Интересные и нужные сведения о строительных материалах и технологиях


СТАДИИ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

Экспериментальные исследования железобетонных балок, загружаемых последовательно возсратающей нагрузкой вплоть до исчерпания их несущей способности по нормальным сечениям, или, для краткости, вплоть до их разрушения позволяют выявить три характерные стадии напряженного состояния таких сечений.

Стадия I (рис. 2.7, б). При малых нагрузках напряжения в бетоне и арматуре невелики и деформации бетона носят преимущественно упругий характер, зависимость между напряжениями и деформациями близка к линейной и эпюры нормальных напряжений в бетоне сжатой и растянутой зон сечения можно считать треугольными.

С увеличением нагрузки напряжения в бетоне быстро приближаются к пределу прочности при растяжении. При этом в растянутой зоне сечения развиваются неупругие деформации, эпюра напряжений искривляется, а деформации достигают предельных значений. В сжатой зоне бетон испытывает преимущественно упругие деформации и эпюра напряжений близка к треугольной. Так как деформации растянутой зоны растут быстрее, чем сжатой, нулевая линия смещается к сжатому краю сечения. Характер изменения деформаций по высоте рассматриваемого сечения остается близким к линейному. Этот конечный этап стадии называется стадией 1а.

При дальнейшем увеличении нагрузки бетон растянутой зоны разрывается и в местах, где образовались трещины, из работы выключается. В тот момент, когда растяжимость бетона исчерпана и в сечении появляется трещина разрыва, наступает новое напряженное состояние — стадия II.

Стадия II (рис. 2.7, в). В растянутой зоне сечения с трещиной внутренние растягивающие усилия воспринимаются арматурой и (в какой-то степени) растянутым бетоном над трещиной. На участках между трещинами сцепление арматуры с бетоном полностью пе нарушается и бетон продолжает работать на растяжение, несколько разгружая арматуру.

С повышением нагрузки напряжения в арматуре увеличиваются, трещина разрыва в бетоне продолжает развиваться, поднимается вверх и область еще работающего на растяжение бетона сокращается. Нулевая линия неизменно смещается к сжатому краю сечения и сжатая зона сечения уменьшается.

При дальнейшем увеличении нагрузки трещина разрыва в растянутой зоне распространяется до нулевой линии и раскрывается, т.е. все растягивающие усилия в сечении воспринимаются только арматурой. Напряжения в сжатом бетоне и в растянутой арматуре увеличиваюся.

В сжатой зоне сечения, проходящего по трещине, закон плоского деформирования продолжает сохраняться. Деформации растянутой арматуры в сечении с трещиной могут заметно отличаться от ординаты, отсекаемой в уровне арматуры продолжением прямой, ограничивающей эпюру деформаций сжатой зоны. Однако, как показывают многочисленные исследования, характер изменения усредненных деформаций сжатой зоны и растянутой арматуры на участках между трещинами практически мало отличается от линейного.

За конец стадии II может быть принято (весьма условно) состояние, когда ордината максимальных напряжений в сжатом бетоне начинает перемещение от края сечения вглубь сжатой зоны или когда напряжения в растянутой арматуре достигают предела текучести.

Стадия III (рис. 2.7, г). В этой стадии работы неупругие деформации бетона распространяется на значительную часть сжатой зоны сечения.

Закономерности в отношении усредненных деформаций, характерные для стадии II, сохраняют силу вплоть до разрушения.

По длине балки нормальные сечения испытывают различные стадии напряженно-деформированного состояния: в сечениях с малым изгибающим моментом — стадию I, там, где изгибающий момент больше — стадию II, а в сечениях с максимальным моментом может быть стадия III.

Три стадии работы можно выделить не только при изгибе.

При действии крутящих моментов в начальной стадии нагружения балка работает упруго. В ней возникают касательные напряжения и равные им главные растягивающие и главные сжимающие напряжения, направленные под углом около 45° к оси (рис. 2.8). Эта стадия характеризуется плавной криволинейной зависимостью между напряжениями и деформациями растянутого бетона. В конце стадии касательные напряжения распределяются равномерно по всему сечению как в идеально пластическом теле. После того, как деформации удлинения бетона по направлению действия главных растягивающих напряжений достигнут предельных значений, в бетоне образуются развивающиеся по всему контуру сечения спиральные трещины.

В реальных условиях крутящие моменты действуют в сочетании с изгибом, значения этих моментов сраг птельно невелики, и спиральные трещины развиваются только в зоне, растянутой от совместного действия изгибающего и крутящего моментов. После их образования усилия в направлении главных растягивающих напряжений воспринимает арматура, а усилия в направлении главных сжимающих напряжений — бетон.

Разрушение балки при совместном действии изгибающего и крутящего моментов происходит, как правило, по пространственному сечению.

В элементе, подвергнутом растяжению, пока растягивающая сила невелика, будет иметь место стадия I (бетон и арматура работают при этом совместно), затем, с увеличением нагрузки, в бетоне появляются трещины. В местах, где образовались трещины, работает только арматура, а на участках между трещинами арматуре помогает растянутый бетон (стадия II). С дальнейшим увеличением силы напряжения в арматуре достигнут ее предельного сопротивления, т. е. наступит стадия III.

Голышев А.Б., Бачинский В.Я., Полищук В.П., Железобетонные конструкции, Киев, 2001

??????????

??????? ?.?., ??$B!`(B?????? ?.?., ??????? ?.?., ?????????????? ???????????

?????? ?.?., ???????????? ??????????? ?????????? ????????????

?.?. ???????, ????????????? ???????????

?.?. ???????, ???????? ?????? ?? ??????? ???????????

?. ???????, ????????$B!`(B????? ???????????? ???????????

???????? ?.?., ??????????? ?.?., ???????? ?.?., ???????????????? ?????????? ???????????

?.?. ???????, ?????????? ???????????

?.?. ?????????, ?. ????, X. ???????, ????? ???????????? ?????

?.?. ???????, ?????? ???????

?????? ?.?., ??????????: ??? ??? ???????? ? ??? ??? ??$B!`(B?????

?. ????????, ???????????? ????????????? ???????????? ??????

?.?. ???????, ?????????????$B!`(B????? ?????????

?.?. ???????, ????????? ??????????$B!`(B?????? ? ?????????????????? ?????????????

??????????$B!`(B????? ??????????. $B!_(B. I. ?????? ???????

??????????$B!`(B????? ??????????. $B!_(B. II. ??????????? ???????

???????????? ??????????$B!`(B????? ?????

?.?. ???????, ??????????$B!`(B????? ??????????

?. ?. ????, ????????????????

????????????$B!`(B????? ??????????????? ???????

????????????? ?????????????? ???????

????? ? ???????????, ????????? ??????

??????????? ????????? ? ??????????? ???????? ??????????