Расчет железобетонного изгибаемого элемента по прочности
Расчет железобетонных элементов выполняется в зависимости от характера нагружения.
Для расчетов металлических, деревянных и железобетонных конструкций используется метод предельных состояний, который позволяет вычислить максимально допустимую нагрузку для рассчитываемого элемента, при которой он исчерпает свой запас прочности и устойчивости. Элементы, испытывающие изгиб, являются неотъемлемой частью конструкции, это и плитные перекрытия, и балки, и ригели, и пространственные структуры.
От начала нагружения до полного разрушения изгибаемый объект проходит три этапа изменений:
- на первой стадии не наблюдаются трещины в растянутой зоне, при этом бетон работает на пределе, а в сжатой зоне работает упруго. Оба материала еще работать совместно;
- на второй стадии в зоне растяжений появляются трещины, а возникающие усилия от нагружения передаются на рабочую арматуру. С ростом воздействия неупругие деформации появляются в бетоне;
- на третьем этапе наступает разрушение в силу того, что напряжение в обоих материалах или в одном из них достигли предельных значений.
Предельное состояние – это такое состояние, при котором строительная конструкция перестает соответствовать требованиям нормальной эксплуатации.
Расчет необходим для предотвращения деформации конструкции и потери общей и местной устойчивости, при этом необходимо рассматривать совместное действие нагрузок и оценить наиболее неблагоприятные их сочетания.
Рисунок 1. Процесс разрушения изгибаемых элементов. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Оценка прочности выполняется для того, чтобы выявить обеспечиваются ли требуемые условия работы, для этого расчетные усилия, равные предельно допустимому усилию в сечении элемента при самом неблагоприятном сочетании нагрузок должны быть меньше, чем внутренние предельные усилия, возникающее в этом сечении.
Для конструкций из железобетона важно понимать, что усилия действуют в каждом из материалов (бетоне, арматуре), а сам элемент, на который действуют нагрузки, испытывает растяжение или сжатие. У изгибаемых элементов мы можем выделить растянутую и сжатую зоны. За счет разных характеристик материалов, предельные значения для бетона и арматуры достигаются не одномоментно.
Расчет железобетонного изгибаемого элемента по нормальному сечению
Целью расчета по нормальным сечениям является определение размеров поперечного сечения и площади растянутой рабочей арматуры, которые могут обеспечить надежную работу элемента.
Расчет также проводится по предельным состояниям, последовательность расчета, следующая:
- выполняется сбор нагрузок для изгибаемого элемента;
- составляется расчетная схема;
- выполняется построение эпюр М и Q;
- оценивается требуемая площадь арматуры;
- конструируется элемент.
Рисунок 2. Расчет прочности по нормальным сечениям. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Также следует сказать, что расчет по нормальным сечениям может вестись по одному из трех методов. Первый метод ведется по допускаемым напряжениям, второй метод сконцентрирован на предельных усилиях, а третий ведется по деформационной модели. Третий метод считается наиболее современным и используется в расчетах железобетонных изгибаемых элементов в большинстве случаев.
Каждый из методов направлен на описание процесса деформирования бетона и арматуры и определение связи между напряжением в элементах и деформациями в материалах.
Чаще всего разрушение изгибаемых элементов происходит из-за образования трещин и раздробления бетона, расположенного в сжатой зоне.
Для выполнения расчета составляются уравнения равновесия моментов и сил, возникающих от нагрузок и усилий, действующих в рассматриваемом сечении.
С помощью диаграмм можно отразить взаимосвязь между напряжением и деформацией элемента, чаще всего график для бетона имеет криволинейный характер, а график для арматуры содержит линейный наклонный участок.
При расчете изгибаемых элементов стоит помнить, а том, что верхняя грань элемента подвергается деформации укорочения, а нижняя деформации удлинения.
После проведения расчетов выполняются проверки, позволяющие оценить правильность выводов.
После расчетов приступают к конструированию элемента и разработке чертежей, на которых детально должны быть показаны запроектированные элементы, выбранная арматура, количество стержней и их расположение.
