3.Стадии напряженно-деформированного состояния нормальных сечений изгибаемых железобетонных элементов

Ответ:

При постепенном увеличении внешней нагрузки мож­но наблюдать три характерные стадии напряженно-де­формированного состояния:

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.

С тадия III – стадия разрушения, характеризующаяся относительно коротким периодом работы элемента, когда напряжения в растянутой стержневой арматуре достигают физического или условного предела текучести, в высокопрочной арматурной проволоке – временно сопротивления, а напряжения в бетоне сжатой зоны - временного сопротивления сжатию. В зависимости от степени армирования элемента последовательность разрушения зон – растянутой и сжатой – может изменяться.

Рассмотрим три стадии напряженно-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 и эпюры нор­мальных напряжений в бетоне сжатой и растянутой зон сечения треугольные.

Стадия II. В том месте растянутой зоны, где обра­зовались трещины, растягивающее усилие воспринимает­ся арматурой и участком бетона растянутой зоны над трещиной. С дальнейшим увеличением нагрузки на элемент в бето­не сжатой зоны развиваются неупругие деформации, эпюра нормальных напряжений искривляется. Конец стадии II характеризуется началом заметных неупругих деформаций в арматуре.

Стадия III, или стадия разрушения. С дальнейшим увеличением нагрузки напряжения в стержневой арма­туре достигают физического или условного предела те­кучести; напряжения в бетоне сжатой зоны под влияни­ем нарастающего прогиба элемента и сокращения высо­ты сжатой зоны также достигают временного сопротив­ления сжатию.

При обжатии в предварительно напряженном элемен­те возникают довольно высокие напряжения. Под влия­нием развития неупругих деформаций эпюра сжи­мающих напряжений приобретает криволинейное очертание. Перемещение в глубь сечения ординаты с максимальным напря­жением на криволинейной эпюре σ_b=ε_bE_b обусловлено последовательным увеличением значений ε_b и одновре­менным уменьшением Е_b от оси к внешнему краю сече­ния.

­Особенность напряженно-деформированного со­стояния предварительно напряженных элементов прояв­ляется главным образом в стадии I. Внешняя нагрузка, вызывающая образование трещин, значительно увеличи­вается (в несколько раз), напряжение в бетоне сжатой зоны и высота этой зоны также значительно возрастают. Интервал между стадиями I и III сокращается. После образования трещин в стадиях II и III напряженные со­стояния элементов с предварительным напряжением и без него сходны.