по боковой поверхности пирамиды, меньшим основанием которой служит площадь действия продавливающей силы, а боковые грани наклонены под углом 45° к горизонтали (черт. 16, а).

Продавливающая сила F принимается равной силе, действующей на пирамиду продавливания, за вычетом нагрузок, приложенных к большему основанию пирамиды продавливания (считая по плоскости расположения растянутой арматуры) и сопротивляющихся продавливанию.

Если схема опирания такова, что продавливание может происходить только по поверхности пирамиды с углом наклона боковых граней более 45° (например, в свайных ростверках, черт. 16, б), правая часть условия (107) определяется для фактической пирамиды продавливания с умножением на h₀/с. При этом значение несущей способности принимается не более значения, соответствующего пирамиде при с = 0,4 h₀, где с - длина горизонтальной проекции боковой грани пирамиды продавливания.

Черт. 16. Схемы для расчета железобетонных элементов на продавливание

а - при наклоне боковых граней пирамиды продавливания под углом 45°; б - то же, более 45°

При установке в пределах пирамиды продавливания хомутов, нормальных к плоскости плиты, расчет должен производиться из условия

(108)

но не более 2 F_b. Усилие F_b принимается равным правой части неравенства (107), а F_sw определяется как сумма всех поперечных усилий, воспринимаемых хомутами, пересекающими боковые грани расчетной пирамиды продавливания, по формуле

(109)

где R_sw не должно превышать значения, соответствующего арматуре класса А-I.

При учете поперечной арматуры значение F_sw должно быть не менее 0,5 F_b.

При расположении хомутов на ограниченном участке вблизи сосредоточенного груза производится дополнительный расчет на продавливание пирамиды с верхним основанием, расположенным по контуру участка с поперечной арматурой, из условия (107).

Поперечная арматура должна удовлетворять требованиям п. 5.29.

Расчет на отрыв

3.43. Расчет железобетонных элементов на отрыв от действия нагрузки, приложенной к его нижней грани или в пределах высоты его сечения (черт. 17), должен производиться из условия

Черт. 17. Схема для расчета железобетонных элементов на отрыв

где F - отрывающая сила;

h_s - расстояние от уровня передачи отрывающей силы на элемент до центра тяжести сечения продольной арматуры;

åR_swA_sw - сумма поперечных усилий, воспринимаемых хомутами, устанавливаемыми дополнительно по длине зоны отрыва, равной:

(111)

здесь b - ширина площадки передачи отрывающей силы.

Значения h_s и b устанавливаются в зависимости от характера и условий приложения отрывающей нагрузки на элемент (через консоли, примыкающие элементы и др.).

Расчет закладных деталей

3.44. Расчет анкеров, приваренных втавр к плоским элементам стальных закладных деталей, на действие изгибающих моментов, нормальных и сдвигающих сил от статической нагрузки, расположенных в одной плоскости симметрии закладной детали (черт. 18), должен производиться по формуле

(112)

Черт. 18. Схема усилий, действующих на закладную деталь

где A_an - суммарная площадь поперечного сечения анкеров наиболее напряженного ряда;

N_an - наибольшее растягивающее усилие в одном ряду анкеров, равное:

(113)

Q_an - сдвигающее усилие, приходящееся на один ряд анкеров, равное:

(114)

N¢_an - наибольшее сжимающее усилие в одном ряду анкеров, определяемое по формуле

(115)

В формулах (112) - (115):

М, N, Q - соответственно момент, нормальная и сдвигающая силы, действующие на закладную деталь; момент определяется относительно оси, расположенной в плоскости наружной грани пластины и проходящей через центр тяжести всех анкеров;

n_an - число рядов анкеров вдоль направления сдвигающей силы; если не обеспечивается равномерная передача сдвигающей силы Q на все ряды анкеров, то при определении сдвигающего усилия Q_an учитывается не более четырех рядов;

z - расстояние между крайними рядами анкеров;

l - коэффициент, определяемый при анкерных стержнях диаметром 8-25 мм для тяжелого и мелкозернистого бетонов классов В12,5 - В50 и легкого бетона классов В12,5 - В30 по формуле

, (116)

но принимаемый не более 0,7; для тяжелого и мелкозернистого бетонов классов выше В50 коэффициент l принимается как для класса В50, а для легкого бетона классов выше В30 - как для класса В30;

здесь R_b, R_s - в МПа;

A_an1 - площадь анкерного стержня наиболее напряженного ряда, см²;

b - коэффициент, принимаемый равным для бетона:

тяжелого 1,0

мелкозернистого групп:

А 0,8

Б и В 0,7

легкого r_m/2300

(r_m - средняя плотность бетона, кг/м³);

d - коэффициент, определяемый по формуле

(117)

но принимаемый не менее 0,15;

здесь (имеется прижатие);

(нет прижатия); если в анкерах отсутствуют растягивающие усилия, коэффициент d принимается равным единице.

Площадь сечения анкеров остальных рядов должна приниматься рваной площади сечения анкеров наиболее напряженного ряда.

В формулах (113) и (115) нормальная сила N считается положительной, если направлена от закладной детали (см. черт. 18), и отрицательной - если направлена к ней. В случаях, когда нормальные усилия N_an и N¢_an, а также сдвигающее усилие Q_an при вычислении по формулам (113) - (115) получают отрицательные значения, в формулах (112) - (114) и (117) их принимают равными нулю. Кроме того, если N_an получает отрицательное значение, то в формуле (114) принимается N¢_an = N.

При расположении закладной детали на верхней (при бетонировании) поверхности изделия коэффициент l уменьшается на 20 %, а значение N¢_an принимается равным нулю.

3.45. В закладной детали с анкерами, приваренными внахлестку под углом от 15 до 30°, наклонные анкера рассчитываются на действие сдвигающей силы (при Q > N, где N - отрывающая сила) по формуле

(118)

где A_an,inc - суммарная площадь поперечного сечения наклонных анкеров;

N¢_an - см. п. 3.44.

При этом должны устанавливаться нормальные анкера, рассчитываемые по формуле (112) при d = 1,0 и при значениях Q_an, равных 0,1 сдвигающего усилия, определяемого по формуле (114).

3.46. Конструкция сырных закладных деталей с приваренными к ним элементами, передающими нагрузку на закладные детали, должна обеспечивать включение в работу анкерных стержней в соответствии с принятой расчетной схемой. Внешние элементы закладных деталей и их сварные соединения рассчитываются согласно СНиП II-23-81*. При расчете пластин и фасонного проката на отрывающую силу принимается, что они шарнирно соединены с нормальными анкерными стержнями. Кроме того, толщина пластины t расчетной закладной детали, к которой привариваются втавр анкера, должна проверяться из условия

(119)

где d_an - диаметр анкерного стержня, требуемый по расчету;

R_sq - расчетное сопротивление стали на срез, принимаемое согласно СНиП II-23-81*.

При применении типов сварных соединений, обеспечивающих большую зону включения пластины в работу при вырывании из нее анкерного стержня, и соответствующем обосновании возможна корректировка условия (119) для этих сварных соединений.

Толщина пластины должна также удовлетворять технологическим требованиям по сварке.