Что учитывает случайный эксцентриситет в сжатых железобетонных конструкциях
Перейти к содержимому

Что учитывает случайный эксцентриситет в сжатых железобетонных конструкциях

  • автор:

Что учитывает случайный эксцентриситет в сжатых железобетонных конструкциях

8.2. Эксцентриситеты и случаи внецентренного сжатия.

Расстояния между направлением сжимающей силы и продольной осью элемента ео называют эксцентриситетом. В общем случае

где ea — так называемый случайный эксцентриситет. При этом ea принимают не менее из следующих условий:

ea ³ 1/600 расчетной длины элемента lo;

ea ³ 1/30 высоты сечения элемента h;

Для элементов статически неопределимых конструкций величину эксцентриситета ео принимают равной эксцентриситету, полученному из статического расчета конструкции (М/N), но не менее ea. Для элементов статически определимых конструкций эксцентриситет ео принимают по общему случаю.

Учитывая существенное влияние гибкости сжатых элементов на их несущую способность, конструкции со сжатыми элементами следует в общем случае рассчитывать по деформируемой схеме. Однако СНиП допускает производить расчет конструкции по недеформируемой схеме, учитывая при гибкости ³14 влияние прогиба сжатого элемента на его прочность путем умножения эксцентриситета ео на коэффициент h > 1,

h=1/(1(N/Ncr))

Критической продольной силой Ncr учитывается геометрические характеристики сечения, неупругие свойства сжатого бетона, трещины в растянутой зоне, влияние предварительного напряжения и т.д. Если при подсчете h окажется, что N > Ncr , следует увеличить размеры сечения.

Экспериментальные исследования показали, что возможны два случая работы сжатых железобетонных элементов.

Случай 1 — при относительно больших эксцентриситетах. Разрушение элемента начинается с растянутой зоны при достижении арматурой предела текучести или чрезмерных деформаций. Этот случай реализуется при x £ xR.

Случай 2 — при относительно малых эксцентриситетах. Разрушение элемента происходит по сжатой зоне при достижении бетоном предельной сопротивляемости на сжатие до появления в растянутой или слабо сжатой арматуре предела текучести или чрезмерных деформаций.

Случайный эксцентриситет

СП 52-101-2003 «Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры», п.4.2.6:

При расчете по прочности бетонных и железобетонных элементов на действие сжимающей продольной силы следует учитывать случайный эксцентриситет еа, принимаемый не менее:

1/600 длины элемента или расстояния между его сечениями, закрепленными от смещения;
1/30 высоты сечения;

Для элементов статически неопределимых конструкций значение эксцентриситета продольной силы относительно центра тяжести приведенного сечения е0 принимают равным значению эксцентриситета, полученного из статического расчета, но не менее еа.

Для элементов статически определимых конструкций эксцентриситет eо принимают равным сумме эксцентриситетов — из статического расчета конструкций и случайного.

Обсуждение

Timur kHudaiberdin , 2012-11-30 14:52

С колоннами, работающими на сжатие/внецентренное сжатие понятно. А как быть с балками, плитами, например?
В лире набиваю материалы, и если по бетону поставить случайный эксцентриситет, то значения арматуры резко увеличиваются. Балки и плиты относятся к внецентренно растянутым элементам, и значения e0=0 или я не прав?

Dmitry Rudenko , 2012-11-30 18:18

Добрый день.
Для изгибаемых и растянутых элементов СП не регламентирует значение случайного эксцентриситета.

Александр , 2019-04-10 08:09

Добрый день. Скажите, нужно ли учитывать момент, создаваемый случайным эксцентриситетом при расчете на образование трещин? Заранее спасибо!

PDF ExportDownload this page as a pdf Text ExportDownload this page as a plain text
случайный_эксцентриситет.txt · Последнее изменение: 2012-12-07 18:37 — 127.0.0.1

4. Расчет и конструирование центрально сжатых бетонных и железобетонных элементов. Определение случайного эксцентриситета.

