[mainevent100]

Добрый день. Тема не новая, но все же для меня не вполне понятная.
В монолитном стыке балки с колонной возникает опорный момент, на который должна быть подобрана верхняя арматура.
А если верхнее армирование значительно меньше расчетного в упругой стадии (или вообще отсутствует), произойдет ли перераспределение усилий и балка останется жизнеспособной (пусть и с трещинами на опоре) или произойдут недопустимые деформации? Может ли срезаться такая балка на опоре по нормальной трещине?

[engineer_a]

Насчет работы на поперечную силу.....

Поперечная сила воспринимается бетоном и поперечной арматурой (если таковая есть) - согласно нормам. Есть полуэмпирическая нормативная методика для расчета несущей способности для поперечной силы.

Там в неявном виде учтено очень много факторов (см. литературу по теории железобетона) - сцепление берегов трещин, нагельный эффект от предольной арматуры и пр.

Так вот, в Вашем случае, если на опоре нет верхней арматуры, то трещина раскрывается и, если раскроется достаточно сильно - то сцепления берегов трещины не будет. Нагельный эффект от продольной арматуры в явном виде непонятно как учесть. Распора может и не быть - при высоких гибких колоннах - достаточно податливых в горизонтальном направлении. Повиснет все на нижней арматуре и на маленькой сжатой зоне нижней части сечения балки (это если будет распор). Имеем случай, не соответствующий предпосылкам, заложенным в общеизвестную СНиПовскую методику расчета.

Что я хочу этим сказать:

1. Есть в нормах методы для расчета, дающие достаточно достоверные результаты - но при условии соблюдения оговоренных в нормах конструктивных требований.

2. Попытка рассчитывать с помощью нормативных методик конструкции, которые не соответствуют рекомендованным в нормах решениям, - чревата нехорошими последствиями. Эффекты, которые в стандартных нормативных решениях либо отсутствовали (или были пренебрежимо малы), либо были учтены неявно - в нестандартном случае либо появляются их нужно учесть явно (знать бы какие и как!), либо требуют неявного учета с помощью эмпирических коэффициентов по результатам испытаний.

3. Расчет такого рода нестандартных ненормативных конструкций должен вестись с особой осторожностью с экспериментальной проверкой.

[Бахил]

Offtop: engineer_a, и охота тебе столько буков писать? Всё равно в рамках форума обучение невозможно. Хотя и всё правильно написал.

[mainevent100]

Про осторожность и решение нестандартных задач стандартными методами - это все понятно.
А может все проще, чем кажется? Я думаю, что по факту глубокого раскрытия (до нижней арматуры) не будет происходить, т.к. момент будет полностью уходить в пролет.
А угол поворота опорного сечения будет реализован не за счет одной глубокой трещины, а за счет серии неглубоких трещин, расположенных на некотором участке у опоры.
Что касается вариантов скрытой консоли, то, может быть, металлический столик?

[Лоскутов Илья]

Offtop:

Сообщение от mainevent100 Я думаю, что по факту глубокого раскрытия (до нижней арматуры) не будет происходить, т.к. момент будет полностью уходить в пролет.

Типа нет арматуры, нет и момента? Наивно.

[Бахил]

Сообщение от mainevent100 А угол поворота опорного сечения будет реализован не за счет одной глубокой трещины, а за счет серии неглубоких трещин, расположенных на некотором участке у опоры.

Уверен? Не забудь отписаться, после окончания строительства.

[engineer_a]

Белов Н.Н. - Расчет железобетонных конструкций на взрывные и ударные нагрузки

"При возникновении в железобетонной конструкции наклонной трещины и смещении ее берегов под действием внешних сил возникает сложная картина напряженного состояния. В опытах А.А. Гвоздева, А.С. Залесова и И.А. Титова поперечная составляющая сил зацепления в наклонном сечении для балок без хомутов составила 40—50%, для балок с хомутами — до 17% от величины полной поперечной силы. Эксперименты В.П. Митрофанова показали, что силы зацепления в наклонной трещине составляют 7—24% от величины поперечной силы в сечении [48].

