1. Общие сведения. Для определения
деформаций (прогибов и углов поворота) необходимо знать жесткость элемента;
величина жесткости необходима также при определении частоты собственных
колебаний, температурных усилий, усилий, возникающих при осадке опор, и т. п.
Если прогибы ограничены технологическими или
конструктивными требованиями, их рассчитывают на нормативные нагрузки
(воздействия), а в остальных случаях — на часто встречающиеся нагрузки.
Расчет по деформациям приобрел особенно большое значение в
последнее время в связи с широким применением в строительстве сборного
железобетона из высокопрочных материалов. Использование более прочных
бетонов, а также стремление уменьшить массу сборных конструкций приводят к
уменьшению размеров сечений и, следовательно, к снижению жесткости.
Применение высокопрочных сталей с повышенными напряжениями при
эксплуатационной нагрузке также приводит к снижению жесткости и как следствие
к увеличению прогибов.
Известно, что определение деформаций элементов,
рассматриваемых при расчете как сплошные упругие тела (например, стальных),
обычно не вызывает затруднений, так как нх жесткость Е1 постоянна и не
изменяет своего значения с изменением размера нагрузок и времени их действия.
Железобетонные изгибаемые элементы при эксплуатационной
нагрузке, как правило, работают с трещинами в бетоне растянутой зоны, и на их
деформации и напряжения влияет много факторов (статическая схема и
геометрические размеры элементов, размер и характер нагрузки, упругие и
пластические свойства бетона и арматуры, образование и раскрытие трещин в
растянутой зоне бетона и др.). Большинство из этих факторов находится во
взаимной связи и влияет друг на друга. Таким образом, расчет деформаций при
наличии трещин является весьма сложной задачей.
В 1940 г. советский ученый проф. В. И. Мурашев впервые
предложил теорию расчета жесткости и раскрытия трещин в изгибаемых
железобетонных элементах, работающих с трещинами в бетоне растянутой зоны. В.
И. Мурашев принципиально правильно учел влияние трещин на жесткость железобетонных
элементов и связал расчет жесткости и раскрытия трещин в единую теорию.
В дальнейшем Я. И. Немировским под руководством В. И.
Мурашева были проведены обширные эксперименты, которые позволили проверить и
уточнить теорию.
В последнее время по предложению проф. А. А. Гвоздева
некоторые положения теории жесткости были пересмотрены и уточнены в
соответствии с результатами экспериментов, проведенных в НИИЖБ под его
руководством.
Расчет по деформациям сводится к определению прогибов,
углов поворота и амплитуд колебаний по формулам строительной механики от
невыгоднейших сочетаний нагрузки, которые не должны превышать предельных
значений деформаций, установленных нормами. Например, для подкрановых балок
прогибы должны быть равны 1/500—1/600 пролета (при нормативных нагрузках),
для элементов ребристых перекрытий и лестниц при пролетах />7,5 м—1/250/,
при бм^/^7,5 м — Зсм, при /<6 м — 1/200 I и т. д.
Деформации существенно зависят от того, есть ли трещины в
растянутой зоне или нет. Поэтому для каждого из этих случаев разработаны
различные способы определения жесткости. С появлением трещин жесткость резко
падает и деформации железобетонных элементов возрастают.
2. Расчет деформаций элементов при отсутствии трещин в
растянутой зоне. Для предварительно-напряженных изгибаемых элементов 1-й и
2-й категорий трещино- стойкости, для сжатых элементов при небольших эк-
сцсптрнцитетах продольной силы и в крайне редких случаях для обычных
железобетонных изгибаемых элементов со слабым армированием при эксплуатации
не допускается образование трещин в растянутой зоне бетона.
При отсутствии трещин деформации железобетонных элементов
определяют как для сплошного упругого тела с учетом работы всей продольной
арматуры и бетона сжатой и растянутой зон. В расчет вводят приведенное
сечение с моментом инерции /п.
Если в предварительно-напряженных элементах в верхней зоне
балок при обжатии в результате выгиба элемента возможно образование трещин,
то значения 1/рк, 1/рд и 1/рв должны быть увеличены на 15%, а значение 1/рв.п
— на 25%.
На участках, где образуются трещины, нормальные к оси
элемента, но при действии рассматриваемой нагрузки обеспечено их закрытие,
значение полной кривизны 1/р определяют по формуле (7.51) с увеличением на
20%.
3. Расчет деформаций элементов, работающих с трещинами в
растянутой зоне. Для обычных железобетонных и предварительно-напряженных
элементов 3-й категории трещиностойкости, работающих на изгиб, внецен-
тренное сжатие и растяжение, при эксплуатации допускается появление трещин в
растянутой зоне. Расчет деформаций в этих случаях значительно усложняется; в
теории В. И. Мурашева учтены реальные физические свойства железобетона, в
частности участие в работе бетона растянутой зоны на участках между
трещинами, наличие неупругих деформаций бетона сжатой зоны и др.
Этот метод расчета в последние годы значительно
усовершенствован и распространен на предварительно- напряженные внецентренно-сжатые
и растянутые элементы при кратковременном и особенно при длительном действии
нагрузок.
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ
1. Как влияют трещины на жесткость и долговечность
железобетонных элементов?
2. На какие усилия производится расчет
железобетонных элементов по образованию трещин?
3. На образование каких трещин производится расчет
железобетонных элементов?
4. Какова предельная ширина раскрытия трещин в
железобетонных элементах?
5. Какие конструкции рассчитывают по закрытию
трещин?
6. Для каких целен требуется расчет элементов по
деформациям?
7. Как определяется деформация элементов при
отсутствии трещин?
8. В чем заключается сложность расчета
железобетонных элементов с трещинами в растянутой зоне?
9. Каков физический смысл коэффициентов фо и фа?
|