Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Конспект ЗБК ЗМ1 2013.doc
Скачиваний:
0
Добавлен:
01.04.2025
Размер:
1.94 Mб
Скачать
  1. Робота та розрахунок залізобетонних згинальних елементів

    1. Поняття напружено-деформованого стану. Стадії ндс згинальних з/б елементів

Напружено-деформований стан (НДС) – це сукупність напружень і деформацій, які виникають в матеріалах при дії зовнішніх навантажень та впливів.

Теорія опору залізобетону базується на дослідних даних і законах механіки твердого тіла і виходить з дійсного напружено-деформованого стану на різних стадіях навантаження, тобто важливе місце в розробці теорії посідають експериментальні дослідження.

Розглянемо стадії НДС згинальних з/б елементів на прикладі однопролітної вільно опертої балки завантаженої двома зосередженими силами.

Рис. 3.1. Згинальний залізобетонний елемент

Експериментально встановлено три характерні стадії роботи залізобетонних конструкцій під навантаженням:

  1. Робота елементів без тріщин (до виникнення тріщин);

  2. Робота елементів з тріщинами в розтягнутій зоні

  3. Стадія руйнування.

Рис. 3.2. Стадії НДС згинальних залізобетонних елементів

Перша стадія (Іа) – при малих навантаженнях (згинальних моментах) напруження в бетоні та арматурі невеликі, деформації мають пружний характер, а епюри напружень мають прямолінійний характер (мають форму трикутників). Максимальні напруження не досягають граничних значень (σb < Rb; σbt < Rbt; σs < Rs).

Кінець першої стадії (І) – зі збільшенням навантаження в стиснутій зоні починають розвиватися незначні пластичні деформації, але епюра напружень залишається у формі трикутника, в розтягнутій зоні виникають суттєві пластичні деформації, епюра напружень набуває ярко вираженого криволінійного характеру, а максимальні розтягуючи напруження досягають межі міцності bt = Rbt). В стиснутому бетоні і в розтягнутій арматурі напруження не досягають значень міцності.b < Rb; σs < Rs).

Перша стадія використовується в розрахунках конструкцій за тріщиностійкістю.

Друга стадія. Оскільки σbt = Rbt, то подальше збільшення навантаження призводить до утворення тріщин у розтягнутій зоні. В місцях тріщин розтягувальні зусилля в основному сприймаються арматурою і частково бетоном над тріщиною. В стиснутій зоні в бетоні розвиваються пластичні деформації і епюра напруження стає криволінійною. При цьому нейтральна лінія підіймається вверх і висота стиснутої зони х зменшується.

Стадія ІІ закінчується тоді, коли напруження в розтягнутій арматурі досягають σs = Rs. Ця стадія зберігається тривалий час і характерна для експлуатаційних навантажень (65% від руйнівних), бо для багатьох конструкцій утворення тріщин допускається. Тому цю стадію також називають експлуатаційною.

За ІІ стадією проводять розрахунок прогинів та ширини розкриття тріщин.

Третя стадіяце стадія руйнування. Подальше збільшення навантаження може призвести до руйнування одного із матеріалів і залежно від цього розглядається два випадки руйнування.

Випадок 1. В нормально армованих перерізах несуча здатність розтягненої арматури дещо менша за несучу здатність стиснутої зони бетону, тому напруження в арматурі раніше досягають своїх граничних значень (σs = Rs), в наслідок чого зменшується висота стиснутої зони бетону х. Напруження в бетоні стиснутої зони зростають і досягають граничних (σb = Rb). Руйнування носить пластичний характер.

Випадок 2. При перенасиченні перерізу арматурою елемент руйнується внаслідок роздавлювання бетону стиснутої зони; при цьому напруження в розтягнутій арматурі не досягають межі текучості (σs < Rs) і її міцність використовується не повністю. Таке руйнування носить крихкий характер.

Перший випадок руйнування елементів можливий, коли ξ = x/h0 ≤ ξR, другий - коли ξ = x/h0 > ξR.

ξ - відносна висота стиснутої зони бетону,

ξR – гранично допустима відносна висота стиснутої зони бетону, визначається за формулами норм проектування

Третя стадія роботи використовується в розрахунках конструкцій за міцністю і стійкістю.

Проектують конструкції так, щоб не відбувався другий випадок руйнування, тобто завжди повинна виконуватися умова ξ = x/h0 ≤ ξR

Основні передумови розрахунку міцності нормальних перерізів:

  1. Розглядається ІІІ стадія роботи, яка характеризується граничними значеннями напружень в бетоні і арматурі. Характер руйнування приймається за першим випадком ( ≤ R).

  2. Бетон розтягнутої зони в роботі елементів не враховується, а приймається, що всі розтягуючі внутрішні зусилля сприймає арматура (σbt = 0).

  3. В розтягнутій арматурі в граничному стані напруження приймаються рівними розрахунковому опору розтяганню σs = Rs.

  4. Криволінійну епюру напружень стиснутої зони бетону замінюють прямокутною з величиною напружень, рівним розрахунковому опору бетону осьовому стиску (призмовій міцності) σb = Rb (при цьому площа криволінійної та прямокутної епюр рівні)

  5. Поперечний переріз, нормальний до поздовжньої осі елемента, під дією зовнішнього навантаження і внутрішніх зусиль знаходиться у рівновазі

∑ M = 0; ∑ N = 0; ∑ Q = 0.