Относительная и граничная высота сжатой зоны изгибаемых железобетонных элементов. Три стадии НДС

Относительной высотой сжатой зоны бетона называется отношение высоты сжатой зоны к рабочей высоте сечения.

Если относительная высота сжатой зоны меньше или равна граничной, разрушение произойдет по первому случаю, в противном случае наоборот. Поскольку всегда желательно конструировать элемент так, чтобы возможное разрушение начиналось с текучести арматуры, то необходимо стремиться к тому, чтобы относительная высота сжатой зоны бетона была бы меньше или равна ее граничному значению.

Из опыта проектирования известно, что наиболее экономичные решения достигаются тогда, когда относительная высота сжатой зоны находится: для отдельных балок в пределах 0,3 – 0,4, для плит 0,1 – 0,15.

Граничной относительной высотой сжатой зоны называется такое отношение высоты сжатой зоны изгибаемого железобетонного элемента к рабочей высоте сечения, при котором разрушение сжатой зоны бетона наступает одновременно с достижением напряжениями в растянутой арматуре предела текучести (расчетного сопротивления).

Значение граничной относительной сжатой зоны бетона зависит в основном от класса арматуры, точнее от расчетного сопротивления арматуры растяжению (для рабочей растянутой арматуры) – с увеличением расчетного сопротивления арматуры значение граничной высоты сжатой зоны уменьшается. Зависимость от класса бетона по прочности на сжатие наблюдается, однако является довольно слабой и поэтому для обычных (не высокопрочных) бетонов зависимостью граничной высоты сжатой зоны от класса бетона пренебрегают.

Для нахождения граничной высоты сжатой зоны бетона применяется соотношение:

, где 0,8- коэффициент, учитывающий неравномерное распределение напряжений в сжатой зоне бетона.

- относительная деформация арматуры при достижении в ней напряжений равных расчетному сопротивлению (от внешних нагрузок).

Опыты с различными железобетонными элементами - изгибаемыми, внецентренно растянутыми, а также внецентренно сжатыми с двузначной эпюрой напряжений показали, что при постепенном увеличении нагрузки можно наблюдать три характерные стадии напряженно - деформированного состояния (в дальнейшем будем применять сокращенный вариант этого термина - НДС);

стадия 1 - до появления в бетоне растянутой зоны трещин, когда напряжения в нем меньше временного сопротивления растяжению и растягивающие усилия воспринимаются арматурой и бетоном совместно;

стадия 1а - непосредственно перед появлением первой трещины в растянутом бетоне; в этом состоянии напряжения в крайнем растянутом волокне бетона достигают предела прочности бетона на растяжение, т.е. 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;

стадия III - стадия разрушения, характеризующаяся относительно коротким периодом работы элемента, когда напряжения в растянутой стержневой арматуре достигают физического или условного предела текучести, а в высокопрочной 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.

При этом каждая из рассмотренных стадий НДС положена в основу того или иного расчета в зависимости от задачи соответствующего расчета. Например, стадия разрушения используется в расчете прочности сечений железобетонных элементов, так задача расчета прочности заключается в предотвращении разрушения; стадия 1а -положена в основу расчета по образованию трещин в железобетонных элементах, так как его задача - определить, образуются ли трещины в растянутом бетоне сечения, и т.д..

Поиск по сайту: