Основные принципы расчета и расчетные сопротивления
Расчет элементов железобетонных конструкций имеет специфические особенности в связи с совместной работой бетона и арматурной стали, обладающих совершенно различными механическими характеристиками. На различных стадиях загружения эти материалы по-разному участвуют в работе конструкции.
В стадии при небольших напряжениях в сечении балка работает как упругий брус полным сечением на сжатие и растяжение. Эпюра напряжений в сечении имеет прямолинейное очертание. В стадии, когда вследствие увеличения нагрузки напряжения в растянутой зоне достигают предела прочности на растяжение, в бетоне появляются трещины, растянутая зона бетона постепенно выключается из работы и все растягивающее усилие в сечении передается на арматуру. Эпюра напряжений в сжатой зоне имеет криволинейное очертание. При дальнейшем загружении балки наступает момент, когда напряжения в арматуре достигнут предела текучести и начинается разрушение балки. Полное разрушение балки наступит в момент, когда и в бетоне напряжения достигнут предела прочности на сжатие- стадия. Это состояние называют стадией разрушения. Элементы железобетонных конструкций на прочность рассчитывают по предельному состоянию, соответствующему стадии разрушения, но эпюру напряжений сжатия бетона в сечении условно принимают прямоугольной.
При расчете преднапряженных конструкций в отличие от рассмотренной схемы работы сечения учитывают, что в конструкции с помощью напрягаемой арматуры созданы начальные напряжения сжатия в ее растянутой зоне. Для изгибаемой, предварительно преднапряженной балки двутаврового сечения начальная стадия работы сечения — стадия А соответствует окончанию изготовления элемента; в бетоне с помощью арматуры созданы предварительные напряжения с наибольшими значениями в нижнем волокне, а в верхнем даже допущены небольшие растягивающие напряжения. Эта эпюра в дальнейшем претерпевает некоторые изменения за счет потерь предварительного напряжения. Стадия Б соответствует условиям воздействия на балку эксплуатационных нагрузок, вызывающих появление сжимающих напряжений в верхнем волокне при уменьшении их до минимальной величины в нижнем волокне. При дальнейшем увеличении нагрузки в нижнем волокне появляются растягивающие напряжения, которые по мере их возрастания могут вызывать трещины в растянутой зоне и постепенное выключение всей растянутой зоны бетона из работы сечения. Стадия В соответствует условиям, когда растянутая зона выключилась из работы, а в сжатой зоне напряжения еще не достигли предела прочности. Стадия Г соответствует моменту разрушения, когда напряжения в арматуре достигли предела текучести стали, а напряжения в бетоне достигли предела прочности и бетон разрушается.
Преднапряженные конструкции на прочность рассчитывают по стадии разрушения.
Кроме расчета на прочность, при однократном действии нагрузки в необходимых случаях мостовые конструкции рассчитывают на .устойчивость формы, т. е. на продольный изгиб, а также до общим деформациям (прогибам) и по трещиностойкости. Пролетные строения железнодорожных мостов рассчитывают также на выносливость — на пониженную прочность материала при многократно повторном действии нагрузки.
Моменты и усилия, действующие в элементах, определяют по принятым в настоящее время методам расчета в упругой стадии работы этих элементов. При расчете статически неопределимых систем, а также преднапряженных конструкций, учитывают пластические свойства бетона.
Для железобетонных конструкций в соответствии с общими положениями метода предельных состояний в расчете принимают нормативные нагрузки с введением (в зависимости от вида расчета) коэффициентов перегрузки, динамических коэффициентов и коэффициента, учитывающего влияние тяжелых железнодорожных транспортеров при расчетах на выносливость.
Расчетные сопротивления бетона в железобетонных конструкциях на прочность и трещиностойкость установлены действующими нормами. Расчетные сопротивления бетона различны для разных условий его приготовления.
В ней значения расчетного сопротивления на выносливость относятся к растянутой арматуре, не имеющей сварных стыков, или при стыках с контактной электросваркой методом оплавления с предварительной зачисткой соединяемых концов арматуры.
Читайте так же:
Рубрика: Конструкция и расчет мостов