Задача 5.12.

Подобрать арматуру железобетонной колонны со случайным эксцентриситетом. Расчетная длина колонны /₀ = 6,0 м. Сечение колонны 400x500 мм. Армирование симметричное, A_S = A'_S. На­грузка: N= 700 кН, длительная часть нагрузки N,= 525 кН. Коэф­фициент надежности по ответственности у„ = 1,0. Бетон тяжелый класса В25, коэффициент условия работы бетона у_Ь2 = 0,9. Арма­тура продольная класса А-П, поперечную арматуру принять, ис­ходя из требуемого диаметра, класса A-Iили Вр-1.

РАСТЯНУТЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ

Общие положения

Полностью на растяжение работают крайне мало конструкций, чаще растянутой является не вся конструкция, а ее отдельные эле­менты. Растянутые элементы, выполненные из бетона, кирпича, камней и железобетона с ненапрягаемой арматурой, способны выдерживать небольшие растягивающие нагрузки, так как в них при относительно небольших напряжениях появляются трещины и они разрушаются. Обычно растянутые элементы выполняются из металла, дерева, и допускается их изготовление из предвари­тельно напряженного железобетона. Растянутые элементы делят­ся на центрально-растянутые и внецентренно растянутые. Цент­рально-растянутыми считаются элементы, растягивающая сила на которые действует по центру тяжести сечения. В рамках нашего курса рассматриваются только центрально-растянутые элементы из стали идревесины, к которым можно отнести: элементы ферм, затяжки арок, стенки резервуаров, подвески.

Центральное растяжение отличается от центрального сжа­тия направлением усилий, и его можно рассматривать как част­ный случай центрального сжатия, при котором не возникает про­дольного изгиба. Структура расчетных формул прочности и гиб­кости центрально-сжатых и центрально-растянутых элементов одинакова.

6.2. Стальные центрально-растянутые
элементы

Рассмотрим работу центрально-растянутого элемента на при­мере стальной полосы. При расчете полагается, что при центральном растяжении полосы в ее сечении возникают равномерные растягивающие напряжения а (рис. 6.1,6). Однако наличие отвер­стий или вырезов в полосе уменьшает площадь поперечного се­чения и вместе стем приводит к тому, что вблизи отверстий (вы резов) возникает концентрация напряжений (увеличение напря­жений по сравнению со средней величиной а_т). Концентрация напряжений может приводить к разрушению. На этом явлении подробнее останавливаться не будем, но отметим, что отверстия (вырезы) должны выполняться без острых углов, с плавными обводами, так как это способствует уменьшению концентрации напряжений.

Разрушение центрально-растянутых элементов происходит по сечению с наименьшей площадью — А„. В случае если ослабления (отверстия, вырезы) отсутствуют, площадь нетто А„ равна площа­ди брутто А.

Расчет прочности центрально-растянутого стального элемен­та ведется по формуле (5.1, а)

I где N— наибольшее растягивающее усилие, действующее на эле­мент;

А„ — площадь сечения нетто;

R_y— расчетное сопротивление стали, взятое по пределу теку­чести;

у_с — коэффициент условия работы.

Длинные растянутые элементы могут изменять свою первона­чальную форму (изгибаться) в результате чрезмерной гибкости, и это может затруднять их дальнейшее применение. Поэтому гиб­кости растянутых элементов ограничиваются нормами и зависят от назначения элементов и характера действующих нагрузок (ста­тические или динамические).

Проверку гибкости выполняют по формуле (5.3, б)

где 1_е/— расчетная длина элемента;

/'— радиус инерции сечения;

^прел. — предельная гибкость (см. табл. 20* СНиП П-23-81*).

Как и в сжатых элементах, расчетные длины и радиусы инер­ции в общем случае могут быть различными относительно разных осей (4_/д., l_efy, i„ i_y), и соответственно различаются гибкости (k_x, X_y), которые не должны превышать предельную гибкость.

При расчете центрально-растянутых элементов обычно возни­кают следующие типы задач: подбор сечения растянутого элемента (тип 1) и проверка прочности принятого или имеющегося элемен­та (тип 2).