154. Как рассчитывают нормальные сечения по образованию трещин при внецентренном сжатии и растяжении?

Принцип расчета тот же, что и при изгибе. Нужно только помнить, что моменты продольных сил Nот внешней нагрузки принимают относительно ядровых точек (рис. 76, б, в):

при внецентренном сжатии М_r = N(e_o  r), при внецентренном растяженииМ_r = N(e_o + r). Тогда условие трещиностойкости принимает вид: M_r  M_crc = M_rp + M_btто же, что и при изгибе. (Вариант центрального растяжения рассмотрен в вопросе 50.) Напомним, что отличительной особенностью ядровой точки является то, что приложенная в ней продольная сила вызывает на противоположной грани сечения нулевые напряжения (рис. 78).

155. Может ли трещиностойкость железобетонного изгибаемого элемента быть выше его прочности?

В практике проектирования действительно встречаются случаи, когда по расчету M_crc  M_u. Чаще всего подобное происходит в преднапряженных конструкциях с центральным армированием (сваях, дорожных бортовых камнях и т.п.), которым арматура требуется только на период перевозки и монтажа и у которых она расположена по оси сечения, т.е. вблизи нейтральной оси. Объясняется это явление следующими причинами.

Рис. 77 Рис. 78

В момент образования трещины растягивающее усилие в бетоне передается арматуре при соблюдении условия: M_crc= N_bt z₁ = N_s z₂(рис. 77) – для простоты рассуждений работа арматуры до образования трещины здесь не учтена. Если окажется, чтоN_s = R_s A_s N_bt z₁ / z₂, то одновременно с образованием трещин происходит и разрушение элемента, что подтверждается многочисленными экспериментами. Для некоторых конструкций такая ситуация может оказаться чреватой внезапным обрушением, поэтому Нормы проектирования в этих случаях предписывают увеличить на 15 % площадь сечения арматуры, если она подобрана расчетом по прочности. (Кстати, именно подобные сечения в Нормах именуются «слабо армированными», что вносит некоторую путаницу в давно устоявшуюся научно-техническую терминологию.)

Рис. 79

156. В чем особенность расчета нормальных сечений по образованию трещин в стадии обжатия, транспортировки и монтажа?

Все зависит от того, трещиностойкость какой грани проверяют и какие при этом действуют усилия. Например, если при перевозке балки или плиты подкладки находятся на значительном расстоянии от торцов изделия, то в опорных сечениях действует отрицательный изгибающий момент М_wот собственного весаq_w (с учетом коэффициента динамичностиk_Д =1,6см. вопрос 82). Сила обжатияР₁(с учетом первых потерь и коэффициента точности натяжения_sp >1) создает момент того же знака, поэтому ее рассматривают как внешнюю силу, которая растягивает верхнюю грань (рис.79), и при этом ориентируются на нижнюю ядровую точку r.Тогда условие трещиностойкости имеет вид:

М_w + P₁(e_op  r )  R_bt,ser W_pl, гдеW_plупруго-пластический момент сопротивления для верхней грани. Заметим еще, что величинаR_bt,serдолжна соответствовать передаточной прочности бетона.

157. Влияет ли наличие начальных трещин в зоне, сжатой от внешней нагрузки, на трещиностойкость растянутой зоны?

Влияет, причем отрицательно. Начальные трещины, образовавшиеся в стадии обжатия, перевозки или монтажа под воздействием момента от собственного веса M_w, уменьшают размеры поперечного сечения бетона (заштри­хован­ная часть на рис. 80), т.е. уменьшают площадь, момент инерции и момент сопротивления приведенного сечения. За этим следует увеличение напряжений обжатия бетона_bp, увеличение деформаций ползучести бетона, рост потерь напряжений в арматуре от ползучести, уменьшение силы обжатияРи снижение трещиностойкости той зоны, которая будет растянута от внешней (эксплуатационной) нагрузки.

Влияние начальных трещин учитывают, умножая расчетное значение М_crcна коэффициент (1), величина которого зависит от ряда характеристик сечения и вычисляется по формулам Норм проектирования. При расчете по раскрытию трещин на коэффициент (1) умножают силу обжатияР. Таким образом, прежде, чем рассчитать трещиностойкость растянутой зоны на стадии эксплуатации, нужно проверить, нет ли начальных трещин в сжатой зоне расчетных сечений.

Рис. 80

Рис. 81