15. Стадии напряжённо-деформированного состояния железобетонных элементов.

1я стадия до образования трещин в растянутой зоне элемента (начальная часть работы, окончание)

А)Начало 1ой стадии, малые нагрузки.

В начале 1 стадии эпюра нормальных напряжений в сжатой и растянутой зоне – треугольная. Усилия в растянутой зоне в основном воспринимает бетон. Роль растянутой зоны незначительна. Это наблюдается при нагрузках, составляющих 15-20% от разрушающей нагрузки.

б ) В конце 1ой стадии при увеличении нагрузки развиваются неупругие деформации в растянутой зоне бетона и эпюра напряжений в данной зоне становиться криволинейной, а величина напряжений приближается к временному сопротивлению бетона растяжений.

Когда деформации растянутой зоны достигли своих предельных значений, наступает конец 1ой стадии. По 1ой стадии напряженных состояний производят расчет на образование трещин.

2я стадия напряженного состояния

При дальнейшем увеличении нагрузки в растянутой зоне бетона образуются трещины и бетон постепенно выключается из работы. Наступает 2я стадия работы – это раскрытие растянутых трещин в растянутой зоне бетона.

В местах появления трещин, растягивающие усилия воспринимаются рабочей арматурой и частично бетоном над трещинами. На участках между трещинами арматура и бетон работают совместно, т.к. сцепление между арматурой и бетоном ненарушено. Эпюра нормальных напряжений в сжатой зоне бетона по мере увеличения нагрузки постепенно искривляется за счет развития неупругих деформаций.

К концу второй стадии в арматуре также начинают появляться неупругие деформации, что свидетельствует о приближении напряжений в арматуре к пределу текучести арматуры в стали. Это является окончанием второй стадии.

По 2ой стадии производится расчет на раскрытие, рост трещин и определяют прогибы элемента. 2я стадия работы сохраняется продолжительное время и характерна для эксплуатационных нагрузок, при этом критическая нагрузка этой стадии составляет 75% от разрушающей.

3я стадия напряженного состояния – стадия разрушения ж.б. элемента. По продолжительности самая короткая. Напряжения в арматуре достигают физического или условного предела текучести. Напряжения в бетоне сжатой зоне достигают расчетных сопротивлений бетона – сжатию.

Характерно 2 случая разрушения ж..б. элемента:

1сл. Пластическая характеристика разрушения наблюдается у нормально-армированных элементов (нормально-армированный элемент – эл. в которых полностью используется несущая сп. арматуры). Разрушение начинается с появлением текучести в арматуре, в следствии чего растет прогиб элемента, интенсивно ум. высота сжатой зоны бетона за счет роста трещин по высоте сечения. Деформация участка на которой наблюдается текучесть арматуры и пластич. деформ. бетона возрастают при постоянной нагрузки (этот участок называется пластическим шарниром). Эпюра напряжений в сжатой зоне бетона имеет криволинейный характер и близка к кубической параболе, у высокопрочных элементов – близка к треугольнику.

Учитывая, что в момент разрушения арматура и бетон достигли предельного состояния, можно составить уравнения равновесия внешних и внутренних усилий для определения несущих способн. изгибаемых и внецентренно сжатых элементов.

2 сл. Разрушение элемента с избыточным содержанием арматуры.

Р азрушение в этом случае внезапно (хрупкое разрушение) в результате полного исчерпания несущей способности бетона сжатой зоны при неполном исчерпании несущей способности рабочей арматуры.

Такие элементы являются переармированными, которые не рекомендуется применять. Однако, эти элементы допускается применять в случаях, когда площадь сечения арматуры минимальная расчетом по 2ой группе предельных состояний или когда арматура применяется по конструктивным требованиям.