Библиотека KaTeX не загрузилась (нет доступа в интернет). Формулы показаны в исходной записи TeX — содержание отчёта от этого не меняется.

Кручение: упрощённый расчёт по нормальному сечению

СП 63.13330.2018 с Изменениями № 1, 2, пп. 8.1.36–8.1.38, условие (8.75). Отчёт от 09.10.2026 19:21

По п. 8.1.38 допускается производить расчёт на действие крутящего момента, не рассматривая пространственные сечения при определении крутящего момента от внешней нагрузки, — из условия (8.75) по крутящему моменту \(T_1\) в нормальном сечении элемента. Прочность между пространственными сечениями по п. 8.1.37 проверяется при этом по условию (8.66).

1. Исходные данные

ВеличинаОбозн.ЗначениеЕд.
Ширина сечения\(b\)300мм
Высота сечения\(h\)500мм
До центра угловых стержней (для схемы)\(a\)40мм
Бетон—B25—
Продольная арматура—А500—
угловые стержни у нижней грани—2Ø16—
угловые стержни у верхней грани—2Ø16—
промежуточные у нижней грани—нет—
промежуточные у верхней грани—нет—
промежуточные у каждой боковой грани—1Ø12—
Поперечная арматура — замкнутые хомуты—А400, Ø10 с шагом 75 мм—
Крутящий момент в нормальном сечении\(T_1\)45кН·м

2. Расчётные характеристики

Обозн.ЗначениеЕд.Основание
\(R_b\)13.05МПатаблица 6.8, п. 6.1.12
\(R_s\)435МПатаблица 6.14 в редакции Изменения № 1
\(R_{sw}\)280МПатаблица 6.15
\(A_{sw,1}\)78.5мм²одна ветвь хомута Ø10 — таблица 1 ГОСТ 34028-2016

Площадь продольной арматуры у грани \(A_{s,1}\) — по таблице 1 ГОСТ 34028-2016. Угловой стержень расположен у двух граней и входит в площадь у каждой из них.

ГраньСтержни у граниA_s,1, мм²
у нижнейугловые 2Ø16402.2
у боковойугловой нижний Ø16, угловой верхний Ø16, промежуточные 1Ø12515.3
у верхнейугловые 2Ø16402.2
\[\text{у нижней грани:}\quad A_{s,1}=2\cdot 201.1=402.2\ \text{мм}^2\]
\[\text{у боковой грани:}\quad A_{s,1}=201.1+201.1+113.1=515.3\ \text{мм}^2\]
\[\text{у верхней грани:}\quad A_{s,1}=2\cdot 201.1=402.2\ \text{мм}^2\]

3. Прочность между пространственными сечениями — п. 8.1.37

\[T_1\le 0{,}1R_b\,b^2h \qquad (8.66)\]

\(b\) и \(h\) — меньший и больший размеры поперечного сечения: \(b=300\) мм, \(h=500\) мм.

\[0{,}1R_b\,b^2h=0{,}1\cdot 13.05\cdot 300^2\cdot 500=58725000\ \text{Н}\cdot\text{мм}=58.725\ \text{кН}\cdot\text{м}\]
\[T_1=45\ \text{кН}\cdot\text{м}\ \le\ 58.725\ \text{кН}\cdot\text{м}\]

Условие (8.66) выполняется.

4. Расчёт по крутящему моменту в нормальном сечении — п. 8.1.38

\[T_1\le T_{sw,1}+T_{s,1} \qquad (8.75)\]
\[T_{sw,1}=q_{sw,1}\,\delta\,Z_1Z_2 \quad (8.76);\qquad T_{s,1}=0{,}5R_sA_{s,1}Z_2 \quad (8.77)\]
\[q_{sw,1}=\frac{R_{sw}A_{sw,1}}{s_w} \quad (8.71);\qquad \delta=\frac{Z_1}{2Z_2+Z_1} \quad (8.73)\]

\(T_1\) — крутящий момент в нормальном сечении элемента; \(Z_1\) — длина стороны сечения у рассматриваемой растянутой грани, \(Z_2\) — длина другой стороны. Отношение \(q_{sw,1}Z_1/(R_sA_{s,1})\) принимают от 0,5 до 1,5; за этими пределами учитывают такое количество продольной или поперечной арматуры, при котором отношение оказывается в пределах. Расчёт производится для арматуры у каждой рассматриваемой грани — нижней, боковой и верхней.

