8.5. Сурет. Табиғи ылғалдылықты ауыр бетн үшін асимметриялы цикл коэффицентіне тәуелді төзімділік шегі

Бетонның төзімділік шегі микрожарықтар пайда болатын төменгі шекарасына байланысты.

Егер қайталама көп салмақ бетонда түсіру жарық пайда болу шекарасынан асатын кернеуді шақырса, циклдар көп болған жағдайда оның бұзылуы болады.

Бетонның төзімділік шегі салмақ түсу режимына, жасына, бастапқы беріктігі мен басқа факторларға байланысты.

3. Бетон класстары

Сапасының беріктік көрсеткіштері бойынша бетонның келесі түрлерін бөледі:

В - өстік сығылуға қатысты беріктік;

В_t- өстік керілуге қатысты беріктік.

«В» бетон классы өстік сығылуға деген беріктігі МПа эталондық үлгілерінде R_m сығылуына уақытша кедергінің орташастатикалық мәні ретінде түсіндіріледі., мемлекеттік стандарт бойынша 0,95 қамтылулы (20 ± 2) °С температурада 28 тәуліктен кейін дайындалады және сыналады.

Өстік сығымдалуыға беріктігі бойынша бетонның келесі класстары орнатылған:

• ауыр және ұсақтүйіршікті бетондар үшін: В7.5; В10; В12.5; В15;

В20; В25; В30; В35; В40; В45; В50; В55; В60;

• жеңіл бетондар үшін: В7.5; B10; В12.5; В15; В20; В25; В30; В35;

В40.

«В_t» бетон классы өстік сығылуға деген беріктігі МПа эталондық үлгілерінде R_m сығылуына уақытша кедергінің орташастатикалық мәні ретінде түсіндіріледі., мемлекеттік стандарт бойынша 0,95 қамтылулы (20 ± 2) °С температурада 28 тәуліктен кейін дайындалады және сыналады.

Өстік керілу беріктілігі бойынша класс темірбетонды конструкцияларды жобалау кезінде орнатылады, ол үшін бетонның керілуге деген беріктігі маңызды болады (резервуарлар, қысымды құбырлар, бетон жабындар және т.б. құрылыстар).

Ауыр, жеңіл және ұсақтүйіршікті бетондар үшін нормалар В_t өстік керілу беріктігі 0,4 МПа-мен 0,8...3,2 с градациясымен орнатылады.

Өзін-өзі тексеру сұрақтары:

1. Бетон құрылымы деген не және ол бетонның физико-механикалық қасиетіне қалай «сер етеді?

2. Бетонның негізі физико-механикалық қасиеттеріне сәйкес классификация түрлерін айтыңыз.

3. Бетонның классы және маркасы деген не, қандай класстар мен маркалар нормамен орнатылған?

4. Бетонның негізгі беріктік көрсеткіштері қандай және олар қалай орнатылады?

9 Дәріс Алдын ала кернелген темірбетонды конструкциялардың есептеу ерекшеліктері

Арматурада және бетонда алдын ала кернеу мөлшерін тағайындау

1. Алдын ала кернеуді жоғалту

2. Қысу кезіндегі бетондағы кернеу

1. Арматурада және бетонда алдын ала кернеу мөлшерін тағайындау

Арматура мен бетонда алдын ала пайда болатын жасанды кернеу конструкциямен алдағы уақытта жұмыс жасау кезінде ерекше маңызы болады. Алдын ала кернеудің мәні төмен болса оның эффектісі күтпеген шығындардың әсерінен жоғалуы мүмкін.

Алдын ала кернеудің мәні қаншалықты жоғары болса, оның конструкцияға әсер етуі оң болады.

Бірақ бастапқы кернеу мөлшері қаншалықты үлкен болса арматура бойындағы қалдық деформацияның даму қауіпі бар және ол үзіліп кетуі де мүмкін (жоғарғы беріктілікті сымды пайдаланған жағдайда).

Зерттеулер негізінде, алдын ала кернеуге ұшыраған конструкцияларды дайындау және пайдалану тәжірибесіне сүйеніп алдын ала кернеу мөлшері арматура түрі мен келесі шартты қанағаттандыратындай шекте керу әдісіне байланысты орнатылады:

(9.1)

мұнда р –арматураны алдын ала кернеу мәнінің шектік ауу мәні.

Алдын ала ауу мөлшері арматураны керу әдісіне байланысты және келесіге тең болады:

• механикалық керу әдісінде:

(9.2)

Электротермиялық керу әдісінде:

(9.3)

Мұндағы l–керілетін оқтаманың немесе сымның ұзындығы (тіреулердің сыртқы қырларының арасындағы арақашықтық), м.

Бетондағы алдын ала кернеу көлемінің мәні бетонда микрожарықтардың пайда болуын жоятындай және оның қысу күшінің әсерінен бұзылуын жоятындай болуы керек.

Сондықтан бетонның беріліс беріктігі, яғни, кубтық беріктіні - R_bp 11 МПа-дан аз болмауы керек, A-VI оқтамалы арматураклассында, К-7 және К-19арматуралық арқан классында 15,5 МПа-дан кем болмауы керек. Сонымен қатар беріліс беріктігі бетонның қабылданған классының 50%-ын құрауы керек.

Ал σ_bр кернеу көлемі (0.6...0.95) - R_bp қысу кернеуі сыртқы күштер әсерінен азаяды және (0.45...0.70) R_bp кернеуі сыртқы күштер әсерінен көбейеді.

Алдын ала кернеудің жобалық мәнінен мүмкін болатын өндірістік ауытқулар γ_sp керілуінің дәлдік коэффицентімен анықталады, ол п. 1.27 ҚНжЕ2.03.01-84 «Бетонды және темірбетонды конструциялар» нұсқаулары бойынша анықталады.

2. Алдын ала кернеулерді жоғалту

σ_sp алдын ала кернеудің бастапқы мәндері тұрақты болып қалмайды, белгілі бір шығындар әсерінен ол уақыт өткен сайын азаяды, ол материалдардың физико-химиялық қасиеттеріне, конструкцияларды дайындау технологиясына, бетонды қысу деңгейіне байланысты болады. Бірінші шығындар бетонды дайындау және қысу кезінде болады - σ_los1 және екінші шығын бетонды қысудан кейін болады - σ_los2.

Шығындар келесі себептерден болуы мүмкін:

1. Арматурадағы кернеуді босатқаннан кейінғі шығындар оның тіреулерге тартылғаннан кейін оның ұзындығы өзгеріссіз қалған кезінде болады.

Механикалық керу әдісінде:

Жоғары беріктілікті сымдар мен арқандар:

(9.4)

Стерженьді арматура:

(9.5)

Электротермиялық керу әдісі кезінде:

Жоғары беріктілікті сымдар мен арқандар:

(9.6)

стерженьді арматура:

(9.7)

2. Температура ауытқуларынан σ₂ шығындары_, яғни, арматура мен құрылғы тіреулеріне тартылған температуралар айырмашылығы.

Бұл шығындар бетон классына және конструкцияларды дайындау кезіне байланысты:

В15...В40 бетондар үшін: σ₂ =1.25•∆t;

В45 және оданда жоғары бетондар үшін σ₂ =1.0 • ∆t,

мұнда ∆t – керілу күші әсер ететін қозғалмайтын тіреулер мен қыздырылатын арматуралар температуралары арасындағы айырмашылық;°С;

нақты деректер болмаған жағдайда ∆t =65° С.

3. Керуші құрылғыларда орналасқан анкерлер деформацияларынан кететін шығындар. Бұл шығындар алдын ала кернеуді жасау әдісі мен анкерлер конструкциясына байланысты болады:

Тіреулердегі арматураларды механикалық әдіспен керу кезінде:

(9.8)

мұндағы ∆l= 2 мм –пресстелген шайбаларды қысу немесе орнатылған бастарын майыстыру кезінде және - инвентарлы қысуларда стержндер ығысуы; d - арматура диаметрі, мм;

l- керілетін арматуралардың бекітілу нүктелерінің арасындағы арақашықтық, мм;

арматураларды электротермиялық керу кезінде анкерлер деформациясының шығындары назарға алынбайдыы, себебі, олар арматураны қыздыру кезінде ұзарту кезінде анықталады, яғни, σ₃= 0 ;

арматураны бетонға керу кезінде:

(9.9)

мұнда ∆l₁= 1 мм–анкерлер мен бетон конструкциялар арасында орналасқан шайбалар мен төсемелерді қысу және ∆l₂=1 ммстакан түріндегі анкерлер, тығынды колодкалар, гайкалар мен ұстаушылар анкерлерінің деформациясы; l- керілетін стержень ұзындығы (элемент ұзындығы), мм.