К центрально сжатым элементам условно относят: промежуточные колонны в зданиях и сооружениях, верхние пояса ферм при узловой нагрузке, восходящие раскосы и стойки решетки ферм. Прочность сжатых бетонных элементов определяют при значении с коэффициентом=1,8. Расчет будет зависеть от формы сечения и от гибкости. Если λ=≥14, то расчет несущей способности производится с учетом геометрической нелинейности:=×b×h×φ, где коэф. φ учитывает влияние геометрической нелинейности и м.б. определен 2-мя способами: 1 способ: φ=1,14(1−) – 0,02×≤ 1 − –суммарный эксцентриситет = ++, где– расчетный эксцентриситет,– случайный. = Для бетонных элементов = , где–расчетная длина. = β, где– полная длина эл-та в свету. –учитывает ползучесть бетона (в обычных расчетах не применяется). 2 способ: Коэффициент φ определяют по таблице 7.1. СНБ в зависимости от отношения и гибкости= = ×– условная расчетная длина = 1+0,5××Ф(∞,) – учитывает длительность действие нагрузки, где– продольная сила, вызванная постоянной продольной нагрузкой. Случайный эксцентриситет учитывают в расчетном эксцентриситете при >8 Случайный эксцентриситет учитывает несовпадение физического и геометрического ц.т., неточности при монтаже и изготовлении конструкции. = max>, гдеl–длина элемента или расстояние между точками закрепления от поперечных перемещений. Ж/б элементы прямоугольного сечения с симметричным армированием при ≤20 и=допускается расчитывать по несущей способности как центрально сжатые. N ≤ η×φ×[A +), где N – продольное сжимающие усилие от расчетных нагрузок, A = h×b–площадь поперечного сечения η – коэффициент условий работы (η = 0,9 приh≤ 200мм, η = 1 при h>200мм) φ – коэффициент, учитывающий длительность приложения нагрузки, гибкость и характер армирования φ = + 2×(×(+) / φ≤ и определяют по таблицам в зависимости оти, где –продольная сила от действия постоянных, длительных и кратковременных нагрузок или — половина площади сечения всей арматуры в поперечном сечении элемента, включая и промежуточные стержни, расположенные у граней, параллельных рассматриваемой плоскости. –площадь арматуры у грани, расположенной дальше к сжимающей силе; — площадь арматуры у грани, расположенной ближе к сжимающей силе.

    1. – рассматриваемая плоскость
  1. – промежуточные стержни

Конструирование сжатых элементов :в колоннах — 5%, в остальных элементах – 4% = , но не менее=; 0,1≤≤0,25. При невыполнении этих требований элемент относится к бетону. Размеры сечений сжатых элементов назначаются такими, чтобы гибкость в обоих направлениях �� =не превышала 120 для колонн и 200 для др. Наибольшее расстояние между продольными стержнями рабочей арматуры д.б. не более: 500 — в плоскости действия момента и 400 – из плоскости действия момента. Любая продольная арматура должна охватываться поперечной арматурой, расположенной с шагом S≤ 500 мм и не более (2×a), где а – ширина элемента. Поперечная арматура должна ставиться с шагом 10Ø на участках стыковки без сварки. Если площадь сжатой арматуры более 1,5%( >1,5 %), то шаг — 10Ø, но не более 300 мм. Если >3%, то шаг — 10Ø, но не более 300 мм. По длине элемента арматура ставиться:

  1. ≤400 МПаs ≤ 500 мм

s ≤ 15Ø (для вязаных каркасов) s ≤ 20Ø (для сварных каркасов)

  1. ≥450 МПа s ≤ 400 мм

s ≤ 12Ø (для вязаных каркасов) s≤ 15Ø (для сварных каркасов)

Интересные и нужные сведения о строительных материалах и технологиях

Случайный эксцентриситет. Учет влияния прогиба элемента. При расчете по прочности железобетонных элементов на воздействие продольной сжимающей силы должен приниматься во внимание случайный эксцентриситет еа, обусловленный неучтенными в расчете такими факторами, например, как допуски в размерах поперечных сечений и возможность добавочного эксцентриситета вследствие некоторого смещения арматуры, несоответствия в проектных и фактических значениях механических характеристик бетона и его неоднородность, вызванная вибрированием, дефекты бетонирования, смешение элементов на опорах из-за неточностей монтажа и т. д.

