4. Расчёт железобетонных элементов по прочности и трещиностойкости

4.1. Расчёт армирования стен камеры шлюза

Расчёт прочности при расчётных нагрузках позволяет определить площадь поперечного сечения арматуры в лицевой и тыловой гранях стен камеры шлюза.

Расчёт выполняется как для внецентренно сжатых элементов в соответствии со СНиП 2.06.08–87.

Для прямоугольных сечений расчёт производится по формулам:

(1)

(2)

Для расчётов принимаем:

бетон марки В30 с расчётным сопротивлением сжатию R_b = 17 МПа (173 кгс/см² = 1730 т/м²), растяжению R_bt = 1.2 МПа (12.2 кгс/см² = 122 т/м²);
арматуру класса A–III с расчётным сопротивлением стали сжатию R_s_с = 365 МПа (3750 кгс/см² = 37500 т/м²), растяжению R_s = 365 МПа (3750 кгс/см² = 37500 т/м²);
g_lc – коэффициент сочетания нагрузок, g_lc = 1;
g_n – коэффициент надёжности, g_n = 1.15;
g_c – коэффициент условия работы, g_c = 1.1;
g_b – коэффициент условия работы бетона, g_b = 1.1;
g_s – коэффициент условия работы арматуры, g_s = 1.1;
N – равнодействующая нормальных сил, действующих в сечении;
M – суммарный изгибающий момент в сечении;
A_s – площадь сечения арматуры, расположенной в растянутой зоне;
A¢_s – площадь сечения арматуры, расположенной в сжатой зоне;
e – расстояние от точки приложения продольной силы до равнодействующей усилий в арматуре;
x – высота сжатой зоны (бетона);
b – ширина прямоугольного сечения, b = 1 м;
a, a¢ – толщина защитного слоя для растянутой и сжатой арматуры, a = a¢ = 0.05 м;
h₀ – рабочая высота сечения, h₀ = b_ст – a = 6,2 – 0.05 = 6.15 м;

4.1.1. Эксплуатационный случай

SM_Э = 2755,46 т^.м;

SN_Э = SP^ст_верт,Э =1898.93 т.

Принимаем симметричное армирование A_s = A¢_s, тогда

Определяем высоту сжатой зоны бетона:

x===1.04 м.

Расчёт сечений, нормальных к продольной оси элемента, когда внешняя сила действует в плоскости оси симметрии сечения и арматура сосредоточена у перпендикулярных к указанной плоскости граней элемента, необходимо производить в зависимости от соотношения между относительной высотой сжатой зоны бетона x и относительной граничной высотой сжатой зоны бетона x_R, при которой предельное состояние наступает одновременно с достижением в растянутой арматуре напряжения, равному расчётному сопротивлению R_s с учётом соответствующих коэффициентов условий работы арматуры.

Относительная высота сжатой зоны:

ξ===0.17.

Изгибаемые элементы должны удовлетворять условию:

x £ x_R.

Для элементов, симметричных относительно плоскости действия момента и нормальной силы, нормированных ненапрягаемой арматурой, граничные значения принимают по таблице 16 (СНиП 2.06.08–87, стр. 14). Для бетона класса В30 и классе арматуры A–III принимаем x_R = 0.6.

x = 0.17£ x_R = 0.6 – условие выполняется.

Эксцентриситет относительно середины стенки составит:

===1.45 м.