Расчет по трещиностойкости и деформациям
Трещиностойкостью железобетонной конструкции называют ее сопротивление образованию трещин в стадии I напряженно-деформированного состояния или сопротивление раскрытию трещин в стадии II напряженно- деформированного состояния.
К трещиностойкости железобетонной конструкции или ее частей предъявляются при расчете различные требования в зависимости от вида применяемой арматуры. Эти требования относятся к нормальным и наклонным к продольной оси элемента трещинам и подразделяются на три категории:
первая категория — не допускается образование трещин;
вторая категория — допускается ограниченное по ширине непродолжительное раскрытие трещин при условии их последующего надежного закрытия (зажатия);
третья категория — допускается ограниченное по ширине -непродолжительное и продолжительное раскрытие трещин.
Непродолжительным
считается раскрытие трещин при действии
постоянных, длительных и кратковременных
нагрузок; продолжительным считается
раскрытие трещин при действии только
постоянных и длительных нагрузок.
Предельная ширина раскрытия трещин (
— непродолжительная и
продолжительная), при которой обеспечиваются
нормальная эксплуатация зданий,
коррозионная стойкость арматуры и
долговечность конструкции, в зависимости
от категории требований по трещиностойкости
не должна превышать 0,05—0,4 мм.
Деформации конструкции так же не должны превышать предельных значений. Предельные прогибы конструкции устанавливаются в зависимости от предъявляемых к ним требований. Требования м.б. : технологические, конструктивные, эстетические. Технологические требования обусловлены в основном работой механизма (н-р, мостовой кран). Конструктивные – ограничение деформации соседних элементов. Эстетическое – требование, связанное с архитектурным дизайном и психологическим влиянием на человека. Для предварительно-напряженных конструкций предъявляются дополнительные требования, связанные с тем, что в конструкциях м. возникать выгиб.
Предварительно напряженные конструкций
Суть предварительного напряжения заключается в том, что конструкция получает предварительное обжатие и тем самым увеличивается трещиностойкость и жесткость конструкции.
Создаваемое искусственно предварительное напряжение в арматуре и бетоне имеет весьма существенное значение для последующей работы элементов под нагрузкой. При малых предварительных напряжениях в арматуре и малом обжатии бетона эффект предварительного напряжения с течением времени будет утрачен вследствие релаксации напряжений в арматуре, усадки и ползучести бетона и других технологических и конструктивных факторов. При высоких напряжениях в арматуре, близких к нормативному сопротивлению, в проволочной арматуре возникает опасность разрыва при натяжении, а в горячекатаной — опасность развития значительных остаточных деформаций. Исходя из этого эти факторы необходимо учитывать при задании предварительного напряжения.
Существует два способа создания предварительного напряжения:
1-й способ – натяжение арматуры на упоры;
2-й способ - натяжение арматуры на бетон.
Натяжение арматуры м. осуществляться механически (гидравлическими домкратами), электротермически (нагреванием арматуры до t=300-350℃) и элекротермомеханически.
Способ натяжения арматуры «на упоры». Арматуру натягивают, при этом арматура удлиняется и ее закрепляют за специальные упоры. При этом арматура получает предварительное натяжение. Формируется бетонная конструкция. После набора бетоном отпускной прочности арматура с упоров срезается.
Способ натяжения арматуры «на бетон». В основном применяется для сборных конструкций. В сборных конструкциях предварительно при изготовлении оставляют каналы, в которые заводится напряженная арматура и при помощи натяжных устройств она натягивается. При этом в бетоне возникают сжимающие напряжения. В последующем каналы инъектируются цементным раствором.
В процессе натяжения арматуры в результате деформации упоров, трения, усадки бетона, релаксации напряжений в арматуре происходят потери предварительных напряжений. В результате этих потерь напряжение в арматуре уменьшается, а следовательно уменьшаются и силы обжатия в бетоне. Этот фактор следует учитывать в расчете.
При натяжении арматуры на упоры в расчете следует учитывать первые потери (от деформации анкеров, трения арматуры об обгибающие устройства, от релаксации напряжений в арматуре, от температурного перепада, от деформации формы, от быстро натекающей ползучести) и вторые потери (от усадки и ползучести бетона).
Свойство бетона, характеризующееся нарастанием неупругих деформаций при длительном действии нагрузки, называют ползучестью бетона.
Свойство бетона, характеризующееся уменьшением с течением времени напряжений при постоянной начальной деформации, называют релаксацией напряжений.
При натяжении арматуры на бетон в расчете следует учитывать первые потери (от деформации анкеров, трения арматуры о стенки каналов) и вторые потери (от релаксации напряжений в арматуре, от усадки и ползучести бетона, смятия бетона под витками арматуры, деформаций стыков между блоков).