книги из ГПНТБ / Кудзис А.П. Предварительно-напряженный полимерцементный бетон
.pdfА. П. КУДЗИС
ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННЫЙ ПОЛИМЕРЦЕМЕНТНЫЙ БЕТОН
Издательство «Минтис» Вильнюс — 1974
A. KUDZYS
ITEMPTASIS
POLIMERCEMENTINIS
BETONAS
Leidykla „Mintis"
Vilnius — 1974
A. KUDZYS
PRESTRESSED
POLYMERCEMENT
CONCRETE
"Mintis" publishing house Vilnius — 1974
УДК 624.012.46:691.175
Предварительно-напряженный полимерцементный бетон.
А. П. Кудзис. Издательство «Минтис», Вильнюс, 1974, 200 стр. Таблиц 31. Иллюстраций 39. Библиографий 112.
В монографии излагается вопрос применения водорас творимых полимерных добавок в бетоне, предназначенном для изготовления предварительно-напряженных конструкций. Опи сываются некоторые технологические особенности и основ ные механические свойства полимерцементного вибрированного и центрифугированного бетона при кратковременном и дли тельном нагружении.
Рассматривается напряженное состояние предваритель но-напряженных элементов. Излагаются новые методы расче та потерь предварительного напряжения от усадки и ползуче сти бетона, а также способы определения деформаций преднапряженных элементов. Приводятся результаты исследований деформаций, трещиностойкости и прочности конструкций из предварительно-напряженного полимерцементного бетона, в том числе бетона, твердеющего в условиях инфракрасного об лучения. Даются алгоритмы расчета рациональных предвари тельно-напряженных элементов с применением ЭВМ. Рас сматривается вопрос эффективности применения полимерце ментного бетона в предварительно-напряженных конструкциях.
Книга предназначена для широкого круга читателей: ин женерно-технических работников проектных и строительных организаций и предприятий сборного железобетона, а также для научных работников, аспирантов и студентов.
I |
> |
i |
Г |
|
|
|
РКоН |- |
|
чш альк': |
|
/А333 |
0329—018
124—73
М851(10)—74
(g) Вильнюс, издательство «Минтис», 1974.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Широкое использование в индустриальном строительстве новых эф фективных строительных материалов и конструкций обеспечивает по вышение качества, надежности, долговечности и экономичности зданий и сооружений, а также снижение материальных и трудовых затрат. Железобетон как важнейший материал в капитальном строительстве по лучит дальнейшее развитие, поэтому успешное решение проблем ин дустриального строительства в значительной степени зависит от того, какими новыми прогрессивными свойствами будут обладать бетон и железобетон.
Основными направлениями технического прогресса железобетона являются дальнейшее совершенствование предварительно-напряженных конструкций, а также повышение прочности, качества бетона и арма туры. Решению этих задач может эффективно способствовать исполь зование в строительстве конструкций из полимерцементного бетона, представляющего собой цементный бетон с добавками полимерных смол.
Исследования, проведенные во Всесоюзном научно-исследователь ском институте новых строительных материалов, в Ленинградском и Московском институтах инженеров железнодорожного транспорта и дру гих научных учреждениях, показали, что полимерные добавки могут значительно увеличить водонепроницаемость, трещиностойкость, моро зостойкость, износостойкость и долговечность бетона. При этом улучше ние физических, механических и реологических свойств бетона дости гается применением сравнительно небольшого количества полимерных смол.
Полимерцементный бетон позволяет не только увеличить долговеч ность железобетонных конструкций, но и способствует повышению их прочности, трешиностойкости и жесткости, что приводит к значитель ному облегчению веса несущих элементов. Применение предваритель
5
но-напряженного полимерцементного бетона может быть весьма эффек тивным, особенно в тех случаях, когда конструкции находятся в агрес сивной среде, испытывают воздействие высоких и низких температур, а
также работают под динамической или ударной нагрузкой. Очень пер спективно применение предварительно-напряженного полимерцементно
го бетона в строительстве подводных, плавучих и других морских соору жений.
Удобоформуемость полимерцементных бетонных смесей и неболь шая продолжительность тепловой обработки изделий позволяют повы шать производительность труда при изготовлении и возведении железо бетонных конструкций.
Однако физико-механические свойства полимерцементного бетона изучены еще недостаточно, не определены области рационального ис пользования такого бетона. В отечественной и зарубежной литературе содержится весьма мало данных о результатах исследования и приме нения полимерцементного бетона в несущих конструкциях, армирован ных предварительно-напряженной и ненапряженной арматурой. Отсут ствие достаточно полного научного обоснования надежной работы эле
ментов из предварительно-напряженного полимерцементного |
бетона |
под нагрузкой и другими внешними воздействиями является |
опреде |
ленным препятствием для проектирования и возведения новых прогрес сивных конструкций.
В настоящей монографии приводятся основные результаты иссле дования механических свойств конструктивного полимерцементного бе тона с водорастворимыми полимерными добавками и напряженно-де формированного состояния предварительно-напряженных элементов из такого бетона, полученные на кафедре железобетонных конструкций Вильнюсского инженерно-строительного института. Экспериментальные исследования выполнили кандидаты технических наук В. И. Вайткявичюс, Р. А. Гаралявичюс, А. Б. Квядарас, Г. В. Марчюкайтис, И. Ю. Мотеюнас, Р. С. Подагель и А. Л. Шнюкшта.
Автор выражает благодарность д-ру техн. наук, проф. О. Я. Бергу и его сотрудникам за ценные замечания, сделанные ими при чтении рукописи монографии, а также Г. К. Тульцявичюте, осуществившей графическую подготовку рукописи к печати.
6
ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
Т — время;
Ti и %2 — время соответственно начала и окончания обжа тия бетона;
ti и t2 — время начала и окончания приложения длитель но действующей части внешней нагрузки на элемент;
Т\ и Т2 — время начала и окончания приложения кратко временной части внешней нагрузки на элемент; Ан и А'н ■— напрягаемая продольная арматура, расположен ная в зоне соответственно растянутой и сжатой
действием внешней нагрузки;
FHи F'H— площади сечения арматуры соответственно Ав и
А'в,
h ш Н0 — фактическая и расчетная высота сечения; b — ширина сечения или его ребра;
Fa |
и /с — площадь и момент инерции бетонного сечения; |
Ун |
и Ун — расстояния от центра тяжести бетонного сече |
|
ния до арматур соответственно Лн и Ан'; |
|
Уб — то же, до крайнего фибра сжатой от внешней |
|
нагрузки зоны; |
г=у„+ун; Еа — модуль упругости арматуры;
Еб(Т) |
— модуль упругости бетона в момент времени Т; |
|
п(Т)= EJEa(T)-, |
|
|
FB(T), Ia(T), W0(T), |
— геометрические |
характеристики приведенного |
Уя(П Ун (Л. Уб(Л |
сечения в момент времени Т; |
|
|
||
Гяв(Т) и гкл(Т) — расстояния от |
центра тяжести приведенного се |
|
|
чения соответственно до нижней и верхней яд |
|
|
ровой точки в момент времени Т; |
1
|
FBC — приведенная по стоимости площадь поперечного |
||||||||||
|
|
сечения; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
eyn(ti) — упругая |
относительная |
деформация |
бетона при |
|||||||
|
|
мгновенном обжатии; |
|
|
|
|
|||||
еуп(тг) и eyn(ti) |
— то же, в момент времени соответственно т2 и ti; |
||||||||||
8 6 (^2 ,1 1 ) и |
гоОьп) |
— суммарная |
(упругая, |
пластическая |
и |
усадоч |
|||||
|
|
ная) относительная деформация бетона в момент |
|||||||||
|
|
времени соответственно т2 и t\\ |
|
|
|||||||
|
еуп(йг) |
— упруго-мгновенная |
относительная |
деформация |
|||||||
|
|
бетона в момент времени U от длительно дейст |
|||||||||
|
|
вующей части нагрузки; |
|
|
|
||||||
ее(Ju h) |
— неупругая относительная деформация бетона в |
||||||||||
|
|
момент времени Т\ от совместного действия уси |
|||||||||
|
|
лий обжатия и внешней нагрузки; |