Эксцентриситет в любом случае принимают не менее 1/600 всей длины элемента или длины его части (между точками закрепления элемента), учитываемой в расчете; и не менее 1/30 высоты сечения элемента. Кроме того, для конструкций, образуемых из сборных элементов, следует учитывать возможное взаимное смещение элементов, зависящее от вида конструкции, способа монтажа и т. п. Для таких конструкций при отсутствии экспериментально обоснованных значений случайного эксцентриситета их следует принимать не менее 10 мм. Для элементов статически неопределимых конструкций (в том числе для колонн каркасных зданий) значение эксцентриситета продольной силы относительно центра тяжести приведенного сечения принимают равным эксцентриситету, полученному из статического расчета конструкции. В элементах статически определимых конструкций (например, фахверковые стойки, стойки ЛЭП) эксцентриситет находят как сумму эксцентриситетов — определяемого из статического расчета конструкции и случайного.

Расчет внецентренно сжатых элементов выполняют с учетом влияния прогиба элемента как в плоскости эксцентриситета продольной силы (в плоскости изгиба), так и в нормальной к ней плоскости. В последнем случае принимают, что продольная сила приложена с эксцентриситетом е0, равным случайному эксцентриситету еа.

Влияние прогиба элемента на эксцентриситет продольного усилия следует учитывать расчетом конструкций по деформированной схеме, принимая во внимание неупругие деформации материалов и наличие трещин. Такой расчет производят обычными методами строительной механики, однако при определении деформаций от единичных и внешних усилий в основной системе метода сил следует учитывать добавочные моменты, равные произведению продольной силы па прогиб элемента в данном сечении. Поскольку прогибы до расчета неизвестны, они должны отыскиваться последовательными приближениями. Допускается рассчитывать конструкции по недеформированной схеме, учитывая влияние прогиба элемента умножением эксцентриситета на коэффициент, определяемый по формуле (4.17), где N — условная критическая сила, отражающая напряженно-деформированное состояние стержня в предельном состоянии в зависимости от геометрических характеристик, деформативных свойств бетона и арматуры, эксцентриситета продольной силы, продолжительности действия нагрузки и предварительного напряжения арматуры.

Расчет из плоскости изгиба можно не прои вводить, если гибкость элемента в плоскости изгиба превышает гибкость в плоскости, нормальной к плоскости изгиба.

При расчетных эксцентриситетах в двух направлениях коэффициент определяют отдельно для каждого направления и умножают на соответствующий эксцентриситет.

При наличии расчетных эксцентриситетов в двух направлениях производят расчет на косое внецентренно сжатие.

При расчете внецентренно сжатых железобетонных элементов, имеющих несмещаемые опоры (например, фахверковые стойки, сжатые элементы раскосных ферм), элементов, не связанных с другими конструкциями (например, стойки ЛЭП), а также если расчетные моменты в сжатом элементе вызваны вынужденными деформациями от температурных воздействий, смещений связевых диафрагм, удлинений затяжек арок и т.п. (например, колонны связевых каркасов), значения коэффициента принимают:

а) для сечений в средней трети длины элемента — по формуле (4.17);
б) для сечений в пределах крайней трети длины элемента — линейной интерполяцией.

При расчете колонн многоэтажных симметричных рам с жесткими узлами и при равном числе пролетов на каждом этаже допускается окончательные моменты для сечений в пределах крайних третей длины колонны принимать равными

Расчетные длины внецентренно сжатых железобетонных элементов рекомендуется определять как для элементов рамной конструкции с учетом ее деформированного состояния при наиболее невыгодном для данного элемента расположении нагрузки, принимая во внимание неупругие деформации бетона и арматуры и наличие трещин.

