Расчет предварительно напряженных элементов при действии поперечных сил

Общие положения

3.1.5.1 Расчет по прочности железобетонных элементов при действии поперечных сил производят на основе модели наклонных сечений.

При расчете по модели наклонных сечений должны быть обеспечены прочность элемента по полосе между наклонными сечениями и наклонному сечению на действие поперечных сил, а также прочность по наклонному сечению на действие момента.

Прочность по наклонной полосе характеризуется максимальным значением поперечной силы, которое может быть воспринято наклонной полосой, находящейся под воздействием сжимающих усилий вдоль полосы и растягивающих усилий от поперечной арматуры, пересекающей наклонную полосу. При этом прочность бетона определяют по сопротивлению бетона осевому сжатию с учетом влияния сложного напряженного состояния в наклонной полосе.

Расчет по наклонному сечению на действие поперечных сил производят на основе уравнения равновесия внешних и внутренних поперечных сил, действующих в наклонном сечении с длиной проекции на продольную ось элемента. Внутренние поперечные силы включают поперечную силу, воспринимаемую бетоном в наклонном сечении, и поперечную силу, воспринимаемую пересекающей наклонное сечение поперечной арматурой. При этом поперечные силы, воспринимаемые бетоном и поперечной арматурой, определяют по сопротивлениям бетона и поперечной арматуры растяжению с учетом длины проекции с наклонного сечения.

Расчет по наклонному сечению на действие момента производят на основе уравнения равновесия моментов от внешних и внутренних сил, действующих в наклонном сечении с длиной проекции на продольную ось элемента. Моменты от внутренних сил включают момент, воспринимаемый пересекающей наклонное сечение продольной растянутой арматурой, и момент, воспринимаемый пересекающей наклонное сечение поперечной арматурой. При этом моменты, воспринимаемые продольной и поперечной арматурой, определяют по сопротивлениям продольной и поперечной арматуры растяжению с учетом длины проекции наклонного сечения.

Расчет железобетонных элементов по полосе между наклонными сечениями

3.1.5.2 Расчет предварительно напряженных элементов по бетонной полосе между наклонными сечениями производят из условия

, (64)

где - поперечная сила в нормальном сечении элемента;

- коэффициент, принимаемый равным 0, 3.

Расчет железобетонных элементов по наклонным сечениям на действие поперечных сил

3.1.5.3 Расчет предварительно напряженных изгибаемых элементов по наклонному сечению (рисунок 7) производят из условия

, (65)

где - поперечная сила в наклонном сечении с длиной проекции на продольную ось элемента, определяемая от всех внешних сил, расположенных по одну сторону от рассматриваемого наклонного сечения; при этом учитывают наиболее опасное загружение в пределах наклонного сечения;

- поперечная сила, воспринимаемая бетоном в наклонном сечении;

- поперечная сила, воспринимаемая поперечной арматурой в наклонном сечении.

Рисунок 7 - Схема усилий при расчете изгибаемых предварительно напряженных элементов по наклонному сечению на действие поперечных сил

Поперечную силу определяют по формуле

, (66)

но принимают не более 2, 5 и не менее 0, 5 ;

- коэффициент, принимаемый равным 1, 5.

Допускается значение определять с учетом влияния усилия предварительного обжатия напрягаемой арматурой.

Усилие для поперечной арматуры, нормальной к продольной оси элемента, определяют по формуле

, (67)

где - коэффициент, принимаемый равным 0, 75;

- усилие в поперечной арматуре на единицу длины элемента

. (68)

Расчет производят для ряда расположенных по длине элемента наклонных сечений при наиболее опасной длине проекции наклонного сечения . При этом длину в формуле (67) принимают не более 2, 0 .

Допускается производить расчет наклонных сечений, не рассматривая наклонные сечения при определении поперечной силы от внешней нагрузки, из условия

, (69)

где - поперечная сила в нормальном сечении от внешней нагрузки;

; (70)

. (71)

При расположении нормального сечения, в котором учитывают поперечную силу , вблизи опоры на расстоянии менее 2, 5 расчет из условия (69) производят, умножая значения , определяемые по формуле (70), на коэффициент, равный , но принимают значение не более 2, 5 .

