Железобетонные и каменные конструкции

Раздел: Строительство

Железобетон состоит из двух различных по физико-механическим свойствам материалов: стальной арматуры — упругого материала и бетона — упругопластического материала, не подчиняющегося закону Гука. Несущая способность железобетонных конструкций, вычисленная по формулам сопротивления упругих материалов, часто существенно отличается от прочности, установленной при испытаниях.

Образование трещин в растянутой зоне в стадии эксплуатации еще больше затрудняет возможность применения методов расчета сопротивления упругих материалов к расчету железобетонных конструкций. В связи с этим современная прикладная теория расчета железобетона строится на основе опытных данных, законах механики твердого тела и исходит из действительного напряженного состояния элементов под нагрузкой.

 Случай 1. В нормально армированных балках, когда количество растянутой арматуры не превышает определенного предела, разрушение начинается в растянутой арматуре и заканчивается раздроблением бетона сжатой зоны ( 3.2, г). В арматуре из мягких сталей напряжения достигают физического или условного предела текучести, что приводит к интенсивному увеличению ширины трещин, а элемент получает значительный прогиб, высота сжатой зоны бетона сокращается, и напряжения быстро достигают предела прочности на сжатие. Разрушение носит пластический характер. Если элемент армирован твердой сталью (с относительным удлинением при разрыве ~4%), то одновременно с ее разрывом раздавливается бетон сжатой зоны, т. е. происходит хрупкое разрушение.

Случай 2. В сечениях с чрезмерно большим количеством арматуры (переармированные сечения) разрушение начинается в бетоне сжатой зоны, а напряжения в растянутой арматуре не достигают предельных значений ( 3.2, д). Независимо от свойств арматурных сталей разрушение по этому случаю носит хрупкий характер. Поскольку прочность арматуры в таких элементах оказывается использованной не полностью, они считаются неэкономичными и без специального обоснования не применяются. 44

Стадия III положена в основу расчета несущей способности железобетонных конструкций.

В предварительно напряженных элементах до приложения внешней нагрузки напрягаемая арматура обжимает все сечение или часть его ( 3.2, е). В процессе последовательного загружения внешней нагрузкой предварительные сжимающие напряжения в бетоне погашаются ( 3.2, ж), и в элементе будут последовательно развиваться те же стадии напряженно-деформированного состояния, что и в элементе без предварительного напряжения.