Файл: Лысенко Е.Ф. Армоцементные конструкции учеб. пособие.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 27.06.2024
Просмотров: 113
Скачиваний: 2
удлинения бетона вблизи арматуры. Несколько позже было установ лено, что на удлинение бетона влияет появление микротрещин. В по следующих работах было отмечено, что арматура не изменяет пре дельной растяжимости бетона. В железобетоне первые трещины появ ляются при удлинении порядка е = (10 -г- 20) ІО-5 . Следует раз личать трещины технологические и силовые. Первые зарождаются в процессе приготовления и укладки бетонной смеси. Рассмотрим этот механизм.
Согласно исследованиям проф. И. А. Ахвердова, бетонная смесь состоит из комочков различной величины и плотности, содержащих внутри воздух. Во время твердения цементного камня объем гранул сокращается и этим нарушается сцепление между ними по поверхности контакта. В результате в месте наибольшего ослабления сцепления возникают усадочные трещины. Отметим, что усадочные трещины зарождаются в связи с обоюдным сдвигом поверхностей комков бетон ной смеси, вызванного силами уплотнения, и обусловливаются уда лением воздуха.
В. Г. Бессонов наблюдал в местах расположения проволок зоны ослабленного бетона, где, уже в процессе коагуляции бетона, зарож дались усадочные трещины шириной до 0,001 мм. Это объясняется тем, что при уплотнении бетонной смеси вибрация сообщается и сеткам, проволоки которых, резонируя, отталкивают от себя бетон. При свар ных сетках подобное явление наблюдалось в меньшей степени, что можно объяснить меньшей податливостью сварных узлов. Эти тре щины, как правило, не видны невооруженным глазом и располага ются на поверхности образца хаотично. Нужно отметить, что умень шение шага поперечных проволок увеличивает количество зон ослаб ленной структуры бетона. А спрямление продольных проволок при растяжении тканых сеток вызывает деформацию поперечных прово лок и соответствующих зон ослабления — в результате снижается деформативность армоцемента.
Л. Г. Курбатов указывает на то, что между характером деформи рования и развитием трещин в армоцементе существует определенная связь.
Исследования подтвердили, что деформации армоцемента на уча стках, примыкающих к усадочным трещинам, уже в начале упругой стадии работы превосходят деформации бетона между трещинами. Объясняется это раскрытием усадочных трещин. Снятие нагрузки приводит к частичному закрытию усадочных трещин, но при этом сохраняются остаточные деформации порядка (2 -fr- 3) • 10~5. В начале упруго-пластической стадии работы наблюдается интенсивная дефор мация армоцемента, происходящая в основном за счет развития уса дочных трещин. В этот момент появляются новые трещины, ориен тированные по шагу поперечных проволок.
Н. В. Боровский и С. И. Ногин, используя, кроме электротензо- ‘метрии, ультразвуковую технику, наблюдали, что при достижении
напряжений, |
близких к пределу прочности |
бетона на растяжение |
|
и средних |
удлинений (16 -fr- 22,4) ІО-5, |
скорость |
прохождения |
ультразвука |
через армоцемент снизилась на |
10—20% |
(рис. 67). Это |
103
свидетельствовало о разрыве бетона. В то же время отдельные тен
зодатчики показывали повышенные деформации порядка (40 |
60) х |
XІО'5.
При высоком содержании продольной арматуры (1,5—2%) про
цесс трещинообразования в армоцементе носит перманентный харак тер. Первые трещины, достигнув ширины раскрытия до 0,002 мм, дальше не развиваются, а новые трещины появляются на соседних, более слабых участках. Если содержание продольной арматуры уме ренное (0,5 -г- 1 %), при комбинированном армировании характер трещинообразования в армоцементе представляет что-то среднее между процессами, вышеописанными и наблюдаемыми при растяжении желе-
Рис. 67. Зависимость средних относительных удли нений и приращения времени распространения ультразвукового импульса в армоцементе при рас
тяжении.
зобетона. Таким образом, в армоцементе трещинообразование претер певает несколько этапов: зарождение структурных трещин, появ ление микротрещин, связанных с незначительным приростом плас тических деформаций бетона, постепенное образование новых трещин с одновременным раскрытием ранее появившихся. Каждому этапу соответствует своя ширина раскрытия трещин.
2. Расстояние между трещинами и ширина их раскрытия
Уже говорилось о том, что в армоцементе микротрещины зарож даются в процессе усадки мелкозернистого бетона и располагаются, как правило, в зоне поперечных проволок.
