Прочность сечения изгибаемого элемента, нормального к продольной оси

Выбор классов бетона и арматуры.

Для плит и балок без предварительного напряжения рекомендуется принимать бетон классов В15-В30.

Арматуру стержневую принимают:

- рабочую арматуру, классов:

- продольную – А300 (АII); А400 (АIII); А500 (АIV)

- поперечную – А240 (АI); А300 (АII); В500 (ВрI).

- монтажную классов: – А300 (АII); А400 (АIII); В500 (ВрI).

Сетки выполняют из проволоки В500 (ВрI) и стержневой арматуры А400 (АIII). (только?)

13. СТАДИИ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО
СОСТОЯНИЯ В ЭЛЕМЕНТЕ БЕЗ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ.

Рассматриваются на примере изгибаемого элемента.

По мере увеличения нагрузки напряжения в элементе возрастают.

Рассмотрим стадии напряженного состояния по нормальному сечению от начала загружения до разрушения элемента.

Стадия I (рис. 30)

При начальной (малой) нагрузке в бетоне возникают напряжения σ_b и σ_bt и деформации в основном упругие. В арматуре S деформации в силу ее сцепления с бетоном равны деформациям бетона.

Стадия I-а (рис. 31)

По мере увеличения нагрузки напряжения в бетоне и арматуре увеличиваются. Напряжения в сжатой зоне еще незначительны по сравнению с предельными, но уже начинается развитие пластических деформаций и эпюра искривляется.

В бетоне растянутой зоны напряжения приближаются к предельным, пластические деформации получают значительное развитие, и эпюра резко искривляется.

Когда напряжения в растянутом бетоне достигают R_bt - (временного сопротивления), в бетоне образуются трещины. Стадия I-а положена в основу расчета изгибаемых элементов по образованию трещин.

Стадия II (рис. 32)

Переход от стадии I-а, когда достигается σ_bt= R_bt, характеризуется увеличением напряжения в сжатом бетоне, в растянутой арматуре и развитием трещинообразования с постепенным выключением из работы элемента растянутого бетона.

По длине элемента все растягивающие напряжения в сечениях с трещиной воспринимаются только растянутой арматурой. На участках между трещинами, поскольку сцепление арматуры с бетоном не нарушено, на растяжение работает и арматура и бетон. Это создает переменные напряжения, как в бетоне так и в арматуре по длине элемента, а деформации бетона сжатой зоны над трещиной несколько больше, чем между трещинами. Положение нейтральной оси переменно (рис. 33).

Неравномерность напряжений и деформаций в бетоне и арматуре оценивается экспериментальными коэффициентами ψ_s и ψ_b.

;

(24)

Значение коэффициента ψ_s находится в пределах от 0,4 до 1.

;

(25)

Значение коэффициента ψ_b находится в пределах от 0,75 до 1.

Стадия II принимается за исходную для расчета деформаций изгибаемых элементов (прогибов, углов поворота) и ширины раскрытия трещин. Она соответствует эксплуатационному состоянию элементов при загружении их полной нормативной нагрузкой.

Стадия III – стадия разрушения. Она положена в основу расчета конструкций по несущей способности (1-я группа предельных состояний).

Характер разрушения зависит от степени армирования сечения.

Случай 1-й – нормально армированное сечение (рис. 34).

Разрушение начинается с растянутой зоны, где σ_s достигает значения R_s.

В силу больших деформаций арматуры происходит поворот частей балки вокруг пластического шарнира (трещины) и сжатая зона разрушается.

Случай 2-й – Переармированное сечение (рис.35).

Разрушение в данном случае начинается со сжатой зоны, где σ_b достигает значения R_b. При этом σ_s не достигает R_s, но в силу раздавливания бетона, арматура хрупко разрывается.

Расчетные эпюры напряжения.

Расчетные условия:

1) В предельном состоянии расчетные усилия в растянутой зоне полностью воспринимаются арматурой, так как работа растянутого бетона не учитывается;

2) Напряжение в сжатом бетоне принимается равным расчетному сопротивлению R_b, в растянутой арматуре – R_s, в сжатой арматуре – R_sc.

Два условия равновесия:

1) Равенство моментов внешних и внутренних сил:

,

(26)

2)Равенство нулю суммы проекции всех сил на продольную ось элемента:

∑X =0,

(27)

где M_ult – предельный изгибающий момент, который может быть воспринят сечением элемента.

M_ult берется относительно оси, проходящей через центр тяжести растянутой арматуры.

13.2. Расчет прочности изгибаемых элементов
прямоугольного сечения.

Следует различать прямоугольное сечение с одиночной арматурой и с двойной арматурой.

В сечениях с одиночной арматурой по расчету ставится только растянутая арматура, а сжатая - ставится конструктивно для формирования арматурного каркаса из продольной и поперечной арматуры, а в сечении с двойной арматурой по расчету принимается как растянутая, так и сжатая арматура.

Дата добавления: 2015-08-31