книги из ГПНТБ / Кудзис А.П. Предварительно-напряженный полимерцементный бетон

того, расчет сводится к определению напряженного состояния в арма­ туре для сечения с одиночной напрягаемой арматурой, что во многих случаях может привести к погрешностям.

Согласно нормам проектирования СНиП П-В. 1-62, потери предва­ рительного напряжения от усадки и ползучести бетона при а б ( х \ ) / R ( t \ ) ^ =£70,5 спустя 100 сут после его обжатия составляют:

Таким образом, расчет потерь предварительного напряжения ог усадки и ползучести бетона по рекомендациям норм СНиП П-В. 1-62 практически сводится к определению значения коэффициента условной упругой деформации бетона фу(В)- К сожалению, расчетные формулы не учитывали влияния условий внешней среды, технологических и других факторов.

Предложения А. В. Яшина [99, 107] по расчету потерь предвари­ тельного напряжения интересны, однако чрезмерно упрощены, что мо­ жет привести к значительным погрешностям. Суммарные потери пред­ варительного напряжения от усадки и ползучести бетона кубиковой прочности не менее 30 МПа А. В. Яшин рекомендует определять по формулам:

100

характеризует степень обжатия бетона. Таким образом при расчете не учитываются такие важные факторы, как условия внешней среды, проч­ ность бетона и др.

Влияние степени обжатия бетона на величину потерь an(fi,Ti) спу­ стя 100 сут после внедентренного обжатия элементов из обычного и полимердементного бетона видно на рис. 19 [16, 43]. Образцы, описанные в разделе 4.2, находились в помещении при ^ 2 0 °С и 4f«60% . Резуль­ таты опытов с этими образцами и использованы при составлении этих графиков.

Рис. 19. Зависимость опытных потерь предварительного напряжения an(tu Tj) от сте­ пени обжатия образцов (а) и контрольных элементов из обычного бетона (б): 1 — полимерцементный бетон П; Г •— то же, П'; 2 — обычный бетон; 3 — по формулам

(4.92) и (4.93).

Как видно из рис. 19, в элементах из полимерцементного бетона по­ тери 0 n(^i,Ti) были примерно на 30% меньше, чем в образцах из обыч­ ного бетона. Это объясняется в основном тем, что полимерная добавка

элементах из обычного бетона на щебне небольшой фракции, дают яв­

101

но, что положительное влияние полимерной добавки на уменьшение потерь предварительного напряжения особенно ощутимо для конструк­ ций, находящихся в сухой внешней среде. Поэтому предварительно-на­ пряженный полимерцементный бетон целесообразно использовать для зданий и сооружений, находящихся как в агрессивной среде, так и в условиях жаркого и сухого климата.

Рис. 20. Влияние влажности внешней среды на потери предварительного напряжения от усадки и ползучести полимерцементного (1) и обычного (2) бетона, под­ вергнутого инфракрасному облучению.

Предлагаемые расчетные формулы (4.77), (4.78), (4.84), и (4.85) могут быть значительно упрощены. Например, подставляя значение Он(т2 ) по (4.3) в выражение (4.77), после преобразования получаем:

("г. T i ) = (~ f r6J Tl) [ 1 + и Ы Ф„ (т2)] - а 0( t j ) п ( t j ) Фн( т 2 ) . (4.95)

102

Аналогично потери предварительного напряжения в момент време­ ни 11 имеют вид:

1+П(Tj) Об Ы

Рис. 21. Влияние степени обжатия бетона на потери

предварительного напряжения от его усадки и ползу­ чести стп(ti, Ti) по (4.97).

Из рис. 21 видно, что формулы типа (4.97) позволяют учитывать нелинейность неупругих деформаций бетона. Однако при сильном об­ жатии отклонение от линейности кривых потерь an(^i,Ti) является не­ большим ввиду действия убывающих сжимающих напряжений.

103

Как показали результаты исследований, выполненных Е. Н. Щер­

размеры поперечного сечения и степень предварительного напряжения

Для проверки пригодности предлагаемой методики расчета сопостав­ лялись опытные и теоретические по (4.97) значения потерь предвари­ тельного напряжения [43]. При расчете использовались данные табл. 19. Основные результаты такого сопоставления приведены на рис. 22. Из графика видно, что предлагаемая методика расчета потерь при ис­ пользовании коэффициентов упругой деформации бетона не только про­ ста, но дает результаты, близкие к фактическим опытным величинам.

Для рассматриваемых образцов отклонение опытных данных от теорети- _ ческих значений по (4.97) составляло лишь в пределах ±20% .

При натяжении арматуры на затвердевший бетон контролируемое напряжение в «к»-м пучке или стержне определяется по формуле:

т

Здесь Об.кДтг) — напряжение бетона на уровне центра группы арма­ туры «k» от обжатия бетона усилием группы армату­ ры <ш>, натягиваемой позднее;

104

Vy(t2 ) — коэффициент по (4.5);

Рн(т2 ) — среднее значение фактического напряжения армату­ ры Ал по (4.3);

т— число групп арматуры, натягиваемых позднее груп­ пы k.

Рис. 22. Сопоставление опытных о ° п (U,%\) и теоретических о * ( t i , T i ) по

(4. 97) значений потерь предварительного напряжения от усадки и ползу­ чести полимерцементного П (1) и ГГ (Г), а также обычного (2) бетона.

В данном случае представляет интерес величина потерь предвари­ тельного напряжения, протекающих после окончания обжатия бетона. С учетом уравнений (4.96) — (4.99) потери

В заключение следует отметить, что предлагаемые формулы расче­ та могут применяться для случаев, когда требуется определять потери предварительного напряжения только от ползучести бетона. В данном случае во всех формулах величины фу(в) и фу (/х) по (4.34) и (4.35) необходимо заменить коэффициентами условной упругой деформации бетона vy(rx) и Vy(*i) по (4.36) и (4.37), которыми не учитывается усад­ ка бетона.

105

Г Л А В А V

ДЕФОРМАЦИИ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО-НАПРЯЖЕННЫХ

ЭЛЕМЕНТОВ

5.1. Выгиб при внецентренном обжатии

Для точного определения деформаций предварительно-напряжен­ ных железобетонных конструкций от внешней нагрузки и других факто­ ров следует знать выгибы элементов от их внецентренного обжатия (рис. 12). Исследования [27] свидетельствуют, что величина выгиба внецентренно обжатых элементов в первый период после обжатия уве­ личивается, а затем либо продолжает увеличиваться, либо несколько уменьшается в зависимости от количества арматуры, величины ее на­ пряжения и т. д. Это объясняется тем, что выгибная кривизна элемента тесно связана с величиной потерь предварительного напряжения от неупругих деформаций бетона [25, 26, 108].

Решим задачу для элемента постоянного сечения, армированного двойной напрягаемой арматурой [39]. Выгибная кривизна такого эле­ мента в момент окончания обжатия бетона может быть определена по известной формуле:

1 в б ( т а, Tj )

106

Согласно выражениям (4.36) и (4.37) суммарные относительные деформации бетона в момент начала нагружения элемента внешней на­ грузкой t\ составляют:

Если не учитывать проявления пластических и усадочных дефор­ маций бетона, то кривизна такого элемента не будет изменяться и со­ ставит:

Таким образом, определение выгибной кривизны элемента в любой момент времени t\ для инженера-проектировщика не представляет труд­

Зная кривизну элемента, нетрудно рассчитать его выгиб, который в любой момент времени Т составляет:

/в (Т, т,) = / / ЫоЛ^ * т]х (Т) сРх.

Для элементов постоянного сечения выгиб при упруго-мгновенном об­ жатии, а также в моменты времени тг и t\ составляет соответственно:

107

Коэффициенты, учитывающие изменение выгиба элемента вслед­ ствие появления неупругих деформаций бетона от усилий обжатия, со­ ставляют:

Подставляя значения выгибных кривизн по (5.4), (5.7) и (5.8), получаем:

Как видно из выражений (5.15) — (5.17), величины коэффициента с„ зависят от тех же факторов, которые должны учитываться при норми­ ровании коэффициентов условной упругой деформации бетона.

Если в момент окончания обжатия бетона одновременно с упру­ гими деформациями проявляются также и пластические, то определять величины коэффициентов св(т2, ti) и cB(fi, ti) по (5.12) и (5.13) опыт­ ным путем нельзя. Однако сопоставление теоретических и опытных зна­

но. Несмотря на это расчет выгибной кривизны таких элементов мож­

108

определять расчетным путем. Поскольку при расчете таких, элементов можно пренебрегать пластическими свойствами бетона в зоне армату­ ры А'н, то его суммарные относительные деформации в моменты вре­ мени Тг и t\ соответственно составляют:

Подставляя эти выражения соответственно в формулы (4.6) и (4.35), получаем:

случае напряжения бетона в моменты времени хч и б соответственно составляют:

ственно до арматуры Лн и точки в менее обжатой зоне бетона, кото­ рая находится на расстоянии z от этой арматуры.

Фактические напряжения арматуры

109