151. Конструкции какой категории самые долговечные?

Конечно, первой: у них коррозия арматуры практически полностью исключается. Но для этих конструкций, при прочих равных условиях, требуется больше арматуры, особенно напрягаемой, и, как правило, более высокие классы бетона. Поэтому чаще всего применяют самые дешевые конструкции 3-й категории, если не позволяют условия то 2-й, и, в исключительных случаях,1-й.

152. В чем суть расчета по образованию нормальных трещин при изгибе?

Суть в выполнении условияМ  М_crc, гдеМизгибающий момент в нормальном сечении от внешней расчетной нагрузки, аМ_crcмомент внутренних сил, который сопротивляется образованию трещин.

Чтобы вызвать образование трещин в сечении преднапряженного изгибаемого элемента, нужно загрузить его внешним моментом, численно равным М_crcи состоящим из двух слагаемых: М_рмомента, который погашает предварительное обжатие крайнего волокна бетона (на рис. 75нижнего), т.е. уменьшает в нем сжимающие напряжения от_bpдо 0, иМ_btмомента, который повышает в этом же волокне растягивающие напряжения от 0 до сопротивления бетона растяжениюR_bt,ser. Очевидно, что при отсутствии преднапряжения первое слагаемое отсутствует.

Рис. 75

Поскольку М_р = W_red_bp, а_bp = P / A_red + Pe_op / W_red (см. вопрос 49), то подставив второе выражение в первое, получим (рис. 76,а):

M_p = W_red (P/A_red + Pe_op /W_red) = P(r + e_op),

где r = W_red /A_redрасстояние от центра тяжести приведенного сечения до верхней ядровой точки (радиус ядра сечения). Для учета неупругих свойств бетона вводят поправочный коэффициент, составляющий в зависимости от напряжений в сжатом бетоне от 0,7 до 1. Тогда r = =W_red /A_red. Другими словами,М_рэто момент силы обжатияРотносительно ядровой точки, наиболее удаленной от растянутого волокна, обозначается онМ_rp.

M_bt = W_pl R_bt,serобычная формула сопромата, в которую только внесена поправка на неупругие деформации бетона растянутой зоны:W_plупруго-пластический момент сопротивления приведенного сечения. Его можно определить по формулам Норм или из выраженияW_pl = W_red, гдеW_redупругий момент сопротивления приведенного сечения для крайнего растянутого волокна (в нашем случаенижнего), = (1,25...2,0)зависит от формы сечения и определяется по таблицам справочников.R_bt,ser расчетное сопротивление бетона растяжению для предельных состояний 2-й группы (численно равное нормативномуR_{bt, n}).

Рис. 76

153. Почему неупругие свойства бетона увеличивают момент сопротивления сечения?

Рассмотрим простейшее прямоугольное бетонное (без арматуры) сечение и обратимся к рис.75,в, на котором показана расчетная эпюра напряжений накануне образования трещин: прямоугольная в растянутой и треугольная в сжатой зоне сечения. По условию статики равнодействующие усилий в сжатой N_bи в растянутой N_btзонах равны между собой, значит равны и соответствующие площади эпюр, а это возможно, если напряжения в крайнем сжатом волокне вдвое больше растягивающих:_b= 2R_bt,ser. Равнодействующие усилий в сжатой и растянутой зонахN_b = =N_bt = R_bt,ser bh /2, плечо между нимиz = h /4 + h /3 =7h /12. Тогда момент, воспринимаемый сечением, равенM = N_btz =(R_bt,serbh/2)(7h/12)= =R_bt,serbh²7/24=R_bt,ser(7/4)bh²/6, илиM =R_bt,ser1,75W. То есть, для прямоугольного сечения = 1,75. Таким образом, момент сопротивления сечения возрастает благодаря принятой в расчете прямоугольной эпюре напряжений в растянутой зоне, вызванной неупругими деформациями бетона.