3.3.2Метод расчета по разрушающим усилиям.

Метод расчета сечений по разрушающим усилиям был введен в 1938 г. Он исходит из

стадии III напряженно - деформированного состояния при изгибе. Работа бетона растянутой

зоны не учитывается. В расчетные формулы вместо допускаемых напряжений вводят предел

прочности бетона при сжатии и предел текучести арматуры. При этом отпадает необходимость

в использовании отношения модулей упругости. Эпюра напряжений была принята

прямоугольной. Усилие, допускаемое при эксплуатации конструкции, определяют делением

разрушающего усилияна общий коэффициент запаса прочности k. Так, для изгибаемых

элементов

М = Мp/k,

а для сжатых элементов

N = Np/k,

При определении разрушающих усилий, работающих по случаю 1, вместо гипотезы

плоских сечений применяют принцип пластического разрушения. На основании этого

принципа (напряжения в бетоне и арматуре достигают предельных значений одновременно)

были получены расчетные формулы разрушающих усилий изгибаемых и центрально

загруженных элементов.

Для изгибаемого элемента (рис. 2.4) высоту сжатой зоны определяют из уравнения

равновесия внутренних усилий в стадии разрушения:

RиАb+ RsАs’= RsАs,

где Rи - временное сопротивление бетона сжатию при изгибе, которое принято равным 1.25Rb

Разрушающий момент определяют, как момент внутренних усилий относително оси,

проходящей через центр тяжести растянутой арматуры

Мp= RиSb+ RsАs’(h - a’),

где Sb- статический момент инерции площади сечения бетона сжатой зоны относительно оси, проходящей через центр тяжести растянутой арматуры.

Метод расчета по разрушающим усилиям, учитывающий упруго - пластические

свойства железобетона, более правильно отражал действительную работу сечений под

нагрузкой. Его преимущество - возможность определения близкого к действительности общегокоэффициента запаса прочности. При расчете по разрушающим усилиям в ряде случаев получается меньший расход арматурной стали.

Недостаток - возможные отклонения фактических нагрузок и прочностных

характеристик материалов не могут быть явно учтены при общем синтезирующем

коэффициенте запаса прочности.

3.4.1 Сущность метода расчета конструкций по предельным состояниям.

Метод расчета по предельным состояниям является продолжением метода расчета по

разрушающим усилиям. При расчете по этому методу четко устанавливаются предельные

состояния конструкций и используется система расчетных коэффициентов, введение которых гарантирует, что такое предельное состояние не наступит при самых неблагоприятных сочетаниях нагрузок и при наименьших значениях прочностных характеристик материалов.

Прочность сечений определяют по стадии разрушения, но безопасность работы конструкции под нагрузкой оценивают не одним синтезирующим коэффициентом, а системой расчетных коэффициентов. Конструкции, запроектированные по этому методу, получаются экономичнее.

Две группы предельных состояний.

Предельными считаются состояния, при которых конструкции перестают удовлетворять

предъявляемым к ним в процессе эксплуатации требованиям, т.е. теряют способность

сопротивляться внешним нагрузкам и воздействиям или получают недопустимые перемещения или местные повреждения.

Железобетонные конструкции должны удовлетворять требованиям расчета по двум

группам предельных состояний: 1 - по несущей пособности; 2 - по пригодности к нормальной эксплуатации.

Расчет по 1 группе предельных состояний выполняют, чтобы предотвратить следующие

явления: хрупкое, вязкое или иного характера разрушение (расчет по прочности);

потерю устойчивости конструкции (расчет на устойчивость тонкостенных конструкций)

или ее положения (расчет на опрокидывание и скольжение подпорных стен, внецентренно

нагруженных высоких фундаментов; расчет на всплытие заглубленных или подземных

резервуаров и т.п.); усталостное разрушение (расчет на выносливость конструкций, находящихся под воздействием многократно повторяющихся подвижных или пульсирующих нагрузок: подкрановых балок, шпал, рамных фундаментов или перекрытий под неуравновешенными машинами)

разрушение от совместного воздействия силовых факторов и неблагоприятных

воздействий внешней среды (агрессивность среды, попеременное замораживание и оттаивание и т.п.).

Расчет по 2 группе предельных состояний выполняют, чтобы предотвратить следующие

явления: образование чрезмерного и продолжительного раскрытия трещин (если по условиям эксплуатации они допустимы);

чрезмерные перемещения (прогибы, углы поворотов, углы перекоса и амплитуды

колебаний).

Расчет по предельным состояниям конструкций в целом и их отдельных частей

выполняют для всех этапов: изготовления, транспортирования, монтажа и эксплуатации.

Расчетные факторы - нагрузки и механические характеристики бетона и арматуры

(временное сопротивление, предел текучести) - обладают статистической изменчивостью

(разбросом значений). Нагрузки и воздействия могут отличаться от заданной вероятности

превышения средних значений, а механические характеристики материалов - от заданной

вероятности снижения средних знаений. В расчетах по предельным состояниям учитывают статистическую изменчивость нагрузок и механических характеристик материалов, факторы

нестатического характера, а также различные неблагоприятные или благоприятные

физические, химические и механические условия работы бетона и арматуры, изготовления и эксплуатации элементов зданий и сооружений. Нагрузки, механические характеристики материалов и расчетные коэффициенты нормируют.