Согласно полученным данным, вдоль берегов трещины действуют касательные напряжения т. Перпендикулярно берегам трещины возникают нормальные напряжения с. Величины касательных и нормальных напряжений на поверхностях отрыва зависят от ширины раскрытия трещины и сдвига се граней. Эта тема широко рассмотрена в работах отечественных и зарубежных исследователей [9, 11, 12, 48, 80, 81, 86, 88—901- Она актуальна в приложениях к задачам статического и динамического расчета железобетонных конструкций.

Испытания бетонных блоков с искусственной трещи-пой постоянной ширины на сдвиг показали, что через зацепляющиеся выступы передаются значительные касательные напряжения, достигающие величин 0,8—2,0 МПа [80, 811. IT. Taylor [891 Б экспериментах с бетонными блоками получил близкие результаты, согласно которым предельные значения касательных напряжений т составили 0,3—1,4 МПа и возрастали с увеличением марки бетона (Д,,— сдвиг граней трещины, асп — ширина раскрытия трещины). Нормальные напряжения в трещине, достигнув ве*личин 0,1-0,4 МПа, резко уменьшались и становились перед разрушением растяшвающими.

Изменения размеров щебня слабо влияли на прочность зацепляющихся выступов в трещине. Доля сил зацепления в величине действующей поперечной силы составила 33— 50%, что практически совпадает с результатами опытов А.А. Гвоздева, А.С. Залесова и И.А. Ти юна. Теория расчета железобетонного элемента с трещиной может быть основана на реализации расчетной схемы, отражающей изгиб-но-сдвиговой характер деформаций. Согласно сложившимся представлениям о механизме появления и раскрытия трещины в бетоне, разработана теория прочности бетонных «зубьев»"

Нет верхней арматуты - нет и хомутов - зацепление несет половину нагрузки. Нет распора - нет зацепления - будет обрушение или непригодность к эксплуатации (повиснет на арматуре).

[mainevent100]

Сообщение от engineer_a В опытах А.А. Гвоздева, А.С. Залесова и И.А. Титова поперечная составляющая сил зацепления в наклонном сечении для балок без хомутов составила 40—50%, для балок с хомутами — до 17% от величины полной поперечной силы. Эксперименты В.П. Митрофанова показали, что силы зацепления в наклонной трещине составляют 7—24% от величины поперечной силы в сечении [48]

Сообщение от engineer_a Нет верхней арматуты - нет и хомутов - зацепление несет половину нагрузки

это как? приложил нагрузку 100 т, трещины несут 50 т. приложил нагрузку 200 т, трещины несут 100 т?

Сообщение от Лоскутов Илья Типа нет арматуры, нет и момента? Наивно.

а как же испытания, подтверждающие перераспределение моментов в многопролетных балках и знаменитое выражение "как заармируешь, так и работает"?
откуда же там взяться моменту, если его нечем воспринять? сначала нужно определить, возникает ли момент в этом сечении. Вы уверены, что он там есть?

[Axe-d]

Сообщение от Лоскутов Илья Арка будет начинаться от нижней арматуры, а не от середины сечения

Offtop: А я в середину и не целился, когда рисовал

[engineer_a]

Сообщение от mainevent100 это как? приложил нагрузку 100 т, трещины несут 50 т. приложил нагрузку 200 т, трещины несут 100 т? а как же испытания, подтверждающие перераспределение моментов в многопролетных балках и знаменитое выражение "как заармируешь, так и работает"? откуда же там взяться моменту, если его нечем воспринять? сначала нужно определить, возникает ли момент в этом сечении. Вы уверены, что он там есть?

Если в многопролетной балке на средних опорах нет момента и от весь ушел в пролет - то значит жесткость сечения равна нулю - там сплошная трещина - то есть разрушение.

В Вашем случае рабочая высота сечения стремится к нулю (в растянутой зоне нет арматуры) - соответственно и несущая способность тоже.

При предельной нагрузке перед разрушением за счет зацепления воспринимается половина усилия. Остальное - растяжение и сдвиг нерастрескашихся участков бетона и работа арматуры как нагеля и на растяжение.


