Предварительно напряженный железобетон. Обсуждение результатов наблюдений. Сравнение действительного состояния с теоретическим. Учебник по железобетону.

  

Вся электронная библиотека >>>

 Железобетон  >>>

 

 

Предварительно напряженный железобетон


Раздел: Учебники

 

4. Обсуждение результатов наблюдений

  

 

Сравнение действительного состояния с теоретическим. На  VIII.2 приведены результаты измерения укорочений в^ сечении балки на средней опоре под действием предварительного напряжения. Они ясно показывают — и это соответствует положениям теории упругости, — что кривая давления предварительного напряжения не совпадает на средней опоре с арматурным пучком. Действительно, в балках А{ и А2 пучок имеет положительный эксцентрицитет, а усилие предварительного напряжения — отрицательный эксцентрицитет (более сильное сжатие внизу, чем вверху). В балке В— обратное положение (отрицательный эксцентрицитет для пучка и положительный — для предварительного напряжения).

Что касается балки С, то здесь эксцентрицитет кривой давления предварительного напряжения сохраняет то же направление, как в балке В в сечении на опоре, что согласуется с теорией упругости, поскольку трассы пучков этих балок отличаются одна от другой — или, по крайней мере, должны были бы отличаться (если бы проектные отметки были соблюдены) — только перемещением точки расположения пучка на опоре.

Однако в количественном отношении действительные результаты не согласуются с теоретическими.

Отмеченное расхождение между действительным и теоретическим эксцентрицитетом в какой-то части, вероятно, обусловлено некоторыми приподнятиями опор, о которых упоминалось выше. Досадно, что они имели место и мы повторяем, насколько существенно важно избегать их при испытаниях в будущем, чтобы не вводить дополнительных затруднений при использовании результатов.

Приподнятием опор, однако, можно объяснить только часть установленных расхождений.

Действительно, если бы разница между наблюденным и теоретическим эксцентрицитетом происходила только от приподнятия опоры, то можно было бы из наблюденного эксцентрицитета вывести действительное значение дополнительной реакции Rx крайней опоры.

Достаточно написать выражение, как это было сделано в параграфе 3, для разницы между эксцентрицитетом пучка и эксцентрицитетом кривой давления (наблюденный эксцентрицитет по .вышеприведенной таблице), которая создана реакцией Очевидно, для/?i будут при этом получены значения, отличающиеся от теоретических. Обозначим их R[. Если бы разница между «теоретическим» и «наблюденным» эксцентрицитетами была вызвана поднятиями опор, то эти поднятия должны были бы быть равны стрелам прогиба, вызванным силами Rj—R\. Эпюры стрел прогиба должны были бы дать возможность .проверить правильность этого предположения.

Действительно эти эпюры подтверждают явление поднятия опор, но значительно меньшей величины, чем та, которая могла бы объяснить наблюдаемое расхождение между теоретическими эпюрами предварительного напряжения и эпюрами укорочений, указанными на  VIII.2.               .

В результате расчетов, которые мы здесь не приводим, получается, что значения AR[ были бы: +160 кг — для балки Аи + 60 кг— для А2у —80 кг для В и + 40 кг — для С, и разность уровней опоры должна равняться стреле прогиба, вызванной двумя силами А^ действующими по концам балки, предположительно опертой посредине. На эпюрах стрел прогиба, относящихся к крайним опорам балок Ль А2 И С, действительно можно заметить перелом кривой, соответствующий двум режимам работы балки, один из ,них ,при нагрузках, меньших некоторой нагрузки Р, соответствует работе балки с измененным уровнем опор, другой — при нагрузках, больших нагрузки Р, соответствует работе при опорах на нормальном уровне, после устранения их неровности. Если между нулем и точкой, соответствующей нагрузке Р, восстановить участок диаграммы, совпадающий с ее направлением при значениях нагрузки, превышающих Р, то можно без большой ошибки определить величину начальной стрелы прогиба, т. е. величину поднятия опоры. Она оказывается заметно меньше величины, которую вызвала бы сила А Ль полученная приведенным выше расчетом.

