6. Стадии деформирования предварительно напряженного элемента при изгибе
Напрягаемая арматура изгибаемых элементов располагается в соответствии с эпюрой изгибающих моментов и поперечных сил.
Как и обычные железобетонные элементы, предварительно напряженные изгибаемые элементы при изгибе испытывают III стадии НДС: стадия I – до появления трещин в бетоне, стадия II – после появления трещин, стадия III – стадия разрушения.
При
испытании предварительно напряженных
элементов трещины наблюдаются незадолго
перед разрушением, и интервал между
в стадии II и
в
стадии III во много раз
меньше, чем в обычном железобетонном
сечении (
).
Стадии деформирования при натяжении арматуры на упоры
Рис. 6.18. Последовательность изменения напряжений в предварительно напряженном элементе при натяжении на упоры
При
натяжении на упоры (как и в центрально
растянутых элементах) верхнюю и нижнюю
арматуры сначала укладывают в форму
(состояние 1). Затем натягивают до заданных
начальных контролируемых напряжений
и
(состояние 2). В период бетонирования
происходят первые потери напряжений
арматуры
и
(состояние 3).
После
приобретения бетоном необходимой
прочности арматура освобождается с
упоров и обжимает бетон; напряжения в
арматуре уменьшаются за счет
быстронатекающей ползучести в процессе
обжатия бетона (состояние 4). При этом
вследствие несимметричного армирования
(
)
элемент получает выгиб.
С
течением времени вследствие усадки и
ползучести бетона происходят последующие
потери напряжений арматуры
и
(состояние 5).
Состояния
1-5 имеют место в стадии изготовления до
загружения элемента. После загружения
нагрузкой, погашающей обжатие бетона
(состояние 6), напряжения в напрягаемых
арматурах равны
и
.
При
дальнейшем увеличении нагрузки напряжения
в бетоне растянутой достигают предела
прочности при растяжении (состояние
7). Это и будет концом стадии I
НДС при изгибе. При этом напряжение в
напрягаемой арматуре
равно
,
а в напрягаемой арматуре
равно
.
Следовательно, в предварительно напряженных сечениях при изгибе (как и при растяжении) перед образованием трещин напряжение в растянутой арматуре превышает соответствующее напряжение арматуры в обычных железобетонных сечениях, что и объясняет значительно более высокое сопротивление сечения образованию трещин при изгибе.
При увеличении нагрузки в бетоне растянутой зоны появляются трещины, и наступает стадия II НДС.
С дальнейшим увеличением нагрузки растягивающие напряжения в арматуре достигают предела прочности (состояние 8) и происходит разрушение сечения – стадия III.
Следовательно, при изгибе (как и при центральном растяжении) к моменту исчерпания несущей способности в стадии III эффект преднапряжения утрачивается.
При натяжении на бетон последовательность напряженных состояний до и после приложения нагрузки аналогичная. Здесь будет лишь другое начальное контролируемое напряжение.