Файл: Митрофанов, Е. Н. Армоцемент.pdf

ностью работы конструкций рассматриваемой группы является то, что все они работают в условиях сложного напряженного состояния.

Если не учитывать пластические деформации, то это приводит к некоторым расхождениям между теоретическими и эксперимен­ тальными данными. Какой же путь решения данной проблемы сле­ дует избрать? Лучшим, очевидно, будет метод предельного равнове­ сия, однако для его реализации необходимо знать кинематические схемы разрушений конструкций, полученные методами моделиро­ вания. К сожалению, мы располагаем ограниченными данными по этому вопросу. Имеющиеся предложения относятся в основном к оболочкам двоякой кривизны с различными условиями опирания. Таким образом, остается пока один путь — развитие расчета армоцементных конструкций по упругой стадии с учетом неупругих де­ формаций с последующей разработкой практических методов.

При расчете элементов дисперсного армирования представ­ ляется возможным применить единую методику по всем трем пре­ дельным состояниям, варьируя лишь соответствующими расчет­ ными параметрами материала.

§ 2. РАСЧЕТНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ АРМОЦЕМЕНТНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Как уже указывалось ранее, к армоцементу дисперсного арми­ рования правомерно применить принцип «размазывания», т. е. рас­ сматривать его как композитный материал.

В свете этого представляется возможным рассмотреть некото­ рые принципиальные предложения по теории расчета армоцементных конструкций. Рассматривается среда, состоящая из многоком­ понентного заполнителя, дисперсно-армированного сеткой из высо­ копрочных нитей, обладающих пластическими свойствами, причем

R « R",

Нити в сетках обладают, кроме того, начальными несовершен­ ствами— их очертание отклоняется от образа прямой линии и в общем случае представляет собой пространственную квазиволно­ образную кривую со случайными параметрами кривизны. Предпо­ лагается, что многокомпонентный заполнитель не обладает пласти­ ческими свойствами в той мере, в какой ими обладают армирующие нити, т. е. по сравнению с ними он может считаться хрупким телом.

Рассматривается среда, армирование которой по каждому из направлений (в общем случае предполагается трехмерное армиро­ вание) удовлетворяет требованию

ц , Я Л > Я ( 1 + З с ? ) , где |Хг — коэффициент армирования среды в направлении /';

—коэффициент изменчивости прочности бетона растя­ жению.

54

Указанное выше требование трактуется условием квазинераз­ рывности, а среда, удовлетворяющая этому условию, называется к в а з и н е р а з р ы в н о й.

Рассматриваемая среда уже в начальном состоянии, т. е. до приложения внешней нагрузки, не может рассматриваться вполне сплошной, вполне однородной.

Используя для расчета среднестатические прочностно-деформа- тивные характеристики, мы полагаем, что этот шаг приводит к ав­ томатическому учету начального состояния в статистической форме.

Методика исследования дисперсно-армированной квазинераз­ рывной, несплошной, структурно-неоднородной среды может быть построена на использовании операторов, образованных по прин­ ципу дискретности, и решений механики континуума путем синтеза обеих формализации введением непрерывно перемещаемого конеч­ ного элемента среды.

Достаточно подробно методика расчета армоцементных элемен­ тов в форме систематизированной последовательности алгоритмов представлена в Рекомендациях по расчету армоцементных конст­ рукций (ЛенЗНИИЭП, 1971 г.).

В настоящей главе излагаются основные положения предлагае­ мой методики в виде практических способов расчета элементов.

Из изложенного совершенно очевидно, что при выборе расчет­ ного предельного состояния по несущей способности работу армо­ цемента в конструкциях следует ограничить участком, определяю­ щим переход материала в стадию пластического течения. Обычно такое состояние армоцемента при растяжении наступает при появ­ лении трещин с шириной раскрытия-0,1 мм и более. Необходимость

стью учета влияния остаточных деформаций на прочность и дефор­ мативность конструкции.

