Испытания различных плит. Испытания плит, шарнирно опертых по краям. Предварительно напряженный железобетон. Учебное пособие по железобетону. Экспериментальная плита. Электрические датчики

  

Вся электронная библиотека >>>

 Железобетон  >>>

 

 

Предварительно напряженный железобетон


Раздел: Учебники

 

Глава XII. Испытания различных плит. 1. Испытания плит, шарнирно опертых по краям

  

 

В дальнейшем (мы дадим сводку результатов испытаний плит при различных условиях их опирания:

1)         плит шарнирно опертых по краям (испытания проф. Гровера JI. Рожера и «Cement and Concrete Association»;

2)         плит на отдельных опорах (испытания П. Лебелля и «Cement apd Concrete Association»;

3)         плит на упругом основании (испытания в Орли и Казелле).

Плиты, шарнирно опертые по четырем краям, почти не используются в практике строительства. Испытания подобных плит представляют главным образом интерес для сравнения, так как этот случай — относительно простой и поддающийся расчету по стадиям» упругости и разрушения и определению реальной несущей способности. Однако полученные выводы будут иметь силу только для подобного простого случая. Было бы ошибкой стремиться применить их к наиболее распространенным в практике случаям, в которых степень статической неопределимости может быть значительно более высокой, в результате этого возникают явления, которые не смогли бы быть изучены в простейшем случае, потому что они в нем не имели места.

Рассмотрим испытания квадратных плит, выполненные Гровером Л. Рожером.

Данные этих испытаний, выполненных в лаборатории профессора Маньеля, были опубликованы в журналах.

Экспериментальная плита имела стороны по 3,50 м и толщину в 7 см, опиралась при помощи роликов по периметру, образуя квадрат со сторонами в 3,20 м. На каждом углу, чтобы воспрепятствовать их приподниманию, были помещены грузы по 2 000 кг ( XII.1).

Плита была предварительно напряжена в двух направлениях при помощи пучков из 4 проволок диаметром по 5 мм в прямоугольных гильзах из листовой стали, согласно рис- XI 1.2, расположенных на взаимном расстоянии в 15 см (за исключением последнего промежутка по краю каждой стороны, уменьшенного до 10 см).

Плита была подвергнута предварительному напряжению на 17-й день: предел прочности на сжатие кубиков размерами 10x10x10 см был равен 442 кг!см2\ для кубиков размерами 20x20x20 см—375 кг!см\ К проволокам были приложены растягивающие напряжения в 100 кг/см2, исключая расположенных над опорами, которые были растянуты только

на 50%. На 28-й день прочность кубиков со сторонами в 10 и 20 см была равна соответственно 495 и 455 кг/см2; на 39-й день: 553 и 545 кг/см2. Предел прочности на растяжение в это самое время в результате испытания на изгиб брусков размерами 15X15X50 см равнялся 52 кг/см2, а модуль упругости был равен 350 000 кг/см2 для напряжения в 50 кг/см2 и 308 000 кг/см2 для напряжения в 100 кг/см2, в результате испытания кубиков размерами 20X20X20 см. Два груза были приложены по квадратным площадкам размером 30X30 см при помощи домкратов, передающих свое давление на бетонные блоки размером 30X30X16 см, уложенные на плите с подливкой постели раствором ( XII.1); они были размещены на одной из осей квадрата симметрично на расстоянии ±0,64 м от центра.

Электрические датчики были .наклеены на нижней 'поверхности плиты на оси нагрузок и на расстояниях х=0,3а, 0,4а, 0,45а и 0,5а от краев; эти датчики измеряли относительные деформации в двух направлениях по осям х я у. На верхней поверхности датчики были расположены в центре и вблизи этой точки посредине обеих сторон.

Сечения, параллельные линии Оу, получаются, как это изображено на  XII.3, с прямоугольными отверстиями размером 2,5 х 1,3 см, все на расстояниях по 15 см. Следовательно', разрез, пересекающий эти отверстия (см. правую часть рисунка), имеет для плиты шириной 15 см, предварительно напряженной посредством четырех проволок, площадь поперечного сечения: 15(7—1,3)—2 -0,6 • 1,9 =83,2 см2; разрез по 2—2 посредине промежутка между отверстиями имеет площадь поперечного сечения: 15 • 7—2 • 0,6 • 1,9 = 102,7 см2.