\[q_{sw,1}=\frac{280\cdot 78.5}{75}=293.0667\ \text{Н/мм}\]

4.1. Растянута нижняя грань, сжатая зона у верхней грани

\[Z_1=300\ \text{мм};\qquad Z_2=500\ \text{мм};\qquad A_{s,1}=402.2\ \text{мм}^2\]
\[R_sA_{s,1}=435\cdot 402.2=174957\ \text{Н}\]
\[\frac{q_{sw,1}Z_1}{R_sA_{s,1}}=\frac{293.0667\cdot 300}{174957}=0.5025\]

Отношение в пределах от 0,5 до 1,5.

\[\delta=\frac{Z_1}{2Z_2+Z_1}=\frac{300}{2\cdot 500+300}=0.23076923\]
\[T_{sw,1}=q_{sw,1}\,\delta\,Z_1Z_2=293.0667\cdot 0.23076923\cdot 300\cdot 500=10144615\ \text{Н}\cdot\text{мм}=10.145\ \text{кН}\cdot\text{м}\]
\[T_{s,1}=0{,}5R_sA_{s,1}Z_2=0{,}5\cdot 174957\cdot 500=43739250\ \text{Н}\cdot\text{мм}=43.739\ \text{кН}\cdot\text{м}\]
\[T_1=45\ \text{кН}\cdot\text{м}\ \le\ T_{sw,1}+T_{s,1}=10.145+43.739=53.884\ \text{кН}\cdot\text{м}\]
Предупреждение — сравнение с расчётом по пространственным сечениям (не требование свода). Для арматуры у этой грани \(r=q_{sw,1}Z_1/(R_sA_{s,1})=0.5025\) после поправки и \(r\delta=0.5025\cdot 0.23076923=0.116<0.1178\). Наименьшая по \(C\) правая часть условия (8.67) с формулами (8.68)–(8.72) равна \(1{,}8Z_2R_sA_{s,1}\sqrt{r\delta}\), правая часть условия (8.75) с формулами (8.76), (8.77) — \(Z_2R_sA_{s,1}(r\delta+0{,}5)\). Их отношение \(\dfrac{r\delta+0{,}5}{1{,}8\sqrt{r\delta}}=\dfrac{0.116+0{,}5}{1{,}8\sqrt{0.116}}=1.0049\) больше единицы при \(r\delta<(0{,}9-\sqrt{0{,}31})^2\approx 0{,}1178\): здесь упрощённый расчёт даёт несущую способность на 0,5 % больше, чем расчёт по пространственным сечениям. При таком \(r\delta\) наиболее опасная длина проекции \(C=Z_1/\sqrt{r\delta}\) не упирается в пределы п. 8.1.38, поэтому отношение точное. Рекомендуется проверить элемент расчётом по пространственным сечениям — программа «Прочность при действии крутящего момента».

4.2. Растянута боковая грань, сжатая зона у другой боковой грани

\[Z_1=500\ \text{мм};\qquad Z_2=300\ \text{мм};\qquad A_{s,1}=515.3\ \text{мм}^2\]
\[R_sA_{s,1}=435\cdot 515.3=224155\ \text{Н}\]
\[\frac{q_{sw,1}Z_1}{R_sA_{s,1}}=\frac{293.0667\cdot 500}{224155}=0.6537\]

Отношение в пределах от 0,5 до 1,5.

\[\delta=\frac{Z_1}{2Z_2+Z_1}=\frac{500}{2\cdot 300+500}=0.45454545\]
\[T_{sw,1}=q_{sw,1}\,\delta\,Z_1Z_2=293.0667\cdot 0.45454545\cdot 500\cdot 300=19981818\ \text{Н}\cdot\text{мм}=19.982\ \text{кН}\cdot\text{м}\]
\[T_{s,1}=0{,}5R_sA_{s,1}Z_2=0{,}5\cdot 224155\cdot 300=33623325\ \text{Н}\cdot\text{мм}=33.623\ \text{кН}\cdot\text{м}\]
\[T_1=45\ \text{кН}\cdot\text{м}\ \le\ T_{sw,1}+T_{s,1}=19.982+33.623=53.605\ \text{кН}\cdot\text{м}\]

