2.3. Критичний коефіцієнт інтенсивності напружень залізобетону

Ви вже знаєте, що арматура значно збільшує несучу здатність бетонної балки, а також стримує розвиток тріщин, не допускаючи їх прориву до верхньої грані елемента. Залізобетонна балка ніколи не зруйнується по нормальній тріщині (тріщина нормального відриву), втрата її несучої здатності відбудеться або від руйнування стиснутої зони бетону , або від розриву чи текучості розтягнутої арматури.

Розглянемо залізобетонну балку, в якій при зовнішньому навантаженні Р утворилась тріщина відриву довжиною і шириною розкриття (рис. 2.11). Подумки виріжемо ділянку арматури точно по ширині розкриття тріщини .

Тоді для збереження рівноваги доведеться прикласти до двох місць розриву ті сили, що діяли в сталі: , - напруження в арматурі, - площа її перерізу.

_СилиF прикладені до берегів тріщини (рис. 2.11,б), оскільки при навантаженні Р зчеплення арматури з бетоном ще не порушене. Система сил Р+F створює у вершині тріщини поле напружень. Тоді критичний коефіцієнт інтенсивності напружень залізобетону

_(2.15)

де - критичний КІН, що характеризує стримуючий вплив відомої кількості та виду (класу) арматури на розвиток тріщини. Зверніть увагу, що це не КІН арматурної сталі, що визначається із випробувань сталі на розтяг, а коефіцієнт, що враховує вплив сил F на інтенсивність напружень у вершині тріщини, тому він може бути визначений за формулою, що повязує її із довжиною тріщини та силами F;

- КІН бетону, він визначається із дослідів, тому може бути нормованим.

Зі збільшенням зовнішнього навантаження поступово порушується зчеплення арматури з бетоном, тому точки прикладання сил F розходяться у протилежних напрямках від берегів тріщини вздовж арматурного стержня до бокових граней балки (рис. 2.11,в).

Рис. 2.11. Згинальний з/б елемент під навантаженням

Величину визначають за формулою:

(2.20)

_де_b_,_h_{-
ширина}_{та
висота}_{залізобетонного
елемента;} _{-
висота захисного шару;} _{-
відстань від точок прикладання сил в
арматурі до прямої, яка}_{проходить}_{через
вершину тріщини;}

У ф-лі (2.15) обидва доданки – постійні, а отже і їхня сума – величина постійна.

Критичний КІН для залізобетону при поперечному зсуві можна визначити на тих самих зразках, що й для бетону (рис. 2.5), але з арматурою, вкладеною по низу зразка із захисним шаром а. За дії зовнішнього навантаження в арматурі виникають дотичні сили , що діють у протилежних напрямках вздовж лінії, по якій відбувається розвиток тріщини. За площі поперечного перерізу арматури величина сил буде: