76. Проектируют ли тавровые сечения с полкой в растянутой зоне?

П

Рис.37

роектируют, хотя более нерациональное сечение трудно придумать. Делают это по эстетическим или объемно-планировочным соображениям. Например, если применять подобное сечение в ригелях перекрытий, то плиты можно опирать не на верхние грани ригелей, а на полки. Это, во-первых, улучшает интерьер помещений (ригели лишь ненамного выступают под потолком) и, во-вторых, уменьшает строительный объем здания, в результате чего экономия материалов на колоннах, стенах и перегородках с лихвой перекрывает некоторый перерасход бетона в ригелях (не говоря уже об экономии затрат на эксплуатацию здания). Тавровыми с полками в растянутой зоне являются также опорные сечения многопролетных балок монолитных перекрытий – в этих сечениях моменты имеют отрицательные знаки. По прочности такие сечения рассчитывают как прямоугольные с шириной, равной ширине стенки (ребра)

77. Как упрощенно проверить прочность нормального сечения?

Если задаться плечом внутренней пары сил (например, z_b = 0,8h_oдля прямоугольного иz_b = h_o– 0,5 h_fдля таврового сечений), тогда прочность можно проверить по простой формулеМ_u = R_sA_sz_b, а преобразовав формулу, можно подобрать и арматуруА_s = M/(R_sz_b). Но упрощение это очень грубое, оно может дать ошибку до 15...20 % и пользоваться им можно только для первой прикидки.

78. Как влияет прочность бетона на прочность нормального сечения?

В

лияет не столь существенно, как кажется на первый взгляд. Например, если взять прямоугольное нормально армированное сечение (т.е. с относительной высотой сжатой зоны = _R) из бетона класса В15, то повышение прочности бетона вдвое (до В30) увеличивает прочность сеченияM_uвсего на 22,5 % (кривая 1 на рис.37).Еще более низкий эффект – при слабом армировании: в аналогичной балке при = 0,5_Rповышение класса бетона с В15 до В30 увеличиваетM_uвсего на 9,2 % (кривая 2). Низкая эффективность объясняется тем, что при сохранении армирования неизменным с увеличением прочностиR_bпропорционально уменьшается высота сжатой зоных. Это приводит к увеличению плеча внутренней пары (z_b = h₀ – 0,5х), которое, однако, растет намного медленнее, чем уменьшаетсях. Столь же неэффективно увеличениеR_bв тавровых сечениях с полкой в сжатой зоне, большинство которых относится к слабо армированным с  0,5_R. Поэтому более целесообразно повышать прочность сечения за счет увеличения армирования, и только в крайнем случае следует повыситьR_b.

79. Почему в преднапряженных изгибаемых элементах обычно применяют бетон более высоких классов, чем в в элементах без преднапряжения?

Это вызвано, главным образом, необходимостью либо обеспечить требуемую прочность сечений при обжатии, либо уменьшить потери напряжений в напрягаемой арматуре. В связи с этим приходится повышать передаточную прочность бетона R_bp, а вместе с ней – и класс бетона (см. также вопрос 41).

80. Как рассчитывают сечения с многорядным расположением арматуры?

Чем ближе арматура находится к нейтральной оси, тем меньше в ней деформации _sи напряжения _s. Согласно гипотезе плоских сечений,_sрастут пропорционально удалению от нейтральной оси (рис. 38,а). Если бы так же пропорционально росли напряжения_s, то задача была бы достаточно простой. Однако такое возможно только в переармированных сечениях, да и то при условии, что напряжения в крайнем ряду растянутой арматуры не превышают предела пропорциональности (примерно 80 % предела текучести), когда работа стали соответствует закону Гука. Уже для нормально армированных сечений такой подход дает заметную неточность результата, и совершенно недопустимую – для слабо армированных сечений. В таких сечениях арматура крайнего ряда ведет себя совсем иначе (см. вопрос 62). “Мягкая” сталь течет, напряжения в ней не растут после достиженияR_s, но зато растут напряжения в следующих рядах, причем в соседних они тоже могут достичь предела текучести. “Твердая” сталь работает за условным пределом текучести, напряжения в ней_s = _s6R_s; в зависимости от высоты сжатой зоны напряжения в соседнем ряду тоже могут достичь или даже превыситьR_s.

Рис. 38

Из приведенного видно, что задача достаточна сложна: кроме высоты сжатой зоны, неизвестными являются напряжения во всех рядах арматуры, исключая крайний сжатый (там _sc=R_sc). Решение задачи дается в Нормах проектирования в “общем случае” расчета, подразумевающем решение системы уравнений; имеются и другие методы с использованием ЭВМ.

Расчет сечений, армированных “мягкой” сталью, можно существенно упростить, допуская небольшую погрешность: вся арматура, расположенная в нижней половине растянутой зоны (h_o  x), вводится в расчет с напряжением_s = R_s, а расположенная в верхней половинес напряжением_s =0,8R_s(рис.38,в).