Файл: Расчет железобетонных конструкций при сложных деформациях..pdf

Результаты теоретических расчетных данных и эксперименталь­ ных даны в табл. V.I.

Т а б л и ц a V.1

Сравнение результатов теоретических расчетов с экспериментальными данными

219

Г Л А В А VI

РАСЧЕТ ПРОЧНОСТИ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ПО НАКЛОННОМУ СЕЧЕНИЮ ПРИ КОСОМ ИЗГИБЕ

Обеспечение прочности изгибаемых элементов по наклонным сечениям является одним из основных требований при проектиро­ вании.

Ниже рассматривается расчет прочности наклонных сечений для элементов, армированных хомутами постоянного сечения с постоян­ ным шагом, для двух случаев положения нейтральной оси: когда сжатая зона бетона имеет форму треугольника (случай I) или форму трапеции (случай II). Нагрузка приложена к элементу со стороны сжатой зоны.

VI.I. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ДАННЫЕ

Для изучения работы железобетонных элементов по наклонному сечению при косом изгибе было испытано 48 балок прямоугольного сечения размерами 18,5 X 40, 22 X 30 и 22 X 22 см, длиной I — = 300 см (без хомутов и с хомутами) при углах наклона силовой пло­ скости к оси у (3 = 15° и (3 = 25° и при пролетах среза а = = (1.5-г-2)ЛК.

Опытами выявлены две схемы разрушения балок по наклонным сечениям:

схема I. В балках с хомутами со слабой продольной арматурой, доведенной до опоры (непереармированных на приопорном участке пролета среза) [16], преодолевается сопротивление всей армату­ ры, пересеченной пространственной косой трещиной, которая зна­ чительно раскрывается (с уширением у нижней грани АВ); проис­ ходит взаимный поворот двух образовавшихся дисков вокруг шар­ нира в сжатой зоне над косой трещиной в результате^— пластичное разрушение — излом балки по косой трещине, как и при разруше­ нии по вертикальному сечению (рис. VI. 1, а)\

схема II. В балках с сильной продольной арматурой (имеющих избыточное количество арматуры на приопорных участках) с рас­ крытием косой трещины преодолевается сопротивление большей ча­ сти хомутов, пересеченных ею, и бетона сжатой зоны; в результа­ те наблюдается хрупкое или не резко хрупкое разрушение с взаим­ ным сдвигом частей балки, разделенных трещиной. При этом проис­ ходили срез или срез и раздробление сжатой зоны бетона. Характер

220

разрушения сжатой зоны бетона над косой трещиной, как и прояв­ ление хрупкости, зависит от процента поперечного и продольного

В обеих схемах разрушения напряжения не достигали предель­ ных только в хомутах, расположенных вблизи сжатой зоны, вслед­ ствие малого раскрытия косой трещины в этом месте.

Из опытов вытекает, что характер разрушения по наклонным се­ чениям при косом изгибе аналогичен разрушению при плоском по­ перечном изгибе.

Углы наклона следов пространственной косой трещины обруше­ ния по параллельным граням мало отличаются между собой по величине.

Между углом наклона следа пространственной косой трещины на силовой плоскости коси балки а к и углом наклона (3 силовой пло­ скости к оси сечения у существует прямая связь: при постоянном пролете среза а с увеличением угла [3 увеличивается и угол ак и наоборот (см. табл. VI.2).

VI.2. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

По полученным экспериментальным данным в основу расчета положены следующие предпосылки.

1.Сечение по косой трещине разрушения принимается плоским,

иуглы пересечения плоскости косого сечения с параллельными гра­

нями балки равны между собой (рис. V I.2, а также VI.7):

2. Нейтральные оси косого и нормального опасных сечений парал­ лельны между собой:

Для обеспечения этого условия необходимо при обрыве продоль- 'ной арматуры в соответствии с уменьшением величины изгибающе­ го момента обрывать попарно крайние стержни взаимно перпенди­ кулярных граней.

221

При этом линии А „ — А к и А — А , соединяющие центры тяже­ сти площадей оставшейся продольной арматуры и / а> у<ю пере­ сеченной косой трещиной, и всей продольной арматуры f a>’x’ и /а.у.

определенной из условий прочности опасного нормального сечения

3—3, расположенных по граням АВ и ВВ, будут больше прибли­ жаться к параллельности между собой tg фк = tg <р (рис. VI.3,

атакже рис. VI.9).

3.Арматура, пересеченная косой трещиной, работает только н

растяжение, а предельное сопротивление в ней и в бетоне над тре­

222

щиной возникает одновременно. В действительности разрушение может достигаться последовательно. Это учитывается тем, что в ис­ ходное уравнение расчета для элементов, разрушающихся по схе­ ме II, вводится коэффициент условий работы для поперечной арма­ туры, т. е. принимается пониженное расчетное сопротивление Ra Имеется в виду, что при разрушении по схеме II сопротивление про­ дольной арматуры используется неполностью.

4.При разрушении по схеме I сечение сжатой зоны бетона при­ нимается плоским, нормальным к продольной оси элемента, а эпюра напряжений — прямоугольной.

5.При разрушении по схеме II для косого сечения за расчетное положение нейтральной оси принимаем ее положение при опреде­ лении прочности по нормальному сечению. Эта предпосылка выз­ вана отсутствием теории прочности бетона на срез при изгибе, что не позволяет определить напряжение в растянутой арматуре в на­ чале косой трещины переармированных элементов и как следствие исключает возможность определения действительного положения нейтральной оси косого сечения.

Вдействительности, как показали опыты автора и других ис­ следователей [49],1"в предельном состоянии площадь проекции сжатосрезываемой зоны’бетона наклонного сечения на поперечное сечение

223