31. Влияние арматуры на усадку и ползучесть бетона.

Усадка армированного бетона. Усадка, как и набухание армированного бетона, меньше, чем неармированного. Это объясняется тем, что арматура вследствие ее сцепления с бетоном препятствует свободным температурно-усадочным деформациям бетона. Однако при этом в железобетонном элементе возникают вынужденные усилия (рис. 11).

Рис. 11.

Если растягивающие напряжения в бетоне превышают его сопротивление на растяжение, то в элементе образуются нормальные трещины, направленные перпендикулярно его продольной оси. Кроме того, усадочные деформации бетона являются причиной возникновения дополнительных усилий в статически неопределимых конструкциях.

Ползучесть армированного бетона. Арматура препятствует свободным деформациям ползучести бетона. Вследствие этого с течением времени усилия в бетоне снижаются, тогда как в арматуре они увеличиваются. Перераспределение усилий между бетоном и арматурой тем больше, чем сильнее он армирован или нагружен.

При действии на конструкции эксплуатационных нагрузок вследствие ползучести бетона напряжения в продольной арматуре сжатых элементов увеличиваются в 2...3 раза (рис. 12).

Рис. 12.

32. Кривизна железобетонных элементов на участках без трещин.

Для участков элемента, где в растянутой зоне образуются трещины или они закрыты, кривизну определяют, как для сплошного упругого тела, находящегося в стадии 1 напряженно-деформированного состояния. Полную кривизну изгибаемых и внецентренно нагруженных элементов находят по формуле

где  - кривизна от действия кратковременных  нагрузок, опреде­ляемых согласно указаниям п. 1.12* СНиП 2.03.01-84*;

- кривизна от действия постоянных и длительных временных нагрузок;

где М — момент от соответствующей внешней нагрузки  (кратковременной, дли­тельной) относительно оси, нормаль­ной к плоскости действия изгибаю­щего момента и проходящей через центр тяжести приведенного сечения;

φ_b1 — коэффициент, учитывающий влияние кратковременной ползучести бетона;

φ_b2 — коэффициент, учитывающий влияние длительной ползучести бетона на де­формации элемента без трещин;

 — кривизна, обусловленная выгибом элемента от кратковременного дейст­вия усилия предварительного обжа­тия Р;

 — кривизна, обусловленная выгибом элемента вследствие усадки и ползу­чести бетона от усилия предваритель­ного обжатия;

где ε_b, ε’_b — относительные деформации бетона, вызванные его усадкой и ползу­честью от усилия предварительного обжатия и определяемые по формулам:

и

σ_b – принимается численно равным сум­ме потерь предварительного напряжения от быстронатекающей ползучести, усадки бетона, т.е. ;

σ’_b — принимается для напрягаемой арматуры на уровне край­него сжатого волокна бетона.

Для элементов без предварительного напряжения значения кривизны  и принимают равными нулю.

33. Предварительные напряжения и их потери.

Сущность преднапряжения. Основная цель создания предварительного напряжения – повышение трещиностойкости и жесткости конструкции.

Категории трещиностойкости железобетонных конструкций:

- первая категория - не допускается образование трещин вообще;

- вторая категория - допускается ограниченное по ширине кратковременное раскрытие трещин (нормальных и наклонных) при условии их последующего надежного закрытия (зажатия);

- третья категория - допускается ограниченное по ширине кратковременное и длительное раскрытие трещин, нормальных и наклонных к продольной оси элемента.

Методы создания предварительного напряжения:

- натяжение на упоры – изготовление конструкции производится с натяжением арматуры до бетонирования и временной передачей сил натяжения на упоры стенда или силовой формы. Арматуру укладывают в форму, натягивают до заданного напряжения , и закрепляют в упорах формы анкерами. Затем бетонируют форму и после достижения бетоном передаточной прочности арматуру освобождают с упоров. Стремясь вернуться в первоначальное состояние, арматура обжимает бетон элемента, так как имеет с ним надежное сцепление;

- натяжение на бетон – изготовление конструкции ведется с натяжением арматуры после затвердения бетона и передачей сил напряжения на бетон конструкции. При бетонирования элементов в форме в них оставляют каналы для размещения напрягаемой арматуры. После набора бетоном передаточной прочности , арматуру пропускают через каналы, натягивают до заданного напряжения , и закрепляют на торцах железобетонного элемента анкерами. В процессе натяжения арматуры происходит обжатие бетона. После каналы заполняют раствором под давлением.

Способы натяжения арматуры:

- механическое натяжение, осуществляется с помощью домкратов, винтовых, гидравлических и других машин;

- электротермическое – арматуру нагревают до 300…350 С, в результате она удлиняется. Нагретые стержни укладывают в форму и закрепляют на упорах. При остывании упоры препятствуют укорочению арматуры, за счет этого в ней возникают растягивающие напряжения . После укладки бетона и набора им передаточной прочности арматуру освобождают с упоров, при этом происходит обжатие бетона;

- электромеханическое – сочетание двух первых способов натяжения.