Стадии напряженно-деформируемого состояния элементов без напрягаемой арматуры

При осевом сжатии железобетонных элементов деформации в продольной, поперечной арматуре и прилегающем к ним слое бето­на равны и в выражении через напряжения имеют вид:

Уравнение выше представляет собой условие совместимости деформаций арматуры и бетона.

Выразив через σ_s, получим

где α = E_s/E_b — коэффициент приведения.

При разрушении элемента v ≈ 0,25. Из выражения выше следу­ет, что предельные напряжения в арматуре перед разрушением цен­трально сжатых железобетонных элементов зависят не только от механических свойств стали, а и от упругопластических свойств бетона, учитываемых при установлении расчетного сопротивления арматуры сжатию.

При растяжении железобетонного элемента осевым усилием различают три стадии напряженно-деформированного состояния (рис. ниже).

В стадии 1 в элементе трещины не образуются, напряжения в бетоне σ_bt ≤ R_bt одинаковы во всех сечениях. Деформации бетона и арматуры по всей длине элемента не изменяются

а напряжения в арматуре

На основании опытов v_t = 0,5.

В стадии 2 в сечениях, проходящих через трещины, сопротив­ление растяжению оказывает только арматура, а в сечениях между трещинами — арматура и бетон.

В стадии 3 напряжения в арматуре достигают значений времен­ного сопротивления σ_u, и железобетонный элемент разрушается при усилии N = A_sσ_u.

При изгибе железобетонного элемента вследствие значитель­ного различия свойств бетона и арматуры напряженное состояние нормальных сечений при увеличении нагрузки изменяется. При этом различают три характерные стадии.

Стадии напряженного состояния

Стадия 1 характеризуется упругой работой бетона.

С увеличением нагрузки эпюра в растянутой зоне приобретает криволинейное очертание, и стадия 1 переходит в стадию 1а.

Стадия 2 наступает после появления трещин в растянутой зоне.

Бетон в местах образования трещин выключается из работы, и внутреннее растягивающее усилие воспринимается арматурой и бетоном растянутой зоны над трещиной.

Стадия 3 отражает характер разрушения сечения.

Пластические деформации бетона распространяются на значи­тельную часть высоты сжатой зоны, и эпюра напряжений резко ис­кривляется, приближаясь к прямоугольной.