8 Расчеты элементов бетонных и железобетонных конструкций на прочность и выносливость

Расчет бетонных элементов на прочность

8.1 Расчет прочности элементов, условия, наступления предельных состояний которых выражаются через усилия (таблица 19), следует производить для сечений, нормальных к их продольной оси, в соответствии с указаниями данного подраздела.

Расчеты прочности элементов, в которых условия наступления предельного состояния не могут быть выражены через усилия в сечениях, следует выполнять для площадок действия главных напряжений (таблица 19) в соответствии с указаниями данного подраздела.

8.2 Внецентренно сжатые элементы, в которых по условиям эксплуатации допускается образование трещин, рассчитываются без учета сопротивления бетона растянутой зоны сечения.

Все изгибаемые элементы, а также внецентренно сжатые элементы, в которых по условиям эксплуатации не допускается образование трещин, рассчитываются с учетом сопротивления бетона растяжению.

8.3 Бетонные конструкции, прочность которых определяется прочностью бетона растянутой зоны сечения, допускается применять в том случае, если образование трещин в них не приводит к разрушению, к недопустимым деформациям или к нарушению водонепроницаемости конструкции. При этом должна быть проведена проверка трещиностойкости элементов таких конструкций с учетом температурно-влажностных воздействий в соответствии с требованиями раздела 10.

8.4 Расчет бетонных изгибаемых элементов симметричных относительно плоскости действия нагрузки, условия, наступления предельного состояния которых выражаются через усилия, необходимо производить по формуле

где - коэффициенты, принимаемые по СП 58.13330;

- коэффициент условий работы сооружения, принимаемый по строительным нормам и правилам на проектирование отдельных видов гидротехнических сооружений;

- коэффициенты условий работы бетона, принимаемые по таблице 5;

- расчетное сопротивление бетона на растяжение;

- момент сопротивления для растянутой грани сечения, определяемый в предположении упругой работы бетона.

8.5 Внецентренно сжатые элементы бетонных конструкций, симметричные относительно действия нагрузки, условия наступления предельного состояния которых выражаются через усилия, следует рассчитывать в предположении упругой работы бетона (рисунок 1) из условия ограничения величины краевых сжимающих и растягивающих напряжений по следующим формулам.

При расчете без учета сопротивления бетона растянутой зоны:

где - краевое сжимающее напряжение;

- коэффициент, учитывающий влияние гибкости элементов и принимаемый по таблице 20;

;

- расчетное сопротивление бетона на сжатие.

для сечения прямоугольной формы	для сечения произвольной симметричной формы	Коэффициент
До4	До 14	1,0
4	14	0,98
6	21	0,96
8	28	0,91
10	35	0,86
Примечание - Обозначения, принятые в таблице: - расчетная длина элемента; b - наименьший размер прямоугольного сечения; r - наименьший радиус инерции сечения.

1659 × 1371 пикс.     Открыть в новом окне

Прямоугольные сечения рассчитываются по формуле

где F = bh - площадь поперечного сечения элемента;

- относительный эксцентриситет приложения нагрузки.

При расчете с учетом сопротивления бетона растянутой зоны:

где - момент сопротивления для растянутой грани сечения, определяемый в предположении упругой работы бетона;

.

По формуле (25) следует рассчитывать также внецентренно сжатые бетонные элементы с однозначной эпюрой напряжений при .

8.6 При расчете гибких бетонных элементов при или следует учитывать влияние длительного действия нагрузки на несущую способность конструкции в соответствии с требованиями действующих нормативных документов с введением расчетных коэффициентов, принятых в настоящих нормах.

8.7 В элементах прямоугольного сечения, рассчитываемых по формуле (24), значение эксцентриситета расчетного усилия относительно центра тяжести сечения не должно превышать 0,3 h при основном сочетании нагрузок и при особом сочетании нагрузок, не включающем сейсмические воздействия, и 0,325 h - при особом сочетании нагрузок, включающем сейсмические воздействия.

Внецентренно сжатые бетонные элементы при (или ) должны проверяться по условию недопущения образования продольных трещин откола:

где - растягивающее напряжение, действующее по продольным площадкам на границе сжатой зоны.

Растягивающие напряжения , а также высота зоны , в пределах которой они действуют, определяются в общем случае расчетом по методу конечных элементов (МКЭ).

Для элементов, изготовленных из бетона класса В20 и выше, проверку по условию недопущения образования продольных трещин откола можно не делать, если выполняется условие:

где .

8.8 Бетонные изгибаемые и внецентренно сжатые элементы, условия наступления предельных состояний которых выражаются через усилия, в случае действия в расчетных сечениях значительных поперечных сил следует проверять по прочности наклонных сечений из условия:

где ;

- главное растягивающее напряжение в бетоне, действующее по наклонным площадкам.

Главные растягивающие напряжения определяются на уровне нейтральной оси, на уровне центра тяжести сечения, а также в местах резкого изменения ширины сечения, что характерно для тавровых, двутавровых, крестовых, коробчатых и других сечений.

Главные растягивающие и сжимающие напряжения в бетоне вычисляются по формуле

где и - нормальные напряжения в бетоне на площадках, перпендикулярных соответственно продольной и параллельной продольной оси элемента;