Для элементов наиболее часто встречающихся конструкций расчетные длины допускается принимать равными:

а) для колонн многоэтажных зданий при числе пролетов не менее двух и соединениях ригелей и колонн, рассчитываемых как жесткие, при конструкциях сборных перекрытий — Н, монолитных — 0,7Н, где Н — высота этажа (расстояние между центрами узлов);

б) для колонн одноэтажных зданий с шарнирным опиранием несущих конструкций покрытий, жестких в своей плоскости (способных передавать горизонтальные усилия), а также для эстакад — по табл. 4.3;

в) для элементов ферм и арок — по табл. 4.4.

Коэффициент условий работы высокопрочной арматуры определяемый по формуле (4.30), учитывают в расчетах внецентренно сжатых элементов.

Расчет элементов прямоугольного сечения с симметричной арматурой. Такие элементы получили в практике строительства наибольшее распространение. Их применяют при знакопеременных моментах примерно одного значения, при малых эксцентриситетах, когда все сечение сжато, в гладких без консолей колоннах, когда противоположные стороны при бетонировании или монтаже можно перепутать. Кроме того, играет роль простота конструкции и изготовления, при которых экономия на трудозатратах может покрыть небольшой перерасход арматуры.

Проверку прочности прямоугольных сечений с симметричной напрягаемой и ненапрягаемой арматурой, сосредоточенной у наиболее сжатой и растянутой (менее сжатой) грани элемента (рис. 4.8), производят в зависимости от высоты сжатой зоны

прочности нормальных сечений, положены следующие дополнительные допущения:

эпюра напряжений в арматуре сжатой зоны от внешних воздействий прямоугольная с напряжением R;
эпюра предварительного напряжения в напрягаемой арматуре всего сечения прямоугольная;
напряжения от внешних воздействий в арматуре растянутой зоны переменные и соответствуют линейному распределению приращений деформаций от указанных воздействий по высоте сечения элемента.

Последнюю предпосылку учитывают в расчете с помощью равнодействующей усилий в арматуре растянутой зоны, значение и положение которой зависят от относительной площади сжатой зоны бетона, вида арматуры и ее предварительного напряжения.

Проверку прочности кольцевых сечений с напрягаемой и ненапрягаемой арматурой, равномерно распределенной по окружности (при числе продольных стержней, равноудаленных от центра сечения, не менее шести), при соотношении внутреннего и наружного радиусов производят из условия

Указанное ограничение обусловлено тем, что в элементах большой гибкости повышенная прочность сжатого бетона не может быть реализована.

Более высокая прочность бетона (приведенная призменная прочность) в элементах с косвенным армированием обусловлена эффектом его бокового обжатия, возникающего в результате сопротивления косвенной арматуры развитию поперечных деформаций бетона. Поскольку указанный эффект проявляется в различной степени в зависимости от вида косвенного армирования, различны и формулы для определения приведенной призменной прочности.

При косом внецентренном сжатии для определения положения границы сжатой зоны кроме использования формул (4.185), (4.66), (4.67) требуется соблюдение дополнительного условия, чтобы точки приложения внешней продольной силы, равнодействующей сжимающих усилий в бетоне и арматуре и равнодействующей усилий в растянутой арматуре лежали на одной прямой (рис. 4.14).

Расчет элементов на воздействие предварительного обжатия. Специфической особенностью предварительно напряженных железобетонных конструкций является необходимость их расчета на обжатие усилиями напрягаемой арматуры с учетом, в необходимых случаях, усилий от нагрузок, действующих в стадии изготовления (вес элемента, монтажные нагрузки). Это обусловлено тем, что в процессе отпуска арматуры, натянутой на упоры, или при натяжении арматуры на бетон предварительно напрягаемый элемент конструкции может разрушиться, если его прочность окажется недостаточной (низкая прочность бетона, недостаточная площадь поперечного сечения и т.п.).

При расчете элементов на воздействие предварительного обжатия с учетом нагрузок, действующих в стадии изготовления, усилие в напрягаемой арматуре N вводится в расчет как внешняя нагрузка.

При натяжении на бетон арматуры, расположенной в закрытых каналах и не смещаемой по поперечному сечению, влияние прогиба элемента не учитывается.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *