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

Вторые слагаемые в скобках формул (5.4) и (5.7), а также в чис­ лителе и знаменателе выражений (5.15), и (5.16) и (5.17) являются, как правило, небольшими по сравнению с первыми. Исследования показы­ вают, что в тех случаях, когда напряжение бетона anH'i) является рас­ тягивающим, значения коэффициентов по (5.18 и (5.19) следует при­

Для изучения влияния полимерной добавки ДЭГ-1 на выгибы внецентренно обжатых элементов применялось математическое плани­ рование эксперимента типа 23. Для этой цели использовались образ­ цы, описанные в разд. 4.2. Условия эксперимента даны в табл. 20.

Таблица 20

Факторы, их уровни и интервалы варьирования в опытах В. И. Вайткявичюса [16]

Выгибы элементов измерялись при помощи специальной траверсы, оснащенной тремя индикаторами с ценой деления 0,01 мм. Процесс протекания выгибов в течение 100 сут отражен на графике рис. 23 [15].

Из кривых на рис. 23 видно, что полимерная добавка ДЭГ-1 за­ метно уменьшила выгибы внецентренно обжатых элементов, находя­ щихся в нормальных условиях при Д' = 60%. Интенсивное увеличение выгибов наблюдалось лишь в первые 5—10 сут. В среднем выгибы за 100 сут выдержки образцов увеличились в 1,6 и 1,9 раза для балок со­ ответственно из полимерцементного и обычного бетона. Элементы, име­

110

ющие поперечные трещины в зоне, растянутой усилиями обжатия, выгибались более значительно, особенно в случае сильного их обжатия (кривые «г» на рис. 23).

Рис. 23. Изменение выгиба /В(Т) внецентренно обжатых эле­

= 0,5 о02 , б — то же, а 0(т,) =0,9 ог0,2; в — e0(xi)lrB.n(x{) =1,9; Oo(ti)=0,5 а0,2; г — то же, o0(ti) = 0,9 а 0,2.

При планировании эксперимента были составлены три матрицы,, позволяющие выявить влияние полимерной смолы на величину cB(t\,%2)

по (5.14).

Первая матрица была составлена для выявления влияния поли­ мерной добавки (ПД) на величину cB(tu т2) при одном и том же рас­ ходе цемента в полимерцементном и обычном бетоне. Для этой цели использовались результаты испытания образцов, приготовленных из смесей вида П и Б (составы смесей приведены в разд. 2.1).

Вторая матрица дала возможность изучить влияние добавки на ве­ личину cB(t[, %2 ) при одинаковой прочности полимерцементного бетона. В данном случае использовались результаты испытания образцов, при­ готовленных из смесей вида П' и Б. При составлении третьей матрицы использовались результаты испытания образцов, приготовленных из смесей П и П'. Это позволило определить влияние состава полимерце­ ментного бетона на величину cB(tь т2).

111

Хотя значения факторов — соотношение напряжений арматуры Oo(ti)/oo,2 и отношение эксцентриситета ео(тй) к расстоянию гя.н(т1) ко­ лебались в сравнительно больших пределах, коэффициенты уравнений регрессии для независимых переменных Х\ и Хъ при 5%-ном уровне зна­ чимости оказались незначимыми.

Перечисленные выше матрицы позволили получить соответственно следующие адекватные математические модели для следующих нату­ ральных значений факторов:

выгиба внецентренно обжатых элементов, находящихся в нормальных условиях, уменьшается на величину до 25%.

">е>

В аналогичных опытах Р. С. Подателя исследовалось влияние по­ лимерной добавки ДЭГ-1 и относительной влажности внешней среды Д на выгиб предварительно-напряженных элементов при тех же

112

величинах относительного эксцентриситета. Статистическая обработка опытных данных позволила получить регрессионные уравнения при абсолютных величинах независимых переменных в следующем виде:

При Ч/ = 60% уравнение (5.24) принимает вид:

Как нетрудно заметить, формулы (5.23) и (5.24а) дают результаты, близкие между собой.

График на рис. 24 показывает, что влажность внешней среды ока­ зывает большое влияние на изменение выгибов элементов. Во влажной среде полимерная водорастворимая добавка практически не влияет на процесс протекания выгиба элементов, поскольку при этом прочностные и деформационные свойства бетона обоих видов отличаются незначи­ тельно.

5.2. Прогиб изгибаемых элементов

Начальная (кратковременная) кривизна элемента с двойной напря­ гаемой арматурой от длительно действующей части нагрузки «гд» в мо­ мент времени (рис. 12) составляет:

Подставляя значения деформаций бетона по (5.26) в выражение

(5.25), получаем:

Начальный прогиб изгибаемого элемента постоянного поперечного сечения может быть определен по формуле:

где 5 — коэффициент, величина которого зависит от условий опирания и схемы нагружения элемента. Жесткость элемента

114

г д е у п р у г и е д е ф о р м а ц и и б е т о н а

Syn (^2) ~ аб (б )

Е б Ц2 )

Еуп (С) =

yej6)

Е б (б )

Связь между характеристиками неупругой деформации бетона £У(Ть h) по (5.33) и Q(Tь t2) по (5.34), с одной стороны, и ср'(Ть t) по (5.36) и ф(Ть ^2) по (5.37), с другой, выражается формулами:

