Как меняется деформирование изгибаемых элементов при шарнирном или защемленном (жестком) закреплении концов изгибаемого ж/б элемента? Меняется ли при этом прочность элемента?



Схемы деформирования и коэффициенты μ при различных условиях закрепления и способе приложения нагрузки .

Жесткость/шарнирность узла - это степень его неподатливости/податливости. Т.е. способность деформироваться под нагрузкой.

Жесткое или шарнирное закрепление имеют различную гибкость стержня. От гибкости зависит коэффициент продольного изгиба φ. Стержень с большей гибкостью, при прочих неизменных параметрах, имеет более низкую прочность на сжатие и сжатие с изгибом.

Расчетная длина l0 (длина изгиба) вычисляется по формуле:

l0 = μl, где μ - коэффициент, зависящий от условий закрепления стрежня, а l - фактическая длина.

Коэффициент μ равен при шарнирных концах(основной случай) одному, при одном шарнирном, другом защемленным μ = 0.7, при обоих защемленных концах μ = 0,5, при одном защемленном – двум.


 

Принцип, определяющий разрушение железобетонных конструкций по наклонным сечениям. Почему установка поперечной арматуры может “спасти” в некоторых случаях ж/б элемент от разрушения по наклонному сечению? Всегда ли необходима установка поперечной арматуры?

На приопорных участках изгибаемых элементов под воздействием силы Q и изгибающего момента M в сечениях, наклонных к оси, развивается напряженно-деформированное состояние, характеризующееся теми же тремя стадиями, что и в сечениях, нормальных к оси. Главные растягивающие и главные сжимающие напряжения, возникающие при плоском напряженном состоянии под влиянием нормальных и касательных напряжений, действуют под углом к оси. Если главные растягивающие напряжения smt превысят сопротивление бетона растяжению Rbt, возникают наклонные трещины; тогда усилия передаются на арматуру – продольную, поперечную и, в общем случае возможную, отогнутую. При дальнейшем увеличении нагрузки наклонные трещины раскрываются и в конечной стадии происходит разрушение элемента вследствие раздробления бетона над вершиной наклонной трещины и развития напряжения в поперечных стержнях-хомутах до предельных значений; напряжения в продольной арматуре могут и не достигать предельных значений.

Разрушение по наклонному сечению происходит из-за сконцентрированной нагрузки в точке опоры. Чем больше нарастает сила Р, тем больше сжимается объем, но одновременно возрастает и сила растяжения. Сила растяжения сопротивляется приблизительно в 10 раз больше силы сжатия, поэтому этот участок разорвет силой растяжения. Разрыв бетона будет происходить моментально, этим и определяется большая опасность такого разрушения. Трещина всегда образуется из-под силы, до опоры она может и не дойти

В момент разрушения трещина в первый момент начинает расширяться, поэтому чтобы спасти балку нужно установить поперечную арматуру, которая сдерживает раскрытие наклонных трещин на боковых гранях балок. Чем больше удлинение арматуры, тем больше она включена. Среднее удлинение поперечной арматуры 0,8. У продольной больше, ее будто зажали в пресс и тянут пока не порвется.

В идеале арматуру нужно положить параллельно растягивающим силам и в саму трещину. Ее можно положить наклонно, но это технологически неудобно.

 Устанавливают поперечную арматуру около опоры на расстоянии 0,25l (l-пролет). Это обусловлено тем, что сила Р может быть расположена в любом месте балки, поэтому находят границу потенциального образования разрушения по наклонному сечению ~3h, дальше сила Р переходит в расчет на изгиб. Шаг армирования 100,150,200. В середине поперечная арматура нужна только для каркаса, чтобы верхняя и нижняя продольная арматура не прогибалась. Поэтому для нее берут максимальный шаг 300.

Но установка поперечной арматуры не всегда необходима. При наклонном сечении, чтобы спасти балку можно положить арматуру параллельно действующих растягивающих сил и в саму трещину. Наклонная арматура выгодней, так как она используется полностью и потребуется ее немного меньше, чем поперечной, которая распологается не перпендикулярно трещине и используется не полностью. Однако сделать наклонную арматуру трудно.


Основные схемы, используемые при анализе возможных причин разрушении ж/б элементов по наклонному сечению. Почему расчетное сопротивление поперечной и отогнутой арматуры меньше, чем продольной?

1) От сжимающих усилий.  Раздавливание тонкой стенки (ребра) по наклонной полосе между трещинами от действия главных сжимающих напряжений smc. Оно может произойти при малой ширине стенки и мощной поперечной арматуры. Чем выше прочность бетона Rb и чем больше толщина стенки b, тем лучше стенка сопротивляется действию smc сжимающих напряжений (при этом Rb повышается с увеличением интенсивности поперечного армирования). Увеличение рабочей высоты сечения ho уменьшает касательные напряжения txy, а вместе с ними - и smc сжимающие напряжения.

2) Разрушение от поперечных сил. Взаимный сдвиг двух частей изгибаемого элемента, разделенных наклонной трещиной. Сдвиг вызывается поперечной силой Q, а сопротивляется ей поперечная Sw, отогнутая Sinc арматура и бетон сжатой зоны, работающий на срез. Сдвиг происходит при наличии сильной хорошо заанкеренной продольной арматуры и недостаточного поперечного армирования. Когда поперечная арматура достигает предела текучести, продольная арматура выламывает бетон, и балка повисает на ней.

3) Разрушение от изгибающего момента. Взаимный поворот относительно точки О двух частей изгибаемого элемента, разделенных наклонной трещиной. Происходит при слабой продольной арматуры. С увеличением нагрузки трещина раскрывается, высота сжатой зоны быстро уменьшается и происходит раздробление бетона в условной точки вращения.

 

Почему расчетное сопротивление поперечной и отогнутой арматуры меньше, чем продольной? Потому, что наклонная трещина раскрывается неравномерно: в начале - больше, в конце (вершине) - меньше. Так же неравномерно деформируется и арматура, пересекающая трещину, - соответственно неравномерно распределяются и усилия (напряжения) в ней: в одних стержнях напряжения достигают предела текучести, в других - нет. Неравномерность учитывается коэффициентом условий работы, равным 0,8. Отсюда и Rsw = 0,8Rs. Разумеется, при этом поперечная и отогнутая арматура должна быть надежно заанкерена по обе стороны наклонной трещины.


 


Дата добавления: 2018-02-18; просмотров: 218; ЗАКАЗАТЬ РАБОТУ