3.5.2. Напряжения и деформации в железобетоне при растяжении

При осевом растяжении железобетонных элементов различают три стадии нагружения, характеризуемых напряженно-деформированным состоянием.

На стадии 1 (рис. 24) в железобетонном элементе нет трещин, напряжения в бетоне .

Деформации бетона и арматуры равны по всей длине, т.к. сцепление между ними не нарушено

. (3.21)

Связь между деформациями и напряжениями в бетоне определяется диаграммой деформирования

, (3.22)

Напряжения в арматуре связаны с деформациями законом Гука

, (3.23)

С учетом того, что

, (3.24)

. (3.25)

По мере возрастания нагрузки напряжения в бетоне достигают предела прочности при растяжении _. На этом заканчивается стадия 1 и наступает стадия 2 – образование трещин в бетоне.

Напряжение в бетоне (конец стадии 1) достигает предела прочности на растяжение, а деформация становится равной

(3.26)

На основании обработки большого числа опытов предложено считать, что при растяжении коэффициент упругости бетона в момент разрушения =0,5.

Тогда деформации бетона

, (3.27)

а напряжение в арматуре

(3.28)

Усилие в момент появления трещин

. (3.29)

Рис. 24. Расчетная схема растягиваемого железобетонного элемента

На стадии 2, когда появляются трещины в бетоне, в сечениях, проходящих через эти трещины, сопротивление растяжению оказывает только арматура. В сечениях между трещинами сопротивление нагрузке оказывают и бетон и арматура, при этом по мере удаления от трещин напряжение в арматуре убывает, а в бетоне возрастает (рис. 24).

На стадии 3 напряжения в арматуре достигают предела прочности (временного сопротивления) и железобетонный элемент разрушается при усилии

. (3.30)