При напряжении проволок в 1000 кг/мм2, т. е. в 7850 кг на полосу плиты шириной в 15 см, средняя величина предварительного напряжения была равна 94,4 кг!см2 Для сечения 1—1 и 76,5 кг/см2 — для сечения

2—2. Гровер Jl. Рожер допускает в своих вычислениях, что в сечениях 1—находящихся в наиболее неблагоприятных условиях, предварительное напряжение в 94,4 кг/см2 равномерно. Это допущение представляется сомнительным, потому что силовые линии предварительного напряжения должны иметь волнистый характер, как это показано на  XII.3, с концентрацией напряжений по краям отверстий, и величина предварительного напряжения в нижнем волокне должна быть ближе к средней величине в 76,5 кг/см2, соответствующей цельному поперечному сечению, нежели к средней величине в 94,4 кг/см2, относящейся к поперечному сечению с отверстиями.

Вычисление моментов тх и ту на оси (на единицу длины) и максимальных напряжений пх и пу, вызванных изгибом крайних волокон, выполнено в отчете при помощи разложения в ряды и дало результаты, показанные в табл. XII.1 (а —длина стороны квадрата загружения):

Момент, вызванный действием собственного веса, исчислен в отчете для этой точки в (размере 72 кг см/см, а обусловленное им напряжение пу в 8,93 кг/см2.

Все эти расчеты были выполнены в предположении коэффициента Пуассона., равного 0,2.

На 37-й день была приложена нагрузка Р = 1000 кг и измерены напряжения, которые совпадали с вычисленными с достаточным приближением, что и видно из табл. XI 1.2.

Напряжения были исчислены начиная с процесса натяжения, модуль упругости был принят равным 358 000 кг/см2, коэффициент Пуассона— равным 0,2.

Трещинообразование. Наибольшими напряжениями являются напряжения пу. Допустив, как об этом было сказано выше, что равномерное предварительное напряжение в этом смысле при начальных условиях равняется 94,4 кг/см2, что падение предварительного напряжения равнялось в течение 38-го дня 6%, что приводит величину равномерного предварительного напряжения к 0,94 • 94,4 = 89 кг/см2, а с другой стороны, принимая во внимание, что напряжение, вызванное действием собственного веса, равно 8,9 кг/см2 и, принимая за основу теоретические значения напряжений под воздействием внешних нагрузок (36,6 кг/см2 для Р = 1000 кг),

Согласно визуальному наблюдению, тонкие трещины ст-али обнаруживаться при нагрузках 3750 и 4000 кг. Первые значительные изменения на диаграммах датчиков появились между нагрузками 3500 и 3750 кг, а при нагрузках между 3750 и 4000 кг два датчика разорвались.

Гровер J1. Рожер сделал из этого заключение о полном соответствии между данными опыта и теоретического расчета и о возможности предвидеть при помощи этой теории величину нагрузки, вызывающей образование трещин.

Это мнение является безусловно обоснованным для .нагрузки малой величины и, быть может, в отдельных случаях, вплоть до стадии трещинообразования, хотя можно было бы сделать определенные оговорки по поводу расчета предварительного напряжения, принимаемого в качестве равномерного по всему поперечному сечению, и расчета падения величины растяжения, всегда недостаточно точно определенного и играющего в данном случае очень большую роль (при принятых завышенных нормах предварительного напряжения) и, сверх того, следует отметить недостаток к^ких-либо сведений о том, было ли проверено отсутствие приподымания углов плит.

Однако, как об этом было сказано выше, следует считать ошибкой стремление распространить эти заключения на все статически неопределимые плиты.

Плита, опертая по контуру, не является типичной для статически неопределимых плит; она представляет собой только наипростейший вариант, а среди опертых плит квадратная плита, после круглой плиты, является самой простой.

Стадия разрушения. Разрушение происходит под действием нагрузки в 13650 кг с полным раздавливанием бетона на участке между двумя грузами и вдоль концевых участков диагонали. Разрушение посредством выдавливания отверстия снизу загруженной поверхности было, очевидным.

Сравнение с теорией Иогансена. Подсчитаем разрушающие моменты на единицу длины.

По направлению оси у, 4 стержня диаметром 5 мм, с площадью сечения 78,5 мм2, предел прочности на растяжение равен 178 кг/мм2. Разрывающее усилие на пучок равно 178 • 78,5= 14000 кг.

Поперечное сечение бетона, необходимое для воспринятая этого усилия, будет равно: 1 =25 см2.

Обозначим через т величину разрушающего момента на единицу длины. Примем для направления оси х ту же величину момента. Разделим каждую нагрузку Р на две нагрузки Р\ и одну нагрузку Р2, как показано на  XII.4. При т = 2470 кгм находим: Р = = 13100 кг, что хорошо согласуется с теорией.

