30. Из чего складываются первые и вторые потери предварительного напряжения в арматуре при натяжении на упоры форм, на бетон?

Первые потери:От релаксации напряжений₁арматуры ; От температурного перепада₂; От деформации анкеров₃, расположенных у натяжных устройств ; Потери от трения о возможные точки касания₄; От деформаций стальной формы₅; От быстро натекающей ползучести₆.

Вторые потери: Потери₇от релаксации напряжений арматуры, зависят от вида арматуры; От усадки бетона₈(зависит от класса бетона); От ползучести бетона₉(независимо от способа натяжения арматуры); Потери от смятия бетона под витками арматуры₁₀(спиральной или кольцевой) приконструкции до 3 м (в круглых конструкциях). Потери₁₁от деформации обжатия стыков между блоками (для конструкций, состоящих из блоков). Полные потери в общем случае составляют

_los = _{los 1} + _{los 2}и могут достигать 200…300 МПа и более, но в любом случае не менее 100 МПа. На основании опыта изготовления и эксплуатации конструкций нормы рекомендуют назначать предельное напряжение стержневой и проволочной арматуры_spв следующих пределах:

_spR_s,ser–pи_sp0,3R_s,ser+p, гдеp– допустимое отклонение предельного напряжения арматуры, принимаемое:

- при механическом способе натяжения 0,05 _sp;

- при электротермическом 30 + 360 / l,гдеl – длина стержня. Передаточная прочность бетонаR_bp, т.е. кубиковая прочность бетона к моменту обжатия, должна быть не менее 11 МПа (при стержневой арматуре А-VI, канатной К-7 и К-19 – не менее 15,5 МПа) и не менее 50% принятого класса бетона.

Величина сжимающих напряжений в бетоне в стадии предварительного обжатия _bpне должна превышать значений, указанных в таблице 7 СНиП 2.03.01-84

31. Что такое приведенные бетонные сечения, его геометрические и статические характеристи­ки?

Чтобы определить напряжения в сечениях предварительно напряженных ж.б. элементов в стадии 1(до образования трещин),рассматривают приведенное бетонное сечение, в котором площадь сечения арматуры заменяют площадью сечения бетона..Исходя из равенства деформации арматуры и бетона, приведение выполняют по отношения модуля упругости двух материалов а=Es/Eb. Площадь приведенного сечения составит: Ared=A+аAsp+aAs+aA”sp+aA”s, где A — площадь сечения бетона за вычетом площади сечения кана­лов и пазов.

Статический момент приведенного сечения относи­тельно оси 1 — 1, проходящей по нижней грани сечения: Sred=суммаAiyi, где Ai — площадь части сечения; yi - расстояние от центра тяже­сти i-й части сечения до оси 1—1.

Расстояние от центра тяжести приведенного сечения до оси 1—1 y₀ = Sred/Ared. Момент инерции приведенного сечения относительно оси, проходящей через центр тяжести приведенного се­чения: Ired=сумма(Ii + Ai(yo-y)²), где Ii — момент инерции i-й части сечения относительно оси, прохо­дящей через центр тяжести этой части сечения.

Расстояния до верхней и нижней границы ядра сече­ния от центра тяжести приведенного сечения составляют: r = Ired/Ared y0 r_int = I_red/A_red(h — y₀)

Схема к определению геометрических характеристик приведенного сечения; 1...5 — элементарные фигуры; 6...9 — арматура.(СМ РИС)

32. СТАДИИ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ИЗГИБАЕМЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ. ОПИШИТЕ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРУЕМОЕ СОСТОЯНИЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ПОД НАГРУЗКОЙ, КАК ОНО ИЗМЕНЯЕТСЯ ПО СТАДИЯМ? КАКИЕ ИЗ ЭТИХ СТАДИЙ ИСПОЛЬЗУЮТСЯ ПРИ РАСЧЕТЕ ПРОЧНОСТИ, ТРЕЩИНОСТОЙКОСТИ, ПРОГИБОВ?

