ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 14.10.2024
Просмотров: 84
Скачиваний: 0
Особенность данной методики состоит в том, что напряженнодеформированное состояние элемента определяется, как в однород ном теле, а предельные состояния — по соответствующим значе ниям расчетных сопротивлений армоцемента. В этих Указаниях впервые сделана попытка учесть влияние формы элемента, а также напряженного состояния на динамику трещинообразования. Мето дика расчета обеспечивала хорошее совпадение с экспериментом для элементов, работающих на упругой и упругопластической ста
диях, т. е. когда ширина |
раскрытия трещин не превосходила |
0,04 мм. |
|
Аналогичная методика |
расчета элементов с дисперсным армиро |
ванием была предложена НИИСК Госстроя СССР. Однако отсут ствие статических данных об испытании армоцементиых образ цов на растяжение, сжатие и изгиб не позволило в то время выве сти гарантированную зависимость ширины раскрытия трещин от напряжений. Для этого нужно было провести дополнительные целе направленные исследования процесса трещинообразования армо цемента.
В 1966 г. Н И И Ж Б (под руководством Г. К. Хайдукова) при уча стии ЛенЗНИИЭП и СибЗНИИЭП с привлечением материалов других организаций, а также с учетом опыта применения Инструк тивных указаний, выпущенных ранее Н И И Ж Б и ЛенЗНИИЭП, были разработаны Указания по проектированию армоцементиых конструкций (СН366—67), являющиеся единственным норматив ным документом в этой области.
Дальнейшие экспериментальные исследования, проведенные НИИСК, ЛенЗНИИЭП, СибЗНИИЭП и другими организациями, подтвердили целесообразность сохранения принятой методики рас чета конструкции с комбинированным армированием и уточнением ее для конструкций с расчетно-сетчатым армированием. Рассмот рим этот вопрос более подробно. Известно, что расчет армоцемент иых конструкций производится по трем предельным состояниям, а именно: несущей способности, деформациям (перемещениям), об разованию и раскрытию трещин.
Предельное состояние по несущей способности, например, для случая чистого изгиба, характеризуемое прочностью, возникает в момент появления текучести в растянутой арматуре или достиже ния предельных значений напряжений в сжатой зоне сечения эле мента.
Задаваясь при этом эпюрой сжимающих напряжений в бетоне и пренебрегая сопротивлением его растяжению, можно найти несу щую способность элемента из уравнения равновесия. В СН366—67 для изгибаемого элемента принимаются прямоугольные эпюры на пряжений для бетона сжатой зоны сечения и растянутой арматуры независимо от прочности бетона и арматуры. При этом за расчет ное сопротивление бетона принимается призменная прочность, а для арматуры — ее расчетное сопротивление растяжению.
Следует указать, что применение этого метода возможно, когда текучесть арматурной стали и разрушение бетона наступают одно-
50
временно или когда арматура начинает течь раньше, но сохраняет напряжение текучести до разрушения бетона.
Условие первоначального возникновения предельных напряже ний в растянутой зоне выражается известным из теории железобе тона неравенством: Sc^S^So, где SQ — статический момент сжатой зоны сечения относительно растянутой грани сечения; So — стати ческий момент всего сечения элемента относительно растянутой грани сечения; £ — коэффициент, зависящий от марки бетона.
Указанные выше условия пластического разрушения обеспечи ваются при применении слабо армированных сечений, низких марок бетона и мягкой арматурной стали с развитой площадкой текуче сти. Экспериментальная проверка показала, что пластическое раз рушение изгибаемых элементов прямоугольного сечения происходит при высоте сжатой зоны меньше 0,5 h и форма эпюры напряжений в сжатом бетоне при этом не оказывает существенного влияния на величину разрушающего момента.
Принимая прямоугольную эпюру напряжений в сжатом бетоне, мы тем самым значительно упрощаем расчет. Для дисперсно-арми рованного армоцемента возникают некоторые трудности в реализа ции этих условий, так как положение центра тяжести площади сечения всей растянутой арматуры зависит, в свою очередь, от поло жения нейтральной оси, что осложняет вычисление статических
моментов Se |
и S0. Однако |
осложнения |
возникают |
также при |
рас |
пространении |
предпосылок |
теории на |
случаи разрушения, |
когда |
|
в арматуре напряжения явно не достигли предела |
текучести. |
|
|||
Таким образом, определение несущей способности элементов, разрушение которых начинается с бетона и носит хрупкий харак тер, по изложенной выше теории не представляется возможным. Это объясняется тем, что в общем случае определение напряжен ного состояния является статически неопределимой задачей и для ее решения необходимо учитывать деформации. Для раскрытия статической неопределимости можно использовать дополнительные предположения гипотетического характера, основанные в какой-то степени на экспериментальных данных. Однако для общности та ких допущений необходимо накопить экспериментальные данные многофакторного характера. Очевидно, и в этом случае практиче ские расчеты конструкций будут чрезмерно усложнены за счет вве дения допущений и эмпирических данных.*
Введение в расчет условий совместности деформаций устраняет необходимость достаточно произвольных допущений, внося чет кость в постановку задач и общность в их решение. Условие совме стности деформаций позволяет реализовать связь вопросов прочно сти армоцемента с деформативными свойствами стали и бетона. Очевидно, этому следует посвятить дальнейшие исследования спе циалистов, занимающихся теорией армоцемента.
* См. доклады А. П. Павлова и др. в сборнике о шестой Ленинградской кон ференции по бетону и железобетону (1972 г.).