Далее мы дадим в сокращенной форме описание одного из экспериментов «Cement and Concrete Association» над квадратными плитами, шарнирно опертыми по краям. Эксперимент был произведен над плитой толщиной в 5,9 см со сторонами, равными 2,44 м, с опиранием по квадрату со сторонами в 2,31 м и предварительно напряженной по двум направлениям посредством пучков из двух проволок марки Фрейссине. Проволоки были заложены в каналы, полученные во время укладки бетона при помощи стержней диаметром 6 мм, которые впоследствии были выдернуты; после процесса предварительного натяжения эти каналы были заполнены инъ- ектированным раствором. Величина центрированного предварительного напряжения была равна приблизительно 60 кг/см2, после всех релаксаций.

Плита была оперта на рамку из круглых стальных стержней диаметром 25 мм, заделанную в нижней ее части в раствор, с прокладкой полос из алюминия между опорным стержнем и плитой.

Домкраты мощностью по 10 т, помещенные в каждом углу, препятствовали их поднятию, причем всякое перемещение этих углов контролировалось при помощи компараторов.

Нагрузка передавалась через квадратную стальную плитку со сторонами в 15,5 см.

Стрелы прогиба измерялись при помощи 15 прогибомеров, помещенных в верхней части плиты вдоль по полуоси и полудиагонали.

Укорочения и удлинения в бетоне измерялись посредством передвижного экстензометра через каждые 20 см.

Испытания были осуществлены над бетоном семимесячного возраста; в это время кубиковая прочность бетона достигала 540 кг/см2. Предел прочности на растяжение приблизительно был равен 43 кг/см2, согласно испытаниям, произведенным над брусками из того же самого бетона.

Эти испытания позволили сделать три интересных вывода: получено соответствие в начальной стадии между моментами измеренными и рас

четными; напряжения при трещинообразовании значительно превышают те, которые получены расчетом по упругой стадии, не менее чем на 30%, если принять во внимание, что трещина появляется, когда кривая датчика получает излом. Предельная нагрузка трещинообразования должна была на самом деле быть равной 2,04 т, при наличии предварительного напряжения в 60 кг!см  предела прочности на растяжение — в 43 кг/см2; изгиб кривой датчика произошел при нагрузке в 2,7 т, а трещина стала видимой через лупу только при нагрузке в 3,4 т. Разрушение путем цродавливания отверстия произошло при нагрузке в 10 т.

Добавим, что в дальнейшем были проведены испытания плиты, толщина и габарит которой были вдвое меньше, чем предшествовавших испытаний. В этом «случае предельная нагрузка трещинообразования значительно превысила предусмотренную теорией: на 70%, если исходить из диаграмм датчиков или из стрел прогибов и на 100% —при визуальном наблюдении, которое дает возможность с помощью микроскопа обнаружить трещины с шириной порядка одного микрона.

 

 

СОДЕРЖАНИЕ:  Предварительно напряженный железобетон

 






Смотрите также:

    

процесс предварительного напряжения железобетона

Предварительно напряженные железобетонные конструкции отличаются от обычных
Бетон и железобетон. Бетонные и железобетонные работы являются... Раздел II.

 

БЕТОНЫ. Бетон, железобетон и предварительно напряженный бетон

Цемент + вода + наполнитель = бетон. Бетон, железобетон и предварительно напряженный бетон. В общем случае бетонами называют смеси, состоящие из цемента...

 

Железобетон. Конструкции из железобетона

2. Сущность предварительно напряженного железобетона и способы создания предварительного напряжения.

 

Предварительно напряженные железобетонные конструкции

В предварительно напряженном железобетоне арматуру предварительно растягивают, а затем, после изготовления конструкции и затвердевания бетона, освобождают от натяжения.

 

ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ ИЗДЕЛИЯ. Строительные материалы

свыше 18 м применяют предварительно напряженные железобетонные.
изготовляемые из предварительно напряженного железобетона марки не.

 

...из обычного и предварительно напряженного железобетона. Расчет...

В соответствии с двумя осн. видами железобетона различают железобетонные конструкции из обычного и предварительно напряженного железобетона.

 

ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ МОСТЫ. В малых и средних железобетонных мостах...

С каждым годом расширяется применение сборного и предварительно напряженного железобетона в мостах.

 

Железобетон и сборные железобетонные изделия, монолитные, сборные...

Из железобетона выполняют разнообразные строительные конструкции и изделия. Их классифицируют по способу производства, виду применяемого бетона, виду напряженного...

 

Стадии напряженно-деформированного состояния железобетона

Стадии напряженно-деформированного состояния железобетона - развиваются при постепенном увеличении внешней нагрузки.

 

Принцип предварительно-напряженного бетона....

Поэтому в растянутой зоне конструкции в бетоне не будет образовываться трещин.
Бетон, железобетон и предварительно напряженный бетон.

 

Последние добавления:

 

Отопление и вентиляция Токарное дело арматурная сталь  ОСАДКИ СТОЧНЫХ ВОД   

 Вторичные ресурсы   Теплоизоляция  Приливные электростанции