Июль 2017
Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
« Мар    
 12
3456789
10111213141516
17181920212223
24252627282930
31  

Для армирования предварительно напряженных конструкций применяют стали разных видов и марок. Преимущество следует отдавать сталям высоких прочностей, однако из экономических соображений целесообразно также применять более дешевые стали средних прочностей.
Для надежной работы арматуры в железобетоне необходимо, чтобы она обладала достаточными пластическими свойствами, характеризуемыми такими механическими показателями, как относительное удлинение при разрыве и перегиб (или загиб) в холодном состоянии, которые контролируются согласно действующим государственным стандартам для каждого вида стали установленными для них значениями этих показателей.
В соответствии с принятой в СССР классификацией арматурных сталей в зависимости от гарантированных механических характеристик нормативного сопротивления они подразделяются на:
мягкие арматурные стали, для которых нормативное сопротивление определяется пределом текучести (физическим или условным), и твердые арматурные стали, для которых нормативное сопротивление определяется временным сопротивлением ее при разрыве.
К стали, применяемой в качестве арматуры предварительно напряженных конструкций, предъявляются следующие требования:
XXII. максимально высокое нормативное сопротивление (предел текучести и временное сопротивление), прямо характеризующее экономичность данного вида стали;
XXIII. хорошие упругие свойства высокие значения характеристик предела текучести и предела пропорциональности для уменьшения до минимума потерь
предварительного натяжения от релаксации напряжений и ползучести;
XXIV. достаточно высокие пластические свойства, характеризуемые величиной удлинения при разрыве во избежание преждевременного хрупкого разрушения от растяжения арматуры; приближение рабочей диаграммы испытанных образцов стали к диаграмме идеального упругопластического материала;
XXV. достаточная вязкость, характеризуемая наибольшим практически необходимым числом безопасных перегибов, чтобы избежать снижения прочности или разрыва в процессе практического использования арматуры;
XXVI. достаточно высокий предел выносливости для того, чтобы арматуру можно было использовать в конструкциях, работающих под многократно повторяющейся нагрузкой (подкрановые балки, мосты, шпалы и т. д.);
XXVII. способность арматуры к наилучшему сцеплению с бетоном, для чего поверхности ее должны быть приданы надлежащие очертания и шероховатость;
XXVIII. поставка арматуры в длинных стержнях или в достаточно больших по диаметру и по весу мотках для снижения отходов и уменьшения трудоемкости заготовки и
укладки ее в формы и для возможной непрерывности работы намоточных агрегатов, посредством которых производится предварительно напряженное армирование;
XXIX. свариваемость, хладноломкость, стойкость при повышенных температурах в случаях, когда арматура подвергается сварке или
предназначена для конструкций, работающих при
низких либо высоких температурах.

Для создания непрерывной связи бетона с кондуктором в составе бетона был использован безусадочный гипсоглиноземистый цемент. При разборке кондуктора использовали специальные приспособления и другие меры для распалубливания без повреждений бетона. Всего было изготовлено 19 балок, из которых 11 испытывали в кондукторе. Конструкция кондуктора не обеспечивала абсолютно монолитную связь бетона и тела кондуктора, а также идентичность их деформации, однако была достигнута надежная плотность примыкания бетона к кондуктору, вследствие чего эксперименты подтвердили удовлетворительную связанность деформации бетона и кондуктора.
В сечениях, где развивались большие пластические деформации при изгибе балок в кондукторе, при испытании таких балок без кондуктора проявление пластичности также было повышенное; разрушение же образцов балок в свободном состоянии под нагрузкой происходило именно по сечению с повышенной пластичностью.
Обращает на себя внимание малая высота сечения балок по сравнению с их пролетом. Испытания балок после их освобождения о г кондуктора подтвердили полную сохранность прочности бетона балок, разрушившихся при предельной нагрузке.
На схеме рис. 3.38, в показаны зоны балок, где были обнаружены местные большие деформации.
Проведенные испытания позволяют сделать некоторые общие выводы о законах деформации бетона в условиях упругой среды: XVI. бетон при растяжении под нагрузкой, близкой к разрушению, способен проявлять пластичность, выражающуюся в большой деформации, не влекущей за собой потерю прочности;
XVII. для бетонных балок, испытываемых на изгиб в свободном состоянии, большая предельная деформация в конечном итоге приводит к разрушению бетона (его разрыву);
XVIII. деформация распределяется неравномерно по длине растянутой зоны бетона балки; большие деформации концентрируются в отдельных узких местах в связи с неоднородной структурой бетона;
XIX. построенный на основе теоретических законов капиллярного контакта коллоидных частиц график возможных деформаций цементного камня получает известное подтверждение в наблюдаемых при испытаниях больших деформациях бетона; по-видимому, действительно большие свободные деформации бетона при растяжении связаны с неуклонным их ростом и понижением несущей способности бетона в момент, предшествующей наступлению разрыва под действием груза;
XX. в условиях деформаций, связанных упругой средой, прирост деформации бетона невозможен без увеличения нагрузки. В связи с этим созданные нагрузкой большие
деформации бетона, достигающие величины относительного удлинения 100-10 и больше, не могут вызвать разрывов бетона и, следовательно, ослабления сечения. Это доказывается последующим испытанием бетонных балок без кондуктора;
XXI. для сборно-монолитных конструкций, в которых предварительно напряженные элементы (сердечники) принимают усилие, составляющее 60—70% от общей нагрузки на конструкцию, возможно на первое время с осторожностью рекомендовать величину предельной растяжимости бетона, равную 30 – 10 5; в последующем при накоплении опытных данных можно будет пойти на увеличение размера растяжимости.
Дальнейшие исследования растяжимости бетона следует производить с приборами, имеющими еще меньшую базу измерения, для чего необходимо перейти на дифракционный
метод исследования деформаций бетона при растяжении, непосредственно измеряя таким образом межмолекулярные расстояния.