В многопролетных балках есть верхняя арматура на опорах, а концы, шарнирноопертые - имеют конструктивное решение, соответствующее нормативным требованиям (заведение стержней за грань опоры и пр.). И если арматура только в нижней зоне на шарнирной опоре - то в верхней зоне трещин нет и она сжата, а нижняя арматура - растянута. А у Вас будет наоборот - верхняя зона без арматуры и растянута с трещинами, а в нижней зоне есть арматура и нижняя зона сжата (неизвестно на сколько) за счет распора (и работы бетона на растяжение, если работой бетона на растяжение не будем пренебрегать). Рабочая высота сечения - стремится к нулю (если не учитывать распор).

Перераспределение усилий допустимо на небольшие величины. ограничиваемые нормами (а не на 100 %) и опять-таки при соблюдении конструктивных требований.

Когда с опоры момент перераспределится уйдет в пролет - на опоре раскроются трещины. Если опора сконструирована не так, как принято в нормах и практике проектирования, - то ее несущую способность без экспериментов не определить никак, даже если сможете рассчитать ширину раскрытия трещин.

Берега трещины не должны расходиться - их от этого удерживает продольная арматура.

В Вашем случае конструкция не упадет только если будет распор - если при прогибе ее разопрет между низкими мощными колоннами и вот там-то за счет сцепления берегов трещин между балкой и колонной и на трении она и будет держаться.

[Кореш]

engineer_a
Спасибо Вам большое.

[mainevent100]

Сообщение от Бахил Уверен? Не забудь отписаться, после окончания строительства.

Бахил, если даже построю и отпишусь, твой ответ будет "да липа это все"

Сообщение от engineer_a жесткость сечения равна нулю - там сплошная трещина - то есть разрушение

ну это как смотреть. если предполагать, что будет одна сплошная трещина, тогда спору нет - разрушение. Вопрос - поворот опорного сечения может быть реализован только за счет обнуления жесткости?.. В шарнирной балки в опорном сечении жесткость вовсе не нулевая, просто поворот ничем не ограничен

Сообщение от engineer_a И если арматура только в нижней зоне на шарнирной опоре - то в верхней зоне трещин нет и она сжата, а нижняя арматура - растянута. А у Вас будет наоборот - верхняя зона без арматуры и растянута с трещинами, а в нижней зоне есть арматура и нижняя зона сжата

почему верхняя зона шарнирной балки сжата на опоре, если момент =0? почему верхняя зона рассматриваемой балки растянута, если в ней момент тоже =0?
Вы расписали картину разрушения из предположения отсутствия перераспределения моментов - это все понятно, она всем легко представляется.
Я интересовался другим моментом, может быть где-то описаны результаты испытания, подтверждающие это. Приведенные цитаты по сцеплению наклонных трещин - на мой взгляд, не тот случай и относятся непосредственно к расчету на Q наклонных сечений.

[Лоскутов Илья]

Сообщение от mainevent100 а как же испытания, подтверждающие перераспределение моментов в многопролетных балках и знаменитое выражение "как заармируешь, так и работает"?

Во всех этих испытаниях присутствует верхняя арматура на опоре. При этом площадь верхней арматуры принята по упругому расчету. И не смотря на это часть момента "сползает" в пролет.

откуда же там взяться моменту, если его нечем воспринять? сначала нужно определить, возникает ли момент в этом сечении. Вы уверены, что он там есть?

В начальный момент времени (пока нет трещины) момент там будет в соответствии с упругим расчетом. Но сразу же (как только уберут опалубку и подпорки) появится трещина, которая (теоретически) раскроется до тех пор пока бетон не сможет воспринимать растягивающее усилие в данной точке. Но скорее всего (вероятность 99,9%) трещина дойдет до нижней арматуры, а нижний защитный слой просто раздавит, в итоге балка повиснет на арматуре.
Offtop:
Если вся эта тема не стеб, то грустно становится...

[engineer_a]

Сообщение от mainevent100 Бахил, почему верхняя зона шарнирной балки сжата на опоре, если момент =0? почему верхняя зона рассматриваемой балки растянута, если в ней момент тоже =0? Вы расписали картину разрушения из предположения отсутствия перераспределения моментов - это все понятно, она всем легко представляется. Я интересовался другим моментом, может быть где-то описаны результаты испытания, подтверждающие это. Приведенные цитаты по сцеплению наклонных трещин - на мой взгляд, не тот случай и относятся непосредственно к расчету на Q наклонных сечений.

