Теория сопротивления железобетона

Три стадии напряженно-деформированного состояния железобетонных элементов
Стадия I - стадия работы элемента до появления первых трещин в бетоне растянутой зоны. Она соответствует небольшим нагрузкам, составляющим приблизительно 15...20% от разрушающей нагрузки. Напряжения в бетоне и арматуре невелики, деформации носят преимущественно упругий характер, а эпюры нормальных напряжений в бетоне сжатой и растянутой зонах треугольные.

Стадия Iа – конец стадии I – непосредственно при образовании первых трещин. Напряжения бетона в растянутой зоне достигают предела прочности бетона на растяжение Rbt, и после исчерпания пластических свойств бетона происходит его разрыв, то есть образование трещин.
Непосредственно перед разрывом эпюра напряжений бетона в растянутой зоне близка к прямолинейной. В сжатой зоне бетон работает упруго, эпюра напряжений близка к треугольной.
Напряжения в растянутой арматуре в стадии Iа, в соответствии с условием совместности деформаций бетона и арматуры εs=εbt и законом Гука, равны:

Стадия II – стадия эксплуатации.
Это новое качественное состояние балки, которое наступает после появления трещин в бетоне растянутой зоны. В сечениях с трещинами бетон выключается из работы и растягивающие усилия воспринимаются арматурой и бетоном над трещиной (расположенным ниже нейтральной оси).
Между трещинами бетон работает на растяжение, сцепление арматуры с бетоном не нарушается, напряжения в арматуре уменьшаются по мере удаления от сечения с трещиной.

Стадия III - стадия разрушения
1-й случай разрушения. При относительно невысоком содержании в сечении арматуры, разрушение балки начинается с достижения в арматуре напряжений, равных физическому или условному пределу текучести стали
2-й случай разрушения. Он имеет место в элементах с избыточным содержанием арматуры. Разрушение таких переармированных элементов происходит внезапно (хрупко) по бетону сжатой зоны от его раздробления σb=Rb. Напряжения в растянутой арматуре в этот момент времени не достигают предела текучестиσ σs < σy. Здесь переход из стадии II в стадию III происходит внезапно.

Метод расчета железобетонных конструкций по предельным состояниям
Предельным состоянием называют такое состояние конструкции (сооружения), при наступлении которого она перестаёт удовлетворять предъявляемым ей требованиям при эксплуатации или при возведении, т.е. теряет способность сопротивляться внешним воздействиям или получает недопустимые деформации или местные повреждения.

Изгибаемые элементы
К изгибаемым элементам относятся балки и плиты. Они составляют значительную часть элементов зданий и сооружений (балки перекрытий и покрытий, фундаментные балки, подкрановые балки, перемычки, ригели железобетонных рам, плиты перекрытий и покрытий, конструкции переходов, мостов, галерей и т.д.).
Рис. Железобетонные балки прямоугольного сечения
Рис. Пустотная плита

Сжатые железобетонные элементы
К сжатым железобетонным элементам относятся несущие колонны одноэтажных и многоэтажных зданий различного назначения, опоры- стойки секционных мостов, сжатые элементы ферм (верхние пояса, стойки, некоторые раскосы) и другие элементы конструкций.
Рис. Сборная железобетонная колонна
Рис. Ж.б. фермы
Рис. Сборная железобетонная колонна крановой эстакады

Растянутые железобетонные элементы
В условиях центрального (осевого) растяжения находятся затяжки арок, нижние пояса и нисходящие раскосы ферм, стенки круглых в плане резервуаров для жидкостей и некоторые другие конструктивные элементы.
Рис. Пожарные резервуары из железобетона

Расчет по прочности