Центрально-растянутых железобетонных элементов

Стадии работы под нагрузкой

Начальные напряжения в железобетонных элементах возникают еще до приложения нагрузки вследствие усадки бетона. Они образуют в бетоне растяжение, а в арматуре - сжатие. Несмотря на то, что начальные напряжения невелики, при больших процентах армирования они могут заметно снизить прочность бетона на растяжение. В центрально-растянутых элементах при постоянном увеличении нагрузки различают три стадии напряженного состояния.

Стадия 1-я, до образования трещин. Трещин в бетоне еще нет, деформации бетона и арматуры протекают совместно, бетон и арматура растянуты, упругие деформации бетона сменяются неупругими. К концу стадии растягивающие напряжения в бетоне достигают предельного значения.

Из условия совместности относительных деформаций арматуры и бетона E_s=E_b находим . Отсюда с учетом соотношения, полученного экспериментально для конечного состояния стадии E_bt =0,5E_b , получаем напряжение арматуры

что для всех классов бетона приблизительно равно

Стадия 2-я, после образования трещин. В бетоне появляются сквозные поперечные трещины, они разделяют элемент на блоки. Напряжения и относительные деформации бетона в пределах трещины равны нулю; между трещинами бетон включается в работу на растяжение, при этом с приближением к середине участка между трещинами относительные деформации бетона возрастают. Напряжения в арматуре, напротив, в трещине имеют максимальное значение, а по мере удаления к середине блока уменьшаются, поскольку часть растягивающего усилия переходит на бетон.

Если на участке с трещиной деформации арматуры E_s, то относительные деформации арматуры между трещинами равны:

где - коэффициент, учитывающий работу растянутого бетона между трещинами, зависящий от класса бетона, процента армиро­вания, характера действия нагрузки и др.

Средний модуль упругости Е_sc и среднее напряжение в растянутой в бетоне арматуры:

Вторая стадия завершается, когда напряжения в арматуре достигают предела разрушение. При арматуре с физическим пределом текучести без практического увеличения нагрузки элемент существенно удлиняется, что и определяет его предельное состояние. При арматуре с условным пределом текучести последующее загружение элемента упругости физического и условного.

Стадия 3-я - связано с ускоренным нарастанием удлинений - стадия завершается разрывом арматуры и разрушением элемента.

Контрольные вопросы:

145. Сколько стадий работы под нагрузкой центрально-растянутых элементов вы знаете? В чем их основные особенности?