Основные задачи, вытекающие из статической неопределимости предварительно напряженного бетона. Предварительно напряженный железобетон. Кривая давления в статически неопределимой балке

  

Вся электронная библиотека >>>

 Железобетон  >>>

 

 

Предварительно напряженный железобетон


Раздел: Учебники

 

Глава I. Основные задачи, вытекающие из статической неопределимости предварительно напряженного бетона

  

 

В настоящей главе, как и в последующих, мы будем иметь в виду конструкции, состоящие только из элементов, к которым: приложимы законы сопротивления материалов. Предполагается, что системы — статически неопределимые, т. е. с лишними связями, и что вследствие этого их опорные реакции зависят от деформаций.

Для упрощения будем сначала рассматривать конструкции, представляющие собой соединение балок, иначе говоря, стержневых элементов, у которых одно из измерений, принимаемое за продольное, значительно больше двух других.

Задача, как и для статически определимой балки, заключается в том, чтобы в каждой точке ее среднего волокна рассчитать сечение и соответствующий арматурный пучок (его расположение^ поперечное сечение и усилие предварительного напряжения) с учетом, чтобы при всех условиях загружения напряжения не выходили из определенных границ. При изучении статически определимых балок мы установили, что это достигается, когда в каждом сечении центр давления остается в его предельном ядре , а кривая давления, или геометрическое место центров давления всей балки, располагается внутри объема, образуемого предельным ядром при его движении вдоль среднего волокна. Эти условия позволяли нам определить количество арматуры и ее расположение в балке, исходя из того, что кривая давления от действия только одного усилия предварительного напряжения, т. е. при отсутствии внешних сил, совпадала с расположением пучка ; из этой первоначальной позиции центр давления каждого сечения перемещался на — ,

где М — момент от внешних сил, a F — усилие предварительного напряжения в данном сечении. Зная расположение пучка, уже не трудно было определить кривые давления при различных условиях нагружения, или, в обратном порядке, это давало возможность установить предельные положения пучка, исходя из крайних допустимых положений кривой давления (наибольшие эксцентрицитеты). Так определяюсь зона, в которую достаточно было вписать пучок, чтобы быть увереным, что балка отвечает условиям: сопротивления на изгиб.

Кривая давления в статически неопределимой балке должна, очевидно, отвечать тем же условиям, что и в статически определимой. Значит, при любой комбинации нагрузок центр давления каждого сечения, т. е. точка прохождения кривой давления, должен оставаться в предельной зоне.

Имеется, однако, существенная разница: для статически неопределимой балки кривая давления, возникающая от действия только усилия предварительного напряжения, обычно не совпадает с трассой пучка. Это происходит от влияния статически неопределимых реакций, которые возникают вследствие деформаций, вызываемых усилием предварительного напряжения. Назовем эти реакции дополнительными самоуравновешенными.

Следующий простой пример поможет уточнить это различие.

1. Пример предварительного напряжения статически неопределимой балки. Двухпролетная неразрезная балка постоянного сечения

Рассмотрим балку с двумя пролетами АВ и ВС длиной по t. Предварительное напряжение балки осуществлено при помощи прямолинейного арматурного пучка, расположенного с постоянным эксцентрицитетом е и обеспечивающего усилие F.

Предположим, что до напряжения балки мы удалили среднюю опору £ и превратили таким образом систему в статически определимую. Балка будет изогнута усилием предварительного напряжения и примет форму АВ'С.

Для того чтобы конструкция вернулась в свое исходное положение, иначе говоря, чтобы опора В была восстановлена, на опоре должна возникнуть реакция R, направленная в соответствии с чертежом: снизу вверх. Величина этой реакции должна быть такой, чтобы вызванное ею перемещение точки В' было равно по величине и противоположно по направлению прогибу балки от предварительного напряжения.

Эта реакция будет уравновешена двумя реакциями— на крайних опорах А и С.

Теперь кривая давления уже не совпадает с направлением усилия F (т. е. с трассой пучка), как это было бы в статически определимой балке. В левом пролете она будет направлена по равнодействующей усилия F и реакции   —, приложенной в точке А; в правом пролете — по соответствующей равнодействующей с учетом реакции в точке С.

Для балки в целом кривая давления представит собой ломаную линию FabaF, не совпадающую с пучком.

Значение реакции R определяется просто. После удаления средней опоры В балка под действием усилия предварительного напряжения приложенного с постоянным моментом балки.

Предположим теперь, что пучок состоит из двух симметричных прямолинейных отрезков с одинаковым эксцентрицитетом: е в точках А и С и эксцентрицитетом е' в точке В.

В какой-либо точке левого пролета на расстоянии х от А величина

эксцентрицитета: е+(е/—e)-j-> а значение момента

Fcosa + — 11 где а угол наклона пучка по отношению к среднему волокну балки. Этот угол наклона, за исключением особых случаев, настолько незначителен, что cos а может быть принят за 1; таким образом, практически момент равен jFje+

Отсюда следует, что эксцентрицитет линии давления в сечении В не зависит от эксцентрицитета ег пучка в этом сечении. Он зависит только от эксцентрицитета е точек прикрепления пучка, или, точнее, от эксцентрицитета пучка в сечениях на крайних опорах.

