 |
Величины предварительного напряжения
|
|
|
|
Для предварительного напряжения железобетонных конструкций важное значение имеют величины предварительного напряжения их арматуры и бетона.
При больших напряжениях в А возможно разрушение конструкции при передаче напряжения с А на Б. При малых напряжениях в А в результате потерь пред.напряжения эффект пред.напряжения может исчезнуть.
В связи с этим возникает необходимость установления оптимальной величины предварительного напряжения арматуры и бетона.
Наибольшее и наименьшее напряжение величины предварительного напряжения установлены на основе результатов достаточно большого числа исследований.
Основной характеристикой предварительного напряжения арматуры, не зависящей от способов её натяжения на упоры или на бетон, принято напряжение в напрягаемой арматуре, действующее в нём до обжатия бетона. Это напряжение вводится в расчётные формулы и обозначается σ sp; σ sp’ . Напряжения σ sp; σ sp’ в арматуре, натягиваемой на упоры, контролируемое до появления потерь напряжения, называется контролируемым.
Макс контролируемое напряжение не должно превышать условный предел текучести.
Потери предварительного натяжения арматуры
При изготовлении пред.напряженных жбк и их эксплуатации напряжения в А не остаются постоянными. Происходят потери пред.напряжения. они подразделяются на первые и вторые потери.
При натяжении арматуры на упоры следует учитывать:
а) первые потери (∆σsp(1))– до обжатия.(от релаксации напряжений в арматуре, от температурного перепада, деформации формы (при натяжении арматуры на формы), деформации анкеров, трения арматуры об огибающие приспособления)
б) вторые потери (∆σsp(2)) –после обжатия.(от усадки и ползучести бетона)
|
|
|
Полные потери (∆σsp(1)+ ∆σsp(2)) необходимо принимать не менее 100 МПа.
Стадии напряжённо деформированного состояния при изгибе (НДС)
Экспериментально установлено, что при изгибе в элементе возникают 3 стадии НДС элемента.
Обычные элементы
Стадии напряжённо-деформированного состояния (НДС) при изгибе обычных элементов.
Стадия I
При малых нагрузках напряжения в арматуре и в бетоне невелики и деформации носят упругий характер; зависимость между σ и ε линейная. Эпюры нормальных напряжений в сжатой зоне бетона и в растянутой зоне бетона и в растянутой зоне имеют треугольный вид.
С увеличением нагрузки напряжения в растянутой зоне Б достигают предельных значений Rbt,n, а напряжения в А 2αRbt,n, где α=Еs/Eb.Конечный этап стадии I называется стадией Iа, в которой напряжения в сжатой зоне бетона принимают вид треугольника, а в растянутой зоне - прямоугольника. По стадии Iа рассчитываются изгибаемые элементы на образование трещин и деформации до появления трещин.
При дальнейшем увеличении нагрузки в бетоне растянутой зоны образуются трещины, и в этих местах бетон выключается из работы. Наступает II стадия НДС.
Стадия II
В местах трещин всё внутреннее растягивающее усилие воспринимает арматура. На участках между трещинами бетон продолжает работать на растяжение. За счёт ползучести бетона эпюра напряжений в сжатой зоне бетона постепенно искривляется. Напряжения в растянутой арматуре приближаются к пределу текучести. С дальнейшим ростом нагрузки трещины в растянутой зоне раскрываются, развиваются по высоте, напряжения в растянутой арматуре и в сжатом бетоне достигают предельных значений и наступает III стадия НДС – стадия разрушения. По стадии рассчитывают величину раскрытия трещин и прогибы.
Стадия III
В этой стадии деформации ползучести бетона развиваются по всей высоте сжатой зоны бетона, и криволинейность эпюры становится ярко выраженной. Разрушение наступает тогда, когда напряжения в растянутой арматуре достигают предела текучести и под влиянием развития значительных прогибов происходит разрушение сжатой зоны бетона (1-й случай). Или когда напряжения в бетоне сжатой зоны сечения достигают предела прочности (призменной прочности), при этом напряжения в растянутой арматуре не достигают предела текучести.
|
|
|
Преднапряжённые элементы
Стадии напряжённо-деформированного состояния (НДС) при изгибе преднапряжённых элементов.
Стадия изготовления
В исходном состоянии преднапряжённого элемента до приложения нагрузки в верхней зоне бетона возникают растягивающие напряжения, а в нижней зоне – сжимающие напряжения. В предварительно напряжённой арматуре - напряжения за вычетом всех потерь.
СтадияI
В стадии I, которая соответствует нагрузкам стадии обычного элемента, в бетоне нижней зоны не возникают растягивающие напряжения. Происходит только погашение обжатия бетона. Стадия Ia наступает при нагрузках, превышающих нагрузки стадии Ia обычных элементов. Таким образом, трещины в преднапряженных элементах образуются при более высоких нагрузках, чем в обычных элементах. Предварительное напряжение повышает трещиностойкость изгибаемых элементов.
Стадия II
С дальнейшим ростом нагрузки трещины в растянутой зоне раскрываются. Однако, ширина их раскрытия меньше, чем во второй стадии обычных элементов. Прогибы изгибаемых преднапряжённых элементов за счёт обратного выгиба также меньше, чем в обычных элементах.
По стадии два рассчитывают прогибы и ширину раскрытия трещин.
Стадия III
В этой стадии преднапряжённые элементы работаю, как обычные элементы. Наблюдаются те же случаи разрушения изгибаемых элементов.
Граница между первым и вторым случаем разрушения установлена по предельным деформациям, исходя из условия плоских сечений.
X/h0 = εb u /(εb u + εs u); X = h0[(εb u /(εb u + εs u)];
(εb u /(εb u + εs u) = ξ; X = ξ h0 ; ξ = x/h0;
|
|
|
