Расчет по нормальному сечению изгибаемых железобетонных элементов прямоугольного профиля без предварительного напряжения. Придельные проценты армирования

Железобетонными элементами с одиночным армированием называются такие элементы, у которых расчетная продольная рабочая арматура расположена у растянутой грани.

Расчет прочности по нормальным сечениям изгибаемых железобетонных элементов ведется по III стадии напряженно-деформированного состояния (стадии разрушения). Возможны два случая разрушения изгибаемых элементов по нормальным сечениям.

Первый вариант разрушения носит пластический характер. Разрушение элемента начинается при достижении в растянутой арматуре физического или условного предела текучести, появляются и раскрываются трещины в бетоне растянутой зоны, после чего происходит дробление сжатой зоны бетона. Процесс разрушения протекает плавно. Прочностные характеристики арматуры используются полностью.

При втором варианте разрушение носит хрупкий, катастрофический характер и начинается дроблением бетона сжатой зоны. Трещины в бетоне растянутой зоны либо не образуются, либо ширина их раскрытия в момент разрушения не превышает предельно допустимой. Напряжения в растянутой арматуре не достигают физического или условного предела текучести, следовательно, прочностные свойства арматуры используются не полностью.Характер разрушения определяется величиной относительной высоты сжатой зоны, которая зависит от коэффициента армирования, класса бетона и арматуры.

Основные предпосылки и допущения расчета по нормальным сечениям изгибаемых железобетонных элементов: -предельное состояние наступает в случае, если сжатый бетон или растянутая арматура достигает своего предельного состояния; разрушение элемента определяется в большинстве случаев разрушением бетона в сжатой зоне; -расчет элементов производится из условия равновесия внешних сил и предельных внутренних усилий; -сопротивление бетона растяжению принимается равным нулю; -бетон в сжатой зоне представляет собою жесткопластический материал; -напряжения в бетоне сжатой зоны равномерно распределены по высоте сечения расчетной сжатой зоны и равны призменной прочности бетона - расчетному сопротивлению бетона осевому сжатию для предельных состояний I группы; -растягивающие напряжения в арматуре достигают расчетного сопротивления осевому растяжению, если высота условной сжатой зоны бетона не превосходит граничную высоту сжатой зоны бетона; напряжения в арматуре не превосходят расчетного сопротивления, если высота расчетной сжатой зоны бетона превышает значение граничной высоты сжатой зоны; -справедлива гипотеза плоских сечений (сечение, плоское до изгиба, остается плоским после изгиба).

-В нормах проектирования железобетонных конструкций приняты следующие разрешающие уравнения задачи проверки несущей способности по нормальному сечению изгибаемого железобетонного элемента прямоугольной формы с одиночным армированием:

При расчете изгибаемых железобетонных конструкций должно выполняться условие:

x ≤ xR∙ h0

Выполнение этого условия соответствует пластическому характеру разрушения. Если условие x ≤ xR∙ h0 не выполняется, разрушение будет иметь хрупкий характер.

Невыполнение этого условия не допускается только в случае, если площадь сечения продольной растянутой арматуры определена из расчета элемента по II группе предельных состояний или по конструктивным соображениям. В этом случае, в качестве второго разрешающего уравнения допускается использовать выражение: