Общие сведения. Схемы разрушения по наклонным сечениям

На приопорных участках изгибаемых элементов из-за совместного действия поперечной силы Q и изгибающего момента М образуются наклонные трещины. На рис.2.4,а представлены направления главных (т.е. максимальных) сжимающих и главных растягивающих σ _mt напряжений. Наклонное сечение находится в условиях плоского напряженного состояния “растяжение – сжатие” (рис. 2.4, б), которое характеризуется теми же тремя стадиями, что и нормальное сечение.

Существует два типа наклонных трещин:

трещины первого типа начинаются от растянутой грани элемента вначале в нормальном сечении, а затем наклоняются по траектории главных сжимающих напряжений;

трещины второго типа образуются в средней по высоте сечения зоне. Причиной их возникновения являются главные растягивающие напряжения .

Наличие поперечной арматуры А_sw практически не приводит к увеличению сопротивления образованию трещин. Места образования наклонных трещин, угол их наклона, развитие и раскрытие по высоте зависят от многих факторов: вида нагрузки, формы профиля, вида армирования, соотношения М/Q и др.

Рис. 2.4 Напряженно – деформированное состояние изгибаемых балок в приопорных зонах: а – расчетная схема балки, линии действия главных растягивающих (1) и главных сжимающих (2) напряжений, эпюры М и Q; б – напряженное состояние наклонного сечения, в – типы наклонных трещин (3 – первый тип, 4 – второй тип).

Разрушение по наклонным сечениям может произойти по трем схемам. Рассмотрим эти схемы подробно.

Схема 1. Разрушение происходит в результате раздробления бетона сжатой зоны в полосах между наклонными сечениями от действия главных сжимающих напряжений . В указанных блоках имеет место плоское (двухосное) напряженное состояние “сжатие – растяжение”. Растяжение, возникающее от в бетоне и в А _sw (рис. 2.5,а), существенно снижает прочность бетона на сжатие, в результате чего в момент разрушения значительно меньше R_b ( <<R_b). Кроме того, по берегам наклонных трещин и по границам верхнего и нижнего поясов элемента действуют касательные напряжения . Этот вид разрушения наблюдается при сильной (мощной) поперечной арматуре А_sw и слабой тонкой стенке в элементах таврового, двутаврового, коробчатого, П-образного, Т-образного профиля (рис. 2.5, б), в которых, с одной стороны, наличие сжатой полки повышает несущую способность по наклонной трещине, с другой стороны, малая ширина ребер снижает прочность по наклонной полосе. Появлению больших способствует предварительное напряжение элементов. Таким образом, наиболее опасными с точки зрения разрушения по схеме один являются тонкостенные элементы с напрягаемой арматурой А_sp.

Рис. 2.5 Разрушение изгибаемого элемента по наклонной полосе между наклонными трещинами в результате раздробления бетона а – схема разрушения; б – сечение элемента

Схема 2 Разрушение происходит при текучести А_sw и срезе бетона сжатой зоны (при этом наблюдается взаимное смещение частей элемента по вертикали) от доминирующего (преимущественного) действия поперечной силы Q. При этом в сжатой зоне действуют как срезающие касательные напряжения (возникающие от Q), так и сжимающие (от М), т.е. бетон находится в состоянии плоского напряженного состояния “ сжатие – срез”. Эпюры и в упругой стадии (стадии I н.д.с.) и в стадии разрушения (стадии III н.д.с.) в элементах прямоугольного профиля приведены на рис. 2.6, в, г. Эта схема имеет место при сильной хорошо заанкеренной продольной арматуре, препятствующей взаимному повороту обеих частей элемента и называется разрушением по сжатой зоне. Напряжения в А_s < R_s, в А_sw = R_sw, в бетоне = R _bq.

Схема 3 Разрушение происходит либо из-за текучести продольной арматуры, либо из-за нарушения ее анкеровки от доминирующего действия изгибающего момента М. При этом наблюдается взаимный поворот обеих частей балки вокруг общего шарнира, расположенного в центре тяжести сжатой зоны, которая с ростом нагрузки сокращается и в дальнейшем разрушается от сжимающих напряжений . Такое разрушение имеет место при снижении количества продольной арматуры в приопорной зоне в результате неправильно выполненного ее обрыва или недостаточной анкеровки на опорах, например, в монолитной конструкции при вязаном каркасе. Оно аналогично разрушению балки при изгибе по нормальному сечению по случаю один и называется разрушением по растянутой зоне (рис. 2.7).

Рис 2.6 Разрушение изгибаемого элемента по наклонному сечению в результате среза бетона сжатой зоны; а – состояние перед разрушением; б – то же, после разрушения; в- эпюры и в упругой стадии; г – то же, перед разрушением; д – сечение элемента

Рис 2.7 Разрушение изгибаемого элемента по наклонному сечению в результате текучести продольной арматуры или нарушения ее анкеровки а – состояние перед разрушением; б – то же, после разрушения из-за текучести A_s; в – сечение элемента; 1 – шарнир в центре тяжести сжатой зоны; 2 – обрываемая арматура А_s