В относительном исчислении условный предел текучести армо­ цемента при растяжении обычно определяется величиной

о-т = 0,8о-п р ,

В зависимости от марки бетона и параметров армирования зна­ чения относительных деформаций, характеризующие данное состоя­ ние армоцемента, находятся в достаточно широких пределах, до­ стигая максимума при марке бетона «500» и р, = 3%; остаточные деформации при этом не превышают 30%.

Таким образом, за исходную величину сопротивления армоце­ мента по прочности принимается условный предел текучести мате­ риала, т. е. такой показатель механических свойств, при котором остаточные деформации составляют примерно 30% от полных при расчетных усилиях.

Вторая группа предельных состояний конструкций предопре­ деляет расчет их деформаций при воздействии нормативных

55

нагрузок. Нормируемые прогибы для каждого типа конструкций принимаются с учетом условий эксплуатации дифференцированно, по аналогии с железобетонными конструкциями, в соответствии с п. 4.14 главы СНиП П-В.1—72.

Отсутствие нормативов жесткости для оболочек позволяет нам сделать некоторые рекомендации. Для оболочек двоякой кривизны, сводчатых конструкций и т. д. представляется возможным рекомен­ довать следующие значения предельных прогибов (данные лабора­ тории испытания конструкций ЛеиЗНИИЭП):

Величина относительных прогибов принята по эксплуатацион­ ным данным, результатам натурных испытаний, а также теоретиче­ ского анализа, проведенного при перерасчетах конструкций по де­ формированной схеме. Увеличение внутренних усилий в конструк­ циях при нормируемых величинах прогибов не превышает 10%.

Прогибы и углы поворота конструкций определяются по форму­ лам строительной механики. При этом, если появление трещин в конструкциях маловероятно или при эксплуатации они не допус­ каются, расчет ведется, как для однородного сплошного упругого тела. Если же в элементах конструкций трещины допускаются, то деформации рассчитываются по условно-упругой схеме работы армоцемента с учетом неупругих деформаций.

Расчет по деформациям включает два не зависящих друг от

стадии микротрещинообразования. Обычно эта стадия является оп­ ределяющей для конструкций, к которым предъявляются требова­ ния непроницаемости. К подобным конструкциям относятся на­ порные трубы, амфоры, резервуары, т. е. конструкции, работающие под внутренним давлением жидкостей, что, естественно, предъяв­

в которых трещины при эксплуатации допускаются. Ширина рас­ крытия трещин в каждом отдельном случае принимается в зависи­ мости от типа конструкций и эксплуатационных требований.

Предельно допустимая ширина раскрытия трещины в миллимет­ рах может быть определена по предлагаемой ниже методике и табл. 13, в порядке предложения и дальнейшего обсуждения.

Для конструкций первой категории величина расчетного сопро­ тивления армоцемента по стадии микротрещинообразования умень­ шается на соответствующий коэффициент /г; (табл. 13).

Для конструкций, в которых допускаются трещины при эксплуа­ тации, нормируемые значения ширины раскрытия трещин прини­ маются по табл. 13.

В тех случаях, когда воздействуют несколько предполагаемых условий, ширина раскрытия трещин определяется по формуле

56

щин ( м н к р о т р е щ ш ю о б р а з о в а н и е ) исключается .

где ari и oT V —соответственно ширина раскрытия трещин в зави­ симости от предполагаемых факторов агрессивных воздействий;

ат1 — ширина раскрытия трещин при нормальных усло­ виях эксплуатации.

Значения искомых расчетных сопротивлений армоцемента в за­ висимости от нормируемых значений ширины раскрытия трещин могут быть получены из формулы (II.7).

§ 3. НОРМАТИВНЫЕ И РАСЧЕТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АРМОЦЕМЕНТА

Нормативные сопротивления песчаного бетона осевому сжатию, сжатию при изгибе, осевому растяжению, растяжению при изгибе приведены в табл. 14. Упругие характеристики представлены в табл. 15.

57

армоцемента на растяжение при расчете по прочности могут быть рассчитаны по формуле, предложенной автором и А. И. Раскиным

58