книги из ГПНТБ / Матаров И.А. Напряжения и деформации железобетонных мостовых конструкций
.pdf
|
|
|
|
|
|
I вариант. |
Модуль |
|
упругости |
|
бе |
||||
|
|
|
|
|
|
тона имеет постоянную величину по высоте |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
балки. Определим модуль упругости бето |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
на Ев и усилие в нижнем пучке Nnp: |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
Ее, = |
253-ІО3 |
к Г /см 2- |
УѴПР = 75 200 к Г . |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
II |
вариант. |
Модуль |
упругости — пере |
||||||
|
|
|
|
|
|
менная величина, по высоте балки, изменя |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
ющаяся от верха ее на |
расстоянии, превы |
||||||||
|
|
|
|
|
|
шающем |
20 см, по линейному закону (см. |
||||||||
|
|
|
|
|
|
рис. 51); |
N„p = |
92 700 |
кГ |
(т. е. без |
учета |
||||
|
|
|
|
|
|
сил трения между пучком и стенками |
капа- |
||||||||
|
|
|
|
|
|
ла). Находим |
|
|
|
|
ß m |
— |
1; |
||
|
|
|
|
|
|
неизвестные Е 0 я q = |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
= |
231,4-ІО3 |
кГ/см * |
и |
<? = 0,616,£ 71 = |
|||||
Dit/* |
Qfî |
Г посЬиі/іі ппппл |
1,616-231,4-103 = |
372,3-103 |
кГ/см *. |
|
|
||||||||
льньіх'; дёфорТ,ац;іи,1^прй |
Как Увидим дальше, |
II |
вариант более |
||||||||||||
первом |
статическом |
пс- |
обоснован. |
Необходимо |
отметить сущест- |
||||||||||
пытаннп балки ( s v s— уп- |
венную разницу в величинах максимальных |
||||||||||||||
ругне деформации1 волок- |
напряжений в бетоне от предварительного |
||||||||||||||
па, |
расположенного |
на |
напряжения |
арматуры, |
вычисленных |
по |
|||||||||
расстоянии 2,8 |
см от вер- |
этим вариантам |
(47% ) • |
|
|
|
|
||||||||
ха |
балки; |
еу'- |
п гу |
то |
Модуль упругости бетона в начале |
ис- |
|||||||||
же, |
волокон, расположен- |
пытания балки повторной нагрузкой. При |
|||||||||||||
ных на расстоянии 57,7 п |
статическом |
испытании |
балки на 195-й день |
||||||||||||
61 см от |
верха балки) |
нагрузка |
ступенями |
доводилась до |
35 Т |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
(максимальный |
изгибающий момент 35Тм, |
||||||||
|
|
|
|
|
|
не считая |
собственного |
|
веса балки). При |
первом загруженни наблюдалась кривизна диаграммы растяжения волокна в нижней части балки, что свидетельствует о развитии пластических деформаций в бетоне (рис.. 86 — диаграмма s81).
При вторичном загруженни балки диаграммы продольных дефор маций верхних и нижних волокон вплоть до нагрузки 30 Т имеют очертание, близкое к прямолинейному (см. рис. 86 — диаграм мы £3’8И S57,7).
По высоте балки упругие деформации распределяются по ли нейному закону (см. рис. 15, в). Зная величину измеренных де формаций балки (которые при втором загруженни нагрузкой, меньшей 30 Т, можно считать упругими) и используя условия равновесия, можем определить две величины, характеризующие деформативные свойства бетона.
При ДМ = 30 Тм s» = 0,396-ІО-3 и х0 = 36,4 см.
Рассмотрим упомянутые два варианта определения модуля. Если принять, что модуль упругости имеет постоянное значе
ние по высоте балки, то при этом предположении не оказывается решений, имеющих физический смысл, поскольку получаются значения, отрицательные для модуля упругости бетона ÉQ и ис ключительно высокие для модуля упругости раствора, заполняю
щего каналы Е2. Поэтому следует принимать вид эпюры модуля упругости с переменным значением по высоте балки (см. рис. 51), тогда приЕ2 = 1,5-Ю3 кГ/см2 получим: £ 0 = 270-Ю3 кГ/см2, q = 0,729, откуда £ 71=466ІО3 кГ/см2.
§ 24. НАПРЯЖ ЕНИЕ В АРМ АТУРЕ И БЕТОНЕ В НАЧАЛЬНО Й СТАД И И ИСПЫТАНИЯ БАЛКИ М Н О ГО КРАТНО ПОВТОРНОЙ Н АГРУЗКО Й
Напряжения и деформации от собственного веса балки. Пред варительное натяжение пучков осуществлялось, когда балка опи
ралась по концам гга две |
опоры, |
поэтому дополнительные усилия |
||||||||||||||
в пучках |
|
от |
собственного |
веса балки |
не |
возникали. |
При £с = |
|||||||||
= |
253-ІО3 к Г /см 2\ Ж = |
3,0 |
Тм; |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
а0 = |
12,57 |
кГ /см 2; |
|
|
|
|
|
|
|
||||
а'1 = - |
|
16,47 |
к Г /см 2; £° = 0,050-ІО“3; |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
е71 = |
— 0,065-ІО-3. |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Напряжения и |
деформации |
от предва |
|
|
|
|
||||||||||
рительного |
напряжения |
и |
собственного |
|
|
|
|
|||||||||
веса балки. |
В основу расчета |
приняты из |
|
|
|
|
||||||||||
меренные суммарные деформации двух во |
|
|
|
|
||||||||||||
локон (на расстоянии от верха балки 34 и |
|
|
|
|
||||||||||||
63,2 см) |
|
за |
время |
с |
момента натяжения |
|
|
|
|
|||||||
пучковп до |
начала |
испытания балки |
мно |
|
|
|
|
|||||||||
гократно |
|
повторной |
нагрузкой е34 = 0 ,5 9 0 Х |
Рис. 87. Эпюра напряже |
||||||||||||
|
|
ХІО3 и |
е 63’2 = 1,010-10_3 |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
нии в |
бетоне при первом |
||||||||||
|
|
|
(см. рис. |
15, |
б). |
|
|
|
|
натяжении |
арматуры |
(с |
||||
|
|
|
|
|
|
|
учетом |
собственного |
ве |
|||||||
Используем |
эти значения |
для |
определения |
са балки, но без напря |
||||||||||||
жении от усадки) |
|
|||||||||||||||
суммарных |
деформаций |
крайних ' волокон: |
тт----------------\270>103ф |
|
||||||||||||
=71 = 1,22-ІО“3 |
и |
е° = |
0,1006-ІО-3. |
|
|
|
1 |
|||||||||
Исключая деформации |
усадки |
(принято, |
|
|
|
|
||||||||||
что за |
75 |
дней |
деформация от усадки |
еус |
|
|
|
|
||||||||
= 0,10-10 |
~ 3) |
и |
учитывая |
деформации |
от |
|
|
|
|
|||||||
собственного веса балки, получим следую |
|
|
|
|
||||||||||||
щие расчетные величины суммарных де |
|
|
|
|
||||||||||||
формаций |
крайних |
волокон: |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
s° = |
|
(0,1006 + |
0,050 - |
0,0938)10-3 = |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
= 0,057-ІО“3; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
е71 = |
(1,122 - 0 ,0 6 5 -0 ,0 8 1 1 ) |
10“3 = |
|
Рис. |
88. |
Рас ч е т н о е |
||||||||||
|
|
|
|
= |
0,976-ІО“3. |
|
|
|
|
очертание эпюры вели |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
чины 6Сд, 7j.r |
|
При контрольном натяжении |
пучков (на 138-й день) суммарные |
|||||||||||||||
деформации двух |
волоком |
составляли: |
s34 = |
0,460-10-3 |
и |
|
е63-2 = |
|||||||||
= 0,865-ІО-3 (см. рис. 15, б ), |
s4 = 0,058-10~3 и |
е65 = 0,890-10~3 ; |
||||||||||||||
зная напряжения |
в пучках от предварительного напряжения |
(а.ц^ =’ |
||||||||||||||
= 7 035 кГ'/см2 и ои2,і = |
11 000 |
к Г /см 2), определяем |
расчетные ве |
|||||||||||||
личины напряжений в пучках с учетом собственного веса балки: |
||||||||||||||||
он1 = |
7035 + |
0,058-10~3-2-106 = |
7151 |
к Г /см 2\ |
|
|
|
|||||||||
ан2 = |
11000 + |
0,890-10~3-2- 10s = |
12 780 |
к Г /см 2. |
|
|
||||||||||
При первом натяжении арматуры напряжения в бетоне с учетом |
||||||||||||||||
собственного веса балки (но без |
учета напряжений от усадки) сос |
|||||||||||||||
тавили более 140 |
к Г /см 2 ( ~ |
0,4/?пр) . при х > |
50 |
см |
(рис. 87); поэ |
|||||||||||
тому принимаем при х ^ 5 0 см |
тц. = 1, а дальше |
величина а-1'-1тіХ |
||||||||||||||
изменяется по линейному закону (рис. 88). При этих условиях: |
|
|||||||||||||||
S a = 3,992-ІО8- 0 ,8 6 2 - 108Я; |
Sa = |
142-10s - |
54,85-108Я; |
|
||||||||||||
|
|
Іа |
= |
7 461-10s — 3 512-108Я. |
|
|
|
|
|
|||||||
Из уравнений (125) |
и (126) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
л _ |
А |
= с |
О + ѵ°) - |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
Хо |
|
£° |
|
’ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
в |
_ |
|
^ |
(1 + |
ѵ°) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Л*О |
|
Е° |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Опуская промежуточные подсчеты, находим: |
36,192 — 13,312Я = |
|||||||||||||||
= 18,21 (1 + ѵО); |
|
1 838 - |
851,9Р = |
920,7(1 +ѵ°), |
откуда |
(1 + |
ѵ») = |
|||||||||
= 1,96 и Я = 0,0364. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Наибольшие |
|
напряжения |
в |
бетоне |
|
с |
учетом |
усадки |
о71 = |
|||||||
= 208,2 к Г /см 2, т. е. близко к |
0,5ЯПр — этим |
объясняется |
незна |
|||||||||||||
чительная величина Я. Эпюры величин а-Гі1 т]Л-, |
у\х и 1 + ѵ° |
даны на |
рис. 53. Несмотря на умеренные значения напряжений на 198-й день
остаточные деформации составляли около |
100% упругих деформаций |
|||||
бетона (ѵ° = 0,96 |
и ѵ71 = |
1,04). |
|
|
|
|
Напряжения от нагрузки. Определяем следующие величины: |
||||||
Sa — 3,992 |
-ІО8; |
S° = |
142-108; |
/ ° = 7 461-108; |
Л = 4,41610s; |
|
В = 160,54 |
-ІО8; |
D = |
8 544-ІО8; |
С = 0, |
откуда: |
х0 — 36,4 см, |
а при /И = 35,0 Тм, т. |
е. Я = — 35-105, |
= 0,463-ІО- 3 . |
На рис. 54, б даны суммарные напряжения при двух значениях нагрузки ДМ (5 и 35,0 Тм), т. е. от суммарных изгибающих мо ментов соответственно 8 и 38 Тм.
§ 25. Д ЕФ О РМ АТИВНЫ Е СВО ЙСТВА БЕТОНА ПОСЛЕ ИСПЫТАНИЯ БАЛКИ М Н О ГО КРАТНО ПОВТОРНОЙ Н АГРУЗКО Й (1 370 000 ПОВТОРЕНИЙ НАГРУЗКИ)
Повторная нагрузка на первом этапе испытания балки (931 000 повторений) изменялась от 8 до 38 Г (включая собственный вес балки).
В начале испытания балки повторной нагрузкой наибольшие
напряжения в |
бетоне в верхней плите составляли около 0,37 Rnр |
|||
(р= 0,16), а |
в |
нижнем поясе |
0,51 |
Ящ, (р = 0,02). При статических |
испытаниях |
балки на 204-й |
день |
после 931 000 повторений на |
грузки наблюдалась (рис. 89) небольшая кривизна диаграмм про дольных деформаций верхних волокон (выпуклость вниз, т. е. к оси деформаций) и едва заметная кривизна диаграмм деформации нижних волокон (выпуклость вверх).
Характер диаграмм деформаций бетона показывает, что хотя напряжения в верхнем волокне бетона несколько ниже предела выносливости при р= 0,16, изменение упругих свойств бетона верхней плиты происходило все же более интенсивно, чем в ниж нем поясе балки. Из эпюры продольных деформаций (рис. 90) видно, что при всех значениях нагрузки деформации изменяются по высоте балки по закону, близкому к линейному.
На втором |
этапе испытания повторной нагрузкой к балке бы |
ла приложена |
439 000 раз нагрузка с наибольшим значением в |
цикле 43 Т. В |
начале этого этапа испытания без учета изменения |
о |
|
û,S06y*f0s |
|
çr <у ÇT |
|
Рис. |
89. |
Диаграммы |
упругих |
дефор |
Рис. 90. Эпюры упругих де |
мации в |
отдельных |
волокнах |
бетона |
формаций балки при раз |
|
при |
статических испытаниях |
после |
личных нагрузках |
931 000 повторений нагрузки
A M .Т м |
0 ,6 1 8 0 ,6 2 3 |
W \— |
|
а- 4-,
|
О ,г 0 ,3 0 ,4 |
0 ,5 |
0 ,6 8у * 10 |
|
|
|
Рис. 91. Фактические и теоретические |
Рис. 92. Эпюры фактических упругих |
|||||
диаграммы |
упругих |
деформации |
деформации балки при |
различных |
||
верхних и нижних волокон при ста |
||||||
|
|
|||||
тическом |
испытании |
балки |
после |
нагрузках после 1 370 000 |
повторении |
|
1 370 000 |
повторении |
нагрузки |
|
|
деформатнвных свойств бетона на первом этапе приложения пов торной нагрузки наибольшие напряжения в верхней плите соста вили 145,9 кГ/см2 (^0,42 R„р), а наименьшие напряжения в ниж нем поясе — 25,4 кГ/см2 (растяжение).
При статическом |
испытании |
балки после 1 370 000 |
повто |
рений нагрузки на |
209-й день |
уже наблюдалась более |
отчетли |
вая кривизна диаграмм деформации нижних волокон и небольшая кривизна диаграмм деформации верхних волокон, но с выпукло стью вверх (рис. 91). Произошло существенное изменение деформативных свойств бетона нижнего пояса в результате повторности напряжений с отрицательной характеристикой цикла. Изменение деформаций по высоте балки при различных величинах нагрузки, так же как и при предыдущих статических испытаниях балки, происходило по закону, близкому к линейному, что подтвержда ет достоверность выполненных измерений деформации (рис. 92).
Задачу о нахождении характеристик упругих свойств бетона балки можно решить, зная упругие продольные деформации край них волокон бетона при различных значениях нагрузки. Напри мер, если известны величины упругих деформаций при трех зна чениях нагрузки, то можно с помощью общих уравнений получить шесть уравнений и найти величины Q° , / ^ , Sß, Qß, /J и 5°
в функции величины Qa° . Тогда решение задачи сводится к выбору эпюр и [а*,], при которых удовлет воряются упомянутые ß* решения уравнений. Однако
такой путь не всегда можно использовать. В данном случае, приняв за исходное состояние нагрузки ДУИ = 30 Тм (с тем, чтобы [а *] мало отличалось от а*) и рас
четные |
деформации, |
соответствующие |
Мх = \Ьтм, |
|
уѴіо= — 19Тм и 7И3 = |
— 30 |
Тм, получили |
соотношения |
|
между |
величинами Q0 , /° |
и т. д., которым практичес |
ки невозможно удовлетворить. В следующих вариантах определения деформативных характеристик бетона бы ла принята форма эпюры [а*] (рис. 93).
При такой форме эпюры получаем:
[2°а] = Е 0 (і 192,3 - 437,62 qx - 426,8г, - 186,26г2 +
33,2 А ;) ;
Рис. 93. Рас четная фор ма эпюры ве
личины [ajv]
[si ] |
= Ео (35 856 - |
3 044q x- |
25 128,8г х- |
11 897г2 + |
2 158 - J ) |
; |
|||||
[/° ] = |
£ 0(і 770 840 -33 5 4 8 ? -1 |
500 578г- 7 |
649432г2 + 140365- J j . |
||||||||
Были рассмотрены варианты, |
когда в сжатой зоне верхней части |
||||||||||
балки (И = 0, а в пределах нижнего пояса эпюры ßA" |
представляют |
||||||||||
собой треугольники и трапеции. При |
всех |
этих |
вариантах решение |
||||||||
четырех уравнений (неизвестные |
qx, |
r v |
г2 и ß* и варьируются |
зна- |
|||||||
чения |
р |
или же неизвестные |
qv |
r x, |
r2, ßi и |
ß2 и варьируют- |
|||||
Е 0 и -g? |
|||||||||||
|
0 |
Е 0 и |
Е |
|
|
|
|
|
что расчетные и |
||
ся значения г х, |
-^ ), полученное при условии, |
||||||||||
|
|
|
Со |
|
УИ = 10 Тм |
и |
714 = — 30 |
Тм, |
|||
фактические деформации равны при |
|||||||||||
не дало удовлетворительных результатов. |
|
|
|
|
|
Подсчеты показали, что необходимо и для верхней части бал ки принять нелинейную зависимость между напряжениями в бе тоне и упругими деформациями. Для последней группы вариан тов за исходное принято напряженное состояние при ДМ = 40 Тм (без собственного веса балки). Уравнения для определения основ
ных характеристик эпюр |
ß* и [а^] |
получены |
из условия |
||||
равенства расчетных и фактических деформаций при |
М\ — —20 Тм |
||||||
и Л42= —40 Тм. Принято, что эпюра ß* в пределах |
верхней пли |
||||||
ты — прямоугольник с ординатой ß * |
, |
а в пределах |
нижнего |
||||
пояса (на высоте 21 см) — |
трапеция |
с |
ординатами |
ß2 |
и |
ß2+Äß. |
|
Решив рассмотренные четыре уравнения, получим |
|
|
|
||||
г х = - 15,55 + 13,43?! - |
0,0055« + |
— 2|-' 103 |
105,3-Ю“ 6 |
Aß; |
|||
|
|
|
Со |
|
Яо |
|
|
г 2 = |
1,658 + |
0,2005?! - |
1,852/-! + 0,1858/г |
|
283 400 |
+ |
|||
|
|
|
+ |
601,5- 10-G Aß; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
£ о |
|
|
|
|
|
Рі = Еь{2 186 - |
1 740?! + 68,7лі - 13,32г2 + |
3,07/г) - |
|||||||
|
|
|
— 492-10° — 0,0169Др; |
|
|
|
|||
ß2 = -l,Q 42P i + |
£ 0(1 1 6 4 - 3 684?! + 3 534гі + |
1 843г2 — 341л) — |
|||||||
|
- |
145,2-106-0,767Д8, |
здесь |
п = |
Со |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 38 |
|
|
|
1-я |
группа |
|
2-и группа |
|
• 3-л группа |
||
Параметры |
1-й |
2-fl |
3-й |
4-й |
5-й |
6-й |
7-й |
||
|
вариант |
вариант |
вариант |
вариант |
вариант |
вариант |
вариант |
||
п |
0,50 |
0,50 |
0,50 |
0,50 |
0,50 |
0,50 |
0,50 |
||
?1 |
0,20 |
0,20 |
0,20 |
0,30 |
0,30 |
0,25 |
0,25 |
||
£ „ - 1 0 - 3' |
290 |
290 |
300 |
300 |
310 |
|
300 |
300 |
|
А ß- 10—6 |
0 |
100 |
0 |
0 |
0 |
|
0 |
100 |
|
Г1 |
0 |
—0,043 |
—0,427 |
0,911 |
0,536 |
0,227 |
0,192 |
||
Гг |
0,814 |
1,102 |
1,723 |
—0,820 |
|
|
0,436 |
0,500 |
|
ß! - 10—G |
44 |
|
— |
|
|
|
|
38 |
35,3 |
ß2- 10—G |
318 |
|
|
|
|
|
|
322,3 |
397,2 |
п Ч си
ѣц |
Е у • І О 3 |
Е < ] |
|
Фактические величины
X |
А"о |
и • ю 1 |
|
о |
|||
|
|
ч»ГО |
о |
Т а б л и ц а 39
Расчетные* величины
Е у 1 • і о 3 Л*о у ■ Ю '
— 10 |
—0,154 |
0,201 |
30,4 |
—0,0507 |
—0,152 |
0,196 |
31,0 |
—0,0484 |
||
—0,1583 |
0,195 |
31,8 |
—0,0498 |
|||||||
—20 |
—0,312 |
|
|
- 0 ,0 9 4 3 |
||||||
0,357 |
33,1 |
- 0 ,3 1 2 |
0,357 |
33,1 |
—0,0943 |
|||||
—29 |
1— |
0,455 |
0,505 |
33,65 |
—0,1353 |
—0,459 |
0,487 |
34,46 |
—0,1332 |
|
—0,470 |
0,489 |
34,8 |
—0,1351 |
|||||||
- 4 0 |
—0,618 |
0,623 |
35,32 |
—0,1753 |
||||||
—0,618 |
0,623 |
35,32 |
—0,1753 |
|||||||
* |
Числитель — по варианту |
1; знаменатель— по варианту 6. |
|
|||||||
Варьируя ?ь Е0, п и |
Aß, получим различные значения /+ г2, |
|||||||||
ßi и |
ß2. В табл. 38 даны значения |
ru r2, ßi и ß2 по семи вариантам. |
||||||||
Для |
получения |
значений |
указанных величин, |
имеющих |
физиче |
ский смысл, величины ? ь Е0 и Aß можно изменять в весьма огра ниченных пределах. Из рассмотренных наиболее удовлетворитель ные варианты 1 и 6 (Aß = 0). На рис. 94 представлены эпюры а*-1 по варианту 1 а, 6 б, и 7 в. В табл. 39 приведены фактические и вычисленные по вариантам 1 и 6 (см. рис. 91) значения упругих деформаций балки.
177,2* ІО3
|
|
|
|
|
40,657*270.1 |
|
|
|
|
|
{207,2*/О3 |
|
|
|
|
|
\3Û040S |
|
|
|
|
|
484,3 (0,4$*385) |
|
|
|
|
|
Ж Ъ “to3 |
|
|
|
|
|
'(0,46*466) |
Рис. 94. Эпюры величин [ ajv] |
1,0 различным |
вариантам: |
Рис. 95. Эпюра 4 |
||
а — вариант 1; б — вариант 6; |
в — вариант |
7 |
по варианту 6 |
||
Для получения значений а х |
при в* = |
0 по формуле (72) прини |
|||
маем полные значения |
, ej,1, |
е®0, е?1 |
при М = 40 Тм без коррек |
тировки упругих деформаций от постоянной нагрузки, усадки и предварительного напряжения, которые должны несколько изме нить свои величины вследствие изменения деформативных свойств бетона при повторении нагрузки.
Эпюра |
а х для |
6-го варианта показана на рис. 95, |
а |
на рис. |
||||
55 — для |
1-го варианта. На этом |
же |
рисунке показана |
также |
||||
эпюра ß* для І-го |
варианта характеристик упругих |
свойств |
бе |
|||||
тона. Из |
очертаний эпюры видно, что следует |
принять вариант |
1. |
|||||
Эпюры напряжений при нагрузках |
(AM) |
11 и |
40 Тм даны |
на рис. |
56 и 57. Пунктиром обозначены величины напряжений при по стоянном модуле упругости бетона £6 = 455 000 кГ/см2.
Приведенные данные показывают, что вследствие изменения упругих свойств бетона при воздействии на балку повторной на грузки в рассматриваемом случае наибольшие напряжения от внешней нагрузки (40 Тм) в сжатой плите уменьшились на 14%, а в нижнем поясе — на 33%. Напряжения в нижнем пучке арма туры от действия внешней нагрузки увеличились на 25%.
Глава IX
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ ДВУХ ТОНКОСТЕННЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ БАЛОК
§ 26. ОСНОВНЫ Е СВЕДЕНИЯ. НАПРЯЖ ЕННОЕ СОСТОЯНИЕ БАЛКИ № 1
Анализируется напряженное состояние двух железобетонных тонкостенных балок пролетами по 6 м при испытании статичес кой и многократно повторной нагрузкой. Поперечное сечение ба лок в средней панели показано на рис. 96. Балки армированы
|
|
|
|
|
стержнями из стали Ст. 5, причем стерж |
|||||||||||
|
|
|
|
|
ни |
балки |
№ |
1 — гладкие |
диаметром |
|||||||
|
|
|
|
|
28 |
мм, |
а |
балки № 2 — периодического |
||||||||
|
|
|
|
|
профиля с приведенным диаметром 28 мм. |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
Продольные |
деформации |
измерялись |
||||||||
|
|
|
|
|
мессурами на базе 1 000 мм. |
На |
балке |
|||||||||
|
|
|
|
|
№ 1 мессурами, установленными в семи |
|||||||||||
|
|
|
|
|
уровнях, |
|
измеряли |
суммарные деформа |
||||||||
|
|
|
|
|
ции на всех этапах испытания, на балке |
|||||||||||
|
|
|
|
|
№ 2 — в |
шести уровнях. |
Тензометрами, |
|||||||||
|
|
|
|
|
установленными на базе 20 мм, опреде |
|||||||||||
Рис. |
96. |
Поперечное |
|
лили |
упругие |
деформации |
растянутых |
|||||||||
|
стержней арматуры. |
|
|
|
|
|||||||||||
сечение |
тонкостенных |
|
|
|
балок |
|||||||||||
|
|
балок |
|
|
|
При |
|
статическом испытании |
||||||||
|
|
|
|
|
нагрузка |
по нескольку раз |
снималась |
|||||||||
|
|
|
|
|
полностью (кроме постоянной от собст |
|||||||||||
|
|
|
|
|
венного веса балки), что привело вслед |
|||||||||||
|
|
|
|
|
ствие развития |
остаточных |
напряжений |
|||||||||
|
|
|
|
|
в балках |
|
к |
образованию |
поперечных |
|||||||
|
|
|
|
|
трещин |
на |
верхней |
поверхности |
плиты, |
|||||||
|
|
|
|
|
видимых |
невооруженным |
глазом. Пер |
|||||||||
|
|
|
|
|
вые трещины появились при первых ста |
|||||||||||
|
|
|
|
|
тических |
испытаниях балок. |
В качестве |
|||||||||
|
|
|
|
|
примера |
|
приводим |
результаты анализа |
||||||||
|
|
|
|
|
напряженного |
состояния: |
балки |
№ |
1 — |
|||||||
|
|
|
|
|
после первых статических загружений с |
|||||||||||
|
|
|
|
|
учетом |
остаточных |
деформаций; |
балки |
||||||||
|
|
|
|
|
№ 2 — после 1 027 540 циклов повторений |
|||||||||||
|
|
|
|
|
нагрузки. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
Эпюры суммарных (кривая 1) и упру |
||||||||||
Рис. 97. Эпюра полных и |
гих продольных деформаций |
(кривая |
2) |
|||||||||||||
упругих |
продольных |
дефор |
балки № 1 при первых загружениях |
до |
||||||||||||
маций балки № 1 при |
пер |
величины полного |
изгибающего |
момен |
||||||||||||
вых |
загружениях: |
|
та |
(включая |
постоянную |
нагрузку) |
||||||||||
1 — полные |
