Расчет элементов на действие поперечной силы на основе расчетной модели наклонных сечений

Расчет железобетонных элементов с поперечной арматурой на действие поперечной силы для обеспечения прочности по наклонной трещине (рис. 12.4) должен производиться по наиболее опасному наклонному сечению исходя из условия

(12.10)

где V_Rd – поперечное усилие, воспринимаемое наклонным сечением

(12.11)

здесь: V_cd – поперечное усилие, воспринимаемое бетоном над вершиной наклонной трещины;

V_sw – сумма проекций на нормаль к продольной оси элемента предельных усилий в поперечных стержнях (хомутах), пересекающих опасную наклонную трещину;

V_s,inc – сумма проекций на нормаль к продольной оси элемента предельных усилий в отгибах, пересекающих опасную наклонную трещину.

Рис. 12.4. Схема усилий в сечении, наклонном к продольной оси элемента при расчете его по прочности на действие поперечной силы

Поперечное усилие V_cd, воспринимаемое бетоном, определяется по формуле

, (12.12)

где: l_inc – длина проекции наиболее опасного наклонного сечения на продольную ось элемента;

h_С2 – коэффициент, учитывающий влияние вида бетона;

h _f – коэффициент, учитывающий влияние сжатых полок в тавровых и двутавровых элементах;

h _N – коэффициент, учитывающий влияние продольных сил;

Значения коэффициентов принимаются по СНБ 5.03.01-02. При этом следует учитывать следующие ограничения:

- значение (1 + h_f + h_N) –во всех случаях принимается не более 1,5.

- значение V_cd, вычисленное по формуле принимается равным не менее h_с3(1 + h_f + h_N)f_ctd×b_w×d.

При расчете железобетонных элементов с поперечной арматурой должна быть обеспечена прочность по наклонному сечению в пределах участка между поперечными стержнями (хомутами), между опорой и отгибом и между отгибами.

Длина проекции опасной наклонной трещины l_inc,cr на продольную ось элемента определяется из минимума выражения (V_cd + V_sw + V_s,inc), где при определении значения V_cd вместо l_inc подставляется l_inc,cr;

Значение l_inc,cr принимается не более 2d и не более значения l_inc, а также не менее d, если l_inc > d.

Для элементов с поперечной арматурой в виде поперечных стержней (хомутов), нормальных к продольной оси элемента и имеющих постоянный шаг в пределах рассматриваемого наклонного сечения, значение l_inc,cr соответствует минимуму выражения (V_cd + V_sw), определенному по формуле

, (12.13)

где v_sw – усилие в поперечных стержнях (хомутах) на единицу длины элемента, определяемое по формуле:

(12.14)

Для таких элементов поперечное усилие V_sw определяется по формуле:

V_sw = v_sw×l_inc,cr (12.15)

При этом для хомутов, устанавливаемых по расчету должно выполняться условие

(12.16)

При расчете железобетонных элементов с поперечной арматурой должна быть обеспечена прочность по наклонной полосе между диагональными трещинами. Это требование проверяется из условия:

V_Sd £ V_Rd,max, (12.17)

V_Rd,max £ 0.3×h_w1×h_c1×f_cd×b_w×d, (12.18)

где h_w1 – коэффициент, учитывающий влияние поперечных стержней (хомутов), нормальных к продольной оси элемента и определяемый по формуле

h_w1 = 1+ 5×a_sw×r_sw £ 1,3, (12.19)

здесь:

;

h_с1 – коэффициент, определяемый по формуле h_с1 = 1 – b₄×f_cd,

здесь: b₄ – коэффициент, принимаемый для тяжелого бетона равным 0,01, для легкого – 0,02; (f_cd – в МПа).

V_Sd – расчетная поперечная сила в наклонном сечении, для которого проверяется прочность.

Вопросы для самоконтроля

1. Какие факторы вызывают образование наклонных трещин в железобетонных конструкциях?

2. Какова схема внутренних усилий в наклонном сечении балки?

3. Какие возможны четыре формы разрушения наклонного сечения железобетонной балки?

4. Какие упрощенные модели допускаются применять в расчетах прочности наклонных сечений?

5. Какими параметрами железобетонного элемента обеспечивается расчетная прочность наклонного сечения без поперечного армирования?

6. Как записать условие прочности на действие поперечной силы по наиболее опасному наклонному сечению с поперечной арматурой?

7. Как проверить прочность элементов с поперечной арматурой по наклонной полосе между диагональными трещинами?