14. Три стадии напряженного деформированного состояния железобетонных элементов без предварительного напряжения.

На 1-й стадии, до образования трещин, напряжения сравнительно невелики, сжатый бетон работает практически упруго и эпюру сжимающих напряжений без особых погрешностей можно принять треугольной. Стадию 1 рассматривают, когда выполняют расчет по образованию трещин, при этом криволинейную эпюру в растянутой зоне заменяют прямоугольной, что существенно упрощает расчет почти без ущерба для его точности. С увеличением нагрузки на элемент в бетоне растянутой зоны развиваются неупругие деформации, эпюра напряжений становится криволинейной, напряжения приближаются к пределу прочности при растяжении. Этим характеризуется конец стадии 1. При дальнейшем увеличении нагрузки в бетоне растянутой зоны образуются трещины, наступает новое качественное состояние..

Стадия 2 характеризует период появления и раскрытия трещин в растянутой зоне бетона. В сечениях, где возникли трещины, усилия растянутой зоны воспринимаются арматурой. Напряжения в бетоне в этом сечении принимаются равными нулю. Небольшими растягивающими напряжениями на участке между концом трещины и нейтральной осью обычно пренебрегают. Напряжения в сжатой зоне бетона _b в этой стадии остаются меньше временного сопротивления сжатию. При дальнейшем увеличении нагрузки в бетоне сжатой зоны развиваются неупругие деформации, эпюра нормальных напряжений имеет криволинейное очертание. Конец стадии 2 характеризуется началом неупругих деформаций в арматуре. На этой стадии выполняют расчет по раскрытию трещин.

Стадия 3 предшествует разрушению элемента и характеризуется предельным состоянием прочности сечения. С увеличением нагрузки напряжения в арматуре _s достигают физического или условного предела текучести _0.2. При последующем увеличении нагрузки напряжения в арматуре с площадкой текучести не возрастают, так как удлинение арматуры при текучести происходит при постоянных напряжениях. Напряжения в бетоне сжатой зоны вследствие увеличения ширины раскрытия трещин и сокращения высоты сжатой зоны также достигают временного сопротивления сжатию и бетон разрушается. Разрушение железобетонного элемента начинается с арматуры растянутой зоны и заканчивается раздроблением бетона сжатой зоны. Такое разрушение носит пластический характер, его называют случаем 1. Если в качестве растянутой арматуры применена высокопрочная проволока с малым относительным удлинением при разрыве, то одновременно с разрывом проволоки происходит раздробление бетона сжатой зоны. Хотя разрушение при этом носит хрупкий характер, его также относят к случаю 1.

Если резко увеличить насыщение растянутой зоны элемента арматурой, то ее несущая способность может оказаться значительно больше несущей способности сжатой зоны бетона (переармированное сечение). В этом случае произойдет разрушение бетона сжатой зоны раньше, чем напряжения в арматуре достигнут предела текучести. Прочностные свойства арматуры окажутся недоиспользованными (случай 2). В переармированных сечениях переход от стадии 2 к стадии 3 происходит внезапно и разрушение всегда имеет хрупкий характер. Проектирования таких сечений стараются избегать.

Между первым и вторым случаем разрушения существует граничная область, в которой растянутая и сжатая зоны изгибаемого элемента могут достигать предельного состояния (исчерпания несущей способности) одновременно. Эта область отвечает наиболее рациональному использованию в сечении бетона и арматуры.

На 3-й стадии выполняют расчет прочности нормальных сечений..