Расчет внецентренно-растянутых элементов

Площадь сечения арматуры А, расположенной ближе к линии действия силы N, обозначают F_a, а арматуры. А¢, удаленной от силы, — F_а¢. Характер работы внецентренно-растянутых элементов под нагрузкой зависит от эксцентрицитета е₀. Если сила приложена между центрами тяжести сечений арматуры А к А¢ (для прямоугольного сечения, когда ), то имеем случай малых эксцентрицитетов. При малых эксцентрицитетах трещины пронизывают бетонное сечение элемента еще при относительно небольшой нагрузке; после этого продолжает работу только арматура (рис. 3, а). Несущая способность элемента оказывается исчерпанной при достижении арматурой предельных напряжений.

Условия прочности получим, составив уравнения моментов относительно центров тяжести сечений арматуры А и А¢: , (.6) где ; , (7) здесь .

При подборе сечений арматуры из условия определяют (8), а из условия — (9)

Если растягивающая сила N приложена вне расстояния между центрами тяжести арматуры А и А¢:[для прямоугольного сечения, когда ], имеем случай больших эксцентрицитетов.

Характер работы внецентренно-растянутых элементов при больших эксцентрицитетах подобен.работе внецентренно-сжатых элементов с большими эксцентрицитетами: часть сечения сжата, а часть растянута (рис.6); высота сжатой зоны (для прямоугольного сечения) ограничивается условием . Предельную относительную высоту сжатой зоны определяют по формуле .

Разрушение сечения наступает, когда напряжения в арматуре А, а затем в бетоне сжатой зоны и в арматуре А¢ достигают предельных значений (для расчета — расчетных сопротивлений).

Проектируя все силы на ось элемента, получаем (10)

Уравнение моментов относительно центра тяжести арматуры А имеет вид (11)

Сравнив выражения (10) и (11) с, и устанавливаем, что условия прочности имеют тот же вид, что и при внецентренном сжатии, меняется только знак у силы N (растяжение вместо сжатия).

Прочность элемента проверяют по условий (11), предварительно определив высоту сжатой зоны х из формулы (10). Если , то в условии (11) принимают .

Прочность внецентренно-растянутых элементов по наклонному сечению рассчитывают так же, как проч­ность изгибаемых элементов, но поскольку растягивающая сила N способствует более раннему образованию косых трещин и уменьшает усилие , воспринимаемое бетоном сжатой зоны в наклонном сечении, в формулы и вводят понижающий коэффициент : , но не менее 0,2. (12)

Расчет внецентренно-растянутых элементов на образование трещин аналогичен рассмотренному выше расчету изгибаемых и внецентренно-сжатых элементов и состоит в проверке условия

Из рис. 4 видно, что . (13)

Величины , и определяют по формулам, изгибаемых железобетонных элементов.

Ширину раскрытия трещин при определяют по формуле при k=1,2 и напряжениях в арматуре А: ; (14) —см. рис. 4; если сила приложена между арматурой А и А', величину в формуле (14) принимают со знаком минус. Величину определяют по формулам сжатых железобетонных элементов в формуле перед вторым членом меняется знак. Когда , принимают .

Расчет прогибов внецентренно-растянутых элементов полностью подобен расчету сжатых железобетонных элементов, прогибов внецентренно-сжатых элементов, но в формуле кривизны перед вторым членом, выражающим кривизну от силы N, знак минус меняется на плюс, поскольку и от заменяющего момента , и от силы N кривизны имеют один знак.

применение предварительного напряжения.

Предварительное натяжение

Метод предварительного натяжения состоит в том, что сначала производится натяжение установленной на месте арматуры, обычно из специальной высокопрочной проволоки, а затем вокруг нее укладывается бетон. Натяжение проволоки поддерживается до тех пор, пока бетон не наберет достаточную прочность. После этого проволока отрезается от анкерных устройств, а ее натяжение благодаря сцеплению с бетоном передается последнему. В результате этого бетон подвергается сжимающим напряжениям.

Предварительное натяжение редко применимо при изготовлении монолитных конструкций на строительной площадке, оно пригодно в основном при производстве элементов сборного железобетона заводским способом (от небольших балок перекрытий и бетонных железнодорожных шпал до полых свай длиной до 30 м и выше). В заводских условиях наиболее пригодным является метод предварительного натяжения, известный под названием системы длинных линий. По этому методу проволока арматуры натягивается между двумя анкерными плитами, расположенными на противоположных концах стенда. По всей длине стенда, устанавливаются формы для бетонируемых деталей. Поперечные стенки ставятся на таких расстояниях, которые соответствуют необходимой длине отдельных балок. Проволока пропускается через эти поперечные стенки, причем между стенками двух смежных балок оставляют небольшие промежутки.

Часто стенд изготовляется из стали, в нем устраиваются трубопроводы горячего воздуха, предназначенные для подогрева бетона и ускорения его твердения с тем, чтобы как можно раньше обрезать проволоку и установить новую партию деталей.

При изготовлении отдельных деталей методом предварительного натяжения усилие от растянутых арматурных проволок воспринимается самой опалубкой.

Применение индивидуальных форм для изготовления отдельных деталей имеет два преимущества. Во-первых, есть большая возможность изменения размеров изготовляемых деталей. Во-вторых, в результате потери напряжения арматурой при штучном изготовлении может испортиться только одна деталь, тогда как при стендовом изготовлении партии деталей нарушение натяжения арматуры приводит к порче всей партии. Может случиться ослабление одной или нескольких проволок и неодинаковое напряжение, причем это трудно обнаружить в предварительно напряженных элементах. В таких случаях приходится делать выборочную проверку изготовленных деталей.