Прочность сечений, нормальных к продольной оси элемента
Расчет по прочности нормальных сечений изгибаемых железобетонных элементов производится в зависимости от положения границы сжатой зоны. Для многослойных сечений возможны два случая. Первый - характеризуется тем, что в сжатой зоне оказывается расположен только один вид бетона, второй - в нее попадают два слоя из различных видов бетона.
Если сжатая зона находится в пределах одного слоя, расчет выполняется по прочности нормальных сечений как для конструкций прямоугольного сечения. Этот случай является наиболее распространенным и характерен для плитных конструкции, к которым и относятся ограждающие конструкции массового применения.
В случае, если в сжатую зону попадают два бетонных слоя, имеются различные предложения по расчету прочности нормальных сечений. Б. В. Горенштейн, A.M. Окландер и В. И. Лишак, И.Д. Передериенко и др. предлагают трехслойное сечение приводить к однородному из более прочного бетона, исходя из отношения модулей упругости бетонов слоев, и для определения усилий в бетоне сжатой зоны использовать расчетное сопротивление сжатию бетона приведенного сечения. Такой подход недостаточно последователен. По существу, он сводится к тому, что при разрушении трехслойных элементов по нормальным сечениям сжимающие напряжение в верхнем слое достигают предельных значении, а в среднем - их величина, зависит от отношения модулей упругости бетонов слоев. Очевидно, такой подход является условным, поскольку отношение начальных модулей упругости, бетонов слоев не может служить для оценки уровня напряжений в сжатом бетоне среднего слоя. Следует, однако отметить, что в ряде случаев это отношение оказывается близким отношению призменных прочностей бетонов слоев, а значит, при разрушении напряжения в сжатом бетоне среднего слоя достигают или близки его призменной прочности, что и позволяет авторам данного предложения получать достаточно убедительное экспериментальное подтверждение предлагаемому решению. Другие исследователи, среди них И. Л. Жодзишский и В.Г. Золотухин, В. И. Майоров, Ю. И. Мешкаускас, Н. В. Морозов, Н. Я. Спивак и Ш.Ф. Акбулатов и др предлагают двух- и трехслойные сечения приводить к однородным тавровым или двутавровым, исходя из отношения расчетных сопротивлений сжатию бетонов слоев. При этом считается целесообразным вести расчет для однородного сечения из наиболее прочного бетона, либо из бетона наименьшей прочности. Очевидно, в каждом конкретном случае необходимо учитывать специфику компоновки и работы сечения и по возможности упрощать расчет. Так, при расчете сечений трехслойных элементов Ю.И. Мешкаускас рекомендует приводить их к тавровым с полкой в сжатой зоне, поскольку в растянутой зоне в предельном состоянии все усилия воспринимаются продольной арматурой. Представляется необоснованным предложение И. Л. Жодзишского и В. Г. Золотухина приводить двухслойное сечение как в случае с расположением малопрочного бетона в растянутой, так и в случае расположения его в сжатой зоне к однородному из тяжелого бетона. В последнем случае целесообразно учитывать в расчете только призменную прочность малопрочного бетона, не изменяя геометрии сечения, поскольку более прочный бетон, расположенный в растянутой зоне, при расчете прочности не учитывается.
Наиболее простым и логичным способом расчета прочности нормальных сечений при совместной работе различных бетонов представляется использовать каждый бетон со своим расчетным сопротивлением При установленном частичном исчерпании прочности в момент разрушения по нормальным сечениям возможно также введение коэффициентов использования призменной прочности бетонов отдельных слоев. В действующих на различных этапах нормах проектирования менялись подходы к расчету многослойных элементов. Например, в Ни ГУ 123-55 расчет слоистых стен предлагалось осуществлять по приведенному расчетному сопротивлению
В СНиП II-B. 1-62 и СНиП II-B. 1-62 принято при наличии в сечении элемента бетонов разных марок бетон наиболее низкой марки вводить в расчет по прочности со своим расчетным сопротивлением, а бетоны более высоких марок - с расчетными сопротивлениями, соответствующими этим маркам, но не более чем на одну ступень выше наиболее низкой марки (СНиП П-В. 1-62) и не превышающими утроенного расчетного сопротивления бетона наиболее низкой марки (СНиП П-В 1-62). В действующих на последующих этапах нормах проектирования железобетонных конструкций рекомендации по расчету прочности нормальных сечений многослойных элементов исключены.
Таким образом, выполненное обобщение свидетельствует о том, что отсутствует единое мнение, каким образом производить расчет прочности нормальных сечений многослойных железобетонных элементов для случая, когда сжатая зона охватывает не только верхний, но и средний слой. Большинство подходов являются приближенными, и, очевидно, точность их зависит как от геометрии сечения и армирования, так и соотношения прочностных, а также деформативных свойств бетонов слоев. Однако в каждом конкретном случае могут быть приняты определенные допущения, обеспечивающие достаточно надежные результаты расчета, что и подтверждается сравнением экспериментальных данных с теоретическими в рассмотренных работах.
