Прежде чем приступить;к
рассмотрению результатов испытаний, необходимо вспомнить формулы разрушающих
моментов, так как условия для статически неопределимых сооружений могут
сильно отличаться от условий обычных статически определимых конструкций и
процентное содержание стали может в некоторых случаях быть гораздо больше.
В первом томе мы указывали, что формула Afr =0,9/ii77/., в
которой h\ обозначает полезную высоту (расстояние от среднего пучка до сжатой
грани), a Fr—разрушающее усилие пучка —дает приемлемый результат.
Коэффициент 0,9 фактически является только некоторым
средним коэффициентом, достаточно точным при небольшом проценте армирования.
В этом случае приведенные формулы достаточно точны;
проектировщик должен назначить размеры сооружения, исходя из принятого
коэффициента запаса; при этом каковы бы ни были реальные значения ошибки,
которые
он может сделать, касаются только поправочного члена и не
имеют практического значения.
Но если попытаться, используя результаты испытаний и зная
величины R и Fr> определить на основании опыта постоянные коэффициенты А и
а, то совпадение с предложенными формулами тем меньше, чем
больше величина — , где о> — сечение арматуры и bhx —
площадь bh\
указанного выше прямоугольника.
Когда дело касается статически неопределимых сооружений,
то во многих случаях процентное содержание стали может сильно возрасти, так
как пучок может проходить очень близко от сжатой поверхности и,
следовательно, h\ может быть очень мало.
График показывает, что вполне удовлетворительный
коэффициент не может быть найден. Причина этого заключается в неточности
предположения о том, что сталь достигает разрывающего напряжения; и эта
неточность тем больше, чем больше величина о>. Другими словами, формула может
быть сохранена, если коэффициенты ^ и а вместо постоянных считать переменными
величинами, зависящими от свойств стали (т. е. от — диаграммы «деформация —
напряжение»), от свойств бетона (главным образом от его предела прочности R)
и от процента армирования.
В первом томе мы указали метод, дающий возможность
учитывать эти характеристики материалов и сечений. Приведем здесь краткое
изложение этого метода.
Назовем — относительное укорочение бетона при разрушении и
Sq — укорочение сжатой грани во время предварительного напряжения,
предполагаемого чистым, т. е. при отсутствии внешних нагрузок; обозначим
е—величину — е0, представляющую укорочение бетона от действия разрушающего
изгибающего момента.
С другой стороны, относительное удлинение арматуры под
действием постоянного растягивающего напряжения То по окончании релакса
ции пусть будет е'0. В момент разрушения арматура
подвергается некоторому растягивающему напряжению Г, которому соответствует
относительное удлинение е'. Тогда удлинение арматуры под влиянием
разрушающего момента будет е'—e'Q.
Положение нейтрального волокна, в предположении сохранения
плоских сечений, определяется из соотношения
Эти три уравнения (1) (2) и (3) теоретически решают
задачу, когда известны закон изменения &,==f(T) (диаграмма «деформация —
напряжение» стали) и величина укорочения бетона при разрушении.
Случилось, однако, что Бийе и Эппльтон, исходя из гипотез,
совершенно аналогичных приведенным выше, однако более точных в отношении
распределения напряжений в бетоне (допущенное упрощение в виде неизменности
напряжения по высоте -может быть достаточно- общим), показали на опыте, что
выведенные ими законы подтверждаются с достаточным приближением.
Величины разрушающих моментов, которые наблюдались в 24
опытах, отличаются не более чем на 4% (один опыт, в виде исключения,
отличается на 10%) от величин, полученных расчетом (в двух опытах, не
включенных в вышеуказанные, имело место нарушение сцепления и расхождения
достигли 7 и 9%).
Эти опыты, произведейные в Иллинойском университете,
представляют очень большой интерес; они отличаются большой точностью и
охватывают длинный ряд значений <D
В журнале «Journal of the American Concrete Institute»
(том 25, июнь 1954 г., № 10) приведены подробные результаты опытов с анализом
и методами расчета.
Из этого можно было бы сделать неправильный вывод, что
принимавшиеся до сих пор коэффициенты слишком малы и попытаться исправить
формулы, но это было бы ошибкой.
Мы укажем далее метод, слегка отличающийся от
предложенного Б и й е и Эппльтоном, однако равносильный ему и приводящий к
графикам, удобным для пользования.
Мы подчеркиваем раз и навсегда, что исходим из
предположения эффективной инъекции, позволяющей рассчитывать на достаточное
сцепление арматуры. В противном случае разрушающие моменты могут оказаться
значительно меньше тех, которые получены из расчетов или из нижеприведенных
графиков.
В данной главе предполагается также, что срезывающее
усилие невелико по сравнению с усилием предварительного напряжения, чтобы не
вызывать заметного снижения разрушающего момента.
Смысл этого ограничения станет яснее после рассмотрения
вопроса о сопротивлении срезывающему усилию.
|