Лекция 11.

1. Последовательность изменения напрягаемых состояний от изготовления до разрушения элементов с предварительным напряжением, способ изготовления:

2. а) натяжение “ на бетон “.

3. б) натяжение “ на упоры “.

Последовательность изменения напряженных состояний от изготовления до разрушения элементов с предварительным напряжением

Растянутые элементы, cспособ изготовления натяжением “на упоры”

Чтобы правильно рассчитывать и иметь представление о работе элементов с предварительным напряжением на различных этапах рассмотрим изменение напряжения в бетоне и арматуре от изготовления до разрушения.

1. Арматура натянута и удерживается упорами, подготовлена опалубка.

Рис. 84

σ_sp – заданное напряжение в арматуре

2. Элемент забетонирован; σ_b=0, бетон набирает прочность. В арматуре происходят потери до обжатия

σ_sp = σ_sp- ∆σ_sp(1)

Рис. 85

3. Арматура отпущена, напряжения передаются на бетон.

Рис. 86

σ_sp - ∆σ_sp(1)

ε_b=ε_s

σ_s = α·σ_b - уменьшает напряжения в арматуре

( σ_sp- ∆σ_sp(1)- σ_s ( ασ_b1))A_sp=P₁ =σ_b1A_b

σ_s( ασ_b1)=Δσ – напряжения от деформаций

P₁ – усилие в напрягаемой арматуре, воспринимаемое бетоном.

(σ_sp-σ_l1)A_sp= σ_b1 (A_b+ αA_sp)

(A_b+ αA_sp)=A_red

4. С течением времени в арматуре произойдут потери II вида – после обжатия.

σ_sp- ∆σ_sp- ασ_b2

σ_b= σ_b2=

Рассмотренные 4 состояния относятся к стадии изготовления.

5. При эксплуатации будет приложено усилие N , по мере роста которого напряжения в бетоне σ_b будут уменьшаться и когда N=P₂; то σ_b=0

σ_sp- ∆σ_sp

рис. 88

5. При дальнейшем увеличении силы N до величины N_crc σ_b вырастут от 0 до R_b,t.

Рис. 89

σ_b = R_b,t

V и VI – стадии эксплуатации, работа без трещин.

5. При дальнейшем увеличении нагрузки появляются трещины, которые распространяются примерно равномерно.

Рис. 90

VII – стадии эксплуатации, работа c трещинами.

5. Стадия разрушающая N=N_u

Рис. 91

Исследования показывают, что разрушения происходят, когда σ_sp=σ_0,2 – условный предел текучести.

В зависимости от вида арматуры разрушающее напряжение в арматуре на 12-20% выше условного предела текучести, поэтому при расчете по I предельному состоянию (по прочности) вводится коэффициент γ_s6 – коэффициент условия работы высокопрочной арматуры.

σ_sp=σ_0,2 γ_s6

Рис. 92

Если у арматуры есть площадка текучести, то этого эффекта не наблюдается (более полно используется несущая способность).

Эпюра напряжений в напрягаемой арматуре.

Рис. 93

Рассмотренные состояния показывают, что предварительное напряжение в растянутых элементах отодвигает образование трещин (отсюда трещиностойкость) и позволяют более полно использовать прочность высокопрочной арматуры за условным пределом текучести (γ_s6≥1).

Способ изготовления: натяжение арматуры “на бетон”

1. Изготовлен элемент, уложена арматура, создается предварительное напряжение. Поэтому происходят потери ∆σ_sp(1) и ασ_b1 от укорочения элемента.

Рис. 94

σ_sp- ∆σ_sp(1)- ασ_b1

2. С течением времени в арматуре происходят потери ∆σ_sp(2)

Рис. 95

σ_sp- ∆σ_sp - ασ_b2

III – V после приложения внешнего усилия N элемент пройдет

IV – VI состояния III-VI эквивалентные состояниям V-VIII

V – VII соответственно при способе натяжения “на упоры”

VI – VIII

Способ изготовления не влияет на состояние работы под нагрузкой, поэтому методика расчета не зависит от способа изготовления.

Способ изготовления влияет на расчет напряжений в напрягаемой арматуре (определение потерь).