Расчет элементов прямоугольного сечения
Напряженное состояние железобетонных элементов, возникающее вследствие воздействия изгиба с кручением, представляет одно из наиболее сложных явлений в железобетоне. Оно недостаточно изучено. У специалистов еще нет единого мнения относительно его сущности, поэтому в нормах ряда стран предложены методы расчета прочности таких элементов, существенно отличающиеся между собой.
Несущая способность элемента оценивается по методу предельного равновесия с учетом образования пространственной трещины в предположении, что предельное сопротивление арматуры, пересеченной трещиной, лимитируется пределом текучести, а бетона сжатой зоны — его прочностью при сжатии.
Разрушение элемента происходит в случае совместного действия изгиба и кручения с преобладающим влиянием изгибающего момента, при нулевом (или малом) значении поперечной силы.
В этом случае воздействия при расчете прочности элемента следует исходить из предположения, что в состоянии текучести находится продольная и поперечная арматура, расположенная у трех граней элемента, с соответствующей ориентировкой пространственной разрушающей трещины и положения сжатой зоны.
Опытами установлено, что кручение существенно снижает сопротивление элемента поперечной силе в сравнении с сопротивлением при изгибе без кручения.
Согласно СНиП, расчет должен производиться по трем расчетным схемам в зависимости от расположения сжатой зоны пространственного сечения: 1-я схема: сжатая зона пространственного сечения располагается у грани элемента, сжатой от изгиба; 2-я схема: сжатая зона — у грани элемента, параллельной плоскости изгиба; 3-я схема: сжатая зона — у грани элемента, растянутой от изгиба.
Прочность элемента предлагается проверять по всем трем схемам из условия, чтобы крутящий момент от действия внешней нагрузки, вычисленный относительно оси, проходящей в плоскости сжатой зоны через ее центр, не превышал суммы моментов предельных усилий в продольной и поперечной арматуре, пересеченной пространственной трещиной, взятых относительно той же оси. За расчетное значение принимается меньшее из трех.
Такое ограничение по соотношению поперечной и продольной арматуры в элементе введено для обеспечения эксплуатационных требований по деформативности элементов н ширине раскрытия трещин в бетоне, поскольку для элементов, подвергающихся изгибу с кручением, расчет предельных состояний по второй группе не разработан и нормами не предусматривается.