Другими словами, для того чтобы перейти от эксцентрицитета е к эксцентрицитету емы увеличили его на оси средней опоры на ег<—е. Реакция R переместила линию давления, как и в первом случае, на е и дополнительно еще на — (е'—е), что точно соответствует увеличению эксцентрицитета.

Мы увидим, что это общее правило и что два пучка, имеющие одинаковые точки прикрепления на крайних опорах и разнящиеся только точками расположения пучка над промежуточными опорами, создают одинаковые кривые давления.

В отдельных случаях это свойство может быть благоприятным, в других — создавать затруднения.

Возьмем благоприятный случай. Предположим, что для предварительного напряжения балки необходимо, чтобы усилие было создано точно по линии aba. Это может быть достигнуто при расположении пучка по линии аа. Следовательно, необходимую ломаную линию давления можно обеспечить путем натяжения прямолинейного пучка, что исключает вопросы трения и может упростить конструкцию балки.

Укажем пример весьма затруднительного случая. Предположим, что вопрос идет о трехпролетной балке постоянного сечения. Расчет, аналогичный произведенному для двух- пролетной балки, показывает, что при предварительном напряженки балки с помощью прямолинейного пучка с эксценломаная линия abba, эксцентрицитет которой в среднем пролете равен и имеет знак, обратный эксцентрицитету закрепления пучка. Следовательно, если хотят, как это действительно бывает часто, чтобы в средних зонах пролетов моменты от усилия предварительного напряжения были отрицательные (т. е. чтобы кривая давления имела эксцентрицитет вниз), то при прямолинейном пучке сталкиваются с невозможностью обеспечить это в среднем пролете. Не помогает и попытка ввести в этом пролете дополнительный эксцентрицитет путем расположения пучка по ломаной линии с углами поворота на опорах, так как полигональный пучок дает совершенно такую же кривую давления, как и прямолинейный.

Мы увидим, что такие же затруднения создаются и при напряжении балки криволинейными пучками и что статически неопределимые реакции от усилия предварительного напряжения могут изменить знак предварительного напряжения обратно желаемому направлению, или, по меньшей мере, значительно уменьшить эксцентрицитет. Если при предварительном напряжении статически определимых балок инженер являлся хозяином положения и обеспечивал расположение кривой давления соответственно своему замыслу, то в статически неопределимых балках он принужден считаться с затруднениями, которые создаются лишними связями и стесняют его свободу действия.

 

 

СОДЕРЖАНИЕ:  Предварительно напряженный железобетон

 






Смотрите также:

    

процесс предварительного напряжения железобетона

Предварительно напряженные железобетонные конструкции отличаются от обычных
Бетон и железобетон. Бетонные и железобетонные работы являются... Раздел II.

 

БЕТОНЫ. Бетон, железобетон и предварительно напряженный бетон

Цемент + вода + наполнитель = бетон. Бетон, железобетон и предварительно напряженный бетон. В общем случае бетонами называют смеси, состоящие из цемента...

 

Железобетон. Конструкции из железобетона

2. Сущность предварительно напряженного железобетона и способы создания предварительного напряжения.

 

Предварительно напряженные железобетонные конструкции

В предварительно напряженном железобетоне арматуру предварительно растягивают, а затем, после изготовления конструкции и затвердевания бетона, освобождают от натяжения.

 

ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ ИЗДЕЛИЯ. Строительные материалы

свыше 18 м применяют предварительно напряженные железобетонные.
изготовляемые из предварительно напряженного железобетона марки не.

 

...из обычного и предварительно напряженного железобетона. Расчет...

В соответствии с двумя осн. видами железобетона различают железобетонные конструкции из обычного и предварительно напряженного железобетона.

 

ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ МОСТЫ. В малых и средних железобетонных мостах...

С каждым годом расширяется применение сборного и предварительно напряженного железобетона в мостах.

 

Железобетон и сборные железобетонные изделия, монолитные, сборные...

Из железобетона выполняют разнообразные строительные конструкции и изделия. Их классифицируют по способу производства, виду применяемого бетона, виду напряженного...

 

Стадии напряженно-деформированного состояния железобетона

Стадии напряженно-деформированного состояния железобетона - развиваются при постепенном увеличении внешней нагрузки.

 

Принцип предварительно-напряженного бетона....

Поэтому в растянутой зоне конструкции в бетоне не будет образовываться трещин.
Бетон, железобетон и предварительно напряженный бетон.

 

Последние добавления:

 

Отопление и вентиляция Токарное дело арматурная сталь  ОСАДКИ СТОЧНЫХ ВОД   

 Вторичные ресурсы   Теплоизоляция  Приливные электростанции