60. Можно ли неограниченно увеличивать расход растянутой арматуры для повышения несущей способности нормального сечения?

Нет, нельзя. Ведь при увеличении N_sавтоматически увеличивается иN_b, иначе не соблюдается условие статикиN_b = N_s. В свою очередь, величинаN_b = R_bA_b может увеличиваться либо за счет повышения прочности бетона R_b, либо за счет увеличения площади сжатой зоны сеченияА_b, а последняя имеет свои пределы, которые определяются граничной высотой сжатой зоных_R. Если фактическая высота сжатой зоныхвыйдет за пределы граничной высоты х_R, то растянутая арматураSначинает работать неэффективно и увеличение ее расхода пользы не принесет.

61. Что такое граничная высота сжатой зоны?

Это такая высота (абсолютная х_Rили относительная_R = x_R / h_o), при которой в предельной по прочности стадии, т.е. перед разрушением, напряжения в сжатом бетоне _bи в растянутой арматуре_sодновременно достигают своих предельных значений (расчетных сопротивлений)R_bиR_s– такое сечение называют нормально армированным. Если армирование уменьшить, то высота сжатой зоны тоже уменьшится и станет меньше граничной, т.е.х < х_R, – такое сечение называют слабо армированным. Если армирование увеличить, то окажетсях > x_R– такое сечение называют переармированным. Разумеется, названия эти условные и в нормативной литературе отсутствуют, однако они настолько кратки и понятны, что уже много десятилетий употребляются в научном и инженерном обиходе.

62. Как работают слабо-, нормально- и переармированные сечения?

Еще раз отметим, что по условиям статики N_b = N_s, илиR_bA_b = R_sA_s. Отсюда видно, что с увеличениемА_sувеличивается иА_b, а значит, увеличивается и х. С помощью схем на рис. 29 рассмотрим, как деформируются бетон и арматура перед разрушением нормального сечения в зависимости от степени армирования.

В слабо армированном сечении (а), при х < х_R, деформации в арматуре достигли начала площадки текучести (_s = _pl), а в бетоне не достигли предельной сжимаемости (_b < _bu). Казалось бы, прочность бетона здесь недо­ис­поль­зуется, и сечение работает нерационально. Но на самом деле, у арматуры имеется резерв – площадка текучести, а это значит, что по мере текучести стали, когда деформации в ней увеличиваются с _pl до_pl1 (рис. 29,г), растут и деформации бетона, достигая в итоге_bu(рис. 29,а, пунктирная линия). Если вместо “мягкой” стали установить “твердую”, не имеющую площадки текучести, то деформации в ней к моменту разрушения превысят величину₀₂, соответствующую условному пределу текучести₀₂, и составят_02.1(рис. 29, г), что учитывается коэффициентом условий работы_s6: чем меньшех, тем больше_s6. Следовательно, в слабо армированном сечении напряжения в “мягкой” стали достигают предела текучести и реализуютR_s, в “твердой” стали превышают условный предел текучести и составляютR_s_s6; напряжения в бетоне тоже, в конце концов, достигают расчетного сопротивленияR_b.

Рис. 29

Нормально армированное сечение при х = х_R, работает наиболее рационально (б):_b и_sодновременно достигают значений соответственно_buи_pl (или₀₂), а напряжения одновременно достигают значений соответственноR_bиR_s.

В переармированном сечении (в) при х > х_R, деформации бетона достигают_bu, а деформации арматуры не достигают_pl(₀₂), т.е. прочность бетонаR_bиспользуется полностью, а прочность арматурыR_s – частично:_s < R_s. Причем, чем большех, тем меньше_s.

Слабо и нормально армированные сечения имеют один общий признак: бетон и арматура полностью используют свою прочность, поэтому принцип расчета у них одинаков (1-й случай расчета). Переармированные сечения рассчитывают иначе (2-й случай). Границей между случаями является величина х_R(или_R), поэтому ее и называют граничной высотой сжатой зоны.