123. Почему не допускается расчет железобетонных элементов на центральное сжатие, но допускается на центральное растяжение?
В процессе работы реальной конструкции всегда присутствуют случайные факторы, которые могут привести к смещению расчетной точки приложения силы N. Кроме того, из-за неоднородных свойств бетона (разная деформативность и прочность даже в пределах одного сечения) напряжения в сечении становятся неодинаковыми, что также приводит к смещению продольной силы. Для центрально растянутых элементов это не опасно, так как после образования трещин в них работает только арматура, напряжения в которой по достижении предела текучести выравниваются. В сжатых элементах даже небольшой эксцентриситет приводит к неравномерности нормальных напряжений и к искривлению продольной оси, что опасно в смысле потери устойчивости.
Вот почему к эксцентриситету ео, полученному из статического расчета, добавляют случайный эксцентриситет еа, принимаемый не менее 1/600 длины элемента, не менее 1/30 высоты его сечения и не менее 10 мм. Следовательно, если по результатам статического расчета ео= 0 (центральное сжатие), то назначают ео = еа. Исключение составляют только элементы статически неопределимых систем, но и в них расчетный эксцентриситет принимают не менее случайного.
124. Какие условия статики используют при расчете нормальных сечений на внецентренное сжатие?
Как и при расчете на изгибающий момент, используют два уравнения:∑Ms= 0 и ∑N= 0. Из суммы моментов внутренних сил относительно оси арматуры S находят несущую способность сечения (Ne)u=Nbzb +N´szs, или для прямоугольного сечения (Ne)u = Rbbx(ho - 0,5x) + RscA´s(ho– a´).Условие прочности имеет вид: Ne ≤ (Ne)u, где Ne - момент продольной силы N относительно оси арматуры S. Для прямоугольного сечения е = ео + (0,5h - a), где ео= M/N (с учетом еа).
Из суммы проекций всех сил на продольную ось (N + Ns– Nb - –N´s = 0) находят высоту сжатой зоныx. Для прямоугольного сечения (рис. 66):
N + RsAs - Rbbx– RscA´s = 0, откуда х = (N + RsAs - RscA´s)/(Rbb).
Рис. 66
Если х > хR, то возникает 2-й случай и вместо Rs появляется лишнее неизвестное ss, которое зависит от высоты сжатой зоны – здесь значения х и ss определяют расчетом по “общему случаю”, а для элементов из бетона класса В30 и ниже с ненапрягаемой арматурой классов А-I, A-II, A-III – из совместного решения уравнений:
N +ssAs - RscA´s = Rbbx и ss= (2(1 -x)/(1-xR)-1)Rs, где x = x/h0. Как видно из второго уравнения, при x =xR напряжения ss = Rs, а при x = 1 (все сечение сжато) ss = –Rs, т.е. ss = Rsc.
125. Как проверить прочность таврового сечения с полкой в сжатой зоне на внецентренное сжатие?
Если х ≤ h´f, то по тем же формулам, что и для прямоугольного сечения (см. вопрос 124), заменив в них b на b´f. Если x > h´f, то в формулы добавляется по одному слагаемому, соответственно: Nbf = Rb(b´f - b)h´f и Mbf = Nbf(ho - 0,5h´f). При подсчете величины е следует помнить, что ось таврового сечения (центр тяжести) не совпадает с серединой высоты сечения.
126. Возможно ли, чтобы по расчету арматура s была сжатой при наличии в бетоне растянутой зоны?
Да, возможно при x > xR, хотя, на первый взгляд, и противоречит здравому смыслу. Дело в том, что для простоты расчетов криволинейная эпюра напряжений в сжатой зоне заменена на прямоугольную (рис. 64,б). Но полнота прямоугольной эпюры больше, а это значит, что ее высота меньше, чем криволинейной (иначе не будет обеспечена эквивалентная замена). В результате появляется “растянутая” зона, которой в действительности нет.