книги из ГПНТБ / Михайлов В.В. Расширяющийся и напрягающий цементы и самонапряженные железобетонные конструкции

(4.15) необходимо пользоваться экспериментальной за­

В качестве основного параметра для построения за­ висимости, приведенной на рис. 4.2, было выбрано зна­ чение самонапряжения а1б, в энергетическом смысле от­ вечающее армированию с коэффициентом ц.= 1 % .

Напряженное состояние такого сборно-монолитного покрытия хотя и невелико по величине, но является до­ статочно устойчивым во времени, так как процессы усад­ ки и ползучести бетонов железобетонной плиты 1 и са­ монапряженной вставки 2 протекают разновременно. Действительно, сборная плита заводского изготовления претерпевает основную часть усадки бетона до установ­ ки ее в покрытие. Следовательно, в эксплуатации она проявит усадку в значительно меньшем размере, чем са­ монапряженный шов вставки. Более того, вследствие постоянного упругого сжатия плиты при уменьшении величины самонапряження в бетонной вставке будет происходить удлинение плиты Д/п , чем компенсируется значительная часть укорочения шва вставки. В итоге уменьшение самонапряжения незначительно, что легко подсчитывается для каждого конкретного случая. В этом

400

заключается выгодная особенность активного самонап­ ряженного стыка сборно-монолитного покрытия.

Для установления конкретных величин получаемых напряженных состояний рассмотрены все три случая

* Сплошное самонапряженное покрытие.

Рассмотрим, как отразится усадка и ползучесть бе­ тона на изменении напряженного состояния сборно-мо­ нолитного покрытия. В этом случае деформация расши­ рения самонапряженной вставки 2 е = - ^ - уменьшится

' б

201

за счет усадки напрягающего бетона А/у о и усадки же­ лезобетонной плиты А/у.п- В сумме это составит укоро­ чение па А/у.б+А^у.п, т. е. в относительных единицах

А1у.б + А/у.п

Если на основании экспериментальных данных счи­ тать, что суммарная величина потери от усадки и ползу­ чести при О б = 4 0 кгс/см2 составляет • А * у 6 = 0 , 1 • 10~2 , а

потеря от усадки железобетонной плиты после 60 суток хранения на складах до установки в покрытие состав­

ляет еу п == - ^ ^ - = 0,02-10~2 , то приведенная относитель-

/п

ная деформация в конструкции перекрытия в целом

— = 0,1 составит:

U

монапряжения после проявления в покрытии усадки и ползучести.

Втабл. 4.6 приведены результаты расчетов из табл.

4.5и обобщенные потери, которые выражаются в про­ центах установленной величины og. Как видно, как бы ни были малы значения самонапряжений сборно-моно­ литных покрытий, они не меняют знака, т.е. в обычных условиях растяжения и трещины не возникают. Это яв­ ляется характерным для качества подобных сборно-мо­ нолитных покрытий.

Несомненно, что достигаемая активным стыком низ­ кая степень самонапряжения не позволяет использовать сборно-монолитные покрытия в тех сооружениях, где покрытие под нагрузкой изгибается. Однако для всех растягиваемых конструкций (подвесные оболочки, полы промышленных зданий), а также при строительстве бас­ сейнов, когда требуется водонепроницаемость, подобные сборно-монолитные системы незаменимы.

202

П р и м е ч а н и е . Потеря самоиапряжения от усадки и ползучести составляет 19% указанных величин, а от температурт го перепада — 50° — 3 1 % .

4.3.4. Спирально-самонапряженные сильно нагруженные колонны

Предварительное напряжение спиральной армату­ ры, обвивающей железобетонный сердечник колонны, может повысить несущую способность сердечника в 2—

ной из станций метрополитена глубокого заложения. Аналогичные спирально-армированные элементы за­

проектированы для арочного автодорожного моста дли­ ной 314 м. При применении спирально-армированных колонн несущая способность любых защитных покрытий над сердечником не используется и в расчет не вводит­ ся. Это подтверждено многочисленными исследования­ ми и учитывается при проектировании спирально-арми­ рованных элементов.

Сложная трехступенчатая технология изготовления таких элементов механическими способами (изготовле­ ние сердечника, напряжение обмотки, устройство защит­ ного слоя) существенно упрощается при использовании напрягающего цемента. Представляется возможность применить одноступенчатую технологию изготовления элемента и автоматически достигнуть трехосного преднапряжения.

содиночным спиральным армированием и с защит­ ным слоем,, содержащим сетку типа «рабиц» (диаметр колонны 212 мм, длина 1300 мм) (рис. 4.11,е);

стройным спиральным каркасом в тонкостенной обо-

204

жила либо асбестоцементная труба, либо разъемная пружинящая форма из четырех частей, имеющих весьма упругие скрепления. Всестороннее упругое ограничение расширения бетона создавало очень благоприятные ус­ ловия для роста прочности и хода самонапряжения в раннем возрасте напрягающего бетона. Действительную прочность бетона таких колонн оценивали по данным испытаний бетонных цилиндров, твердеющих в упругосвязанном состоянии в специальной форме (рис. 4.12). В результате исследований было установлено, что в бе­ тоне на НЦ с крупным заполнителем может быть полу­ чено эффективное самонапряжение.

На рис. 4.13 показано, что если в бетон вводится больше НЦ и его самонапряжение больше, той потери от усадки и ползучести значительнее. Необходимо отме­ тить, что в процессе естественного хранения конструк­ ции прочность бетона в 6-месячном возрасте на 25% пре­ вышает 28-суточную.

Результаты испытаний (НИИЖБ, 1970 г.) самона­ пряженных колонн 1, 2 и 3-го вариантов приведены в

205

нагрузке последующего разрушения сердечника (272тс). Испытания колонн с сетчатым армированием защитного

уменьшает несущую способность за счет ранней потери

тивность, в связи с чем разрушение этого слоя наступа­

расчетное армирование. Такое армирование могло обес­ печить самонапряжение нормальных сечений колонны и этим значительно уменьшить ее сжимаемость под на­ грузкой.

Таким образом, была показана целесообразность за­ ключения колонны в цельную оболочку в виде асбестоцементной трубы или даже лучше в тонкую (1,5—2 мм) стальную оболочку, способную обеспечить цельность за­ щитного слоя спирально-армированной колонны и спо­ собность ее без разрушения защитного слоя нести зна­ чительную нагрузку.

Учитывая сказанное, конструкция спирально-армиро­ ванной колонны в стальной тонкостенной оболочке на большие нагрузки (например, для станций метрополите­ на) может быть следующей (рис. 4.14). Диаметр колон­ ны по внешнему контуру 630 мм, длина колонны 3,4 м, нагрузка разрушения 2000 тс (при напряжениях авр— = 640 кгс/см2). Колонна армируется в поперечном на­ правлении тремя спиралями из низкоуглеродистой про­ волоки диаметром 5 мм с шагом 15 мм в каждой спи­ рали. Продольное армирование во всех трех каркасах составляет 24 стержня диаметром 8 мм каждый из ста­ ли Ст5 и 4 стержня диаметром 14 мм, устанавливаемых между стальной наружной оболочкой 6 = 1 , 5 мм, и на­ ружным каркасом для фиксации всех каркасов в обо­ лочке.

Несущая способность самонапряженной спиральноармированной колонны в защитной стальной или асбестоцементной оболочке оценивается по формуле [153]

208