розділ 2).
За результатами випробувань [80] бетонна шпонка має такий же характер руйнування як і бетонний куб або циліндр при розколюванні осьовими стискуючими силами. Тому для розрахунку бетонних шпонок на зріз використана та сама залежність, що і для визначення міцності бетону на розтяг методом розколювання кубів або циліндрів:
Rbt = 2 Sh / ( ??Ad ) ,(3.58)
Sh - руйнівне навантаження (зсуваюча сила для шпонки);
Ad - площа робочого перерізу (площа зрізу).
Звідси знаходимо несучу здатність бетонної шпонки:
Sh = ? Ad Rbt / 2 . (3.59)
Результати випробувань [80] показують, що міцність шпонки залежить також від ії конфігурації. Для урахування цього в формулу (3.59) вводимо коефіцієнт форми робочого перерізу ?d:
Sh = 1,57 ?d Ad Rbt . (3.60)
За даними дослідів [80] ?d приймають: для квадратних шпонок 1,0, прямокутних з більшою стороною, орієнтованою уздовж дії зсуваючої сили - 1,1; круглих - 0,9; ромбоподібних - 0,8.
Несуча здатність армованих шпонок вичерпується при розриві бетону шпонки у шві з'єднання плит. До цього бетон і арматура працюють сумісно. При такому характері роботи і виді руйнування урахувати наявність арматури в шпонці можна приведенням її площі до еквівалентної площі бетону через співвідношення ? = Es / Eb . Оскільки наявність арматури збільшує міцність бетону шпонок на відрив (за результатами дослідів [80] у середньому на 30%), то в розрахункову формулу (3.60) для армованих шпонок необхідно ввести числовий коефіцієнт 1,57?1,3=2,0.
Армування робочого перерізу шпонки жорсткою арматурою з профільованого металу порівняно з гнучкою є більш ефективним. За даними дослідів [80] при однаковій площі арматури у перерізі зрізу несуча здатність шпонок з жорсткою арматурою збільшується до 25%.
Розрахунок армованих шпонок виконують за формулою:
Sh ? 2 ?d ?sd Ared Rbt . (3.61)
де ?sd - коефіцієнт умов роботи арматури шпонки, який приймають рівним 1,0 для гнучкої арматури і 1,25 для жорсткої;
Ared = Ad + ? Asd - приведена площа робочого перерізу шпонки;
Asd - площа арматури, нормально орієнтованої до перерізу зсуву.
Розрахунок залізобетонних шпонок на зминання виконують за формулою:
Sh ? ?d ld Rb. (3.62)
де Sh - зсуваюча сила, що передається на шпонку; ?d - менша товщина з двох об'єднуваних плит; ld - ширина шпонки.
При проектуванні армованих шпоночних з'єднань з умов витривалості з деяким запасом, що урахувує підвищені вимоги до надійності з'єднання, на основі експериментальних даних [81] можна рекомендувати, щоб при зміні коефіцієнта асиметрії циклу навантаження в межах 0,3...0,5 зусилля на шпонку від нормативних навантажень не перевищувало 50% статичного руйнівного. У цьому випадку витривалість залізобетонних шпонок визначають за формулою:
Srh = ?d ?sd Ared Rbtn , (3.63)
де Srh - межа витривалості шпонки при коефіцієнті асиметрії циклу навантаження ?м = 0,3...0,5; Rbtn - нормативний опір бетону осьовому розтягу.
3.7. Удосконалення методики розрахунку мостових балок з багаторядовою каркасною арматурою за 2-ю групою граничних станів
Потреба більш точного розрахунку балок прольотних будов з багаторядовою каркасною арматурою за 2-ю групою граничних станів виникає як при перерахунку існуючих мостів на нові експлуатаційні навантаження, так і при проектуванні їх реконструкції та розширення [99].
Мостові балки цього типу мають ряд конструктивних особливостей, які впливають на їх напружено-деформований стан в стадії експлуатаціїї. Насамперед, це тонкостінний тавровий переріз і армування зварними каркасами особливого типу з багаторядовим розміщенням арматурних стержнів великих діаметрів без зазорів по висоті і з відносно великою кількістю арматури в розтягнутій зоні при мінімальній ширині ребра балки. Таким чином, у невеликій площі бетону зосереджена значна кількість арматури, а умовний процент армування розтягнутої зони складає 4...6%. Через відповідні проміжки стержні поздовжньої арматури з'єднані між собою зварними швами і створюють плоскі арматурні каркаси, в яких поздовжня робоча арматура розміщена у декілька рядів без зазорів по висоті. Другою особливістю цих балок є Т-подібний переріз з малою товщиною ребра і полиці при досить значній висоті, яка для різних довжин розрахункових прольотів становить від 1/11,6 до 1/17,3. Крім того, в ребрі балки розміщена значна кількість відігнутої і поздовжньої (конструктивної) арматури, яка впливає на роботу розтягнутої частини нормальних перерізів з тріщинами.
При перерахунку існуючих мостових балок на експлуатаційні навантаження необхідно також ураховувати попередній період їх тривалої експлуатації. Насамперед це стосується роботи бетону стиснутої зони. Проведені експериментальні дослідження фізико-механічних властивостей бетону у віці більше 30-ти років на висверлених з балок циліндричних зразках-кернах [98, 293], показали, що при експлуатаційних навантаженнях і навіть вище їх верхньої межі (0,65...0,70 від граничних) при короткочасному навантаженні має місце лінійна залежність між напруженнями і повними деформаціями бетону. Коефіцієнт пружності бетону ? змінюється незначно, тому при розрахунку параметрів напружено-деформованого стану і жорсткості балок при короткочасній дії експлуатаційного навантаження його можна приймати постійним, а модуль деформацій за даними проведених досліджень [98, 293] складає певну частку від початкового модуля пружності E'b = (0,85...0,9) Eb.
Проведені натурні випробування прольотних будов за ТП вип.56 і окремих балок [88, 96, 100, 103] показали, що розрахунки за другою групою граничних станів за