22.Стадии ндс изгибаемых жбк обычных и преднапряженных

Стадии ндс изгибаемых жбк обычных

I стадия - стадия упругой работы элемента, от начала загружения до момента образования первой трещины. В начальной стадии загружения балки эпюра нормальных напряжений близка к треугольной, усилия в растянутой зоне, в основном, воспринимаются бетоном. Роль растянутой арматуры незначительна. С увеличением нагрузки в бетоне растянутой зоны развиваются неупругие деформации, эпюра напряжений становится криволинейной. Величина напряжений приближается к временному сопротивлению бетона на осевое растяжение. За расчетную эпюру I стадии принимают треугольную эпюру напряжений в сжатой зоне и для упрощения прямоугольную - в растянутой зоне нормального сечения с ординатой Rbt,ser

а) схема усилий (начало I стадии); б) расчетная схема (конец I стадии)

По стадии I производятся расчеты по образованию трещин и определяют прогибы конструкций.

II стадия - от начала появления трещин в растянутой зоне бетона до появления заметных неупругих деформаций в растянутой арматуре.

а) схема усилий: б) расчетная схема

С увеличением нагрузки в бетона растянутой зоны появляются и интенсивно развиваются нормальные трещины. В сечениях с трещинами растягивающие усилия воспринимаются армату­рой и бетоном над трещиной под нулевой линией, на участках между трещинами - совместно бетоном и арматурой. При дальнейшем увеличение нагрузки возрастает ширина раскрытия трещин и их длина. Высота сжатой зоны бетона уменьшается. Конец стадии II характеризуется началом заметных неупругих деформаций в арматуре. По мере увеличения нагрузки эпюра нормальных напряжений в бетоне сжатой зоны постепенно искривляется, напряжения в арматуре приближаются к пределу текучести Rs. Величина максимального значения напряжения перемещается с края в глубину сечения. Стадия II сохраняется значительное время, характерна для эксплуатационных нагрузок.

По стадии II выполняется расчет по раскрытию трещин.

III стадия - стадия разрушения, самая непродолжительная. В этой стадии напряжения в растянутой арматуре достигают величины расчетного сопротивления, а в бетоне сжатой зоны - временного сопротивления сжатию. Бетон растянутой зоны из работы элемента почти полностью исключается.

Криволинейность эпюры нормальных напряжений в сжатой зоне бетона становится ярко выраженной. Бетон растянутой зоны из работы почти полностью исключается. Сокращается высота сжатой зоны бетона вследствие образования пластического шарнира, резко увеличивается прогиб балки.

1 случай. Разрушение железобетонной балки начинается с арматуры растянутой зоны и заканчивается раздроблением бетона сжатой зоны. Разрушение носит пластический характер. 2 случай. При избыточном содержании растянутой арматуры происходит хрупкое (внезапное) разрушение от полного исчерпания несущей способности сжатой зоны бетона при неполном использовании прочности растянутой арматуры.

а) схема усилий 1 и 2 случая; б) расчетная схема

III стадия напряженно-деформированного состояния заложена в основу расчета прочности изгибаемых элементов по нормальному сечению.

Стадии ндс изгибаемых жбк с напрягаемой арматурой

I стадия – Отличие - вследствие погашения предварительного обжатия бетона нагрузка, при которой происходит образование первых трещин, превышает в 2...3 раза такую же нагрузку железобетонных элементов без предварительного напряжения. Возрастает высота сжатой зоны бетона.

II стадия – схожа.

Интервал между I и III стадиями значительно сокращается. В растянутой зоне бетон между трещинами работает совместно с арматурой. В сжатой зоне эпюра напряжений из-за пластических деформаций значительно искривляется.

В конце II -ой стадии появляются неупругие деформации в растянутой арматуре постепенно погашающие предварительное напряжение .

III стадия - разрушение изгибаемого элемента. При достижении равенства суммарной величины неупругих деформаций величинам предварительного растяжения арматуры происходит полное погашение предварительного напряжения арматуры. В дальнейшем предварительно напряженный железобетонный элемент начинает работать аналогично элементу с ненапрягаемой арматурой.

