3.2. Напружено-деформований стан в околі тріщин залізобетонних елементів

Згинальні елементи з одиничною розтягнутою арматурою на практиці зустрічаються дуже рідко. Необхідність у стиснутій арматурі виникає, коли переріз з одиничною арматурою не може сприйняти розрахунковий момент від зовнішнього навантаження внаслідок недостатньої міцності (тріщиностійкості) бетону стиснутої зони. Щоб стиснута зона у таких конструкціях сприйняла всі стискувальні зусилля, її необхідно підсилити арматурою. Якщо за розрахунком цього робити не потрібно, то в стиснуту зону встановлюють монтажну (конструктивну) арматуру. І хоча розрахунок за нормальними перерізами виконують як для елемента з одиночним армуванням (уся монтажна арматура, безсумнівно, що впливає на несучу здатність, йде у запас, збільшуючи надійність конструкцій), далі ми будемо розглядати елементи з подвійною арматурою, тому що це більш загальний випадок. А тепер детальніше познайомимось з тими тріщинами, які виникають у процесі руйнування згинального залізобетонного елемента.

3.2.1. Тріщини нормального відриву

Тріщина типу v (рис. 3.5) виникає від дії зовнішнього моменту, і розвивається у розтягнутій частині перерізу. У тріщині діє система внутрішніх зусилль: - зусилля у поздовжній арматурі прикладене у центрі ваги перерізe арматури, діє паралельно поздовжній осі елемента; - зусилля у поперечній арматурі у межах довжини тріщини, прикладене у центрі ваги поперечних стержнів, діє нормально до поздовжньої осі елемента; - зусилля у розтягнутому бетоні над тріщиною нормального відриву; - зусилля у бетоні стиснутої частини перерізу.

\

Рис. 3.5. Тріщина нормального відриву

Арматура , розміщена у стиснутій частині перерізу, не впливає на розвиток нормальних тріщин. Остаточно на тріщину типу діє система сил, показана на рис. 3.5. При цьому зовнішній момент М сприймається бетоном, що опирається нормальному відриву, та розтягнутою арматурою, а поперечна сила- бетоном, що опирається поперечному зсуву, та поперечною арматурою.

Використовуючи принцип незалежності дії сил, запишемо для силових параметрів K^v_I їх співвідношення для тріщини типу у залізобетоні

(3.1)

та в момент локального руйнування

(3.2)

Параметри K_Iс та K_IIс є інваріантними константами бетону даного складу (класу) і мають однакові значення для всіх видів тріщин. Визначення величини виконують залежно від схеми діючого навантаження на елемент за допомогою довідника з механіки руйнування за відповідним канонічним рішенням. За залежностями (2.22) та (2.23) визначають значення та для заданого , можна також розв’язати обернену задачу, наприклад, за заданим значенням визначити напруження у розтягнутій арматурі.

Згинальні елементи рідко працюють за схемою чистого згину, коли поперечна сила Q рівна нулю. У реальних (а не дослідних) залізобетонних конструкціях з цією силою доводиться рахуватись.

Поперечна сила Q, діючи по берегах тріщини, створює у зоні її вершини поле напружень, інтенсивність яких зростає зі зменшенням відстані від точок прикладання сили до вершини тріщини ( - )

, (3.3)

де

.

Величина незалежно від точки прикладання сили N_sw тому не пов’язаний із кількістю A_w.

Остаточно для тріщини типу загальна опірність перерізу її розвитку описується залежністю:

. (3.4)

При визначенні граничних значень довжини тріщини у формулі (2.3) напруження у поздовжній арматурі .