Визначення міцності похилих перерізів у залізобетонних елементах, що згинаються без поперечного армування

Размещено на http://www.allbest.ru/

Полтавський національний технічний університет імені Юрія Кондратюка

Визначення міцності похилих перерізів у залізобетонних елементах, що згинаються без поперечного армування

Стороженко Л.І., д.т.н., професор,

м. Полтава

Анотація

У статті викладено розрахунок міцності похилих перерізів у залізобетонних елементах, які згинаються, без поперечного армування з урахуванням поздовжнього армування; проведено порівняння з експериментальними даними.

Постановка проблеми. Існуюча нормативна методика розрахунку міцності похилих перерізів у залізобетонних елементах, що згинаються, без поперечного армування не бере до уваги низку факторів, які впливають на міцність похилих перерізів, та потребує їх урахування.

Аналіз публікацій. Розрахунок міцності похилих перерізів у залізобетонних елементах, що згинаються, без поперечного армування проводиться на основі формули для визначення виникнення похилих тріщин, оскільки небезпека руйнування таких елементів після виникнення похилих тріщин досить висока. Запропонована в СНиП ІІ-21-75 формула визначення появи похилих тріщин в елементах, які працюють на згин, давала занижені результати. У діючих нормах [1] утворення похилих тріщин оцінюють залежно від головних розтяжних напружень та критерію міцності бетону.

На основі дослідних даних для елементів із важкого бетону без попереднього напруження О.С. Залєсов та інші вчені рекомендують здійснювати розрахунок виникнення похилих тріщин за формулою (1) [2], цю формулу і взято за основу при визначенні міцності похилих перерізів у залізобетонних елементах, що згинаються, без поперечного армування [1]. На даний час як в Україні, так і в Росії розрахунок на дію поперечних сил проводиться з використанням емпіричних співвідношень [3].

Удосконалення інженерних методів розрахунку на основі існуючого методу - один із шляхів подальшого розвитку методів розрахунку міцності похилих перерізів залізобетонних елементів, що згинаються [4].

Виділення не розв'язаних раніше частин загальної проблеми. Не розв'язаною частиною загальної проблеми є врахування додаткових факторів, які впливають на виникнення похилої тріщини, а отже, і на міцність похилих перерізів у залізобетонних елементах, що згинаються, без поперечного армування.

Формулювання цілей статті. Метою статті є викладення методики розрахунку визначення міцності похилих перерізів залізобетонних елементів, які згинаються, без поперечного армування з урахуванням поздовжнього армування.

Виклад основного матеріалу. Оскільки експериментальні дані міцності похилих перерізів залізобетонних елементів, що згинаються, без поперечного армування мають значний розкид, небезпека руйнування таких елементів після виникнення похилих тріщин досить висока, руйнування має крихкий характер, то розрахунок міцності похилих перерізів таких елементів слід проводити з урахуванням формули для визначення зусилля виникнення похилих тріщин. Для виконання розрахунку виникнення похилих тріщин у залізобетонних елементах, які згинаються, необхідно якомога повніше враховувати всі фактори, що впливають на процес тріщиноутворення. На основі аналізу теоретичних моделей та експериментальних даних різних дослідників розрахунок виникнення похилих тріщин здійснюється за умови, що головні розтяжні напруження не повинні перевищувати опір бетону на розтяг з урахуванням критерію міцності бетону. У діючих нормах розрахунок виникнення похилих тріщин проводиться за припущенням, що нормальні тріщини в зоні, яка розглядається, відсутні і відповідно напруження в середній частині елемента, що згинається, визначають, як для суцільно пружного тіла.

Для обчислення поперечної сили Q_crc, при якій утворюються похилі тріщини в елементах без попереднього напруження, більш придатною є формула, котру рекомендують використовувати Залєсов О.С. та інші науковці [2],

, (1)

де b ? ширина перерізу балки;

h₀ ? робоча висота перерізу балки;

с ? довжина проекції на поздовжню вісь елемента найбільш небезпечного похилого перерізу.

При цьому

Таким чином, в елементах без попереднього напруження розрахунок виникнення похилих тріщин можна суттєво спростити. Адже в цій формулі враховані основні фактори, що впливають на тріщиностійкість похилих перерізів: розрахунковий опір бетону розтягу для другої групи граничних станів, геометричні розміри перерізу, відносний прогін зрізу. Але не враховано додаткового фактора - поздовжнього армування. Дослідження залізобетонних балок показують збільшення тріщиностійкості при підсиленні розтягнутої зони [5].

На основі експериментальних даних різних авторів у [6] враховано вплив поздовжньої арматури на зусилля виникнення похилої тріщини та отримано таку залежність:

. (2)

Відсоток поздовжнього армування в реальних конструкціях може змінюватися від 1 до 4% і визначається за формулою

,

де А_s ? площа поперечного перерізу поздовжньої арматури.

Рис. 1. Графік залежності зусилля тріщиноутворення від довжини прогону зрізу

Відношення за формулою (2), як бачимо з графіка (рис. 1), добре збігається з експериментальними даними. Відповідно доцільніше використовувати для визначення виникнення похилих тріщин формулу (2) замість традиційної (1).

Запропонована формула (2) враховує основні фактори, що впливають на виникнення похилої тріщини: розрахунковий опір бетону розтягу по другій групі граничних станів, геометричну форму перерізу, відносний прогін зрізу, відсоток поздовжнього армування, та суттєво спрощує розрахунок виникнення похилих тріщин в елементах без попереднього напруження з важкого бетону порівняно з формулою (1) існуючих норм. Як показує практика, обмежувати величину сили тріщиноутворення

доцільно лише в елементах з . В елементах, які армовані поздовжньою арматурою при , похила тріщина може утворюватися і при

за наявності прогону зрізу [7]. Тому для елементів із треба нижню границю утворення похилої тріщини встановити на рівні

.

Оскільки на зусилля виникнення похилої тріщини впливає поздовжнє армування, відповідно воно має вплив і на несучу здатність елементів без поперечного армування.

Розрахунок із визначення несучої здатності елементів без поперечного армування слід проводити на основі формули (2).

Ця формула враховує, окрім загальноприйнятих чинників, вплив поздовжнього армування, що більш реально оцінює несучу здатність елементів без поперечного армування.

У загальному випадку формула для визначення міцності похилих перерізів залізобетонних елементів, які згинаються, без поперечного армування матиме вигляд

, (3)

де права частина умови приймається не більшою ніж 2,5 R_bt bh_o і не меншою за ц_b3(1+ ц_n)R_btbh_o, а у разі м_s < 1,5% - не меншою від 0,45(1+ ц_n) R_bt bh_o; коефіцієнт ц_b4 приймається за п. 3.32 [1].

Як бачимо з графіка (рис. 2), обчислення несучої здатності похилих перерізів залізобетонних елементів, які згинаються, без поперечного армування за запропонованою формулою (3) більш наближене до експериментальних даних [8] та враховує додатковий фактор - поздовжнє армування.

Рис. 2. Графік порівняння несучої здатності балок без поперечного армування за даними автора.

Висновок

залізобетонний армування тріщина міцність

Таким чином, розрахунок міцності похилих перерізів в елементах без поперечного армування можна проводити за формулою (3), яка додатково враховує поздовжнє армування і більш наближена до фактичних даних експериментів.

Література

1. СНиП 2.03.01.-84*. Бетонные и железобетонные конструкции / Госстрой СССР. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1989. - 88 с.

2. Расчет железобетонных конструкций по прочности, трещиностойкости и деформациям / А.С. Залесов, Э.Н. Кодыш, Л.Л. Лемыш, И.К. Никитин. - М.: Стройиздат, 1988. - 320 с., ил.

3. Залесов А.С., Мухамедиев Т.А. Настоящее и будущее расчета железобетона // Бетон и железобетон. - 2005. - №4. - С. 3-6.

4. Дорофеев В.С., Карпюк В.М., Ковров А.В. К вопросу об экспериментальном обеспечении дальнейшего развития методов расчета прочности наклонных сечений изгибаемых железобетонных элементов // Збірник наукових праць "Ресурсоекономні матеріали, конструкції, будівлі та споруди" / Нац. ун-т водного господарства та природокористування. -- Рівне: НУВГП, 2006. - Вип. 14. - С 463-471.

5. Барашиков А.Я., Колякова В.М., Блали М. Экспериментальные исследования трещиностойкости железобетонных балок, усиленных различными материалами // Міжвідомчий науково-технічний збірник наукових праць (будівництво) / Державний науково-дослідний інститут будівельних конструкцій Держбуду України Т. 2. - К.: НДІБК, 2005.- Вип. 62. - С. 100-105.

6. Дмитренко А.О. Визначення зусилля утворення похилих тріщин у залізобетонних елементах, що згинаються // Збірник наукових праць (галузеве машинобудування, будівництво). - Полтава: ПолтНТУ, 2006. - Вип. 17. - С. 102-104.

7. Двоскина Л.Г. Исследование вклада характеристик железобетонных элементов в их прочность по наклонному сечению: Автореф. дис. … канд. техн. наук. - Вильнюс, 1977. - 16 с.

Размещено на Allbest.ru