63. ЧОМУ граничні висоти стиснутої ЗОНИ ЗАЛЕЖИТЬ ВІД КЛАСУ розтягнутої арматури. ВЕЛИЧИНИ ЇЇ попереднього напруження І КЛАСУ БЕТОНУ?
Чим вище клас арматури, тим вище її межа плинності pl (02), тим більше деформації pl (02), відповідні межі текучості. Гранична висота ХR (R) - це величина, яка забезпечує одночасне досягнення деформацій бетону bu і арматури pl (02). Але, якщо для даного класу бетону величина bu постійна, а зі збільшенням класу арматури величина pl зростає, то ХR (R), природно, зменшується (рис. 30, а).
Та ж зворотна залежність між 02і ХR зберігається і для високоміцної ( "твердої") стали, проте її подовження 02 настільки велике, а відповідна йому гранична висота ХR, 02 настільки мала (епюра 1 на рис. 30, б), що в розтягнутій зоні тріщини розкриваються на неприпустиму ширину (до 1 мм і більше), не кажучи вже про надмірні прогибах. Якщо таку арматуру попередньо натягнути до напружень sp (точка 1 на рис. 30, в), а потім передати силу обтиску на бетон, то після прояву втрат і пружного укорочення від обтиску бетону (точка 2) в арматурі встановляться напруги (sp2- bp) і деформації sp, 0. після чого прикладається зовнішнє навантаження.
Щоб досягти умовної межі текучості 02 (точка 3), арматури належить подовжиться на величину s = 02-sp, 0. тобто менше, ніж якби попереднього напруження не було (без попереднього напруження арматури проробляє шлях від точки 0 до точки 3, минаючи точку 2). Це безпосередньо відбивається і на роботі нормального перетину: деформації розтягнутої зони, а разом з ними і ширина розкриття тріщин. стають менше, а гранична висота ХR більше (епюра 2 на рис. 30, б). Звідси зрозуміло, що за інших рівних умов, чим менше величина попереднього напруження sp. тим більше s і тим менше ХR (або R).
З підвищенням класу бетону його гранична стисливість bu зменшується (див. Питання 27). Але, якщо для даного класу арматури величина pl постійна, то очевидно, що зі зменшенням bu (підвищенням класу бетону) зменшується і ХR (рис. 30, г).
64. ЯКА епюри напруг В бетону стиснутої ЗОНИ?
Форма епюри змінюється в залежності від напружено-деформованого стану, яке умовно поділяють на 3 стадії (рис. 31). На 1-й стадії, до утворення тріщин, напруги порівняно невеликі. стислий бетон працює практично пружно і епюру стискають напруг без особливих погрішностей можна прийняти трикутної. Епюра напружень в розтягнутому бетоні напередодні утворення тріщин криволинейна, що випливає з криволінійності діаграми розтягування (див. Питання 4). Стадію 1 розглядають, коли виконують розрахунок на утворення тріщин, при цьому криволинейную епюру в розтягнутій зоні замінюють прямокутної, що істотно спрощує розрахунок майже без шкоди для його точності.
Мал. 31
На 2-й стадії (після утворення тріщин) розтягнутий бетон вимикається з роботи, тріщини розкриваються все ширше. а розтягують зусилля сприймаються однією тільки арматурою (якщо знехтувати мізерно малою розтягнутої зоною над тріщиною). Епюра напружень в стислому бетоні все більш викривляється. На цій стадії виконують розрахунок по розкриттю тріщин.
3-тя стадія руйнування, відповідає ділянці діаграми стиснення бетону з низхідній гілкою (рис.1), тому максимальні стискаючі напруги (b = Rb) не в крайніх волокнах, а трохи ближче до нейтральної осі. Повнота епюри напряженій наближається до 1, тому для практичних розрахунків криволинейную епюру з невеликою похибкою (не більше 5%) заміняють прямокутної. Залежно від висоти стиснутої зони x напруги в арматурі s можуть досягти розрахункового опору Rs (випадок 1) або бути менше Rs (випадок 2). На 3-й стадії виконують розрахунок міцності нормальних перерізів.