Достаточно обратиться к диаграмме  VII 1.3, чтобы убедиться, что начальное поднятие не превышает 1 мм, т. е. Vs от получаемого путем расчетов по упругой стадии.

Таким же образом устанавливается, что для балки Л2 вместо поднятия (под действием A/?i = 60 кг) на 2 мм экспериментально получено не более 0,5 мм, а для балки С вместо 1,3 мм (при А7?1 = 40/сг) может быть подтверждено не более 0,8 мм.

При испытании балки В имело место поднятие средней опоры и если указанное выше значение A =—80 кг вычислено правильно, то поднятие средней опоры должно было бы быть лолучено порядка 2,6 мм, что должно было сказаться в виде поднятия в серединах пролетов порядка 1,8 мм. На эпюрах, измеренных в натуре, можно установить не бол^е 1,2 мм.

Несоответствия между вычисленными величинами поднятия опор и величинами, полученными из эпюр стрел прогиба, настолько очевидны, что нельзя не приписать их какой-то другой причине, а не только ошибкам, допущенным при испытаниях. В упомянутых выше статьях мы высказали гипотезу о наличии пластических деформаций, которые возникли от предварительного напряжения; вероятность их вытекает из величин, достигнутых сжимающими напряжениями (от 109 до 146кг/сж2),

Мы подчеркнули слова в начале загружения, так как когда разность уровней опор устранена, т. е. при нагрузке ру соответствующей перелому на эпюре стрел прогиба, уже не приходится учитывать ошибку в величине Rb поскольку эта ошибка отражается только на величине 'предварительного напряжения и сводится к нулю, когда уровень опор балки восстановлен.

Это замечание существенно: оно позволяет вычислять напряжения трещинообразования, не внося поправок, поскольку нагрузки, вызываю^ щие образование трещин, все значительно выше нагрузок Р, соответствующих восстановлению общего уровня опор.

Эпюры, полученные с помощью т ен з о д а т ч,и к о в. Наи* больший интерес представляю/ данные, записанные датчиками растяжения, так как, по нашему мнению, они дают в процессе испытания эффективное средство для обнаружения готовящегося появления трещины й требуют сосредоточения внимания в соответствующих сечениях. 5 Некоторые инженеры считают, что образование трещины начинается тир и Достижении нагрузкой такой «величины,-от которой угол наклона эпюры, полученной датчиком, начинает быстро увеличиваться. Какова бы ни была точка зрения по этому поводу, практически на строительстве яе будут признавать образоваййя трещины в сооружений, если трещину нельзя увидеть.

Поэтому мы принимаем за критерий визуальное наблюдение. В параграфе 1 указаны-принятые нами -меры к тому, чтобы не упустить момент появления трещины.

Если согласиться с этим, то единственный интерес диаграмм растяжения, с точки зрения истолкования результатов испытаний, заключается в объяснении некоторых обстоятельств, предшествовавших появлению трещин; но часто это бывают запоздалые констатации, из которых не делается полезных выводов.

Диаграммы сжатия, менее полезные в процессе испытаний, представляют гораздо больший интерес для истолкований. Они меньше искажаются рассеиванием и, в отличие от датчиков растяжения, отмечают явления без разрывов.

Воспроизведенные нами диаграммы растяжения ( VIII.4, 9, 12 и 16) являются упрощенными диаграммами, полученными, исходя из оредних величин показаний каждой пары тензодатчиков, расположенных •по одну и другую сторону балки; при этом если кривая одной из диаграмм данной пары резко поднималась, то принималась только эта диаграмма, другая же диаграмма данной пары не учитывалась; сечение тогда рассматривалось как готовое дать трещину на уровне обоих тензодатчиков, и показания второго датчика больше не представляли интереса.