Потому, что одно дело, когда у Вас шарнирное опирание балки на консоль колонны или стену, а другое дело - когда в результате разрушения незаармированной балки в месте ее соединения с колонной (без изначальной организации плоскостей разделения) сам собой организовался шарнир с совсем другим расположением площадок опирания.

[Бахил]

Сообщение от mainevent100 Бахил, если даже построю и отпишусь, твой ответ будет "да липа это все"

"Липа" - это твои (да и не только твои) рассуждения. А то, что в натуре происходит это реальность.
Шарнир сделать можно, но только не за счёт верхней арматуры и всяких гипотетических трещин и неконтролируемого разрушения.

[mainevent100]

Сообщение от Лоскутов Илья Во всех этих испытаниях присутствует верхняя арматура на опоре. При этом площадь верхней арматуры принята по упругому расчету

эх, жаль, что не нашелся ни один дурачок, который не попробовал не ставить арматуру в верхнюю зону. кстати, здесь армировали и меньше, чем получалось по упругому расчету.

Сообщение от engineer_a Потому, что одно дело, когда у Вас шарнирное опирание балки на консоль колонны или стену, а другое дело - когда в результате разрушения незаармированной балки в месте ее соединения с колонной сам собой организовался шарнир

да я в целом даже согласен с такими предположениями. Но ведь это предположение. Жаль, что опытных подтверждений этому нет. Можно было бы в ансисе замоделировать и посмотреть, но я не силен..
Бахил, ты не обижайся, я всего лишь тебя процитировал )) что касается реальности - сам видел монолитные перекрытие частных домов толщиной 160 мм на монолитных колоннах (пролеты 4,5 м), которые были заармированы только нижней сеткой. Трещин от собственного веса не было. Что дальше с ними - сказать не могу

[Лоскутов Илья]

Сообщение от mainevent100 кстати, здесь армировали и меньше, чем получалось по упругому расчету.

С этой работой знаком.
Может небольшой просвет на вопрос даст вот это?

[mainevent100]

Сообщение от Лоскутов Илья Может небольшой просвет на вопрос даст вот это?

сложновато применять это на рассматриваемый случай. А фраза

железобетонные балки передают нагрузку на опору преимущественно через сжатый раскос

скорее за мой вариант, т.к., если исходить из этого предположения, то верхняя часть балки, в которой образуются трещины, практически не участвует в передаче Q на опору.

Сообщение от engineer_a Шарнир.pdf

а чем хуже эта схема?
создал тему в разделе ANSYS. Надеюсь кто-нибудь согласится помочь с расчетом, тогда приблизительная схема разрушения будет ясна

[engineer_a]

Схема ваша хороша. Визуально вижу в ней распор.

Мысленно представьте, что одна из опор подвижна в горизонтальном направлении (высокая достаточно гибкая колонна). И получите мою схему.

При толстой жесткой балке малого пролета прогиб ее будет малым, углы поворота на опоре тоже малыми, раскрытие трещин малым, зацепление берегов трещин будет, поперечку воспримет.

При длинной гибкой балке прогиб будет большим, углы поворота достаточно большими, раскрытие трещин тоже будет больше, за счет зацепления нести поперечку будет меньше.

То есть диапазон несущей способности будет весьма большим в зависимости от исходных условий.

Поэтому Ансис это хорошо, но проверять окончательно только экспериментально.

[mainevent100]

Сообщение от engineer_a При длинной гибкой балке прогиб будет большим, углы поворота достаточно большими, раскрытие трещин тоже будет больше, за счет зацепления нести поперечку будет меньше.

например, предварительное напряжение монолитной балки (при больших пролетах это актуально) может значительно снизить прогиб и раскрытие трещин. Но, если честно, надежды на то, что распор чем-то поможет, на мой взгляд, еще меньше (его-то прогнозировать при проектировании вообще трудно).
Если ансис получит схему со срезом на опоре, тогда и испытывать не стоит

[Axe-d]

Сообщение от engineer_a Мысленно представьте, что одна из опор подвижна в горизонтальном направлении (высокая достаточно гибкая колонна). И получите мою схему.

А нижняя арматура в качестве затяжки разве распор не погасит?