
- •Лекция №1. Сущность железобетона. Сущность предварительно напряженного железобетона. Физико-механические свойства бетона: деление бетона по ряду признаков, структура бетона, усадка бетона.
- •1.1. Сущность железобетона.
- •1.2. Сущность предварительно напряженного железобетона.
- •1.3. Физико-механические свойства бетона: деление бетона по ряду признаков, структура бетона, усадка бетона.
- •Лекция №2. Физико-механические свойства бетона: прочность бетона, классы и марки бетона, деформативность бетона, модуль деформаций бетона. Физико-механические свойства арматуры.
- •2.1. Прочность бетона.
- •2.2. Классы и марки бетона.
- •2.3. Деформативность бетона.
- •2.4. Модули деформаций бетона.
- •2.5. Арматура. Ее физико-механические свойства.
- •Лекция №3. Физико-механические свойства железобетона. Три стадии напряженно-деформированного состояния железобетонных элементов.
- •3.1. Физико-механические свойства железобетона
- •3.2. Три стадии напряженно-деформированного состояния железобетонных элементов.
- •Лекция №4. Метод расчета по предельным состояниям. Три категории требований к трещиностойкости железобетонных элементов. Граничная относительная высота сжатой зоны.
- •4.1. Метод расчета по предельным состояниям (мпс).
- •4.2. Граничная относительная высота сжатой зоны.
- •4.3. Три категории требований к трещиностойкости железобетонных конструкций.
- •Лекция №5. Изгибаемые элементы: конструктивные особенности, расчет прочности по нормальным сечениям элементов прямоугольного профиля.
- •5.1. Конструктивные особенности изгибаемых элементов.
- •5.2. Расчет прочности по нормальным сечениям элементов прямоугольного профиля.
- •Лекция №6. Изгибаемые элементы: два типа задач при расчете изгибаемых элементов прямоугольного сечения с двойной арматурой; расчет прочности по нормальным сечениям элементов таврового профиля.
- •6.1. Элементы прямоугольного профиля с двойной арматурой.
- •6.2. Элементы таврового профиля.
- •7.1. Расчет прочности по наклонным сечениям.
- •Значения коэффициентов bi
- •7.2. Сжатые элементы.
- •8.1. Растянутые элементы.
- •8.2. Конструкции плоских перекрытий.
- •Лекция №9. Железобетонные фундаменты. Отдельные фундаменты колонн: конструкции сборных фундаментов; конструкции монолитных фундаментов; расчет центрально нагруженных фундаментов.
- •9.1. Конструкции отдельных сборных фундаментов.
- •9.2. Конструкции монолитных фундаментов.
- •9.4. Расчет центрально нагруженных фундаментов.
- •Литература.
3.2. Три стадии напряженно-деформированного состояния железобетонных элементов.
Опыты с различными железобетонными элементами – изгибаемыми, внецентренно растянутыми, внецентренно сжатыми с двузначной эпюрой напряжений – показали, что при постепенном увеличении внешней нагрузки можно наблюдать три характерные стадии напряжено-деформированного состояния (рис. 3.3):
стадия I – до появления трещин в бетоне растянутой зоны, когда напряжения в бетоне меньше временного сопротивления растяжению и растягивающие усилия воспринимаются арматурой и бетоном совместно;
стадия II – после появления трещин в бетоне растянутой зоны, когда растягивающие усилия в местах, где образовались трещины, воспринимаются арматурой и участком бетона над трещиной, а на участках между трещинами – арматурой и бетоном совместно;
СТАДИЯ І |
С
sc As
|
СТАДИЯ ІII |
Rbt
b
sc As
s As
s As
M
M
M
M
b
Rb
Rb
sc As
sc As
Rb
y As
(0,2 As)
s As
< y As
случай
1
случай
2 |
||
|
||
Рис. 3.3. Стадии напряженно-деформированного состояния в нормальных сечениях при изгибе элемента без предварительного напряжения. |
||
|
||
|
стадия III – стадия разрушения, характеризующая относительно коротким периодом работы элемента, когда напряжения в растянутой стержневой арматуре достигают физического или условного предела текучести, в высокопрочной арматурной проволоке – временного сопротивления, а напряжения в бетоне сжатой зоны – временного сопротивления сжатию. В зависимости от разрушения зон – растянутой и сжатой – может изменяться.
Рассмотрим три стадии напряжено-деформированного состояния в зоне чистого изгиба железобетонного элемента при постепенном увеличении нагрузки.
Стадия I. При малых нагрузках на элемент напряжения в бетоне и арматуре невелики, деформации носят преимущественно упругий характер; зависимость между напряжениями и деформациями – линейная, эпюры нормальных напряжений в бетоне сжатой и растянутой зон сечения треугольные. С увеличением нагрузки на элемент в бетоне растянутой зоны развиваются неупругие деформации, эпюра напряжений становится криволинейной, напряжения приближаются к пределу прочности при растяжении. Этим характеризуется конец стадии I. При дальнейшем увеличении нагрузки в бетоне растянутой зоны образуются трещины, наступает новое качественное состояние.
Стадия II. В том месте растянутой зоны, где образовались трещины, растягивающее усилие воспринимается арматурой и участком бетона растянутой зоны над трещиной. В интервалах между трещинами в растянутой зоне сцепление арматуры с бетоном сохраняется, и по мере удаления от краев трещин растягивающее напряжение в бетоне увеличиваются, а в арматуре уменьшаются. С дальнейшим увеличением нагрузки на элемент в бетоне сжатой зоны развиваются неупругие деформации, эпюра нормальных напряжений искривляется, ордината максимального напряжения перемещается от края сечения в его глубину. Конец стадии II характеризуется началам заметных неупругих деформаций в арматуре.
Стадия III (стадия разрушения). С дальнейшим увеличением нагрузки напряжения в стержневой арматуре достигают физического (условного) предела текучести; напряжения в бетоне сжатой зоны под влиянием нарастающего прогиба элемента и сокращения высоты сжатой зоны также достигают значений временного сопротивления сжатию. Разрушение железобетонного элемента начинается с арматуры растянутой зоны и заканчивается раздроблением бетона сжатой зоны. Такое разрушение носит пластический характер, его называют случаем 1. Если элемент растянутой зоны армирован высокопрочной проволокой с малым относительным удлинением при разрыве (около 4%), то одновременно с разрывом проволоки происходит раздробление сжатой зоны. Разрушение носит хрупкий характер и его также относят к случаю 1.
В элементах с избыточным содержанием растянутой арматуры (переармированных) разрушение происходит по бетону сжатой зоны. Стадия II переходит в стадию III внезапно. Разрушение переармированных сечений всегда носит хрупкий характер при неполном использовании растянутой арматуры; его называют случаем 2.
Сечения по длине железобетонного элемента испытывают разные стадии напряженно-деформированного состояния. Так, сечения в зонах с небольшими изгибающими моментами находятся в стадии I; по мере нарастания изгибающих моментов – в стадии II; в зоне с максимальным изгибающим моментом – в стадии Ш. Разные стадии напряжено-деформированного состояния железобетонного элемента могут возникать и на различных этапах – при изготовлении и предварительном обжатии, транспортировании и монтаже, действии эксплуатационной нагрузки.
Стадия І используется для расчета по образованию трещин в железобетонных конструкциях; стадия ІІ – для расчета по определению ширины раскрытия трещин и по деформациям; стадия ІІІ – для расчетов по прочности, выносливости (при действии динамических нагрузок или знакопеременных), устойчивости, формы (оболочки) и устойчивости положения (опускные колодцы, подпорные стены и т.д.).