Таким образом, предварительное напряжение обеспечивает удлинение работы упругой стадии (I стадии напряженно-деформированного состояния). При этом нагрузка, при которой появляются трещины в таком элементе, составляет 70-80 % от разрушающей. В конструкциях без предварительного напряжения появление трещин происходит при нагрузке 10 -15 % от разрушающей.

Стадии ндс в наклонных сечениях изгибаемого жбк с ненапрягаемой арматурой

Совместное действие изгибающего момента М и поперечной силы Q вносит особенности в напряженное состояние приопорных участков. Они способствуют возникновению нормальных и касательных напряжений, характеризующимися главными растягивающими и сжимающими напряжениями. В момент образования трещин главные растягивающие напряжения достигают временного сопротивления бетона растяжению

Главные напряжения действуют под углом к продольной оси элемента.

В наклонных сечениях элементов также можно выделить три стадии напряженно-деформированного состояния:

I стадия - относится к работе элемента под нагрузкой перед образованием трещин. В начальной стадии нагружения железобетонного элемента продольные деформации бетона в нормальном сечении распределяются по закону близко к линейному (рис.2.7). При дальнейшем нагружении образуются микротрещины в растянутой зоне бетона. Эпюры нормальных σ_ь и касательных τ_ь напряжений сильно искривляются.

II стадия - образование и развитие трещин. На этом этапе происходит перераспределение деформаций в нормальных сечениях, пересекающих наклонную трещину (рис.2.8). Возрастают деформации укорочения над наклонной трещиной. При приближении к опоре такие деформации превращаются в деформации удлинения; бетон в растянутой зоне между трещинами выключается из работы. В сжатой зоне с ростом нагрузки увеличиваются деформации сдвига. Максимальные касательные напряжения наблюдаются в вершине наклонной трещины. Образуется критическая наклонная трещина, по которой при дальнейшем увеличении нагрузки происходит разрушение элемента.

Рис.2.7

Рис.2.8

Ill стадия - происходит раздробление бетона в сжатой зоне или разрушение элемента между наклонными трещинами. Распределение эпюр нормальных и касательных напряжений (σ_ь и τ_ь) приведено на рис. 2.9.

Рис.2.9

Наличие поперечной арматуры влияет на характер разрушения элементов по наклонному сечению , при этом увеличивается высота сжатой зоны бетона и уменьшается длина проекции наклонного сечения.

Железобетонные изгибаемые элементы по наклонному сечению могут разрушаться по одной из трех характерных причин:

- от действия поперечной силы (рис.2.10 а) при взаимном сдвиге двух частей по

вертикале изгибаемого элемента. Действие поперечной силы воспринимает поперечная и отогнутая арматура и бетон. При образовании наклонных трещин касательные напряжения достигают максимума τ_max = σ_mt = Q/bh_о ≥ R_bt, где τ_max максимальное касательное напряжение; σ_mt - главные растягивающие напряжения в уровне нулевой линии. Касательные напряжения равномерно распределяются по всему сечению, что обеспечивает раскрытие наклонных трещин одинаковое по всей длине.

- от действия изгибающего момента М (рис2.10 б) когда происходит взаимный

поворот двух частей изгибаемого элемента относительно центра тяжести сжатой зоны бетона, разделенной наклонной трещиной. С возрастанием изгибающего момента главные растягивающие напряжения достигают величины σ_mt > R_bt,ser .Вследствие этого образуется наклонная трещина. В этом случае включается в работу продольная и поперечная арматура, находящаяся в наклонной трещине. При достижении напряжений в арматуре физического предела текучести С_у происходит разрушение элемента;

- от действия главных сжимающих напряжений σ_mc (рис.2.10 в) - при достижении условия σ_mc > R_b при небольшой ширине сечения конструкции, когда разрушение происходит из-за раздробления бетона по наклонной полосе между двумя трещинами.

Рис. 2.10