На диаграммах растяжения для балки Ах заметное отклонение отмечено датчиком 64 (нижний пролет) при нагрузке около 800 кг\ это указывает на подготовку к образованию трещины 1 толщинои V40» которая в дальнейшем отмечена визуальным наблюдением при нагрузке 1600 кг.

При нагрузке около 1300 кг кривая диаграммы датчика 41 отклоняется и быстро идет вверх. Однако в непосредственной близости от него не было отмечено в ходе испытаний никаких трещин; все трещины в районе опоры образовались справа от опоры, тогда как датчик 41 находился в 30 см влево от нее. Далее виден подъем кривой диаграммы датчика 46 (подготовка трещины 5 — первой трещины на опоре, и трещины 10 — второй опорной трещины). Затем поднимается вверх кривая датчика 47.

По-видимому, в районе опоры имеются зоны, в которых достигнутое предельное сопротивление растяжению быстро распространяется вниз, в направлении, определяемом распространением трещин; этим можно было бы объяснить подъем и падение кривых 42 и

Одновременно (при нагрузке около 2 200) усиливаются на опоре деформации сжатия При нагрузке 2600 район опоры, пронизанный трещинами, представляет как бы большую щель, в которой бетон выключен из работы, а арматурный пучок в верхней части сечения играет роль затяжки. Район трещин в пролете ведет себя как подобная же щель, выключенная из работы, но без затяжки.

Деформации в этих двух районах становятся значительными: наблюдается понижение нейтрального волокна на опоре (диаграмма 44), повышение нейтрального волокна в пролете (диаграмма 49), увеличение стрелы прогиба нижнего пролета (см. наблюдения). Деформации сжатия у опоры (диаграмма 45) все быстрее возрастают.

Все это указывает на образование пластического шарнира в нижнем пролете, причем в пролете деформации гораздо сильнее, чем на опоре: им не противодействует затяжка.

Таким образом, момент на опоре должен возрастать очень быстро, в то время как в пролете он должен увеличиваться только очень незначительно. Датчик 58, по-видимому, зарегистрировал стабилизацию момента на опоре; при нагрузке около 2600 скорость роста укорочения у датчика 58 уменьшается и кривая диаграммы этого датчика меняет направление, затем при нагрузке 3000 укорочение достигает максимума и далее уменьшается, очевидно вследствие повышения нейтральной линии.

При нагрузках выше 3300 кг диаграмма датчика 58 не записана, поэтому о причине этого явления можно только высказать более или менее правдоподобные предположения.

Возможно, что растягивающее напряжение арматурного пучка в сечении нижнего пролета возросло (см. диаграмму растяжения сталей после разрушения балки), что могло бы указывать на вовлечение датчика 58 в растяжение. Однако плечо момента, т. е. расстояние между пучком и центром тяжести сжатой зоны бетона, очень невелико, пучок проходит в 3,5 см от верхней грани. Поэтому момент в нижнем пролете был очень невелик.

Балка разрушилась под действием постоянного весьма незначительного изгибающего момента в середине нижнего пролета, когда момент на опоре оравнялся с предельным моментом этого сечения.

Подробный анализ диаграмм тензодатчиков, относящихся. к остальным балкам, не требуется—они приводят к аналогичным заключениям.

В отношении балки А2 нельзя отметить чего-либо сильно отличающегося от приведенных выше выводов; только в этой балке первые •лрещины образовались в зоне опоры и -при более высоких нагрузках, чем в балке А{ (следует -заметить, в балке А2 имеется арматура из мягкой стали).

Что касается балки В, то соотношение между ростом удлинений при слабых нагрузках у датчиков 63-64 (нижний пролет) и у датчиков 43- 53 (у опоры) объясняется теми же соображениями, как и в случае балки Аь И наоборот, мы не нашли объяснения для медленного возрастания удлинений у датчика 62 (верхний пролет), компенсированного, впрочем, быстрым подъемом диаграммы при достижении нагрузкой величины около 3000 кг.

