DESIGN AND DETAILING OF REINFORCED CONCRETE ELEMENTS UNDER TORSION: NORMATIVE APPROACHES AND PRACTICAL FEATURES

Abstract

У статті розглянуто сучасні нормативні та практичні підходи до розрахунку і конструювання залізобетонних елементів на крутіння відповідно до вимог ДБН В.2.6-98:2009 та ДСТУ Б В.2.6-156:2010. Висвітлено фізичну природу крутіння як складного просторового напружено-деформованого стану, супроводжується виникненням головних розтягувальних і стискальних напружень, орієнтованих під кутом до поздовжньої осі елемента. Проаналізовано особливості роботи залізобетону при дії крутних моментів, механізм утворення просторових похилих тріщин та причини зниження несучої здатності елементів у порівнянні з роботою на згин. Показано, що крутіння у більшості випадків діє сумісно із згином та поперечною силою, що суттєво ускладнює розрахунок і вимагає врахування взаємодії внутрішніх зусиль. У роботі наведено класифікацію крутіння на первинне (рівноважне) та вторинне (від сумісності деформацій), визначено принципові відмінності між ними та особливості врахування в інженерній практиці. Розглянуто випадки, коли розрахунок на крутіння є обов’язковим, а також ситуації, у яких допускається обмеження конструктивним армуванням без детальної перевірки несучої здатності. Детально висвітлено деформаційну модель просторової ферми та концепцію еквівалентного тонкостінного замкненого перерізу, які лежать в основі сучасних нормативних методик розрахунку. Описано принцип визначення дотичних напружень у стінках еквівалентного перерізу, механізм роботи бетонних стиснутих розкосів та роль поперечної і поздовжньої арматури у сприйнятті розтягувальних зусиль. Наведено критерії перевірки граничних станів, зокрема умови недопущення роздавлювання бетонних розкосів, а також особливості вибору кута нахилу стиснутих елементів просторової ферми. У статті проаналізовано сумісну дію крутіння, поперечної сили та згину, наведено умови суперпозиції внутрішніх зусиль і принципи сумарного визначення необхідної площі арматури. Окрему увагу приділено конструктивним вимогам до армування елементів, що працюють на крутіння, зокрема застосуванню замкнених хомутів, рівномірному розміщенню поздовжньої арматури попериметру перерізу та забезпеченню надійного анкерування арматурного каркаса. Розглянуто особливості роботи відкритих тонкостінних перерізів, для яких необхідно враховувати депланацію та додаткові нормальні напруження. Отримані результати узагальнюють сучасні нормативні підходи до розрахунку залізобетонних елементів на крутіння та можуть бути використані при проєктуванні балок, ригелів, рамних і просторових конструкцій, у яких крутіння є визначальним або супутнім фактором напружено-деформованого стану.