4.3. Растянута верхняя грань, сжатая зона у нижней грани

\[Z_1=300\ \text{мм};\qquad Z_2=500\ \text{мм};\qquad A_{s,1}=402.2\ \text{мм}^2\]
\[R_sA_{s,1}=435\cdot 402.2=174957\ \text{Н}\]
\[\frac{q_{sw,1}Z_1}{R_sA_{s,1}}=\frac{293.0667\cdot 300}{174957}=0.5025\]

Отношение в пределах от 0,5 до 1,5.

\[\delta=\frac{Z_1}{2Z_2+Z_1}=\frac{300}{2\cdot 500+300}=0.23076923\]
\[T_{sw,1}=q_{sw,1}\,\delta\,Z_1Z_2=293.0667\cdot 0.23076923\cdot 300\cdot 500=10144615\ \text{Н}\cdot\text{мм}=10.145\ \text{кН}\cdot\text{м}\]
\[T_{s,1}=0{,}5R_sA_{s,1}Z_2=0{,}5\cdot 174957\cdot 500=43739250\ \text{Н}\cdot\text{мм}=43.739\ \text{кН}\cdot\text{м}\]
\[T_1=45\ \text{кН}\cdot\text{м}\ \le\ T_{sw,1}+T_{s,1}=10.145+43.739=53.884\ \text{кН}\cdot\text{м}\]
Предупреждение — сравнение с расчётом по пространственным сечениям (не требование свода). Для арматуры у этой грани \(r=q_{sw,1}Z_1/(R_sA_{s,1})=0.5025\) после поправки и \(r\delta=0.5025\cdot 0.23076923=0.116<0.1178\). Наименьшая по \(C\) правая часть условия (8.67) с формулами (8.68)–(8.72) равна \(1{,}8Z_2R_sA_{s,1}\sqrt{r\delta}\), правая часть условия (8.75) с формулами (8.76), (8.77) — \(Z_2R_sA_{s,1}(r\delta+0{,}5)\). Их отношение \(\dfrac{r\delta+0{,}5}{1{,}8\sqrt{r\delta}}=\dfrac{0.116+0{,}5}{1{,}8\sqrt{0.116}}=1.0049\) больше единицы при \(r\delta<(0{,}9-\sqrt{0{,}31})^2\approx 0{,}1178\): здесь упрощённый расчёт даёт несущую способность на 0,5 % больше, чем расчёт по пространственным сечениям. При таком \(r\delta\) наиболее опасная длина проекции \(C=Z_1/\sqrt{r\delta}\) не упирается в пределы п. 8.1.38, поэтому отношение точное. Рекомендуется проверить элемент расчётом по пространственным сечениям — программа «Прочность при действии крутящего момента».
Растянутая граньZ₁, ммZ₂, ммT_sw,1, кН·мT_s,1, кН·мT_sw,1 + T_s,1, кН·мУсловие (8.75)rδ
нижняя30050010.14543.73953.884выполняется0.116 < 0,1178 — см. предупреждение
боковая50030019.98233.62353.605выполняется0.2971
верхняя30050010.14543.73953.884выполняется0.116 < 0,1178 — см. предупреждение

Условие (8.75) выполняется для арматуры у каждой грани.

Примечания

Предупреждение: у нижней грани rδ = 0,1160 < 0,1178: упрощённый расчёт по (8.75) даёт здесь на 0,5 % больше, чем расчёт по пространственным сечениям (8.67), — проверьте элемент расчётом по пространственным сечениям. Отношение \((r\delta+0{,}5)/(1{,}8\sqrt{r\delta})\) правых частей (8.75) и (8.67) больше единицы при \(r\delta<0{,}1178\); вывод — в разделе грани.
Предупреждение: у верхней грани rδ = 0,1160 < 0,1178: упрощённый расчёт по (8.75) даёт здесь на 0,5 % больше, чем расчёт по пространственным сечениям (8.67), — проверьте элемент расчётом по пространственным сечениям. Отношение \((r\delta+0{,}5)/(1{,}8\sqrt{r\delta})\) правых частей (8.75) и (8.67) больше единицы при \(r\delta<0{,}1178\); вывод — в разделе грани.

Итог

Прочность при действии крутящего момента обеспечена: выполнены условия (8.66) и (8.75).