Розрахунок міцності за нормальними перерізами
Розглянемо роботу простої залізобетонної балки на двох шарнірних опорах під впливом зовнішнього навантаження Р. У міру зростання навантаження в балці з'являються нормальні тріщини, розташовані в середній частині балки, і похилі, розташовані ближче до опор. При наближенні навантаження до граничного, балка може руйнуватися або за нормальними перерізами, або за похилими (рис.3.2). а б в г
а б
Необхідно чітко уявляти, що руйнування по нормальних перерізах відбувається від дії згинаючого моменту М, а руйнування – по похилих перерізах від дії поперечної сили Q. Проаналізуємо докладніше процес руйнування по нормальних перерізах. Залежно від величини площі перерізу арматури, розташованої в нижній частині балки, може змінюватися висота стиснутої зони бетону х. А зміна висоти стиснутої зони х приводить до можливих двох форм руйнування перерізу – або по розтягнутій зоні (по арматурі), або по стиснутій зоні (по бетону). Розрахункова схема внутрішніх зусиль у довільному перерізі балки, що згинається, може бути показана у вигляді умовної схеми, наведеної на рис.3.3.
У зв’язку з тим, що розглядається плоска система зусиль, то для неї можна скласти три рівняння рівноваги. Одне з них (сума проекцій усіх сил на вертикальну вісь у) дає тотожність, рівну нулю. Залишаються ще два рівняння: Σ Ν;х-х = 0; = 0. Запишемо ці два рівняння докладніше:
У цих рівняннях Rs, Rsc, Rb – розрахункові опори арматури (розтягнутої і стиснутої) і бетону; As і A's – площі перерізу розтягнутої і стиснутої арматури. З рівняння (3.1) визначають висоту стиснутої зони бетону х, а з рівняння (3.2) – несучу здатність елемента, що згинається. Значення As і A's вважаються відомими. Розмежування між двома випадками руйнування за нормальними перерізами роблять по параметру , що зветься відносна висота стиснутої зони бетону. Цю величину порівнюють із граничною відносною висотою стиснутої зони бетону ξR. Якщо ξ; £ ξR, то буде відбуватися руйнування по розтягнутій зоні перерізу (по арматурі); якщо ξ; > ξR, те руйнування буде по стиснутій зоні бетону (по бетону). Це другий випадок руйнування, характерний для переармованих перерізів. Значення величини ξR нормативні документи рекомендують знаходити за залежністю
де ω = 0,85-0,008 Rb; Rb – призьмова міцність бетону в МПа; σsR – напруження в арматурі залежно від способу його створення, σsR = Rs для ненапружених елементів; σsc,u – граничне напруження в арматурі стиснутої зони, рівне 400 МПа при = 1 і 500 МПа при = 0,9. При розрахунку перерізів залізобетонних елементів прагнуть до першого випадку руйнування як найбільш економічного; переармовані перерізи (другий випадок руйнування) економічно недоцільні, але вони можуть виникати при дотриманні конструктивних вимог і знакозмінних моментах, а також в окремих випадках вимог підвищеної тріщиностійкості.
|