Zagadnienie stosowalności

Dla obliczeń, których celem lub punktem wyjścia są odkształcenia (np. obliczanie wielkości statycznie niewyznaczalnych) podstawą jest faza I. Przy obciążeniach roboczych nie występuje ona prawdzie we wszystkich punktach belki, gdyż w niektórych ma miejsce faza II, jednak wpływ jej jest dominujący. Uwzględnianie fazy II, a co za tym idzie, różnych współczynników EJ jest dość kłopotliwe, szczególnie do stosowania w praktyce inżynierskiej (program uprawnienia budowlane na komputer).

Dla belek, od których wymaga się rysoodporności, podstawą obliczeniową jest faza Ib, przy czym wykres naprężeń w strefie rozciąganej przyjmuje się zwykle z pewnymi uproszczeniami.
Na fazie Ha opiera się metoda naprężeń liniowych, tzw. klasyczna. Faza III zaś stanowi punkt wyjścia dla metody obciążeń krytycznych.
Zagadnienie stosowalności obu metod było, począwszy od Zjazdu PZITB w 1949 r., szeroko omawiane na łamach naszej prasy technicznej w związku z wprowadzeniem do obliczeń metody obciążeń krytycznych (program uprawnienia budowlane na ANDROID).

Wielu przeciwników tej ostatniej stanęło w obronie metody naprężeń liniowych, wskazując na jej zalety, które spowodowały, że w wielu krajach jest ona dotychczas stosowana. Jednak konserwatyzm tych krajów wynika z faktu stosowania z reguły betonów o znacznie wyższych markach, niż w Polsce, na skutek czego zagadnienie tzw. słabych betonów w ogóle nie istnieje.
Metoda obciążeń krytycznych przedstawia bez wątpienia postęp w dziedzinie żelbetu, choć oczywiście nie stanowi w niej ostatniego słowa. Rozkład naprężeń, nawet gdy rozpatrzymy stadium bezpośrednio poprzedzające zniszczenie, przedstawia się różnorodnie, zależnie od rodzaju betonu (uprawnienia budowlane).

Przyjęcie w każdym przypadku niezmiennego krzywoliniowego, czy prostokątnego wykresu naprężeń dla wszystkich betonów, jest tak samo niesłuszne, jak i trójkątnego.
Jak już wyjaśniono przy rozważaniu przekrojów betonowych, powyższy układ równań, wobec zmienności współczynnika sprężystości nie wystarcza do określenia naprężeń tym bardziej, że są one różne w betonie i w stali. Wprawdzie na podstawie równania jesteśmy w stanie ustalić wzajemną zależność naprężeń lecz tylko wówczas, gdy naprężenia rozciągające w betonie są mniejsze od Rr lub gdy w całym przekroju występują tylko naprężenia ściskające (program egzamin ustny).

Obciążony element

Jeżeli warunek ten nie zachodzi, nastąpi częściowe zarysowanie przekroju. Nie jest ono jednoznaczne z jego zniszczeniem, gdyż wówczas całe naprężenie rozciągające przejmie stal.
Doświadczenia wykazują, że wskutek znacznych różnic właściwości betonu i stali - naprężenia zginanego elementu żelbetowego przy stopniowym zwiększeniu obciążenia tego elementu - ulegają zmianom nie tylko pod względem ilościowym, lecz również i jakościowym (opinie o programie). Obciążony element - jak to wyżej omówiliśmy - przechodni szereg faz pracy.

Przy małych obciążeniach i odpowiednio do nich małych momentach, naprężenia w ściskanym i rozciąganym betonie, jak również i w uzbrojeniu, wzrastają proporcjonalnie do obciążenia. Proporcjonalność ta jednak zostaje szybko naruszona i dalszy rozkład naprężeń, w miarę wzrostu obciążenia zmienia się, ulegając szczególnie istotnym zmianom w chwili pojawienia się rys w rozciąganej strefie betonu (segregator aktów prawnych).

Nie daje on dokładnego obrazu, gdyż pomija całkowicie wpływ części zarysowanej (popękanej) betonu. Gdy rysy te występowały bardzo gęsto, założenie takie byłoby słuszne. Jednakże rysy w takim elemencie tworzą się w pewnych odstępach. Poglądowo pracę belki zarysowanej pokazuje rys. 5-10. W celu ułatwienia rozumowania zakładamy, że pręty w strefie rozciąganej są zakotwione na ściankach czołowych belki.

Przebieg osi obojętnej nie jest tak regularny, jak przewidziano w założeniach i wskutek tego naprężenia w betonie ściskanym w obszarach między rysami są w rzeczywistości mniejsze, niżby to wynikało z warunków równowagi poszczególnych faz (promocja 3 w 1).