Принимаемые гипотезы и допущения

 

При расчете по методу предельных состояний в основу расчет­ных формул положены схемы, соответствующие той или иной ста­дии напряженного состояния. С целью упрощения формул эти схе­мы несколько видоизменяются.

 

Стадия 1 положена в основу расчета предварительно напряжен­ных элементов на трещиностойкость и выносливость, а также неко­торых расчетов на прочность. При этом принимается линейная за­висимость между напряжениями и деформациями, как для бетона, так и для арматуры, и считается справедливой гипотеза плоских сечении. Арматура, имеющая сцепление с бетоном, претерпевает те же деформации, что и бетон на ее уровне. Поэтому напряжения в обычной арматуре могут быть получены путем умножения значе­нии напряжений в бетоне на уровне арматуры, в которой определя­ют напряжения, на коэффициент, равный отношению модуля упругости арматуры к модулю упругости бетона.

Модуль упругости бетона в расчетах на выносливость прини­мают иным, чем в расчетах на прочность и трещиностойкость. Для напрягаемой арматуры ее полные деформации, а, следовательно, и напряжения складываются из деформаций (напряжений), получа­емых арматурой при совместной работе с бетоном, и деформаций (напряжений), которые арматура получает в стадии натяжения, когда она не имеет еще сцепления с бетоном. При этом учитывают потери предварительных напряжений.

Стадия 1а используется при проектировании конструкции обще­го назначения из предварительно напряженного железобетона в расчетах по образованию трещин, нормальных к продольной оси элемента. При этом эпюра растягивающих напряжений в бетоне принимается прямоугольной.

Формулы для расчета на выносливость конструкций из обычно­го железобетона, в которых при эксплуатации допускается образо­вание трещин, основаны на второй стадии работы. При этом пред­полагается, что бетон растянутой зоны полностью выключился из работы элемента. Эпюра напряжений в бетоне принимается тре­угольной. Считается справедливой гипотеза плоских сечений. Эта стадия напряженного состояния с принятием указанных допущений используется также при определении напряжений в арматуре в расчетах по раскрытию трещин.

В основу большинства расчетов прочности вертикальных сече­ний элементов, как из обычного, так и предварительно напряженного железобетона положена третья стадия напряженного состояния с прямоугольной эпюрой напряжений в бетоне. Здесь также предполагается, что бетон растянутой зоны полностью выключился из ра­боты и не оказывает влияния на прочность элемента.

Отличие фактического напряженного состояния сечения от условного. Принимаемого в расчетных схемах в необходи­мых случаях учитывается вводимыми в расчетные формулы коэф­фициентами условий работы.

Характер действия нагрузок на мосты различен. Одни из них действуют постоянно (собственный вес, воздействие предварительного напряжения и т. д.); действие других нагрузок может быть кратковременным (временные подвижные, сейсмические и другие нагрузки). Тем не менее в расчетах учитывают, как правило, проч­ностные и упругие характеристики бетона, получаемые при стан­дартных испытаниях. Влияние времени действия нагрузки в неко­торых случаях учитывают специальными коэффициентами.

Разрушение железобетонных элементов, появление и раскрытие в них трещин происходит, как правило, в результате совместного действия всех внутренних усилий — изгибающего и крутящего мо­мента, поперечной и продольной силы. Так как расчет на совмест­ное действие этих усилий в стадии после образования трещин и для стадии разрушения в общем виде еще не разработан, прочность и трещиностойкость сечений во многих случаях проверяют не на од­новременное действие всех внутренних усилий, а на действие каж­дого из них отдельно или в некоторых сочетаниях.

Ряд допущений принимается в расчетах статически неопредели­мых конструкций. Расчетные усилия в них нормами проектирования

разрешается определять обычными методами строительной механи­ки в предположении упругой работы материалов. Однако под дей­ствием нагрузок в отдельных местах конструкции возникают и раз­виваются трещины, проявляются пластические деформации бетона и арматуры. При этом происходит перераспределение внутренних усилий, зависимость между внешней нагрузкой и внутренними уси­лиями становится нелинейной.

Методика расчета статически неопределимых конструкций с уче­том перераспределения усилий в настоящее время еще не получила полной и всесторонней разработки. Поэтому расчетные усилия в сечении элемента, полученные в предположении упругой работы конструкции, сравниваются с несущей способностью сечения, опре­деляемой с учетом пластической работы материалов. Таким, обра­зом, наблюдается несоответствие между определением усилий и проверкой сечений.

Распределение внутренних усилий в сечениях статически неоп­ределимых конструкций зависит от жесткости элементов. Жестко­сти запроектированных элементов (по конструктивным чертежам) могут отличаться от жесткостей, принятых в расчетах, но не более чем на 30%. Таким образом, допускается определенная ошибка в определении расчетных внутренних усилии, но при указанном рас­хождении в соотношении жесткостей, принятых в расчетах и получившихся по конструктивным чертежам, этой ошибкой можно пре­небрегать. Кроме того, при оценке жесткости допускается вводить в расчет все бетонное сечение независимо от наличия трещин. Вли­яние арматуры на жесткость сечения можно не учитывать.

Другие допущения, принимаемые в расчетах, отмечены в гла­вах, посвященных конкретным расчетам железобетонных мосто­вых конструкций.

Следует заметить, что большинство допущений связано с упро­щением расчетов. В настоящее время при использовании современ­ной вычислительной техники такие упрощения не всегда оправданы. Поэтому некоторые допущения в дальнейшем могут быть сняты, что приведет к более точным расчетам, обеспечивающим более экономичное проектирование конструкций с необходимой надеж­ностью.