Расчет по допускаемым напряжениям

ЛЕКЦИЯ 4

ОСНОВЫ РАСЧЕТА ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

1. Методы расчёта железобетонных конструкций.

2. Сущность метода расчета конструкций по предельным состояниям.

3. Две группы предельных состояний.

4. Расчетные факторы.

5. Нормативные и расчетные нагрузки.

6. Степень ответственности зданий и сооружений.

7. Нормативные и расчетные сопротивления бетона.

8. Нормативные и расчётные сопротивления арматуры.

9. Структура расчётных формул.

Методы расчёта железобетонных конструкций

(развитие методов расчета железобетонных конструкций)

Здесь имеются ввиду методы подбора сечений бетонных и железобе­тонных элементов, а не методы определения усилий. Они менялись за время существования железобетона с течением времени по мере накопления опытных данных. По существу менялся способ введения в расчёт коэффициента запаса прочности

В настоящее время для большинства массовых конструкций k = 2...2, 5, а то и ниже.

За время существования железобетона в практике проектирова­ния применялись следующие методы подбора сечений:

- по допускаемым напряжениям;

- по разрушающим усилиям (в СССР с 1938 года);

- по предельным состояниям для строительных конструкций из любых материалов, введён в СССР с 1.01.55; с некоторыми из­менениями этот метод используется и в настоящее время.

Расчет по допускаемым напряжениям

Этот метод основан на предпосылке работы железобетона как упругого материала, но с приближенным учетом основных свойств железобетона. Сечения подбираются из условия , чтобы полученные из расчета напряжения в бетоне и арматуре не превосходили допускаемых напряжений.

Методика расчета железобетонных сечений по допускаемым напряжениям с незначительными изменениями просуществовал до 30-х годов, за рубежом – до 50-х годов.

Основные положения:

1. Принята гипотеза плоских сечений (гипотеза Бернулли), согласно которой сечения до и после изгиба остаются плоскими. Таким образом, здесь пренебрегают искривлением сечений, которое возникает вследствие влияния поперечных сил, неоднородности бетона, наличия двух материалов с совершенно различными упругими свойствами, усадки бетона, трещин в растянутой зоне и других причин.

2. Сечение, состоящее из двух материалов (бетона и стали) приводится к одному материалу. Приведение стали к бетону производится с помощью коэффициента приведения .

3. Принимается справедливым закон Гука для сжатой зоны бетона – линейная зависимость между напряжениями и деформациями, эпюра нормальных напряжений – треугольная (рис. 4.1).

4. Работа растянутого бетона не учитывалась.

Рис._____ Схема усилий и напряжений в нормальном сечении (В.В. Михайлов, рис.2. с.7)

Сущность расчета прочности заключается в сравнении напряжений в бетоне и арматуре от внешней нагрузки с соответствующими допускаемыми напряжениями:

– напряжения в бетоне ;

– напряжения в растянутой арматуре .

Достоинства метода расчета по допускаемым напряжениям:

1. Появилась возможность рассчитывать конструкцию без разрушения подобного ей образца;

2. Расчет давал представление о поведении конструкций в стадии эксплуатации;

3. Достаточная простота расчета;

4. Расчет обеспечивал достаточную надежность конструкций.

Недостаткиметода расчета по допускаемым напряжениям:

1. Не учитывалась реальная работа железобетона как неоднородного материала с упруго-пластическими свойствами;

2. Не учитывалась изменчивость нагрузок и сопротивлений материалов;

3. Сопоставление расчетных величин с результатами опытов показывало, что напряжения в арматуре железобетонных элементов, полученное по расчету, всегда больше действительных, что приводит к перерасходу стали. Коэффициент приведения незначительно и неточно отражается на величинах напряжений в арматуре и бетоне.

В ряде случаев расчета железобетонных конструкций, например, при определении потерь предварительного напряжения арматуры, при расчете главных сжимающих напряжений в наклонном сечении предварительно напряженных конструкций, при проверке на выносливость и др., и сейчас пользуются методиками расчета по допускаемым напряжениям или отдельными его положениями.