В балке В следует еще отметить удлинения порядка 400 X 10~  у датчиков 41-51 без образования поблизости каких-либо видимых трещин; все трещины появились вправо от средней опоры. Следует также отметить большие деформации изгиба в середине нижнего пролета (диаграмма 48-52) при приближении к разрушающей нагрузке.

В отношении балки С наиболее интересное наблюдение представляет, по нашему мнению, излом на диаграмме датчик? 45-55 (сжатая часть сечения на опоре) незадолго до разрушения; он аналогичен отмеченному выше в случае балки Аи но смог быть записан более полно. Достигнутый максимум, по-видимому, является следствием образования пластического шарнира на опоре со стабилизацией изгибающего момента; момент в пролете тогда сильно возрастает (диаграммы 48—58), пока не достигает величины предельного момента сечения в середине пролетов; в конечной фазе один из пролетов разрушается по середине' (первым в данном случае разрушается верхний пролет) при сильных деформациях изгиба, одновременно в разрушающемся сечении (отметим большие укорочения у датчиков 45-58; они, вероятно, меньше тех, которые были бы отмечены в верхнем пролете) и в сечении на средней опоре. В результате этих деформаций на опоре датчики 45 и 55 отметили новое возрастание укорочений вплоть до разрушения.

чайность, т. е. недостаточное сопротивление бетона растяжению. В балке Ля, армированной мягкой сталью, первая трещина действительно образовалась на опоре.

Далее появляются новые трещины в остальных зонах балки и, в конечном счете, в балке имеются трещины одновременно в пролетах — в нижней части сечения, и на опоре — в верхней части сечения.

Однако вследствие уменьшения жесткости балки в результате образования трещин уменьшаются дополнительные реакции, вызванные деформациями от предварительного напряжения. Все явления происходят так, как если бы, по мере загружения балки, кривая давления от действия чистого предварительного напряжения приближалась к пучку; другими словами, если обозначить Со начальную кривую от предварительного напряжения, а С кривую давления от нагрузки, которая занимает промежуточное положение между С0 и пучком, то эта кривая С тем более приближается к пучку, чем более возрастает нагрузка. Кривая давления от действия нагрузки Р отстоит от кривой С на величину эксцентрицитета — , где М — момент в любом сечении и F — усилие предварительного напряжения.

В пролете, где изгибающий момент положителен, центр давления быстро повышается, так как его повышение образуется из отрезка С0С и М u

эксцентрицитета—. На опоре, где момент отрицателен, центр давления F

понижается, считая от кривой С; поэтому имеются два противоположных воздействия на перемещение центра давления: кверху направлено

смещение СоС и книзу — смещение. В результате этого образование трещин должно прогрессировать в пролете быстрее, чем на опоре, и состояние предварительного напряжения, которое было хорошим в пролете и слабым на опоре, становится слабым в пролете и хорошим на опоре.

Действительно, на. схеме образования трещин в балке A t  можно заметить развитие трещин в нижнем пролете и их стабилизацию на опоре. Такое же явление отмечается и в балке А2, где образование трещин распространяется как в нижнем, так и в верхнем пролете.

В результате уменьшения сечения в пролете и отсутствия растянутой связи в его нижней части это сечение становится пластическим шарниром. Моменты в пролете больше не увеличиваются, достигнутая таким образом предельная величина изгибающего момента равна предельному моменту сечения в середине пролета; на опоре, наоборот, моменты быстро возрастают: балка при нагрузках, превышающих нагрузку, при которой появился пластический шарнир, работает как консоль.

Разрушение происходит, когда изгибающий момент на опоре достигает величины предельного момента этого опорного сечения. Разрушение при этом происходит на о п о р е, т. е. в сечении с наибольшим сопротивлением. Непосредственно за ним следует разрушение в одном из пролетов (т. е. в сечении пластического шарнира). Разрушение на опоре производится срезывающим усилием, причем со стороны, противоположной тому из двух пролетов, который разрушился.

