Нормативные и расчетные сопротивления материалов

3.1.4 Нормативные и расчетные сопротивления материалов.

                  В расчетах по методу предельных состояний прочностные свойства материалов определяют их нормативные и расчетные сопротивления.

                  В конструкциях сопротивление бетона сжатию характеризуется призменной прочностью, нормативное значение которой R_bn в МПа, в зависимости  от класса бетона по прочности B, может быть определено из следующей зависимости

.                                                               (3.7)

                  Нормативное сопротивление растяжению R_btn принято равным (0,007…0,04)В, причем первая цифра относится к классу бетона В20, вторая – к классу бетона В60.

                  Класс бетона по прочности на сжатие В является основной характеристикой, определяющей прочностные свойства бетона. За класс бетона принято нормативное сопротивление осевому сжатию кубов размером 15´15´15 см  с обеспеченностью 0,95, измеряемые в мегапаскалях (см.п.1.2.1).

                  В расчетах используют так называемые расчетные сопротивления материалов. Для расчетов по предельным состояниям первой группы расчетные сопротивления бетона осевому сжатию R_b и осевому растяжению  определяют по формулам:

, .                                               (3.8)

где  - коэффициент условия работы по назначению, учитывающий ответственность сооружений (для мостовых конструкций );  - коэффициенты надежности по материалу, учитывающие возможные отклонения фактической прочности материала от ее нормативного значения (для бетона ; ).

                  За расчетное сопротивление бетона при осевом сжатии и осевом растяжении при расчетах по второй группе предельных состояний прияты их нормативные значения, т.е.

; .

                  Прочностные характеристики бетона могут зависеть от особенностей изготовления конструкций и условий их эксплуатации. Это учитывается коэффициентами условий работы. В расчетах по первой группе предельных состояний на выносливость используют расчетное сопротивление R_bf, определяемое путем умножения расчетного сопротивления R_b на коэффициент условий работы m_b1, зависящий от характеристики цикла повторяющихся напряжений  ( - соответственно минимальное и максимальное напряжение в бетоне) с учетом увеличения прочности бетона во времени. К расчетному сопротивлению бетона R_b конструкций, эксплуатируемых со средней температурой наружного воздуха наиболее холодной пятидневки ниже минус 40^0, при отсутствии водонасыщения бетона, вводят коэффициент m_b7=0,9, а если бетон находится в водонасыщенном состоянии и испытывает при этом попеременное замораживание и оттаивание, используют коэффициент m_b8=0,8. В составных конструкциях наличие стыков учитывают коэффициентом условий работы m_b10.

Железобетонные элементы в конструкциях могут испытывать кручение, косой изгиб и косое внецентренное сжатие. Особенности напряженного состояния бетона в расчетах таких элементов, также учитывают коэффициентами условий работы.

В стадиях изготовления, хранения, транспортировки и монтажа прочность бетона может не достигать расчетного сопротивления. Это нужно учитывать в расчетах, используя передаточную R_bр или отпускную R_bо прочность бетона (см.п.1.2.1)

За нормативное сопротивление арматуры приняты: для стержневой арматуры предел текучести (физический или условный), для проволочной арматуры – напряжение, равное 0,75 временного сопротивления разрыву. Эти характеристики определяют согласно техническим условиям на арматурные стали. Доверительная вероятность (обеспеченность) нормативного сопротивления должна быть не менее 0,95.

В расчетах на прочность расчетное сопротивление арматуры R_s определяют по формуле:

,                                                                                        (3.9)

где  - коэффициент условия работы по назначению, учитывающий ответственность сооружения;  - нормативное сопротивление арматуры;  - коэффициент надежности по материалу.

                  Коэффициент условия работы по назначению  для железнодорожных и автодорожных (городских) мостов с учетом различной степени ответственности этих сооружений приняты разными. Поэтому значения расчетных сопротивлений арматуры растяжению при расчетах по предельным состояниям первой группы для железнодорожных и автодорожных мостах различны.

                  Расчетное сопротивление сжатию ненапрягаемой арматуры равно расчетному сопротивлению растяжения R_s.

                  К значениям расчетных сопротивлений в необходимых случаях вводят коэффициенты, учитывающие конкретные особенности работы арматуры.

                  В расчетах на выносливость расчетное сопротивление арматуры R_sf определяют, умножая расчетное сопротивление на прочность R_s, на коэффициент m_as1. Коэффициент m_as1 зависит от асимметрии цикла изменения напряжений арматуры  ( - соответственно наименьшее и наибольшее по абсолютной величине напряжения в арматуре, принимаемые со своими знаками). Коэффициент m_as1 зависит также от наличия сварных стыков арматуры или приварки к арматурным стержням других элементов, так как это связано с концентрацией напряжений в арматуре, влияющей на ее выносливость.

                  Конкретные значения коэффициентов условий работы бетона и арматуры приведены в нормах проектирования.