Wymiarowanie elementów zginanych

Wymiarowanie elementów zginanych metodą naprężeń liniowych opiera się na założeniach pracy przekroju w fazie Ha. W oparciu o te założenia zostały wyprowadzone wszystkie wzory przytoczone w niniejszym podrozdziale (program uprawnienia budowlane na komputer).

Przekroje, które ze względu na charakter konstrukcji nie mogą ulec zarysowaniu, należy wymiarować w oparciu o założenia fazy la.
Przy wymiarowaniu przekrojów korzystanie z powyższych wzorów jest bardzo utrudnione. Należy pamiętać, że na ogół dysponujemy tylko wartościami statycznymi uzyskanymi z obliczeń. W pewnych szczególnych przypadkach znane są niektóre wymiary przekroju, lecz ilość zbrojenia trzeba z zasady zaprojektować. W celu ułatwienia wymiarowania opracowano specjalne, przyspieszające obliczenia tablice, które spotkać można prawie w każdym podręczniku z dziedziny żelbetnictwa (program uprawnienia budowlane na ANDROID).

Dotyczą one z reguły fazy II jako zasadniczej przy wymiarowaniu elementów żelbetowych, w zastosowaniu głównie do przekrojów prostokątnych. Obok tablic istnieje również szereg nomogramów umożliwiających skrócenie pracy rachunkowej przy wymiarowaniu. Tablice są zwykle ułożone w założeniu stałych wartości naprężenia dopuszczalnego stali ky (co 100 kG/cnr) oraz również stałej wielkości stosunku współczynnika sprężystości stali i betonu n = 15, n = 10 lub n = 8. Każdej wartości n i każdej wartości ky odpowiada jedna tablica, stąd ilość ich dochodzi do kilkunastu (uprawnienia budowlane).

Przyjmując n i kz znajdujemy w tablicy wartości współczynników wiążących ze sobą moment gnący, naprężenie górnego włókna ściskanego betonu i stali rozciąganej oraz parametry przekroju b, x. Analiza pracy elementów żelbetowych poddanych działaniu sił zewnętrznych wykazuje, że kształtowanie się rozkładu naprężeń wewnętrznych jest funkcją wielu zmiennych.

Do podstawowych czynników należą rodzaj materiału oraz wielkość obciążeń. Zależność ta jest wynikiem własności mechanicznych betonu, który jest materiałem o bliżej jeszcze nieokreślonym modelu odkształceń. Uniemożliwiło to opracowanie ogólnej metody wymiarowania spełniającej wszystkie warunki. Każda ze stosowanych metod opiera się na konkretnych założeniach, w związku z czym jest ważna jedynie na określonym obszarze (program egzamin ustny).

Metoda obciążeń krytycznych

Metoda obciążeń krytycznych wynika z analizy pracy konstrukcji w momencie poprzedzającym zniszczenie. Przyjęcie tego założenia pozwala na wyciągnięcie wielu wniosków, które w innych metodach są nieosiągalne. Ważną rzeczą jest możliwość kontrolowania danych obliczeniowych za pomocą pomiarów eksperymentalnych. Wyniki doświadczeń pozwalają z dużym prawdopodobieństwem określić parametry betonu ważne z punktu widzenia bezpieczeństwa konstrukcji. W elemencie żelbetowym stan naprężenia w ogólnym przypadku jest bardzo złożony (opinie o programie).

Do obliczeń przyjmujemy uproszczony model statyczny oparty na założeniu, że naprężenia ściskające przejmuje beton, natomiast siły rozciągające przenoszą wkładki stalowe. Stan krytyczny zostaje osiągnięty w chwili, gdy naprężenia w betonie wzrosną do granicy wytrzymałości na ściskanie, natomiast naprężenia w stali osiągną granicę plastyczności. Po przekroczeniu obciążeń wywołujących ten stan naprężeń następuje zniszczenie betonu lub stali lub obu materiałów równocześnie. Z tego ostatniego warunku wynika górna granica zbrojenia (segregator aktów prawnych).

Elementy zginane pojedynczo zbrojone, w których są ekonomicznie nieuzasadnione, gdyż zwiększenie ilości stali nie wpływa na zwiększenie nośności przekroju. Kształt wykresu naprężeń ściskających w momencie poprzedzającym zniszczenie stanowi krzywą wyższego stopnia o bliżej nieokreślonych parametrach. Wykres zbliżony swym kształtem do paraboli 3 stopnia przyjmowała obowiązująca do niedawna w Polsce metoda wymiarowania.

Obecnie w celu uproszczenia projektowania przekrojów świadomie odstąpiono od praktykowanego kiedyś wykresu krzywoliniowego, zastępując go wykresem prostokątnym o rzędnych równych Rm. Odstępstwo to daje w efekcie znaczne uproszczenie wymiarowania, a odchylenie w uzyskiwanych wynikach nie przekracza 2% (promocja 3 w 1).