Стадии напряженных состояний при растяжении

⇐ ПредыдущаяСтр 5 из 12Следующая ⇒

В растянутых элементах наблюдается три стадии работы:

1. работа без трещин;

2. работа с трещинами;

3. разрушение.

1. до образования трещин бетон и арматура работают совместно.

Рис. 51.

где F_crc – усилие трещиностойкости.

Для стадии 1 e_b=e_s

, где - модуль секущей.

Когда , может появиться первая трещина.

При таких условиях

Напряжения в арматуре:

, где А – вся площадь (А @ А_b)

Перед появлением трещин кг/см².

Наиболее эффективным мероприятием по повышению трещиностойкости является создание предварительного напряжения.

2. F > F_crc Работа с трещинами.

Первая трещина появляется в наиболее ослабленном сечении, затем появляется примерно равномерно с шагом l_cr.

Рис. 52.

После завершения процесса образования трещин происходит раскрытие, растут напряжения в арматуре в пределах трещины.

- среднее напряжение в арматуре.

y_s – коэффициент, учитывающий неравномерность напряжений в арматуре.

3. Разрушение F > F_u = s_s× A_s, где F_u – несущая способность.

Стадии напряженных состояний были известны давно, однако длительное время не использовались для теории расчета железобетонных конструкций.

Первоначально использовался метод расчета, по допускаемым напряжениям, в основу которого была положена II стадия (до 1935 г).

Затем, в 1935 – 1940 гг. Перешли на метод расчета по стадии разрушения, в основе которого лежит 3 стадия.

В 1955 г. перешли на более совершенный современный метод расчета по расчетным предельным состояниям.

Лекция 7

План лекции

1. Метод расчета по допускаемым напряжениям. Недостатки и достоинств.

2. Метод расчета по стадии разрушения. Недостатки и достоинства метода.

Затем, в 1935 – 1940 гг. Перешли на метод расчета по стадии разрушения, в основе которого лежит 3 стадия.

В 1955 г. перешли на более совершенный современный метод расчета по расчетным предельным состояниям.

Метод расчета по допускаемым напряжениям.

Этот метод часто называют классической теорией расчета, т.к. он по существу основан на формулах сопромата для изотропного упругого тела.

Железобетон состоит из двух материалов и чтобы применить формулы сопромата сделаны допущения:

- рассматривается эксплуатация конструкций под действием нормативных нагрузок, поэтому в расчетные формулы вводятся нормативные усилия и допускаемые напряжения в бетоне и арматуре.

- Напряжения пропорциональны деформациям (закон Гука) и напряжения при изгибе пропорциональны расстоянию до н.с. (гипотеза плоских сечений).

- Модуль упругости бетона величина постоянная

- Использование II стадии напряженно-деформированного состояния; работа бетона в растянутой зоне не учитывается, эпюра напряжений в сжатой зоне – треугольная.

Когда бетон и арматура работают совместно, то e_b=e_s/

(*)

Из формулы (*) следует, что каждая единица площади арматуры воспринимает в a раз больше напряжений, чем соответствующая единица площади бетона.

Чтобы использовать формулы сопромата все сечения железобетона заменяют однородными эквивалентными (приведенными) бетонными.

– приведенная площадь.

– статический момент инерции приведенного сечения.

– момент инерции приведенного сечения.

Центр тяжести приведенного сечения

Рис. 53.

для расчета растянутой зоны.

для сжатой зоны.

Недостатки:

1. Железобетон не подчиняется гипотезе плоских сечений и закону Гука величина переменная, зависит от напряжения в бетоне.

2. Этот метод не учитывает изменений свойств бетона во времени

3. Не дает достаточно данных для расчета деформаций, трещиностойкости и раскрытия трещин.

В целом этот метод не только не позволяет спроектировать конструкцию с заданным коэффициентом запаса прочности, то и не представляет данных для определения истинных напряжений в бетоне и арматуре.

Недостатки этого метода проявляются при применении высокопрочных бетонов и арматуры.

Приемущества:

В целом этот метод позволяет достаточно надежно проектировать конструкции хотя распределение материалов нерационально. Имеем повышенный расход бетона и арматуры.

Метод расчета по стадии разрушения.

Недостатки МР по ДН привели к необходимости перехода на новый метод расчета.

В 1932 г. профессор Лолейт А.Ф. впервые высказал, предложения о переходе на новый метод расчета на I конференции по бетону и железобетону.

В 1934 г. эти предложения широко обсуждались.

Затем был проведен ряд экспериментальных работ в лаборатории ЦНИИПСа по изучению слабо, нормально и переармированного элементов.

В 1938 г. выходят нормы и технические условия (НиТУ) по теории расчета железобетонных конструкций.

В основу этой теории были положены следующие допущения.

1. Расчет ведется по 3 стадии – разрушение.

Предлагается , остаются постоянными. Опыты дают хорошие результаты для нормально армированных элементов.

Для слабоармированных элементов s_s в 3 стадии растут, а также в элементах армированных сталью со слабо выраженной площадкой текучести опыты дают несколько завышенный результат, но деформации (прогибы) и раскрытие трещин получаются выше предельных и можно считать, что разрушение наступило значит раньше.

Для переармированных элементов метод Лолейта не применим.

2. Учитываются не только упругие, но и пластические деформации бетона. Криволинейная эпюра сжатой зоны принята прямоугольной.

3. Гипотеза плоских сечений не используется.

4. Отпала необходимость в использовании коэффициента a. Модуль упругости бетона используется в расчетах по деформациям, по раскрытиям трещин.

5. Вводятся в расчетные формулы разрушающие усилия:

М_р, N_р – разрушающие усилия

К – коэффициент запаса прочности.

М и N – усилия действующие при эксплуатационных нагрузках.

Рис. 54.

R_u – предел прочности на сжатие при изгибе. R_u = 1, 25R_b

Рис. 55.

Преимущества:

1. Этот метод более полно отражает действующую работу, т.к. учитывает не только упругие, но и пластические свойства железобетона.

2. Коэффициент запаса прочности К близок к действительному.

3. Этот метод в ряде случаев дает экономию материалов, особенно при расчете внецентренно сжатых элементов.

Недостатки:

1. Использование единого коэффициента запаса прочности К не позволяет учесть возможные отклонения в нагрузке, в расчетной схеме, учесть условия работы материалов, условия возведения и т.д.

Лекция 8

План лекции

1.Метод расчета по расчетным предельным состояниям. Предельные состояния конструкций.

2. Категории трещинностойкости конструкций.

3. Расчетные факторы и их изменчтвость. Нормативные и расчетные сопротивления материалов.

4. Принципы расчета по расчетным предельным состояниям.

⇐ Предыдущая 1 2 3 456 7 8 9 10 Следующая ⇒