5. Последовательность изменения напряженного состояния предварительно напряжённых изгибаемых железобетонных элементов
Рассмотрим характер изменения напряжённого состояния в нормальном сечении изгибающего элемента, предварительное напряжение в котором создаётся путём натяжения арматуры на упоры. При этом наблюдаются следующие состояния (рис. 7).
Состояние 1: уложенная в форму нижняя и верхняя арматуры натянуты на упорах до контролируемых напряжений.
Состояние 2.
Элемент бетонируют и выдерживают до
приобретения бетоном прочности Rbp≥0,7В.
В этом состоянии происходят первые
потери напряжения. Напряжения в арматуре
становятся равными
и
.
Напряжения в бетоне равны нулю.
Состояние 3: арматура отпущена с упоров, она обжимает элемент, обжатие происходит внецентренно, так как арматура несимметрична; вследствие этого элемент выгибается.
Состояние 4. При обжатии элемента напряжения в арматуре уменьшаются и происходят вторые потери.
Состояние 5. Приложена внешняя нагрузка к элементу. Изгибающий момент от нагрузки создает в сечении двухзначную эпюру приращений напряжения. Эти напряжения суммируются с напряжениями предварительного обжатия. В этом состоянии значение внешней нагрузки и момент от неё в элементе погашают до нуля предварительное обжатие бетона на уровне центра тяжести арматуры, т.е. снижают напряжения в бетоне на этом уровне на σb2. При этом напряжение в арматуре увеличивается.
Состояние 6. Внешняя нагрузка возрастает до значения, при котором момент от неё в сечении элемента увеличит растягивающие напряжения в бетоне до предельного сопротивления растяжению. Напряжения в арматуре при этом возрастут, примерно до 30 МПа, что соответствует стадии I.
Состояние 7. при последующем увеличении нагрузки образуются трещины и наступает стадия II работы элемента. В сечениях, совпадающих с трещинами, усилия в растянутой зоне элемента воспринимаются одной растянутой арматурой. Напряжение в бетоне сжатой зоны и растянутой арматуре растут по мере увеличения нагрузки, но не достигают предельных значений.
Состояние 8. При последующем увеличении нагрузки наступает стадия III, когда происходит разрушение элемента при достижении растянутой арматурой или бетоном сжатой зоны предельного сопротивления.
Рис. 7. Изменение напряжённых состояний изгибаемого элемента,
Изготовленного с натяжением арматуры на упоры
Таким образом, предварительное напряжение практически не влияет на несущую способность элементов. Последовательность напряженных состояний элементов, изготавливаемых с напряжением на бетон отличается от предыдущей лишь в состояниях 1, 2 и 3. Здесь процессы натяжения арматуры и обжатия элемента происходят одновременно.
Контрольные вопросы:
107. От чего зависят потери
110. Какова последовательность изменения напряженного состояния предварительно-напряженных изгибаемых элементов.
111. В каком состоянии можно проследить увеличение трещиностойкости и жёсткости изгибаемых элементов?
112. Как влияет предварительное напряжение на прочность изгибаемых элементов?