Подставляя значения характеристик бетона по (5.38) и 5.39) в выра­

гЕб (б ) [°б. д (?2)-<7б.д(?2) + (Р'(7’1» (2)а'б{Ь)-у(Т1< ^)^б(^)]- (5-41)

Контрольный прогиб изгибаемого элемента

(5.42)

л т . '.> = * М 5 П З /!-

учитывает изменение прогиба элемента вследствие неупругих дефор­ маций бетона от длительного действия нагрузки. Подставляя в (5.43) величины кривизн по (5.25) и (5.40), получаем:

<?' (Тг, t2) ag (t2) —ф (Tly t2)a(,(t2)

(5.44)

аб. д(*>)~®б. д ( h )

где напряжения бетона . д(г2), <*б. д(^). Geih) и пб(С) определяются по формулам соответственно (4.61), (4.62), (4.67) и (4.68). Величины характеристик ф'(Ть t2) и cp(Tb t2) по (5.36) и (5.37) зависят в основ­ ном от степени нагружения изгибаемого элемента и режима внешней среды, что должно быть учтено при их нормировании.

Как видно из формулы (5.44), величина коэффициента с-А зависит не только от неупругих свойств бетона, но и от его напряженного со­ стояния в нормальном сечении предварительно-напряженного элемента.

Прогиб изгибаемого элемента от кратковременно действующей час­

Здесь коэффициент &б<1 учитывает влияние неупругих деформаций на уменьшение жесткости элемента.

Для определения влияния вида длительного нагружения и влаж­ ности внешней среды на прогибы внецентренно обжатых железобетон­ ных балок Р. С. Податель [79, 80] исследовал шесть серий элементов, состоящих из 36 балок и контрольных бетонных образцов. Балки бы­ ли изготовлены из полимерцементного (вида П) и обычного (вида Б) бетона. Составы бетонных смесей приведены в разд. 2.1. Описание опыт­ ных балок, подвергнутых инфракрасному облучению в начале тверде­ ния бетона, дается в разд. 4.3.

Спустя 2—3 сут после осуществления предварительного обжатия элементы были помещены в одну из трех камер. В этих камерах тем­ пература воздуха составила ~20°С, а относительная влажность внеш­ ней среды была примерно 30, 60 и 80%. Здесь на специальных стендах балки подвергались длительному воздействию двух сил по схеме чис­ того изгиба (рис. 25).

Балки из полимерцементного бетона в раннем возрасте обладали повышенной трещиностойкостью в основном вследствие увеличенной

116

прочности такого бетона. Для того чтобы интенсивность нагружения балок из обоих видов бетона была одинаковой, нагрузка их была различной величины при нагружении на стенде «б» рис. 25. При нагру­ жении образцов на стенде «а» балки из полимерцементного бетона нахо­ дились внизу. Балки VI серии изготовлялись лишь из полимерцемент­ ного бетона и нагружались на стенде «в». Контрольные ненагруженные элементы и бетонные образцы находились рядом с нагруженными балками.

Рис. 25. Схемы длительного нагружения элементов длительно действующей нагрузкой: I — образцы; 2 — траверсы; 3 — динамометр или нагрузка.

Схемы нагружения балок длительно действующей нагрузкой по­ казаны на рис. 26. Схемы нагружения 1 и 2 применялись для опреде­ ления опытных величин коэффициента сд по (5.43), учитывающего уве­ личение прогиба балок вследствие неупругих деформаций бетона от длительного действия нагрузки. При этом продолжительность нагруже­ ния составила г; = 100 и ?" = 200 сут. Основные результаты экспери­ мента приведены в табл. 21.

117

При нагружении балок по схеме 1 напряжения в сжатой внеш­ ней нагрузкой зоне бетона составили около 50% от его призменной прочности. Напряжения в растянутой внешней нагрузкой зоне были небольшими сжимающими. При перегрузках напряжения в этой зоне были близки к прочности бетона на растяжение.

пряженного элемента.

Из табл. 21 видно, что предлагаемая формула (5.44) дает резуль­ таты, близкие к опытным, поэтому она вполне может быть применена для расчета коэффициента сд. Хотя величина длительно действующей нагрузки была довольно большой и составляла 65—75% от нагрузки, вызывающей образование трещин, неупругие деформации бетона быс­ тро затухали. Об этом свидетельствует тот факт, что значения коэф­ фициента сд спустя 200 сут мало отличались от их величин, соответ­ ствующих 100-суточному нагружению балок.

Из табл. 21 следует также, что кратковременные перегрузки ба­ лок и верхние нормальные трещины, образующиеся вследствие боль­ шого эксцентриситета равнодействующей усилий обжатия, мало влия­ ют на величину коэффициента сд. Величина этого коэффициента в ос­ новном зависит от влажности внешней среды. Полимерная добавка

118

Т а б л и ц а 2l

Влияние вида длительного нагружения, влажности внешней среды и предварительных трещин в сжатой внешней нагрузкой зоне на величину коэффициента сд по (5.44) изгибаемых предварительно-напряженных элементов из полимерцементного П и обычного Б бетона

119