В действительности при испытании балки Аг было отмечено одновременное разрушение в пролете и на опоре, однако часто бывает затруднительно установить порядок появлений разрушений; исследование диаграмм тензодатчиков 58 и 45-55 показывает, что, по- видимому, первым произошло разрушение на опоре.

Разрушение балки Л2 бесспорно произошло сначала на опоре, непосредственно за ним последовало разрушение в пролете. Во время испытаний предполагалось, что разрушение произойдет в нижнем пролете, однако оно произошло в верхнем пролете и притом резко, как будто внезапно было нарушено равновесие, при котором три максимальных изгибающих момента (2 момента в пролетах и один на опоре) достигли своих предельных значений, равных соответствующим предельным моментам.

2.         Предварительное напряжение балки В осуществлено при помощи прямолинейного пучка с постоянным эксцентрицитетом —4 см. Начальная кривая давления проходит с эксцентрицитетом + 3 см на опоре и почти в центре сечения в середине пролетов.

Предварительное напряжение опорного сечения лучше, чем сечений в пролете, поэтому первая трещина должна образоваться в пролете, что и было отмечено при нагрузке Р = 3400 кг. Как и в предыдущем случае, дополнительные реакции при распространении трещин уменьшаются и все происходит так, как если бы начальная кривая давления смещалась по направлению к пучку, т. е. книзу. Поэтому надо ожидать развития трещин на опоре и стабилизации трещинообразования в пролете, что и было установлено при испытании (см. схему образования трещин).

Ввиду отсутствия пучка-затяжки в верхней части сечения, на опоре возникает пластический шарнир. В пролете изгибающий момент значительно увеличивается (датчики 48-58).

Все же сначала разрушается сечение с наибольшей сопротивляемостью (в пролете). Ожидалось разрушение в нижнем пролете, где трещины были больше распространены кверху, но разрушение внезапно произошло в верхнем пролете, после чего опорное сечение разрушилось, подобно консоли.

3.         Предварительное напряжение балки С было выполнено пучком криволинейного очертания, причем, как уже отмечалось, с ошибками в отметках расположения пучка по высоте балки. Эксцентрицитеты пучка: —3 см на крайней левой опоре, —4 см на крайней правой опоре, + 8 см на средней опоре. Эксцентрицитеты кривой давления: + 0,7 см на средней опаре, —0,15 см в середине верхнего ттролета и + 1,3 см в середине нижнего пролета

Первая трещина образовалась на опоре при нагрузке Р=2 800 кг. Для этой нагрузки теоретические величины напряжений в нижнем пролете и на опоре были почти одинаковы и, следовательно, шансы появления трещин в обоих этих зонах были приблизительно равны.

Затем образовались трещины в нижнем пролете и вслед за ними — в, верхнем пролете. Вследствие тех же явлений, какие были отмечены для остальных балок, при распространении трещин все происходит так, как будто начальная кривая давления перемещается по направлению к пучку, т. е. кверху.

Определенной стабилизации трещин, ка,к в предыдущих балках, не было в данном случае установлено ни на опоре, ни в пролетах, по-видимому, вследствие меньшей разницы между величинами напряжений в пролете и на опоре.

Разрушение произошло опять-таки в сечении с наибольшим сопротивлением, т. е. в нижнем пролете, в то время как изгибающий момент на опоре оставался постоянным и равным предельному моменту опорного сечения.

Тот факт, что при рассматриваемых испытаниях разрушение происходило в сечении, которое являлось наиболее прочным из всех сечений, в которых возникали пластические шарниры, по-видимому, вызван явлениями запаздывания в развитии напряжений в сечении, в котором изгибающий момент стабилизировался и где возобновление роста моментов в последней фазе испытания тоже происходит только с известным запозданием по сравнению с более прочным сечением, где возрастание изгибающего момента происходило ускоренно.

 

 

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