К изгибаемым элементам относятся плиты (панели) и балки.

Экспериментальные исследования по изучению работы различных по физико-механическим свойствам материалов - бетона и стали, в составе единой конструкции позволяют выявить три характерные стадии напряженно-деформированного состояния изгибаемой, внецентренно сжатой и внецентренно растянутой конструкции.

Стадия I: деформации носят упругий характер. Эпюра напряжений имеет треугольный вид и в сжатой и в растянутой зонах.

По мере увеличения нагрузки напряжения в бетоне увеличиваются и в растянутой зоне достигают прочности бетона на растяжение R_bt, которое во много раз меньше прочности на сжатие. Эпюра в растянутой зоне становится нелинейной (стадияIа). В растянутой зоне образуются трещины. Напряжения в арматуре невелики. Наступает качественно новая -IIстадия.(СМ РИС)

Стадия II: после образования трещины растягивающее усилие воспринимается арматурой и небольшим участком растянутого бетона над трещиной. С увеличением нагрузки эпюра сжимающих напряжений в бетоне становится нелинейной. Деформации в арматуре и напряжения увеличиваются и становятся неупругими.

Это состояние характеризует конец 2-й стадии.

Стадия III: по мере дальнейшего увеличения нагрузки, напряжения в арматуре достигают предела текучести, а напряжение в бетоне – прочности на сжатиеR_b. Таким образом разрушение образца начинается с растянутой арматуры, а заканчивается разрушением сжатого бетона. (Такой случай называется случаем 1).

Если в элементе большое количество арматуры, то разрушение произойдет сначала в сжатом бетоне, при неполном использовании прочности арматуры. (Этот случай называется случаем – 2).(СМ РИС)

Граничная высота сжатой зоны бетона

Напряжение в арматуре зависит от относительной высоты сжатой зоны бетоны =x/h_o.

Относительная высота сжатой зоны, при которой в арматуре достигнут расчетных значенийR_s, называется граничной_R. Она служит критерием, произойдет разрушение железобетонного элемента:

-   _R, то разрушение конструкции происходит по 1-му случаю (по арматуре).

-   _R– напряжения в арматуре в момент дробления бетона не достигают расчетных характеристик_s  R_sи конструкция разрушится по 2-му случаю (по бетону).

Расчет конструкции по нормальному сечению производится по IIIстадии напряженно-деформированного состояния и сводится к определению необходимого количества растянутой, а порой и сжатой арматуры, а так же к определению несущей способности имеющегося сечения.

Расчет изгибаемых элементов по второй группе предельных состояний

Входят расчеты по образованию, раскрытию и закрытию нормальных и наклонных к продольной оси изгибаемого элемента трещин, а так же расчет по деформациям.

По степени ответственности и назначению железобетонных конструкций существует 3 категории трещиностойкости:

1-я – не допускается раскрытие трещин. (Конструкции, воспринимающие давление жидкости и газа, если все сечение растянуто, а арматура – преднапряженная.)

2-я – допускается ограниченное по величине (конструкции, эксплуатируемые на открытом воздухе, в грунте ниже уровня грунтовых вод).

3-я – допускается ограниченное по ширине непродолжительное a_crc2раскрытие трещин. (конструкции закрытых помещений и другие при определенных видах арматуры.)

33. КАК ПРОТЕКАЕТ ПРОЦЕСС РАЗВИТИЯ ТРЕЩИН В РАСТЯНУТЫХ ЗОНАХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ? ОБЪЯСНИТЕ, В ЧЕМ ФИЗИЧЕСКАЯ СУЩНОСТЬ СЛУЧАЯ 1 И СЛУЧАЯ 2 В III СТАДИИ НАПРЯЖЕННО- ДЕФОРМИРУЕМОГО СОСТОЯНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ?

Стадия I: деформации носят упругий характер. Эпюра напряжений имеет треугольный вид и в сжатой и в растянутой зонах.