Если бы балка, деформированная за границей свободной предельной деформации бетона, претерпела разрушение бетона растянутой зоны, хотя, бы и невидимое, она не показала бы прочности при повторном свободном испытании.
Опыты, поставленные в НИИЖБ АСиА СССР позволили качественно оценить растяжимость бетона при наличии регулирующих ее деформаций кондуктора.
В начале пробными загружениями найдена нагрузка на систему, при которой бетонную балку доводили до разрушения.
Из всех испытанных в кондукторе балок часть оставалась целой, и подвергалась повторному свободному испытанию (без кондуктора), а часть получила трещины в растянутой зоне бетона, которые, однако, не разделили их на две части из-за тормозящего действия кондуктора-
В свободном состоянии не составило труда доломать эти балки вручную.
Испытания балок, свободных от кондуктора, сохранившихся после изгиба в кондукторе без повреждения, показали тождественность их. прочности с прочностями балок
первичного испытания. Не было обнаружено изменений ни в прочности, ни в предельной растяжимости.
Ниже приводятся некоторые данные серии таких испытании. В качестве кондуктора был выбран замкнутый короб длиной 2,2 м, составленный из двух швеллеров № 12, соединенных стяжными болтами на трубках. После бетонирования внутреннего прост-ранства короба образовалось шестигранное сечение балки, показанное. В средней части кондуктора в полках примыкающих швеллеров были сделаны прямоугольные вырезы: два е верхней зоне балки размером 40X120 мм и семь — в нижней, из них два —40X120 мм, четыре —40ХЮ мм и один 40X20 мм. При бетонировании кондуктора вырезы в бетоне также заполняли бетоном заподлицо с наружной поверхностью кондуктора. На выступающих частях через окна в сжатой зоне бетона были установлены два тензометра с базой 100 мм, а на выступающих частях через окна бетона растянутой зоны системы устанавливали цепочкой 18 тензометров с базой 20 мм. Таким образом, вся растянутая зона бетона под сосредоточенным грузом просматривалась на участке длиной 360 мм. Схема размещения окон и тензометров в них показана.

Для правильной оценки действительной растяжимости бетона надо было бы связать бетонный цилиндр надежным сцеплением или зацеплением с трубкой по всей ее длине.
Тогда местные большие по величине неравномерные деформации были бы крайне затруднены, а при известных соотношениях сечения цилиндров и стальной трубки — вообще невозможны.
Идеализированной схемой такой совместной деформации является модель. Здесь упругое тело надежно соединено с частицами цементного камня, в связи с чем, как велики бы ни были деформации цементного камня и упругого тела, они равномерно распределяются между всеми капиллярными контактами, не допуская возникновения неравномерных еформаций по длине образца. Поэтому ни в одном контакте не будет чрезмерного удлинения, которое может вызвать нарушение связи частиц образца.
Мы различаем четыре случая взаимного зацепления железобетонного образца с упругими элементами, управляющими его деформациями: одностороннее, двухстороннее, трехстороннее и четырехстороннее. Каждый случай зацепления дает различную степень вовлечения бетонного образца в пластическую деформацию, величина которой измеряется в пределах от 20- 10 до 60- Ю-5 и более.
Чтобы внести ясность в данный вопрос и уточнить эту сторону деформационных свойств бетона при работе его совместно с другими упругими телами, были поставлены следующие опыты. Бетонную балку подвергали деформации изгиба в особом металлическом кондукторе, ограничивающем свободную деформацию бетона на любой ступени нагрузок. Эта деформация распространялась за границы предельной деформации бетона ер, затем кондуктор раскрывали и соответственно освобождали, бетонную балку, которую затем подвергали нормальному испытанию на изгиб до разрушения.

Неравномерность распределения деформаций вдоль образца при растяжении столь велика, что ее удается иногда обнаружить при установке приборов на малых базах (10—20 мм и меньше). Местные деформации необходимо исследовать методами дифракционного отображения рентгеновских или электронных лучей. Р. Лермит произвел очень интересный опыт, растягивая бетонный цилиндр, заключенный в металлическую трубку и соединенный с ней по концам, а в средней части отделенный от нее резиновой рубашкой, расположенной между бетоном и трубкой. Растягивая цилиндр одновременно с трубкой, он хотел ограничить общую деформацию бетонного цилиндра совместностью его деформации со стальной трубкой. На графике приведены результаты опыта Р. Лермита. При достижении нагрузкой значения РА, кривая деформаций в точке А претерпевает перелом, и участок А Б располагается горизонтально, но с тенденцией некоторого подъема, после чего кривая совмещается с направлением ОС, т. е. с кривой деформации одной стали. В этих условиях разрушение не происходит мгновенно. В точке А наступает предел прочности, но бетон не выходит сразу из работы, а продолжает сопротивляться нагрузке, все в большей и большей степени растрескиваясь. Специальная акустическая установка позволила хорошо слышать треск от микротрещин; уловить момент их появления и зафиксировать соответствующую этому моменту нагрузку.
Основным недостатком в постановке описанного опыта было то, что Р. Лермит предполагал, что деформации во всех сечениях по длине цилиндра идентичны, что противоречит
физическим свойствам цементного камня и бетона вообще. Естественно, что по длине цилиндра имелось одно или несколько сечений, в которых раньше, чем в других сечениях, началось проявление повышенных пластических деформаций и затем по одному из них произошло разрушение. Результатом опыта явился график усредненных деформаций, который ни в какой степени не характеризует развитие деформаций в месте разрыва образца.