Determination of the compressed zone shape of concrete in reinforced concrete T-section beams under biaxial bending = Визначення форми стиснутої зони бетону залізобетонних таврових балок, які зазнають косого згинання

Abstract

The method of the calculation case determining for biaxial bent reinforced concrete T-shaped elements using a complete concrete deformation diagram is presented. Analytical dependences are presented in tabular form, according to which it is possible to determine the neutral line position case in the cross-section of the reinforced concrete element. The given analytical dependences use the concrete relative strains level in the most compressed fiber. It allows the determination of the change of the neutral line position from the beginning of loading till the destruction moment of the reinforced concrete beam element. This approach will allow to determine both the bearing capacity and the serviceability limit state of biaxial bent reinforced concrete T-section beams

Викладено методику визначення випадку розрахунку залізобетонних елементів з тавровим поперечним перерізом на дію косого згинання з використанням повної діаграми деформування бетону. Проаналізовано напружено-деформований стан залізобетонних таврових балок, для опису якого необхідно знати, як у поперечному перерізі розташовується нейтральна лінія, положення якої характеризується такими параметрами: висотою стиснутої зони Х, кутом нахилу θ нейтральної лінії до горизонтальної вісі та рівнем відносних деформацій бетону в найбільш стиснутій фібрі ηm. Складність визначення параметрів полягає у різноманітності форм, яких може набувати стиснута зона бетону: трикутник, трапеція, п’ятикутник та шестикутник Представлено три групи форм, кожна з яких містить у собі чотири випадки розташування нейтральної лінії в перерізі. Продемонстровано, як відбувається перехід однієї форми стиснутої зони в іншу при збільшенні кута нахилу зовнішньої силової площини в кожній з трьох груп форм. Вивчено, які граничні випадки можуть виникати при переході від однієї форми до іншої. Зазначено, за якими виразами визначається приналежність до однієї з трьох груп форм. Представлено у табличній формі аналітичні залежності, за якими можна визначити випадок положення нейтральної лінії у перерізі залізобетонного елемента. У наведених аналітичних залежностях використовується рівень відносних деформацій бетону в найбільш стиснутій фібрі поперечного перерізу залізобетонного елемента таврового профілю, що дає змогу визначати зміну положення нейтральної лінії від початку прикладання навантаження до моменту руйнування залізобетонного балкового елемента. Такий підхід дозволить виконувати розрахунки залізобетонних таврових балок, що зазнають косого згинання, як за несучою здатністю, так і за придатністю до нормальної експлуатації