При испытании армоцемента на растяжение установлено, что по мере увеличения нагрузки образуются новые и раскрываются ранее существовавшие трещины, которые располагаются на приблизи тельно равном расстоянии между поперечными проволоками сетки
104
(рис. 68, а). В случае комбинированного армирования (рис. 68, б) рас стояние между трещинами увеличивается, но все же меньше, чем в железобетоне (рис. 68, в). Весьма интересно то, что если попереч ные проволоки сеток сместить под углом 45° к оси образца, а растяги вающее усилие прикладывать по оси, то направление трещин совпа дает с поперечными проволоками.
На расстояние между трещинами и ширину их раскрытия влияет степень и характер армирования, вид и сортамент сеток, структура бетона. При равных процентах армирования расстояние между тре щинами уменьшается с повышением удельной поверхности арма туры. Так, Р. Валькус установил, что при коэффициенте удельной
поверхности ку < |
0,8 смг1 трещины располагались примерно через |
|
две ячейки сетки. |
В образцах с ку > 0,8 см~х расположение |
трещин |
следовало шагу |
поперечных проволок. Трещиностойкость |
сечений |
Рис. 68. Характер расположения трещин в бетоне при растяжении:
а — армоцемент с дисперсным армированием? б — армодемент с комбинированным арми рованием; в — железобетон со стержневой арматурой.
с коэффициентом ку< 0,63 см~х вармоцементе практически мало отли чалась от трещиностойкости в железобетоне. В образцах с равномерно расположенными по высоте сечения сетками расстояние между тре щинами меньше.
Шаг трещин зависит от вида сетки. При сетках тканых на него влияет начальная кривизна продольных проволок. Отсюда можно заключить, что применение тканых сеток с меньшими ячейками обус ловливает более раннее появление и более частое расположение тре щин. Структура бетона также влияет на расстояние между трещинами. Применение ряда технологических мероприятий позволяет получить бетон бблее однородной структуры. Кроме того, однородность бетона зависит от специфики армирования. В процессе укладки бетона отдель ные комочки смеси, проникая через пакет сеток, разжижаются (при этом воздух удаляется), а затем, попадая между сетками, сливаются в более однородную массу.
Ширина трещин зависит от процента и коэффициента сетчатого армирования. Соответствующая зависимость от армирования пред ставлена на рис. 68. С увеличением процента и коэффициента сетча того армирования ширина трещин уменьшается. Прослеживается и определенная зависимость между удлинениями армоцемента и ши риной раскрытия трещин. Прочность бетона (марок 300—600) здесь практически не имеет значения.
По данным Г.'С. Родова, трещины шириной раскрытия 0,005 — 0,02 мм в армоцементе практически непроницаемы для воды при дав
ни
лении 6 am. Раскрытие трещин до 0,05—0,1 мм в некоторых кон струкциях можно допустить. Защита сетки от коррозии в этом случае обеспечена, но ширина раскрытия трещин будет предельной. Такого же мнения придерживается и Р. Валькуе.
§12. ОСНОВНЫЕ РАСЧЕТНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Всоответствии с требованиями нормативных документов Іі2 армоцементные конструкции следует рассчитывать по нижеприведенным группам предельных состояний.
Расчет по первой группе — по несущей способности или непри годности к эксплуатации, в частности, по прочности, общей или мест
ной устойчивости, хрупкому, вязкому или усталостному разруше нию, качественному изменению конфигурации, текучести, сдвигу или ползучести материала, чрезмерному раскрытию трещин. Рас чету по прочности подлежат все конструкции. Остальные состояния проверяются в тех случаях, когда достижение одного из них может повлиять на эксплуатацию конструкции.
Расчет по второй группе — по деформациям (перемещениям), появлению или раскрытию трещин, осадок, углов поворота. Соответ ствующие условия проверяются для того, чтобы наступление одного из состояний не нарушало эксплуатации конструкции.
Нагрузки, их комбинации, воздействия, а также значения коэф фициентов перегрузки, динамичности и др. следует принимать со гласно требованиям строительных норм и правил123.
Статический расчет армоцементных элементов, работающих как тонкостенные пространственные конструкции, рекомендуется произ водить в соответствии с требованиями Инструкции по расчету тонко стенных пространственных конструкций. Прочность и раскрытие тре щин проверяются в наиболее напряженных участках конструкций. В случае, если проверяемый участок работает в условиях двухосного (разнозначного) напряженного состояния, расчетное сопротивление растяжению мелкозернистого бетона умножается на дополнительный коэффициент условия работы tut. д, который принимается в зависимо
сти от отношения по табл. 8. Для промежу-
точных значений отношения напряжений коэффициент т6.д вычис ляется по интерполяции.
При расчете статически неопределимых систем и определении уси лий рекомендуется учитывать неупругие деформации и перераспре деления усилий согласно соответствующим инструкциям, а также прочностные и деформативные характеристики мелкозернистого бе тона (табл.1, 2). При этом должны учитываться и другие требования4.
1СНиП П-А. 10-71.
