Przekroje pierścieniowe

Rozważanie wszystkich stanów naprężeń jest tu zbyteczne, gdyż możemy się oprzeć tylko na metodach, wychodzących z tych samych przesłanek, co przy przekrojach prostokątnych i teowych. Metody te podano w rozdz. 9, przy założeniu symetrycznego rozłożenia zbrojenia po obwodzie koła (program uprawnienia budowlane na komputer).

Przekroje pierścieniowe napotyka się często w kominach żelbetowych. Wszystkie znane rozważania i tu ograniczają się do obliczeń ustawionych dla przekrojów kołowych, w założeniu równomiernego rozkładu zbrojenia po obwodzie pierścienia. W praktyce spotyka się czasem ściskanie mimośrodowe nierównoległe do osi głównych przekroju. Przypadki te są rozwiązane dla pracy przekrojów prostokątnych w fazie Ila i Ilb (program uprawnienia budowlane na ANDROID).
W poprzednim podrozdziale zajmowaliśmy się naprężeniami głównymi od strony teoretycznej.

Obecnie omówimy doświadczenia przeprowadzone na ten temat oraz przyjmowane modele obliczeniowe.
Badania na temat naprężeń głównych są trudne i kosztowne, gdyż muszą być przeprowadzane na dużych elementach za pomocą specjalnych urządzeń i precyzyjnego sprzętu. W ostatnich latach zaczęto w tej dziedzinie szeroko stosować elastooptyczne badania na modelach. Jednak uzyskane tą drogą wyniki można traktować jedynie jako orientacyjne. Miarodajne są jak dotąd tylko badania rzeczywistych konstrukcji (uprawnienia budowlane).

Pomimo różnic poglądów na teorię naprężeń głównych, faktem niezaprzeczalnym jest wpływ ścinania i skręcania na nośność elementów. Powszechnie znane jest zjawisko, że w belkach zginanych, dostatecznie uzbrojonych na zginanie, tworzą się w pewnych przypadkach na skutek działania głównych naprężeń rozciągających - rysy ukośne przy podporach. Mogą one spowodować nawet zniszczenie belki. To samo dotyczy skręcania i rys przez nie wywołanych. Problem ten szczególnie istotny w żelbecie, w konstrukcjach z materiałów izotropowych, jak np. stalowych, tylko w wyjątkowych przypadkach odgrywa poważniejszą rolę (program egzamin ustny).

Osiągnięcie granicy plastyczności

Poglądy żelbetników na zagadnienie przyczyn powstawania rys i mechanikę tzw. ścinania nie są zgodne. Stwierdzony jest natomiast fakt zwiększenia nośności elementów zginanych zbrojonych w strefach przypodporowych, wkładkami pionowymi lub ukośnymi, choć zjawisko to też nie zawsze występuje. Zniszczenie belki jednak w przypadku uzbrojenia jej w strefie przypodporowej powstaje przeważnie przez osiągnięcie granicy plastyczności w stali rozciąganej lub zmiażdżenie betonu ściskanego w strefie maksymalnych momentów zginających.

Zjawisko to potwierdziły liczne doświadczenia Mórscha, jak również najnowsze badania amerykańskie Walthera, Moody’ego i Viesta oraz badania przeprowadzone na uniwersytecie Ilinois (Talbot, Richart). To samo wykazały badania radzieckie przeprowadzone w różnych instytutach (opinie o programie). Doświadczenia na ten temat, wykonane pod kierunkiem Boriszanskiego stały się podstawą do ustalenia przepisów projektowania NiTU. Dodatni wpływ zbrojenia na tzw. ścinanie wykazały, w oparciu na innych niż dotychczas zasadach, badanie przeprowadzone pod kierunkiem Suwalskiego w Katedrze Budownictwa Żelbetowego Politechniki Warszawskiej.

Dużo ciekawego do zagadnienia naprężeń głównych wniosły przeprowadzone w ostatnich latach badania Leonhardta i Walthera.

Na podstawie licznych doświadczeń doszli oni do wniosku, że naprężenia główne mogą wywołać trzy rodzaje zniszczeń belki zginanej:
a) Zniszczenie wywołane łącznym działaniem momentu i siły poprzecznej. Rysy wywołane naprężeniami głównymi wchodzą tak głęboko w strefę ściskaną betonu, że ułatwiają jej zmiażdżenie (segregator aktów prawnych). Zjawisko to zachodzi w belkach nie uzbrojonych na naprężenie główne lub uzbrojonych tylko częściowo oraz na odcinkach jednoczesnego działania dużych momentów gnących i sił poprzecznych np. przy podporach belek ciągłych.
b) Zmiażdżenie środnika belek teowych i dwuteowych, które występuje przy dużych napięciach stycznych r0 oraz w przypadkach przeciążenia zbrojenia na naprężenia główne.
c) Zniszczenie zakotwienia prętów zbrojenia głównego. Prowadzi ono do zniszczenia środnika lub płyty belki teowej jeszcze przed tym, zanim nastąpi zniszczenie wskutek sił ukośnych (promocja 3 w 1).