Konstrukcje żelbetowe to połączenie dwóch materiałów o różnych właściwościach mechaniczno-fizycznych, których zadaniem jest przenoszenie obciążeń. W przekrojach elementów żelbetowych zginanych i ściskanych mimośrodowo pod wpływem zwiększającego się obciążenia można wyróżnić trzy fazy pracy przekroju żelbetowego.
Faza I – sprężysta
Naprężenia są mniejsze niż wytrzymałość betonu na rozciąganie. Naprężania te przenosi stal oraz beton. Obciążenie w strefie ściskanej i rozciąganej odkształca się sprężyście – jest to przypadek, w którym rozkład naprężeń jest liniowy (Faza Ia). Zwiększenie obciążeń powoduje zwiększenie naprężeń w strefie rozciąganej – wykres przyjmuje postać krzywoliniową (Faza Ib). Pod wpływem działających obciążeń przekrój w fazie I jest niezarysowany.
Faza II – zarysowanie betonu
Jest to przypadek, w którym następuje zarysowanie. Wielkość obciążenia osiąga wartość wytrzymałości betonu na rozciąganie. W przekroju w strefie rozciąganej pojawiają się rysy (Faza IIa). W zarysowanym przekroju siły rozciągające przejmuje zbrojenie, w wyniku czego następuje podwyższenie osi obojętnej na wykresie oraz zakrzywienie w strefie ściskanej (Faza IIb).
Faza III – zniszczenie elementu
W tym przypadku wzrost obciążenia powoduje wystąpienie w zbrojeniu naprężeń równych granicy plastyczności stali, co powoduje zwiększenie rozwarcia rys oraz naprężeń w betonie osiągając wartość jego wytrzymałości na ściskanie. Wynikiem tego procesu jest zniszczenie belki (Faza III). Gdyby np. przekrój został przezbrojony zniszczenie mogłoby nastąpić w wyniku osiągniecia wytrzymałości na ściskanie, co spowodowałoby zmiażdżenie przekroju.
Zniszczenie przekroju w wyniku osiągnięcia wytrzymałości materiałów jest podstawą do wymiarowania elementów metodą stanów granicznych. Stany graniczne, które nie powinny być przekroczone przez konstrukcje, to stany graniczne nośności (SGN) oraz stany graniczne użytkowalności (SGU). Stan graniczny nośności występuje w przypadku, gdy naprężenia w przekroju osiągają wartość wytrzymałości materiałów. Stan graniczny użytkowalności odnosi się do zmniejszenia naprężeń w stali i betonie, zarysowań oraz ugięć. W metodzie stanów granicznych w pierwszej kolejności wymiarowany jest przekrój pod względem nośności, po czym przechodzi się do sprawdzenia zarysowań oraz ugięć.
