14) Основные принципы расчета по II группе предельных состояний.

Расчет по второй группе предельных состояний выполняется с целью предотвращения: развития недопустимых деформаций (расчет прогибов и углов поворота) и колебаний, образования трещин или их чрезмерного раскрытия. Расчет по первой группе предельных состояний является основным и используется при подборе сечений. Расчет по второй группе производится для тех конструкций, которые, будучи прочными, теряют свои качества вследствие чрезмерных прогибов (балки больших пролетов при малой нагрузке), образования трещин (резервуары, напорные трубопроводы) или чрезмерного раскрытия трещин, приводящего к преждевременной коррозии арматуры. Чтобы не допустить наступления во время эксплуатации любого из предельных состояний, вводится система коэффициентов, учитывающих возможные отклонения (в неблагоприятную сторону) различных факторов, под влиянием которых находятся конструкции: коэффициенты надежности по нагрузке, учитывающие изменчивость нагрузок или воздействий; коэффициенты надежности по бетону и арматуре, учитывающие изменчивость их механических свойств; коэффициенты надежности по назначению зданий и сооружений, учитывающие степень их ответственности и капитальности; коэффициенты условий работы, позволяющие оценить некоторые особенности работы материалов и конструкций в целом, которые не могут быть отражены в расчетах прямым путем.

1. Общие сведения

Применение в настоящее время высокопрочных материалов для железобетонных конструкций привело к уменьшению размеров сечений элементов, что обусловило снижение их жесткости и как следствие привело к увеличению прогибов.

Жесткость изгибаемых железобетонных элементов Д в отличие от жесткости конструкций, выполненных из упругих материалов, — величина непостоянная, зависящая от ряда факторов: наличия или отсутствия трещин; статической схемы работы; размера и характера нагрузки; количества арматуры, упрутопласти-ческих свойств бетона и др. Жесткость железобетонных элементов определяется в зависимости от отсутствия в них трещин или их наличия. Появление трещин очень сильно снижает жесткость элемента.

Железобетонные балки и плиты под нагрузкой изгибаются, и как следствие деформаций в растянутой зоне бетона могут образовываться трещины, так как бетон способен удлиняться незначительно. Образование трещин не приводит к разрушению элемента, так как в местах образования трещин продолжает работать стальная арматура. Целый ряд конструкций может нормально эксплуатироваться при наличии в них трещин, размеры которых не превышают ограничений, установленных нормами, но есть элементы, трещины в которых по условиям эксплуатации не допускаются.

Ширина раскрытия трещин зависит от величины и времени действия нагрузки (длительное воздействие нагрузки приводит к развитию трещин). При уменьшении величины нагрузки трещина также уменьшается, так как арматура работает упруго. В предварительно напряженных конструкциях арматура сжимает бетон с помощью искусственно созданных напряжений, и в случае появления трещин они могут полностью закрываться при уменьшении нагрузки или вообще не возникать. Все вышесказанное привело к необходимости для изгибаемых железобетонных элементов выполнять следующие расчеты в приведенной ниже последовательности:

• расчет по образованию трещин;

• расчет ширины раскрытия трещин;

• расчет по закрытию трещин;

• расчет по деформациям (расчет прогибов с учетом наличия или отсутствия в элементе трещин).