деформации; |
2 — |
||||||||||||||
четная эпюра упругих |
дефор- |
16,89Х 105 кГ см показаны |
на рис. |
97. Из |
||||||||||||
упругие |
деформации; |
3—рас |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
Afayufi |
|
|
эпюр видно, что имеются небольшие от |
|||||||||||
|
|
|
|
|
клонения от линейного закона распреде |
|||||||||||
Влияние растянутой |
ления деформаций по высоте балки. |
|
||||||||||||||
зоны |
бетона на напряженное |
состояние |
балки предполагалось учитывать двумя путями: .введением коэф фициента ф (равного отношению величины средних деформа ций арматуры к величине деформации арматуры в сечении с тре щиной) и введением в расчет некоторой условной высоты растя нутой зоны бетона. Величину средних деформаций арматуры принимаем равной относительной деформации бетона, определен ной при помощи мессур, а величину деформации арматуры в сече нии с трещиной, равной деформации, определенной тензометрами, ' установленными на арматуре. Средние деформации первого и второго стержней (е5^5 и есо), величины деформаций этих стер-
жней в сечении с трещиной (еа,у,і |
и |
еа,у,2), |
а также фі |
п ф2 |
при |
|||
различных значениях нагрузки приводятся в табл. 40. |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
Таблица -40 |
||
Обозначение величин |
Нагрузка ЛМ, Тм |
|
|
Нагрузка ЛЛІ, Тм |
||||
4,46 |
8,71 |
14,71 |
Обозначение величин |
8,71 |
1-1,71 |
|||
|
|
|
■ 4,46 |
|||||
8а, у, 1 •Ю3 |
0,250 |
0,47 |
0,850 |
s f - 1 0 3 |
0,206 |
0,389 |
0,730 |
|
£54,5.]0 з |
0,246 |
0,465 |
0,875 |
У |
І>2 |
0,86 |
0,97 |
0,99 |
|
||||||||
4ч |
0,98 |
1,00 |
1,03 |
Среднее значение |
|
|
||
8а, у, 2 ■ 103 |
0,240 |
0,400 |
0,740 |
, |
4ч + Ф’2 |
0,92 |
0,98 |
1,01 |
|
|
|
|
Ф - |
2 |
Разница между средними деформациями арматуры и деформа циями арматуры в сечении .с трещиной незначительна (см. табл. 40). Поэтому принимаем для расчета ф =1 и учитываем влияние ра стянутой зоны бетона на напряженное состояние балки только путем введения в расчет некоторой высоты растянутой зоны бето на. Считаем, что при первичном загружении модуль упругости бе тона имеет постоянную величину по высоте балки (£б)- По фор мулам (204) и (205), а также используя данные о деформациях балки при первых ее загружениях, определим величину Еб и необ ходимую расчетную высоту бетона h. При нагрузке М —14,71 Тм (без постоянной нагрузки) получаем:
=о |
0,55-ІО3; |
х0 |
0,55 |
61,7 = 21,5 СМ\ |
||
“у |
0 ,5 5 + 1 |
,0 3 |
||||
|
|
ЕУ _ |
0,55-ІО3 |
0,256-ІО“ 4 ; |
||
|
У = А'о |
|
21,5 |
|||
|
Р |
М_ |
|
14,71-10’ |
|
575-10s. |
|
У |
|
0,256-IO” 4 |
|||
|
|
|
|
Для расчета принято распределение деформаций при кратко временном загружении балки по линии, показанной на рис. 97 пунктиром.
Обозначим:
а = Е а ( -у + К ) = 0 ,5 3 - 10s;
b = Да ( р р + -К ai) = 19,4510s;
c = E a [ ^ t i + F'a c$) |
=972,5- 10s. |
|
|
При учете только упругих деформаций |
(ѵ °=ѵ л = 0 при |
ф = 1 |
|
и ß= 0) формулы (204) и (205) при |
указанных выше обозначе |
||
ниях приобретают такой вид: |
|
|
|
Q°a x0 + ax 0 = S |
l + |
Ь; |
(264) |
/ і + п — р = хо (5° + |
b). |
(265) |