|
|
|||||||
|
v (т2) |
= еуп(т2)/еб(т2,Т1) |
и i|)(7 i) = Syu(t\)h5(t\,%\) |
— коэф |
|||||||
|
|
фициенты упругой деформации бетона в момент |
|||||||||
|
|
времени соответственно т2 и ti; |
|
|
|||||||
|
vy (r2) |
= 8yn(Ti)/86(T2,Ti) |
и i|5y(^i)=eyn(Ti)/e6(7/ti) |
— ко |
|||||||
|
|
эффициенты условной упругой деформации бето |
|||||||||
|
|
на в момент времени соответственно т2 и t\\ |
|||||||||
|
|
— характеристика |
неупругой |
деформации |
бетона |
||||||
|
|
в момент времени Т\\ |
|
|
|
|
|||||
|
и cto(ti) — средние значения предварительного напряжения |
||||||||||
|
|
арматуры соответственно Ан |
и А» в момент на |
||||||||
|
|
чала обжатия бетона; при натяжении арматуры |
|||||||||
|
|
на упоры учитываются потери от релаксации |
|||||||||
|
|
напряженной стали, деформации анкеров и |
|||||||||
|
|
стальных форм или разности температур арма |
|||||||||
|
|
туры и устройств, воспринимающих усилие на |
|||||||||
|
|
тяжения; при натяжении арматуры на затвер |
|||||||||
|
|
девший бетон учитываются потери от деформа |
|||||||||
|
|
ции анкеров, трения арматуры о стенки каналов |
|||||||||
|
|
и деформации обжатия швов между сборными |
|||||||||
|
|
блоками; |
|
|
|
|
|
|
|
||
сг0(т2) и gq(т2) — то |
же, |
в |
момент |
окончания |
обжатия бетона; |
||||||
Со^) |
и cto(?i) — то |
же, |
в |
момент |
начала приложения |
внешней |
|||||
|
|
нагрузки; |
|
|
|
|
|
|
|
8
сн(тг) и Стн (т2) — средние |
значения фактического напряжения |
ар |
|||||
|
матуры |
соответственно Ав и |
А’н |
в |
момент |
вре |
|
|
мени п; |
|
|
|
|
|
|
cH(?i) и cth(?i) — то же, в момент времени |
|
|
|
|
|||
<уб(ту) и (Тб (тх) — нормальные |
напряжения бетона |
на |
уровне |
ар |
|||
|
матуры |
соответственно Ая и |
А'н |
при упруго |
|||
|
мгновенном обжатии; |
|
|
|
|
||
стб (т2) и стб (т2) — то же, в момент времени т2; |
|
|
|
|
|||
сб((1) и <3б (fj) |
— то же, в момент времени |
|
|
|
|
||
стб.д (h) и ®б.д (*2) — нормальные |
напряжения бетона |
в |
момент |
вре |
|||
|
мени t2 |
на |
уровне арматур |
соответственно |
Лн |
||
аб(?2) и об (t2) |
и Лн от длительно действующей части нагрузки; |
||||||
— то же, от усилий обжатия и внешней нагрузки; |
|||||||
<Tn.y(*i,Ti) |
— потери предварительного напряжения арматуры |
||||||
|
от усадки бетона; |
|
|
|
|
||
ti) |
— то же, от усадки и ползучести бетона; |
|
|||||
N0 = No(T) |
— равнодействующая усилий в напрягаемой арма |
||||||
|
туре в момент времени Т при напряжении бе |
||||||
ео= ео(Т) |
тона, равном нулю; |
|
|
|
|
||
— эксцентриситет этой равнодействующей; |
|
||||||
Ф0(Т) и Ф'0(Т) |
— характеристики сечения, выражающие величину |
||||||
|
отношения напряжения бетона к предваритель |
||||||
|
ному напряжению арматуры |
соответственно |
Аа |
||||
|
и Ав' в момент времени Г; |
|
|
|
|
||
Фв(Т) и Ф'в(Т) — то же, к фактическому напряжению арматуры; |
|||||||
Япр(Т) и R(T) |
— призменная и кубиковая прочности бетона в мо |
||||||
|
мент времени Т; |
|
|
|
|
||
Rp(T) |
— прочность бетона при растяжении в момент вре |
||||||
|
мени Т; |
|
|
|
|
|
|
Rp (Т) — то же, после длительного сжатия бетона; |
|
||||||
t)(ti) = ac(T i)/^(n) |
— относительное обжатие бетона; |
|
|
|
|||
/b(ti) |
упруго-мгновенный выгиб элемента; |
|
|
||||
fв(тг, Ti) и fB(^ь Tj) |
— выгибы элемента в моменты времени соответст |
||||||
|
венно Х2 И t \ \ |
|
|
|
|
|
|
fn(t2, ^i) |
— начальный прогиб элемента от длительно дейст |
||||||
|
вующей части нагрузки; |
|
|
|
|
||
fn(Ti,t2) |
— прогиб элемента вследствие неупругих деформа |
||||||
|
ций бетона от длительного действия нагрузки; |