Элементы, требующие по расчету поперечную арматуру

(1) Расчет элементов конструкции с поперечной арматурой основывается на ферменной модели (рисунок 6.5). Граничные значения угла наклона подкосов в стенке q приведены в 6.2.3 (2).

На рисунке 6.5 используются следующие обозначения:

a— угол между поперечной арматурой и осью балки, перпендикулярной к поперечному усилию (положительный, как показано на рисунке 6.5);

q— угол между бетонным сжатым раскосом и осью балки, перпендикулярной к поперечному усилию;

F_td — расчетное значение растягивающего усилия в продольной арматуре;

F_cd — расчетное значение сжимающего усилия в бетоне в направлении продольной оси элемента;

b_w — наименьшая ширина сечения между растянутым и сжатым поясами;

z — плечо внутренней пары сил для элемента с постоянной высотой, соответствующее изгибающему моменту в рассматриваемом элементе. При расчете поперечного усилия железобетонного элемента без продольной силы, в общем, может быть использовано приближенное значение z = 0,9d.

А — сжатый пояс; В — сжатый подкос; С — растянутый пояс; D — поперечная арматура

Рисунок 6.5 — Ферменная модель и обозначения для элементов с поперечной арматурой

Для элементов с наклонными (отогнутыми) напрягающими элементами в растянутом поясе необходимо устанавливать продольную арматуру, воспринимающую продольное растягивающее усилие от действия поперечной силы, как это определено в (7).

(2) Угол q, как правило, необходимо ограничивать.

Примечание — Значение cot q может быть указано в национальном приложении. Рекомендуемые предельные значения приведены в выражении (6.7N).

(6.7N)

(3) Для элементов с вертикальной поперечной арматурой сопротивление срезу V_Rd принимается как меньшее из значений, рассчитанных по формулам (6.8) и (6.9):

(6.8)

Примечание — При использовании формулы (6.10), как правило, значение f_ywd в формуле (6.8) необходимо уменьшить до 0,8 f_ywk.

, (6.9)

где A_sw — площадь сечения поперечной арматуры;

s — расстояние между хомутами;

f_ywd — расчетное значение предела текучести поперечной арматуры;

n₁ — коэффициент понижения прочности бетона, учитывающий влияние наклонных трещин;

a_cw — коэффициент, учитывающий уровень напряжения в сжатом поясе.

Примечание 1— Значения для n₁ и a_cw могут быть указаны в национальном приложении. Рекомендуемое значение для n₁ равно n (см. формулу (6.6N)).

Примечание 2 — Если расчетное значение напряжения в поперечной арматуре составляет менее 80 % характеристического предела текучести f_yk, то значение n₁ может быть определено следующим образом:

для f_ck £ 60 МПа; (6.10аN)

для f_ck ³ 60 МПа. (6.10bN)

Примечание 3 — Рекомендуемое значение для a_cw следующее:

1 для конструкций без предварительного напряжения;

для 0 < s_cp £ 0,25f_cd; (6.11aN)

1,25 для 0,25f_cd < s_cp £ 0,5f_cd; (6.11bN)

для 0,5f_cd < s_cp < 1,0f_cd, (6.11cN)

где s_ср — среднее сжимающее напряжение в бетоне, с положительным знаком, от расчетного значения продольной силы. Значения напряжения могут быть получены усреднением по сечению бетона
с учетом арматуры. Значение для s_cр не требуется рассчитывать для зон, располагаемых ближе, чем расстояние, равное 0,5dcot q от края опоры.

Примечание 4 — Максимальная площадь сечения эффективной поперечной арматуры A_sw,max для cot q= 1:

(6.12)

(4) Для элементов с наклонной поперечной арматурой сопротивление срезу является меньшим значением из вычисленных по формулам (6.13) и (6.14):

(6.13)

. (6.14)

Примечание — Минимальная площадь эффективной поперечной арматуры A_sw,max для cot q = 1 следует из условия

. (6.15)

(5) В зонах без скачков и разрывов на эпюре поперечной силы V_Ed (например, при равномерно распределенной приложенной по верхней грани элемента нагрузке) площадь поперечной арматуры на любом отрезке длины l = z(cot q) может быть рассчитана по наименьшему значению V_Ed в данном отрезке.

(6) Если стенка имеет металлические заинъецированные каналы диаметром Æ > b_w/8, сопротивление поперечной силе V_Rd,max необходимо вычислять на основе номинальной толщины ребра, определяемой по формуле

(6.16)

где Æ — внешний диаметр канала, а определяется для самого неблагоприятного положения.

Для заинъецированных металлических каналов диаметром Æ £ b_w/8 b_w,_nom = b_w.

Для незаинъецированных каналов, заинъецированных пластиковых каналов и напрягающих элементов без сцепления расчетная ширина стенки

(6.17)

Значение 1,2 в формуле (6.17) введено, для того чтобы учесть возможное раскалывание бетонных подкосов от поперечного растяжения. Если установлено достаточное количество поперечной арматуры, то данное значение может быть уменьшено до 1,0.

(7) Дополнительное растягивающее усилие DF_td в продольной арматуре вследствие поперечного усилия V_Ed может быть рассчитано следующим образом:

(6.18)

Суммарное значение растягивающего усилия (M_Ed/z) + DF_td, как правило, необходимо принимать не более чем M_Ed,max/z, где M_Ed,max является максимальным моментом в пределах длины балки.

(8) Для элементов конструкции, на верхнюю грань сечения которых приложена нагрузка в пределах зоны 0,5d £ a_v £ 2d от края опоры, доля этой нагрузки в поперечном усилии V_Ed может быть снижена умножением на коэффициент b= a_v/2d.

Определенное таким образом поперечное усилие V_Ed должно удовлетворять условию

(6.19)

где A_swf_ywd — сопротивление поперечной арматуры, которая пересекает наклонную трещину между нагруженными зонами (рисунок 6.6). Необходимо учитывать только поперечную арматуру в средней зоне длиной 0,75a_v. Понижение с помощью коэффициента b должно применяться только при расчете поперечного армирования. Это действительно только тогда, когда продольная арматура полностью заанкерена на опоре.

Рисунок 6.6 — Поперечная арматура при коротких пролетах среза