Напряжения в бетоне
Напряжения в бетоне в сечениях, нормальных к продольной оси элемента, определяют:
при расчете на прочность железобетонных элементов, схемы предельных состояний которых еще не установлены или для которых условия наступления предельного состояния не могут быть выражены через усилия в сечении;
при назначении наибольших сжимающих напряжений в бетоне в стадии обжатия, гарантирующих от его повреждения или разрушения;
при расчете предварительно напряженных элементов по образованию наклонных трещин и по закрытию (зажатию) нормальных и наклонных трещин;
при расчете железобетонных элементов на действие многократно повторных нагрузок;
при установлении контролируемых предварительных напряжений в арматуре по окончании натяжения на упоры и при натяжении на бетон;
при оценке потерь предварительного напряжения от ползучести бетона (в том числе быстронатекающей).
Напряжения в бетоне в сечениях, нормальных к продольной оси элемента, определяют как для упругих материалов по приведенному сечению. При этом усилие предварительного обжатия рассматривают как внешнюю силу.
При суммировании напряжений используется следующее правило знаков. Если сила N вызывает в рассматриваемых волокнах напряжения того же знака, что и напряжения, вызванные усилием обжатия Р, ей присваивают знак “плюс”, если противоположного знака — “минус”. При действии момента правило знаков принимается таким же.
Приведенное сечение включает в себя сечение бетона с учетом ослабления его пазами, каналами и т.п., а также сечение всей продольной арматуры (напрягаемой и ненапрягаемой), умноженное на отношение соответствующих модулей упругости арматуры и бетона. Если части бетонного сечения выполнены из бетонов разных классов или видов (например, сборно-монолитная конструкция), их приводят к одному классу или виду, исходя из отношения модулей упругости бетонов.
Геометрические характеристики приведенного сечения элемента из бетона одного вида и класса определяют по формулам:
Если общая площадь всей продольной арматуры не превышает 0,02 Ab, значения геометрических характеристик приведенного ссчения можно определять относительно центра тяжести бетона в сечении. Если площадь продольной арматуры составляет не более 0,008 Ah, при определении геометрических характеристик приведенного сечения арматуру можно не учитывать
.В связи с тем, что чрезмерное обжатие бетона может вызвать нарушение его структуры и образование продольных трещин в бетоне элемента (а следовательно и нарушении анкеровки предварительно напряженной арматуры), сжимающие напряжения в бетоне в стадии предварительного обжатия должны быть строго ограничены.
В соответствии с СНиП 2.03.01-84* сжимающие напряжения в бетоне в стадии обжатия ohp не должны превышать значений (в долях от передаточной прочности), приведенных в табл. 3.9. При более высоких уровнях обжатия значительно возрастают деформации ползучести (развивается нелинейная ползучесть), что приводит к большим потерям предварительного напряжения в напрягаемой арматуре.
Значения определяют по формуле (3.42) на уровне крайних сжатых волокон бетона с учетом первых потерь (за исключением потерь от быстронатекающей ползучести) и при коэффициенте точности натяжения арматуры, равном единице. При вычислении в момент обжатия начальный модуль упругости бетона следует поинимать соответствующим передаточной прочности бетона.
Более низкие напряжения обжатия для элементов с арматурой, натягиваемой на бетон, принимаются по той причине, что значительная часть усадки может проявиться еще до обжатия бетона, а потери напряжений от быстронатекающей ползучести компенсируются в процессе его обжатия.
Для предварительно напряженных конструкций, в которых предусматривается регулирование напряжений обжатия бекона в процессе их эксплуатации (например, в реакторах, резервуарах, телевизионных башнях), напрягаемая арматура применяется без сцепления с бетоном. При этом необходимо предусматривать эффективные мероприятия по защите арматуры от коррозии. К предварительно напряженным конструкциям без сцепления арматуры с бетоном должны предъявляться требования 1-й категории трещиностойкости.
Голышев А.Б., Бачинский В.Я., Полищук В.П., Железобетонные конструкции, Киев, 2001