2Указания по проектированию армоцементных конструкций. М., Госстройиздат,
8 |
СНиП П-А. |
11-71 |
и СНиП П-В 1-62*. |
4 |
СНиП П-В. |
1-62* |
п. 4. £0 4.26. |
106
|
Т а б л и ц а 8 |
Для некоторых армоцементных |
|||||
Дополнительный коэффициент условия |
конструкций, |
схемы |
предельных |
||||
работы мелкозернистого бетона |
состояний которых еще не уста |
||||||
растяжению т б д, |
учитываемый при |
новлены, или для которых условия |
|||||
двухосном разнозначном, напряженном |
наступления |
предельного |
состоя |
||||
состоянии |
|
ния |
не могут быть выражены че |
||||
|
Значение |
рез усилия в сечениях (например, |
|||||
|
некоторые типы оболочек), |
расчет |
|||||
“Л"*/ . |
тб.я |
по прочности производится, как для |
|||||
|
|
упругого тела1. В этом случае нор |
|||||
±0 |
1 |
мальные сжимающие |
напряжения |
||||
в бетоне при расчетных нагрузках |
|||||||
—0,5 |
0,9 |
||||||
— 1,0 |
0,8 |
не должны превышать расчетных |
|||||
|
|
сопротивлений Rnp мелкозернис |
|||||
|
|
того |
бетона |
сжатию. |
На |
участ |
|
ках, где главные растягивающие напряжения больше расчетного сопротивления мелкозернистого бетона растяжению Rp, все растя гивающие усилия должны быть восприняты арматурой (отдельных проволок, стержней и сеток) при напряжениях в них, не превышаю щих расчетных (табл. 5).
Сечения армоцементных конструкций должны быть рассчитаны в стадиях изготовления, транспортирования, монтажа и эксплуата ции, когда может возникнуть опасность достижения конструкцией одного из предельных состояний.
Прочность, жесткость и долговечность стыков сборных и сборно монолитных армоцементных конструкций должны быть не ниже соот ветствующих значений сечений самих конструкций. При этом проект ная марка мелкозернистого бетона по прочности на сжатие для замоноличивания стыков и заделки швов должна быть не ниже проектной марки бетона сборной конструкции.
Стыки элементов сборных и сборно-монолитных армоцементных конструкций, работающих на сжатие, надо рассчитывать на местное
смятие (сжатие) и изгиб |
с учетом |
монтажно-конструктивного |
|
эксцентриситета в пределах |
зоны |
стыка. |
Эксцентриситет принимает |
ся не менее 0,30 (где б — толщина |
стыкуемых элементов), но не ме |
||
нее 0,5 см. |
|
|
|
Прогибы армоцементных конструкций, с учетом длительного дей ствия всей постоянной, части временной и часто встречающихся на грузок, не должны превышать величин, указанных в Нормах2.
Проверять зыбкость армоцементных конструкций следует согласно указаниям Норм. Расчет на образование трещин нужно выполнять только для предварительно напряженных армоцементных конструк
ций, |
к которым предъявляются требования |
трещиностойкости; |
при |
|
этом |
сечения армоцементных конструкций |
следует |
относить к |
1-й |
и 2-й категориям трещуностойкости. |
|
|
|
|
1 |
Рекомендации по расчету армоцементных конструкций. |
Л., ЛенЗНИИЭП, |
||
а СНиП П-В. 1-62*. |
|
|
|
|
107
Во всех остальных случаях, за исключением сечений сжатых элементов, производится расчет по раскрытию трещин. Ширина рас крытия трещин в армоцементных конструкциях в зависимости от ус ловия эксплуатации не должна превышать величин, приведенных в табл. 9.
Т а б л и ц а 9
Максимально допустимая ширина раскрытия
трещин aTt мм
0,1
0,05
Не допускается
Коэффициент условия
в зависимости от коэффициента сетчатого армирования р. сжа работы сеток т 0> той зоны сечения
0,015 и менее |
1 |
0,015—0,025 |
0,75 |
Учитывая гибкость проволок, расчетные сопротивления сжатых сеток нужно вводить в расчет с дополнительным коэффициентом усло вия работы.
Формулы для расчета сечений армоцементных конструкций учи тывают сетчатую, проволочную и стержневую арматуру. При этом количество арматуры выражается через коэффициент сетчатого арми
рования у. на единицу длины стенки или полки элемента. |
|
(X = А или р. = у , |
(И ) |
где Fc и Fyr, — площадь соответственно тонких сеток и бетона участка армоцементного элемента, см2;
fa, 8 — площадь сечения сеток на единицу длины (см2/см) и толщина прямоугольного участка (полки, стенки) армо цементного элемента, см.
Для сечений конструкций с комбинированным армированием при расстоянии между стержнями напрягаемой или ненапрягаемой арма туры не более 106 (6 — толщина полки, стенки, ребра армоцементного
108