Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Особенности работы железобетонных изгибаемых элементов. Расчетные предпосылки

21.12.2018

В основу расчета балок и плит по предельным состояниям положены экспериментальные данные об особенностях их работы. Экспериментальные исследования показали, что шарнирно опертые однопролетные балки и плиты чаще всего разрушаются вследствие изгиба по нормальному сечению, проходящему в месте действия максимального изгибающего момента (ближе к середине пролета). Поэтому в нормальных сечениях балок и плит внешнее усилие (изгибающий момент) воспринимается растянутой арматурой и сжатой зоной бетона (при недостаточной прочности сжатой зоны в ней ставят продольную сжатую арматуру). Шарнирно опертые плоские плиты при действии распределенной нагрузки разрушаются по схеме «конверта», с образованием линий пластических шарниров (рис. 4.7). Пластические шарниры — это места в изгибаемых элементах, в которых достигнута текучесть арматуры, а сжатая зона бетона еще способна воспринимать внешнюю нагрузку. Эти шарниры могут образовываться только в конструкциях, армированных арматурой, обладающей пластическими свойствами (наличием площадки текучести). Изгибаемые фундаменты (плитные, столбчатые, круглые, кольцевые) разрушаются также с образованием пластических шарниров, причем большую роль в схеме разрушения играют конструктивная схема фундамента, соотношение толщины и пролетов, внецен-тренное приложение внешней нагрузки, и др.

Схемы разрушения балочных и безбалочных плит зависят от соотношения между размерами в плане, и от схем опирания (рис. 4.8).

Плиты, опирающиеся по двум сторонам (например, сборные плиты), или опертые по контуру плиты с превышением граничного соотношения между пролетами, работают на действие изгибающего момента в одном направлении. Схема разрушения безбалочных плит зависит также от размещения распределенной нагрузки — в виде полосы (см. рис. 4.8, д), или по всей площади между колоннами (см. рис. 4.8, ж).

Процесс разрушения балок (рис. 4.9) подробно дан ранее. Как отмечено ранее, для удобства описания непрерывного процесса деформирования и разрушения изгибаемых элементов при нагружении, с целью привязки его к трем основным расчетным схемам в нормальном и наклонном сечениях (образование трещин; раскрытие трещин; разрушение), весь процесс нагружения и деформирования условно разделен на 3 стадии напряженно-деформированного состояния: I стадия (условно упругой работы); II стадия (раскрытия трещин); III стадия (разрушения). Считается, что в приопорных зонах могут реализоваться два возможных механизма разрушения — изгибное (от действия изгибающего момента) и по поперечной силе (с плоскопараллельным сдвигом одной части балки относительно другой; но проявление второго механизма плохо осуществимо). Условное разделение процесса деформирования при росте нагрузки на стадии, удобно для использования в применяющемся расчете конструкций по двум группам предельных состояний. Дополнительно к этим усилиям в балках и плитах при раскрытии трещин начинают действовать продольные силы распора. Эти силы Н, действующие вдоль горизонтальной оси балок и в плоскости плит, возникают вследствие ограничения или недопущения горизонтальных перемещений опорных участков, криволинейности нейтральной оси, резко различающейся прочности и деформативности бетона на сжатие и растяжение.

При небольших напряжениях в растянутых зонах бетона возникают и начинают раскрываться трещины в направлениях главных напряжений, вследствие чего бетон растянутой зоны выключается из работы. В процессе раскрытия трещин внутри балок и плит постепенно формируются внутренние сжатые «конструкции» в направлениях действия главных сжимающих усилий — от сжатой зоны в приопорной части балок и плит к сжатой зоне в пролете (вверху пролетного сечения); они напоминают оболочки (см. рис. 4.9).

Они ограничиваются сверху и снизу бетоном с трещинами, работающим на растяжение под действием главных растягивающих напряжений. Величина сил распора может достигать тысяч кН на 1 п.м. плиты. Силы распора начинают оказывать существенное влияние на работу плит при раскрытии трещин. Форма внутренних сжатых конструкций зависит от формы плит: для балочных плит они напоминают цилиндрические оболочки, для плит с перекрестными балками (опертых по контуру) и безбалочных плит — пологие оболочки положительной кривизны на квадратном или прямоугольном плане. В средних пролетах силы распора взаимно уравновешиваются при равенстве пролетов, и потому опорные участки не перемещаются в горизонтальном направлении. В крайних пролетах силы распора могут привести к дополнительным горизонтальным перемещениям, что снижает положительный эффект распора. Эти перемещения пока не могут быть точно определены и ограничены, поэтому учет распора требует особой осторожности.

В нормальных сечениях изгибаемых элементов, при двузначной эпюре напряжений в стадии III в расчетах прочности элементов усилия определяют по расчетным сопротивлениям бетона и арматуры, с учетом коэффициентов условий работы. При этом полагают, что бетон растянутой зоны не работает (сопротивление Rbt = 0); эпюра напряжений в бетоне сжатой зоны прямоугольная, напряжения равны призменной прочности бетона Rb, продольная растянутая арматура испытывает напряжения, не превышающие расчетного сопротивления Rs; продольная арматура в сжатой зоне сечения испытывает напряжения оsc. Условие прочности заключается в том, чтобы момент от внешних сил не превосходил момента внутренних усилий.
Имя:*
E-Mail:
Комментарий: