Вся электронная библиотека >>>

 Строительные конструкции >>>

    

 

Железобетонные конструкции


Раздел: Строительство

   

Глава 9 ПРИНЦИП РАСЧЕТА СТАТИЧЕСКИ НЕОПРЕДЕЛИМЫХ КОНСТРУКЦИИ С УЧЕТОМ ПЕРЕРАСПРЕДЕЛЕНИЯ УСИЛИЙ

§ I. ПОНЯТИЕ О ПЛАСТИЧЕСКОМ ШАРНИРЕ И ПЕРЕРАСПРЕДЕЛЕНИИ ИЗГИБАЮЩИХ МОМЕНТОВ

  

 

Уже в стадии эксплуатации железобетонные конструкции не работают упруго, а в стадии, близкой к пределу несущей способности, они резко отходят от состояния, определяемого работой упругой системы, элементы которой сохраняют свою жесткость неизменной. Нарушается прямая пропорциональность между ростом нагрузок и ростом усилий в конструкции и ее перемещениями.

При нагрузках, близких к разрушающим, напряжения в растянутой арматуре из мягкой стали достигают предела текучести. При этом в арматуре развиваются пластические деформации. С появлением пластических деформаций напряжения в растянутой арматуре остаются постоянными и равными пределу текучести, в бетоне конструкции появляется трещина и образуется участок больших местных деформаций, называемый пластическим шарниром.

В статически определимой балке появление пластического шарнира влечет за собой взаимный поворот ее частей, расположенных справа и слева от шарнира, возрастание прогибов, уменьшение высоты сжатой зоны,

в результате чего наступает разрушение. В статически неопределимой балке картина будет иная: повороту частей балки и возрастанию прогибов будут препятствовать лишние связи, например защемление на опорах, или лишние (с точки зрения статики) промежуточные опоры. С образованием одного пластического шарнира разрушение такой балки не произойдет; более того, балка способна воспринимать дополнительную нагрузку до тех пор, пока не образуются новые шарниры.

Образование одного пластического шарнира в статически определимой балке приводит к потере ее геометрической неизменяемости ( 9.1,а), а образование пластического шарнира в статически неопределимой балке равносильно выключению одной лишней связи ( 9.1,6). Поэтому в п раз статически неопределимой балке для потери ее геометрической неизменяемости необходимо образование и+1 пластических шарниров.

Изгибающий момент в пластическом шарнире зависит от усилия в арматуре и плеча внутренней пары

Некоторым увеличением плеча внутренней пары при уменьшении высоты сжатой зоны над трещиной пренебрегают ввиду его малости.

После появления пластического шарнира при дальнейшем увеличении нагрузки в статически неопределимой системе происходит перераспределение изгибающих моментов между отдельными сечениями. При этом изгибающий момент в пластическом шарнире остается постоянным. Для балки, защемленной на опорах, первый пластический шарнир может возникать или на опоре, или в пролете.

Проследим на примере балки, защемленной на двух опорах, сущность процесса перераспределения изгибающих моментов

С образованием на одной из опор пластического шарнира при нагрузке Р0 балка начинает работать по новой схеме — с одной защемленной и другой шарнирной опорой ( 9.2,6). Появление пластического шарнира на второй опоре при увеличении нагрузки на AiP0 превращает балку в свободно опертую ( 9.2,в). Образование пластического шарнира в пролете при дополнительной нагрузке АгР0 превращает балку в изменяемую систему, т. е. приводит к разрушению.

Как следует из уравнения, момент в пластическом шарнире зависит от расчетного сопротивления арматуры и площади ее сечения. Поэтому в нашей власти вызывать любую последовательность в образовании пластических шарниров, а также выравнивать соответствующим подбором арматуры размеры расчетных

моментов, лишь бы при этом соблюдалось условие возможные варианты перераспределения изгибающих моментов в защемленной балке.

Изгибающие моменты, найденные с учетом перераспределения усилий (выравненные моменты), выгодно отличаются от вычисленных по упругой схеме.

Расчет и конструирование статически неопределимых железобетонных конструкций по выравненным моментам приводят к экономии материалов и снижению стоимости, так как позволяют облегчить армирование отдельных сечений (что особенно важно для монтажных стыков сборных конструкций), применять однотипное армирование сварными сетками и каркасами пролетных и опорных сечений неразрезных конструкций, в которых при расчете по упругой схеме возникают различные изгибающие моменты. При значительных временных нагрузках расчет по выравненным моментам по сравнению с расчетом по упругой схеме может давать 20—30% экономии арматурной стали.

Однако при этом необходимо учитывать, что с образованием пластического шарнира в арматуре продолжают нарастать пластические деформации, что может привести к недопустимо большому раскрытию трещин на участке пластического шарнира. Поэтому в целях ограничения раскрытия трещин нормы рекомендуют производить перераспределение моментов так, чтобы выравненный момент отличался от момента в упругой стадии не более чем на 30%.

Кроме того, при расчете по выравненным моментам необходимо соблюдать следующие конструктивные требования:

1)        в конструкции должно быть исключено разрушение из-за среза бетона сжатой зоны или раздавливания бетона от главных сжимающих напряжений;

2)        для армирования конструкции должны применяться стали, допускающие образование пластических шарниров. Этому условию удовлетворяют все мягкие стали, сварные сетки из обыкновенной арматурной проволоки, а также гладкая высокопрочная проволока. Не рекомендуется применять высокопрочную проволоку периодического профиля;

3)        причиной разрушения не должно быть разрушение сжатой зоны бетона;

4)        расчет с учетом перераспределения усилий допускается для конструкций, не испытывающих воздействия динамических нагрузок.

 

 

СОДЕРЖАНИЕ:  Железобетонные конструкции

 

Смотрите также:

 

...момент и кривизну Пластические шарниры Пределы...

В этом случае происходит перераспределение моментов путем образования пластического шарнира.

 

Определение усилий в статически неопределимых...

Отличительной особенностью пластического шарнира от идеального, в котором изгибающий момент равен нулю, является действие в нем постоянного момента...

 

Балочные сборные перекрытия

При этом деформации в пластическом шарнире нарастают, но значение изгибающего момента остается прежним: JW = =RsAszb.

 

...в стадии разрушения. Ординаты пластических шарниров

В стойке, в которой разрывающее усилие пучка (достигнутое в верхнем пластическом шарнире) равняется 750 т (по 65 т на пучок), усилие в условиях эксплуатации равно.

 

...между поворотами в последовательных шарнирах....

Назовем пластическими шарнирами поперечные сечения посредине зоны пластических дефор м аций.

 

Процесс разрушения. Предварительно напряженный...

Вследствие появления пластических шарниров и так как вблизи от этих шарниров на некотором протяжении линейный закон перестает д