По мере увеличения нагрузки напряжения в бетоне увеличиваются и в растянутой зоне достигают прочности бетона на растяжение R_bt, которое во много раз меньше прочности на сжатие. Эпюра в растянутой зоне становится нелинейной (стадияIа). В растянутой зоне образуются трещины. Напряжения в арматуре невелики. Наступает качественно новая -IIстадия.(СМ РИС)

Стадия II: после образования трещины растягивающее усилие воспринимается арматурой и небольшим участком растянутого бетона над трещиной. С увеличением нагрузки эпюра сжимающих напряжений в бетоне становится нелинейной. Деформации в арматуре и напряжения увеличиваются и становятся неупругими.

Это состояние характеризует конец 2-й стадии.

Стадия III: по мере дальнейшего увеличения нагрузки, напряжения в арматуре достигают предела текучести, а напряжение в бетоне – прочности на сжатиеR_b. Таким образом разрушение образца начинается с растянутой арматуры, а заканчивается разрушением сжатого бетона. (Такой случай называется случаем 1).

Если в элементе большое количество арматуры, то разрушение произойдет сначала в сжатом бетоне, при неполном использовании прочности арматуры. (Этот случай называется случаем – 2).(СМ РИС)

Граничная высота сжатой зоны бетона

Напряжение в арматуре зависит от относительной высоты сжатой зоны бетоны =x/h_o.

Относительная высота сжатой зоны, при которой в арматуре достигнут расчетных значенийR_s, называется граничной_R. Она служит критерием, произойдет разрушение железобетонного элемента:

-   _R, то разрушение конструкции происходит по 1-му случаю (по арматуре).

-   _R– напряжения в арматуре в момент дробления бетона не достигают расчетных характеристик_s  R_sи конструкция разрушится по 2-му случаю (по бетону).

Расчет конструкции по нормальному сечению производится по IIIстадии напряженно-деформированного состояния и сводится к определению необходимого количества растянутой, а порой и сжатой арматуры, а так же к определению несущей способности имеющегося сечения.

Расчет изгибаемых элементов по второй группе предельных состояний

Входят расчеты по образованию, раскрытию и закрытию нормальных и наклонных к продольной оси изгибаемого элемента трещин, а так же расчет по деформациям.

По степени ответственности и назначению железобетонных конструкций существует 3 категории трещиностойкости:

1-я – не допускается раскрытие трещин. (Конструкции, воспринимающие давление жидкости и газа, если все сечение растянуто, а арматура – преднапряженная.)

2-я – допускается ограниченное по величине (конструкции, эксплуатируемые на открытом воздухе, в грунте ниже уровня грунтовых вод).

3-я – допускается ограниченное по ширине непродолжительное a_crc2раскрытие трещин. (конструкции закрытых помещений и другие при определенных видах арматуры.)

34. В ЧЕМ ОСОБЕННОСТЬ ТРЕХ СТАДИЙ НАПРЯЖЕННО-ДЕФРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ПОД НАГРУЗКОЙ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ? КАКОВА ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ИЗМЕНЕНИЯ НАПРЯЖЕН­НОГО СОСТОЯНИЯ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННОГО ИЗГИБАЕМОГО ЭЛЕМЕНТА?

При предварительном напряжении растянутой под нагрузкой арматуры в железобетонном элементе возникает предварительно напряженное состояние. Растягивающие напряжения в сжатой от внешней нагрузки зоне достаточно велики (могут даже образовываться трещины). В нижней зоне возникают сжимающие напряжения большой величины, поэтому эпюра носит нелинейный характер

В процессе приложения нагрузки сжимающие напряжения гасятся растягивающими от внешней нагрузки. После того, как растягивающие напряжения от внешней нагрузки превысят сжимающие от предварительного напряжения элемент работает по 2-й стадии, как обычный, но с большей несущей способностью. Третья стадия аналогична обычному железобетонному элементу. (СМ РИС)