3* |
51 |
Уместно заметить, что в СН366—67 не предусмотрено приме нение сеток из высокопрочных сталей, однако не исключается при менение арматуры из низкоуглеродистых и легированных сталей; следовательно, вопросы применимости расчетных формул по проч ности остаются н для армоцементных конструкций актуальными.
Представляет также интерес оценить расчетное состояние по прочности с позиций физического состояния материала. При ком бинированном армировании на этой стадии максимальные дефор
мации |
арматуры не должны превышать |
е а ^ 0 , 2 % , |
а полные дефор |
|
мации |
в проволоке тканых сеток могут колебаться |
в пределах ес = |
||
= 0,34-0,8%, вызывая раскрытие трещин соответственно а т = |
0,1-г- |
|||
-т-0,4 мм и более. . |
|
|
|
|
При предельно допустимой ширине |
раскрытия |
трещин в |
нор |
|
мальных условиях эксплуатации ат 5^0,1 мм можно предположить, что определяющим расчетом для подбора сечения в отдельных слу чаях будет расчет по образованию и раскрытию трещин, т. е. третье предельное состояние, а не первое, и т. д. Очевидно, эти вопросы следует также изучить и дать соответствующие рекомендации для инженерных методоврасчета конструкций.
При расчете конструкций по второму предельному состоянию деформации (перемещения, углы поворота) вычисляют по форму лам строительной механики, определяя их жесткость или кривизну в соответствии с рекомендациями СН366—67.
Расчетные формулы позволяют вычислить прогибы конструк ций, при эксплуатации которых соответственно допускаются или не допускаются трещины. Параметры жесткости конструкций опре деляются также с учетом вида армирования растянутой зоны эле мента, а также при необходимости учета длительного воздействия нагрузок.
Таким образом, расчет деформаций (перемещений), представ ленный в СН 366—67, как показали опыты, дает вполне удовле творительную сходимость с экспериментом. Сохраняя, в целом, методику расчета деформаций конструкций, представляется целе сообразным учесть влияние дополнительных факторов на работу дисперсно-армированного армоцемента, таких, как прочность бе тона, возраст бетона при загружении, условия хранения конструк ции до монтажа и т. д.
Имеющиеся по этому вопросу некоторые данные ЛенЗНИИЭП в порядке предложений внесены в § 5 гл. 2 — «Расчет армоцемент ных конструкций по деформациям».
Значительно сложнее оказалась задача вычисления ширины раскрытия трещин в армоцементных конструкциях. Сложность ре шения задачи заключается прежде всего в том, что кинетика (про цесс) образования и раскрытия трещин во многом зависит от ха рактера армирования элемента, прочности бетона, условий его созревания, а также вида напряженного состояния.
В СН 366—67 расчет элементов армоцементных конструкций по образованию и раскрытию трещин производится по методике, ре комендуемой для железобетонных конструкций.
52
В расчетные формулы введены соответствующие поправочные коэффициенты, учитывающие особенности работы арматуры армоцементного элемента и влияния растянутого бетона между трещи нами на ширину раскрытия трещин.
Однако линейная зависимость ширины раскрытия трещин от ве
личины напряжений в арматуре |
в формулах |
была сохранена, что |
б полной мере не характеризует |
фактическую |
работу армоцемента, |
особенно дисперсного армирования в упругопластической стадии. Несложно доказать, что при напряжениях в арматуре, меньших рас четных сопротивлений на величину коэффициента перегрузки, ши
рина раскрытия трещин |
при малых процентах |
армирования \х~ |
|
= 0,4-=-0,5%. превышает |
величину о т >0,1 мм, т. е. предельно допус |
||
каемую для |
нормальных условий эксплуатации. При этом расчетом |
||
совершенно |
не учитывается влияние прочности |
бетона на процесс |
|
раскрытия трещин.
И далее, если для растянутых элементов методика расчета напряжений в арматуре логически обоснована, то для изгибаемых, внецентренио растянутых элементов рекомендации СН366—67 ос таются справедливыми лишь для упругой стадии работы мате риала.
Все это свидетельствует о необходимости совершенствования методики расчета армоцементных элементов, особенно дисперсного армирования, по образованию и раскрытию трещин. Очевидно, при уточнении расчетных формул следует учесть нелинейность дефор мирования элемента, а также влияние технологических и конструк тивных факторов на процесс трещинообразования и раскрытия трещин.
Имеется и другой путь расчета армоцементных конструкций дисперсного армирования. Рассмотрим основные положения пред лагаемой методики расчета.
1. К армоцементу дисперсного армирования правомерно приме нить принцип «размазывания», т. е. считать армоцемент композит ным материалом.
2. Минимальный коэффициент армирования бетона принимается из условия гарантированной обеспеченности работы композита при
расчете по образованию и раскрытию |
трещин, а |
именно: |
и . ^ |
||
^•Rp (1 +3cv)/R", |
т. е. суммарная прочность арматуры в |
единич |
|||
ной площадке поперечного сечения элемента должна быть |
больше |
||||
прочности бетона |
при растяжении |
на величину |
трех |
стан |
|
дартов. |
|
|
|
|
|
Для многих конструкций данной группы статический расчет про изводится в предположении упругой работы без учета неупругих деформаций материала. При этом наибольшие напряжения от рас четных нагрузок, определяемые по упругой стадии работы, не дол жны превышать соответствующих расчетных сопротивлений. Сече ния подбираются согласно указаниям норм с учетом, в необходи мых случаях, неупругих деформаций. Такова методика расчета конструкций и подбора сечений элементов. Вообще говоря, эта схема расчета применима и для конструкций других типов. Особен-
53