При расположении нормального сечения, в котором учитывают поперечную силу , на расстоянии менее расчет из условия (69) производят, умножая значение , определяемое по формуле (71), на коэффициент, равный .

Поперечную арматуру учитывают в расчете, если соблюдается условие

.

Можно учитывать поперечную арматуру и при невыполнении этого условия, если в условии (65) принимать

.

Шаг поперечной арматуры, учитываемой в расчете, должен быть не больше значения .

При отсутствии поперечной арматуры или нарушении указанных выше требований расчет производят из условия (65) или (69), принимая усилие или равным нулю.

Поперечная арматура должна отвечать конструктивным требованиям, приведенным в СП 52-101.

Расчет железобетонных элементов по наклонным сечениям на действие моментов

3.1.5.4 Расчет предварительно напряженных элементов по наклонным сечениям на действие моментов (рисунок 8) производят из условия

, (72)

где - момент в наклонном сечении с длиной проекции на продольную ось элемента, определяемый от всех внешних сил, расположенных по одну сторону от рассматриваемого наклонного сечения, относительно конца наклонного сечения (точка 0), противоположного концу, у которого располагается проверяемая продольная арматура, испытывающая растяжение от момента в наклонном сечении; при этом учитывают наиболее опасное загружение в пределах наклонного сечения;

- момент, воспринимаемый продольной арматурой, пересекающей наклонное сечение, относительно противоположного конца наклонного сечения (точка 0);

- момент, воспринимаемый поперечной арматурой, пересекающей наклонное сечение, относительно противоположного конца наклонного сечения (точка 0).

Рисунок 8 - Схема усилий при расчете изгибаемых предварительно напряженных элементов по наклонному сечению на действие моментов

Момент определяют по формуле

, (73)

где - усилие в продольной растянутой арматуре, принимаемое равным , а в зоне анкеровки - определяемое согласно п.5.3.4;

- плечо внутренней пары сил; допускается принимать .

Момент для поперечной арматуры, нормальной к продольной оси элемента, определяют по формуле

, (74)

где - усилие в поперечной арматуре, принимаемое равным ;

- определяют по формуле (68), а принимают в пределах от 1, 0 до 2, 0 .

Расчет производят для наклонных сечений, расположенных по длине элемента на его концевых участках и в местах обрыва продольной арматуры, при наиболее опасной длине проекции наклонного сечения , принимаемой в указанных выше пределах.

Допускается производить расчет наклонных сечений, принимая в условии (72) момент в наклонном сечении при длине проекции на продольную ось элемента, равной 2, 0 , а момент - равным 0, 5 .

При отсутствии поперечной арматуры расчет наклонных сечений производят из условия (72), принимая момент в наклонном сечении при длине проекции на продольную ось элемента, равной 2, 0 , а момент - равным нулю.

4 Расчет предварительно напряженных элементов железобетонных конструкций по предельным состояниям второй группы

Общие положения

4.1.1 Расчеты по предельным состояниям второй группы включают:

- расчет по раскрытию трещин;

- расчет по деформациям.

4.1.2 Расчет по образованию трещин производят для проверки необходимости расчета по раскрытию трещин, а также для проверки необходимости учета трещин при расчете по деформациям.

Требования по отсутствию трещин предъявляют к предварительно напряженным конструкциям, у которых при полностью растянутом сечении должна быть обеспечена непроницаемость (находящихся под давлением жидкости или газов, испытывающих воздействие радиации и т.п.), к уникальным конструкциям, а также к конструкциям при воздействии сильно агрессивной среды.

4.1.3 При расчете по предельным состояниям второй группы нагрузки принимают с коэффициентом надежности по нагрузке =1, 0.

4.1.4 Расчет изгибаемых предварительно напряженных элементов по предельным состояниям второй группы производят как при внецентренном сжатии на совместное действие усилий от внешней нагрузки и продольной силы , равной усилию предварительного обжатия .