2.Методы расчета сечений железобетонных элементов

2.1. Метод расчета по допускаемым напряжениям. Применялся в СССР до 1938 г. В настоящее время как таковой практически не применяется, но отдельными его положениями успешно пользуются и сейчас.

В основу метода положена стадия II НДС и приняты такие допущения:

 бетон в РЗБ из работы полностью исключен и все растягивающие усилия воспринимаются только арматурой (для стадии разрушения это вполне справедливое допущение);

 для сжатого бетона справедлив закон Гука, т.е. эпюра напряжений в сжатой зоне треугольная;

 для всего сечения справедлива гипотеза плоских сечений;

 сечение приводится к одному материалу  бетону  с помощью числа приведения

 = E_s / E_b

исходя из равенства деформаций бетона и арматуры

_s = _b или _s / E_s = _b / E_b,

откуда _s = _bE_s / E_b = _b.

Из этого следует, что единица площади сечения арматуры воспринимает в раз большее напряжение, чем бетон, значит всю площадь арматуры можно заменить в раз большей площадью бетона.

Такая замена при изложенных допущениях позволяет использовать аппарат сопротивления упругих материалов, лишь применяя геометрические характеристики приведенного сечения (A_red, I_red и т.д.). Тогда расчет сводится к определению краевых напряжений в сжатом бетоне _b, напряжений в растянутой и сжатой арматуре _s и _s^' и сравнении их с допускаемыми напряжениями для соответствующих материалов. Допускаемые напряжения для бетона и арматуры назначались как некоторые доли соответственно от кубиковой прочности и предела текучести арматуры

[_b] = 0,45R и [_s] = 0,5_y.

Метод имеет ряд недостатков, обусловленных принятыми допущениями, главным из которых является предположение об упругой работе бетона, т.е. не учитываются его пластические свойства и, тем самым, недооценивается несущая способность сжатой зоны. Это приводит к завышению напряжений в арматуре, нередко требуется по расчету сжатая арматура. Главное же в том, что невозможно запроектировать конструкцию с заранее заданным коэффициентом запаса, знать который куда важнее, чем напряжения в бетоне и арматуре.

2.2. Метод расчета по разрушающим усилиям

В 1931-32 гг проф. А.Ф.Лолейт предложил принципиально иной подход к расчету прочности изгибаемых элементов  метод расчета по разрушающим усилиям. В основу метода положена стадия III НДС (стадия разрушения). В расчетные формулы вместо допускаемых напряжений вводятся предел прочности бетона при сжатии и предел текучести арматуры, т.е. в отличие от предыдущего метода напряжения не определяются расчетом, а задаются. В растянутой зоне работа бетона, как и раньше, не учитывается. Эпюра напряжений в сжатом бетоне заменяется прямоугольной.

Так как предельные напряжения в материалах заданы, то можно определить разрушающие усилия, для чего достаточно только уравнений равновесия (задача внутренне статически определима). Допускаемые при эксплуатации усилия определяются путем деления разрушающих усилий на общий коэффициент запаса.

Такой подход знаменовал важнейший этап в развитии методов расчета ЖБК  явным образом учитывалась неупругая работа сжатого бетона, появилась возможность определить разрушающие усилия и общий коэффициент запаса конструкции, что безусловно важнее, чем знать напряжения в бетоне и арматуре по отдельности.

Основной недостаток метода  единый коэффициент запаса (КЗ), которым невозможно учесть отклонения фактических нагрузок и характеристик материалов от их расчетных значений. Кроме того, МРРУ не давал возможности оценить поведение конструкции в стадии II (т.е. в эксплуатационной стадии)  определить ширину раскрытия трещин и прогибы конструкции.