Рис. 1. Схемы разрушения изгибаемых элементов по наклонному сечению
а - от доминирующего действия изгибающего момента
б - от доминирующего действия поперечной силы,
в - по сжатой полосе между наклонными трещинами
1 - нулевая линия,
2 - наклонная трещина,
3 - хомуты,
4 - раздробление сжатой полосы стенки между трещинами.
Прочность стенки элементов между наклонными трещинами (рис. 1,в) обеспечена, если соблюдено условие
(условие достаточности размеров поперечного сечения)
Q £ 0,3 jw1 jb1 Rb b h0 (1)
jw1 = 1 + 5 a×mw £ 1,3 - коэффициент учитывает влияние хомутов,
jb1 = 1 - b Rb £ 0,9 - коэффициент учитывает вид бетона
a = Es w/ Eb - коэффициент приведения арматуры хомутов к бетону,
mw = As / (b×s) - коэффициент поперечного армирования
Если условие (1) не выполнено, следует увеличить размеры сечения.
(В предварительных расчетах можно принять jw1 = 1 и jb1 = 1 - см. также СП 52-101-2003)
Проверяют необходимость установки поперечной арматуры по расчету из условия
Q £ 2,5 Rbt b h0 (2)
Если условие (2) выполнено, поперечную силу воспринимает бетон, поперечная арматура по расчету не нужна и её устанавливают по конструктивным требованиям.
КОНСТР УКТИВНЫЕ ТРЕБОВАН ИЯ
1. В балочных конструкциях высотой при h > 150 мм должна устанавливаться
поперечная арматура.
2. Поперечную арматуру устанавливают на приопорных участках
- при равномерно распределенной нагрузке на 1/4 пролета,
- при сосредоточенных нагрузках - на расстоянии от опоры до груза,
но не менее ¼ пролета, с шагом:
при h £ 450 мм ………. не более h/2
И не более 150 мм
при h > 450 мм ………. не более h/3
И не более 500 мм
на остальной части пролета
при h > 300 мм ………. не более 3/4 h
И не более 500 мм
2. Диаметр поперечных стержней (в сварных сетках и каркасах) назначают не менее допустимого по условиям сварки:
Соотношения диаметров стержней по условиям сварки
| Диаметр продольных стержней, мм | 3-12 | 14,16 | 18,20 | 25-32 | 36,40 | |
| Наименьший допустимый диаметр поперечных стержней, мм |
Расчетная схема усилий в наклонном сечении железобетонной балки показана на рис. 2.
а) б)
Рис. 2. Расчетная схема усилий в наклонном сечении
В общем случае (см. Рис. 2а) должно быть выполнено условие
Q £ Qb + Qsw + Qs,inc
Qb - поперечная сила, воспринимаемая бетоном сжатой зоны,
Qsw - поперечная сила, воспринимаемая хомутами (поперечными стержнями),
Qs,inc - поперечная сила, воспринимаемая отгибами.
На данном практическом занятии рассмотрим наклонное сечение элемента прямоугольного профиля, в котором предусмотрены поперечные стержни (хомуты), а отгибы отсутствуют (рис. 2б).
В этом случае должно быть выполнено условие
Q £ Qb + Qsw (3)
Поперечную силу, воспринимаемую бетоном, определяют по формуле
Qb = jb2 Rbtb h02 /c < 2,5 Rbtb h0, но не менее jb3 Rbtb h0 (4)
где с - длина проекции наиболее опасного наклонного сечения (см. рис. 2),
jb2 = 2 (для тяжелого бетона)
jb3 = 0,6 (для тяжелого бетона).
Анализ формулы (4) показывает, что длина проекции опасного наклонного сечения для вычисления силы, воспринимаемой бетоном сжатой зоны должна быть более 0,8 h0 и менее 3,3 h0 (0,8 h0 < с £ 3,3 h0 ).
Для определения длины проекции наиболее опасного наклонного сечения С0 используют следующий порядок:
- определяют длину проекции наклонной трещины - С0 по формуле
с0 = 
(5)
Полученное значение со принимают не более с = 2ho.
Коэффициент к = (1 + jf + jn) £ 1,5
jf = 0,75 
- учитывает наличие полок (если сечение таврового профиля),
jn = 0,1 
£ 0,5 - учитывает наличие продольной силы
(например, усилия предварительного обжатия)
для прямоугольных ненапряженных железобетонных элементов к = 1.
Значение qsw - усилие в поперечных стержнях на единицу длины элемента (иначе - интенсивность поперечного армирования) определяют по формуле
qsw = 
³ qsw,min = 
(6)
Asw - площадь сечения поперечных стержней,
S - шаг поперечных стержней. s £ smax = jb4 Rbtbho/Q.
Поперечную силу, воспринимаемую поперечными стержнями, определяют по формуле
Qsw = qsw co (7)
