3.5.3. Напряжения и деформации в железобетонном элементе при изгибе

При изгибе железобетонной балки в зависимости от величины изгибающего момента в сечении последовательно возникают следующие стадии напряженно-деформированного состояния.

Стадия . При малых нагрузках напряжения в бетоне и арматуре малы. В бетоне возникают преимущественно упругие деформации. Эпюру напряжений, возникающих в сжатой и растянутой зонах изгибаемого элемента, можно изобразить почти прямой линией.

Рис.25. Расчетная схема изгибаемого железобетонного элемента

При увеличении нагрузки напряжения в бетоне и арматуре растут, в бетоне развиваются как упругие, так и неупругие деформации, эпюры напряжений искривляются, нейтральная ось балки перемещается в сторону сжатой области балки. Стадия характеризуется отсутствием трещин в растянутом бетоне и усилия воспринимаются всем сечением (при определении напряжений допускается применение зависимостей сопротивления упругих материалов).

Конечным этапом стадии является стадия , на которой напряжения бетона в растянутой зоне поперечного сечения балки достигают предела прочности на растяжение .

Стадия наступает с появлением трещин в растянутой зоне. В это время характерной является работа железобетона при наличии трещин. Напряжения в растянутой зоне бетона в сечениях, проходящих по трещине, принимаются равными нулю по всей высоте растянутой зоны.

Напряжения в сжатой зоне бетона на стадии остаются меньше предела прочности бетона , а в растянутой арматуре в начале они равны , а на конечном этапе в стадии достигают расчетного сопротивления арматуры растяжению .

Характер разрушения на стадии зависит от количества растянутой арматуры и ее механических свойств. Когда напряжения в арматуре достигают предела текучести происходит быстрое нарастание пластических деформаций и прогибов балки. В сжатой зоне бетона напряжения достигают предела прочности на сжатие и он начинает разрушаться. Наступает предельное состояние изгибаемого железобетонного элемента.