Состояния ЖБЭ под нагрузкой

Лекция 4

Основы сопротивления железобетона.

Стадии

Напряженно-деформированного

состояния ЖБЭ под нагрузкой

Стадия 1

Упругие деформации в сжатой и растянутой зонах. Эпюра напряжений в обеих зонах треугольная.

Растягивающие напряжения воспринимаются совместно арматурой и бетоном.

По мере увеличения нагрузки эпюра напряжений в растянутой зоне искривляется. Максимальные напряжения меньше предельных значений R_bt.ser.

Стадия 1а

Напряжения s_b в сжатой зоне упругие, в растянутой зоне напряжения равны предельным s_bt =R_bt.ser.

Напряжения в арматуре перед образованием трещин равны s_s= 2a R_bt.ser. Стадия 1а является расчётной для определения момента трещиностойкости М_crc.

Стадия 2

После образования трещин, растягивающие напряжения воспринимаются только арматурой, треугольная эпюра в бетоне сжатой зоны искривляется вследствие проявления пластических деформаций. В бетоне и арматуре рабочие напряжения меньше предельных напряжений. Стадия соответствует эксплуатационному состоянию конструкции и используется для расчётов ширины раскрытия трещин, элементов, работающих с трещинами в стадии эксплуатации

Стадия 3

При увеличении нагрузки напряжения в арматуре достигают физического или условного предела текучести (s_e или s₀₂). Напряжения в бетоне достигают предельных R_b.

Разрушение может происходить различно.

Случай 1. Разрушение начинается по растянутой арматуре и заканчивается по бетону сжатой зоны Обычно носит пластический характер.

Случай 2. Если в элементе много растянутой арматуры (переармированное сечение), разрушение происходит по бетону и носит хрупкий характер.

Переармированные сечения экономически невыгодны, так как арматура не используется полностью. Напряжения в сжатой арматуре перед разрушением определяются предельной сжимаемостью бетона.

Стадия 3 используется для расчётных моделей и расчётов ЖБЭ по прочности (несущей способности).

Отметим, что по длине изгибаемого элемента можно наблюдать все стадии НДС одновременно.

Метод расчёта ЖБК по предельным состояниям
Предельным называют такое состояние конструкции, после достижения, которого становится невозможной дальнейшая ее эксплуатация.

Расчёт ЖБК по предельным состояниям производится для следующих этапов жизненного цикла элемента:

изготовления, хранения, транспортирования, монтажа, эксплуатации.

Предельные состояния первой группы Включают расчеты по:

• прочности,

• потери устойчивости,

• усталостного разрушения,

• разрушения от действия агрессивных сред.

M ≤ M_сеч, Q ≤ Q_сеч, N ≤ N_сеч

Предельные состояния первой группы Включают расчеты по:

• прочности,

• потери устойчивости,

• усталостного разрушения,

• разрушения от действия агрессивных сред.

M ≤ M_сеч, Q ≤ Q_сеч, N ≤ N_сеч

Предельные состояния второй группы

Включают расчёты

• по образованию трещин,

• по ширине их раскрытия,

• по осадкам,

• прогибам,

• углам наклона и поворота.

M ≤ M_crc, а ≤ а_crc, f ≤ f_crc, α ≤ α_Э

Сущность метода

Состоит в том, что здесь используется система коэффициентов запаса, установленных на основе большого числа опытов, обработанных методами математической статистики. Так для нагрузок вводят коэффициенты надежности по нагрузке γ_t и коэффициенты сочетаний нагрузок γ_c. Для учета изменчивости прочности материалов вводятся коэффициенты надежности по материалу γ_m, коэффициенты условий работы γ_mi, коэффициенты надежности по назначению здания γ_n и т. д.

Нагрузки

Подразделяются на:

1. постоянные, временные.

2. нормативные, расчетные.

Постоянные нагрузки.

• Собственная масса элементов,

• давление грунта,

• усилие предварительного натяжения арматуры.

Временные н а г р у з к и.

Временные нагрузки делятся на:

• временные длительные,

• временные кратковременные,

• особые.

Временные длительные.

Масса оборудования, масса жидкостей, сыпучих тел и давления газов, длительные температурные, часть крановых, снег с пониженным значением т.д.