1. Метод предельных состояний, схематичная структура метода.

Стадии напряжённо-деформированного состояния изгибаемого элемента.

Три стадии напряженно-деформированного состояния железобетонных элементов. Опыты с различными железобетонными элементами - изгибаемыми, внецентренно растянутыми, внецентренно сжатыми с двузначной эпюрой напряжений – показали, что при постепенном увеличении внешней нагрузки можно наблюдать три характерные стадии напряженно-деформированного состояния (рисунок 5.2):

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 apматypoй и участком бетона над трещиной, а на участках между трещинами - арматурой и бетоном совместно;

стадия 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 – временного сопротивления, а напряжения в бетоне сжатой зоны — временного сопротивления сжатию. В зависимости от степени армирования элемента последовательность разрушения зон – растянутой и сжатой – может изменяться.

Напряженно-деформированное состояние железобетонных элементов без предварительного напряжения. В однопролетной балке, свободно лежащей на двух опорах, симметрично загруженной двумя сосредоточенными силами, участок между грузами находится в условиях чистого изгиба: в его пределах действует только изгибающий момент М, поперечная же сила равна нулю (рисунок 5.1). Рисунок 5.1 - Схема железобетонного изгибаемого элемента I – участок действия М и Q; II - участок действия М;

2. Метод предельных состояний, схематичная структура метода.

Расчёт по прочности изгибаемых железобетонных элементов. Стадия I относится к начальным ступеням загружения до образования трещин в бетоне, растянутой зоны. На этой стадии арматура и бетон удлиняются совместно благодаря имеющемуся между ними сцеплению. К концу стадии I эпюра напряжений в бетоне растянутой зоны σbt вследствие нелинейной зависимости между напряжениями и относительными удлинениями становится криволинейной. Ее наибольшая ордината достигает значения предельного сопротивления бетона растяжению (Rbt на рисунке 5.2). В сжатой зоне эпюр напряжений σb имеет очертание, близкое к треугольнику. Конечное состояние элемента в стадии I непосредственно предшествует образованию в нем трещин. Сопротивление трещинообразованию элементов без предварительного напряжения невысоко, поэтому конец стадии I для них соответствует низким значениям нагрузок. Стадия I (продолжается до появления нормальных трещин в бетоне растянутой зоны). Она имеет место при небольших нагруз­ках, составляющих приблизительно 15...20% от разрушающей, когда напряжения в бетоне и арматуре невелики, деформации носят пре­имущественно упругий характер, а эпюры нормальных напряжений в бетоне сжатой и растянутой зон треугольные. Нейтральный слой проходит через центр тяжести приведённого к бетону сечения (рис.2). На рис. 2 и —соответственно средний предел прочно­сти бетона при осевом сжатии и средний предел прочности бетона при осевом растяжении 

После этого при некотором увеличении нагрузки в волокнах бе­тона растянутой зоны развиваются неупругие деформации, начиная с крайних волокон. Деформации в них доходят до = 15 • 10^-5. Эпюра напряжений в растянутой зоне превращается в криволиней­ную и растягивающие напряжения в бетоне становятся равными не только в крайних волокнах. Это означает, что наступает конеч­ный этап стадии I — стадии Iа. Бетонная балка в этот момент разру­шается. Напряжения в растянутой арматуре в стадии Iа определя­ются в соответствии с условиями совместности деформаций и законом Гука