3. Арматура үйкелісінен σ₄ шығындары. Бұл шығындар алдын ала кернеуді жасау әдістеріне байланысты анықталады:

• бетонға керу кезінде арна қабырғаларына немесе бетон конструкциясы бетіне арматура үйкелісінен пайда болған шығындар келесі формуламен анықталады:

(9.10)

Майысушы құрылғыларға арматура үйкелісінен шығынға ұшырайтын тіреулер керілуі кезінде келесі формуламен анықталады:

(9.11)

мұнда е –натурал логорифм негізі;

ω- ҚНжЕ 2.03.01-84 «Бетон және темірбетонды конструкциялар»

6-кестесі бойынша бет түріне байланысты қабылданатын коэффицент;

δ- СНиП 2.03.01-84 «Бетон және темірбетонды конструкциялар» 6-кестесі бойынша бет және арматура түріне байланысты қабылданатын коэффицент;

χ –керілу құрылғысынан есептік қимаға дейінгі аралыө ұзындығы, м;

θ- арматура бұрышының бұрылуының суммарлық бұрышы, рад.;

σ_sp–алдыңғы болған шығындарды ескермей қабылданады.

5. Форма тіреулеріне арматураларды бекіту кезіндегі болат форманың деформациясының σ₅шығындары. Бұл шығындар формаларды жасау және конструкциясына байланысты болады:

Арматураны домкратпен керу кезінде:

(9.12)

Арматураны ормалы машинамен электротермиялық-механикалық әдіспен керу кезінде:

(9.13)

мұнда ∆l– форма деформациясының есептеуінен анықталатын қысушы күштер әсер сызығы бойынша тіреулердің жақындасуы,

l-тіреулердің сыртқы қырларының арасындағы арақашықтық;

жасалу технологиясы мен форма конструкциясы жайлы мәліметтер жоқ болған жағдайда σ₅ = 30 МПа;

электротермиялық керілу кезінде σ₅= 0 .

6.Жылдам аққышты жылжитын σ₆ шығындары керілетін арматураларды бетонмен қысып оларды тіреулерге керу процессінде пайда болады. Бұл шығындар мөлшері қысу моментіндегі бетон беріктігіне, қысу кернеуі деңгейі мен қату шартына байланысты. Бетон қалыпты жағдайларда қатуы кезінде:

(9.14)

Мұнда коэффиценттер

Осы кезде келесідей шектеулер орнатылады: α≤ 0.8 және 1.1≤β≤2.5. бетондағы σ_bр қысу кернеуі σ₁ – σ₅ шығынан ескере отырып, А_sp және А'_sp керілуші арматураның ауырлық центрінің деңгейінде анықталады.

Бетон жылумен өңделген жағдайда 0,85 коэффициентке көбейтіледі.

σ₁ – σ₆ шығындары арматураларды тіреулерге керу кезіндегі бірінші шығындарға жатады. Ал арматураны бетонға керу кезінде σ₃ және σ₄ шығындары пайда болады. Осыдан алғашқы шығындар мөлшері келесіні құрайды: арматураларды тіреулерге керу кезінде

(9.16)

арматураны бетонға керу кезінде

(9.17)

Керілетін арматуралардағы алдын ала кернеу алғашқы шығындардан соң мынадай болады:

(9.18)

7. Арматураны бетонға керу кезінде кернеуді босатудан пайда болатын σ₇ шығындары σ₁ тіреулеріндегі керулердегідей етіп қабылданады.

8. σ₈ шығындары бетон орнықтылығы мен элемент қысқартылуы бетон түріне, алдын ала кернеуді жасау әдісі мен бетонның қату жағдайына байланысты.

Мәндері 9.1 кестеде көрсетілген.

Кесте 9.1

Бетон отыруынан керілетін арматурадағы кернеу шығындары, МПа

Бетон түрлері	Арматура керілуі
	тіреулерде		бетондарда
	Қатты табиғи жағдайларда	Атмосфералық қысыммен жылулық өңдеу	Қату жағдайына байланыссыз
ауыр, кластары: В 35 және төмен В 40 В 45 және жоғары	40 50 60	35 40 50	30 35 40
жеңіл, ұсақ толтырушыда: тығыз ұяшықты	50 70	45 60	40 50
ұсақтүйіршікті,
А тобы кластары
В 35 және төмен	52	45.5	40
В 40 және жоғары	65	52	40
Б	60	75	50
В	40	40	40

8. σ₉ шығындары бетон сұйықтығына байланысты.

Бұл шығындар ұзақ уақыт жұмыс істейтін қысушы күштер

элементтерін қысқартуымен байланысты.

Бұл шығындардың бетонның қысу моменті кезіндегі беріктігіне, қысу кернеуінің деңгейіне, бетонның түрі мен қату шартына байланысты.

Ауыр және деңіл бетондарда тығыз толтырушы кезінде бұл шығындар келесі әдіспен анықталады:

• егер кернеу деңгейінде, онда бетонда сызықтық сұйықтық

болады және:

(9.19)

Егер кернеу деңгейі болса, сызықтық емес сұйықтық болады және

(9.20)

Мұнда σ_bр тез аққыш сұйықтық кезіндегідей анықталады, бірақ σ₁ – σ₆ шығындары ескеріледі; табиғи жағдайда қату кезінде коэффицентα=1; Атмосфералық қысыммен жылулық өңдеу - α=0.85.

жеңіл бетон үшін ұяшықты толтырғыштарда 1,2-ге тең коэффицент көбейтіледі. А және Б топтағы ұсақтүйіршікті бетондар үшін 1,3 және 1,5 жоғарылатылған коэффиценттер алынады, ал В тобы үшін шығын α=0.85 тең коэффицентті аламыз.

6. спиральді немесе сақина тектес арматуралардың көмегімен

бетонды илеудің σ₁₀шығындары. Бұл шығындар тек d_exl 3 метрге дейінгі сыртқы диаметрі бар конструкцияларда арматураларды бетонға керу элементтерінде ескеріледі. Олардың мөлшері келесі формуламен анықталады:

(9.21)

7. Жиналмалы конструкцияларда блоктар арасындағы тігістерді

біріктіру деформацияларындағы σ₁₁ шығындары. Бұл шығындар бөлек блоктардан тұратын конструкциялардағы бетонға арматураларды керу кезінде келесі формуламен анықталады:

(9.22)

Мұнда n–керуші арматуралар ұзындығы бойынша тігістер саны;

∆l- әрбір тігісінде 0,3 метрге тең тігістер деформациясы, бетонмен толтырылған және құрғақтай біріктірілген 0,5 мм;

1 –арматураның керілу ұзындығы, мм.

σ₇ – σ₁₁ шығындары екінші шығындарға жатады. Бірақ арматураларды тіректерге керу кезінде тек σ₈ және σ₉ шығындары пайда болуы мүмкін.

Осыдан шығындар мөлшері келесідей болады:

Арматураларды тіректерге кернеу кезінде:

(9.23)

Арматураны бетонға керу кезінде:

(9.24)

Қосынды шығындар алдын ала кернеуді жасау әдісі кезіндегі кернеу мөлшері:

(9.25)

Барлық шығындар шыққаннан кейін керілетін арматурадағы алдын ала кернеу мөлшері:

(9.26)

Керілмейтін арматураларда алдын ала кернелген элементтерде бетонмен бірге әсер ететін деформацияларда бастапқы сығымдаушы кернеу пайда болады. Бетонды қысу кезінде олар сандық жағынан жылдамаққыш сұйықтығына тең болады, яғни,σ_s=σ₆

Конструкцияға салмақ түсірмес бұрын оларға орнықтылық тән сұйықтық шығындары қосылады, яғни:

(9.27)

3. Сығымдау кезіндегі бетондағы кернеу

Алдын ала кернелген кернелген конструкцияларды жобалау кезінде пайда болатын конструкцияның әртүрлі жұмыс кезеңдеріндегі сығымдау күші әсер ететін бетондағы кернеуді ескерген жөн.

Бетонды алдын ала сығымдау күшінің мөлшері арматураны бойлай бағытталатын теңәсеретуші күш ретінде анықталады.

(9.28)

мұнда - керілетін арматурадағы алдын ала кернеу болған шығындарды сәйкес.

- керілмейтін арматурадағы A_sжәне А' кернеуі бетонның орнықтылығы мен сұйықтылығынан шығады; - арматураны керудің дәлдік коэффиценті

Құрылғы эксцентриситеті сығымдаушы күшке сәйкес ауырлық күшінің жасалған қимасына сәйкес мынаны құрайды:

(9.29)

мұнда - келтірілген қиманың ауырлық центрі мен күштер әсер ететін арматура оқтамалары арқылы өтетін өстер арасындағы арақашықтық (9.1-сурет).