Композиты на основе дисперсно армированных бетонов. Вопросы теории и проектирования, технология, конструкции - Рабинович Ф.Н.
ISBN 5-93093-306-5
Скачать (прямая ссылка):
Рассматриваемые ниже данные основываются на результатах исследований, представленных ранее в отдельных статьях [12,13, 35]. При проведении указанных исследований принимали во внимание, что подходы к методам расчета конструкций могут базироваться на разных исходных предпосылках, в том числе на двух разных вариантах приведения фибрового армирования к эквивалентной направленной системе. Смысл данных подходов состоит в следующем:
1. Комбинированное армирование представляется как наиболее общая и вместе с тем промежуточная система армирования между «чисто» железобетонными и фиб-робетонными конструкциями (методика 1). Хаотичное дисперсное армирование приводится к направленному сосредоточенному (стержневому) армированию. При расчете подобных систем основываемся на едином расчетном аппарате, разрабатываемым для железобетонных конструкций. Этот подход с использованием положений СНиП 2.03.01-84* рассмотрен в работе [13]. Следует отметить, что данный подход может быть также использован применительно к положениям, изложенным в СНиП 52-01-02.
2. Представляем фибровое армирование как разновидность дисперсного армирования. Хаотичное (свободно ориентированное) дисперсное армирование приводится к направленному и рассредоточенному в сечении элемента. В этом случае за основу принимаются положения, принятые в СНиП 2.03.03-85. Этот же подход, по нашему мнению, целесообразно принять при разработке Свода Правил в развитие СНиП 52-01-02 для дисперсно армированных железобетонных конструкций. В данном случае для оценки кривизны фибробетонного элемента (в том числе с комбинированным армированием) его сечение по аналогии с расчетом армоцементных конструкций в упругой стадии приводим к бетонному, а в стадии работы с трещинами, при оценке приращения кривизны, сечение элемента приводим к эквивалентному стальному. При этом вычисление момента инерции приведенного сечения осуществляется по двум вариантам:
а) по приближенной формуле с последующим расчетом по СНиП 2.03.03-85 (методика II) [12];
б) точное вычисление момента инерции относительно нейтральной оси, положение которой определяется из квадратного уравнения (методика III) [12]. В Рекомендации [38] по согласованию с НИИЖБ включена вторая методика. При разработке новых положений, по нашему мнению, целесообразно использовать методику III.
Рассмотрим данные, относящиеся к приведению фибрового армирования к направленному сосредоточенному (стержневому) армированию (методика I) [13].
Вначале рассмотрим приведение фибровой арматуры к эквивалентной стержневой для центрально растянутого элемента. Подобное приведение к направленному сосредоточенному армированию осуществляем с помощью выражения (3.32):
А-есГ^р \r\n~Kr\m, т.е. входящей в него системы коэффициентов, учитывающих соответственно вероятность пересечения фибрами расчетной плоскости, вероятное отклонение направления усилий в этих фибрах от направления силовой плоскости, вероятную анкеровку фибр. Численные значения этих коэффициентов рассматривались выше.
Количество фибровой арматуры в элементе характеризуется объемным коэффициентом фибрового армирования \xf Чтобы определить площадь фибровой арматуры Af пересекающей расчетное сечение, рассмотрим брус сечением bxh и длиной If1 здесь If — длина фибры. Объем фибр, пересекающих расчетную плоскость, равен
Vf = XpHfbhlf.
Площадь поперечного сечения этих фибр і
Vf
Af=J-=K^fbh. ::
После образования трещин все усилие Nt растягивающее элемент, воспринимается фибрами. При этом
N
Cf=\AA^fbH (3-100) г
где gf— напряжение в самой напряженной фибре (в фибре, расположенной по направлению действия силы N).
При обычном стержневом армировании в аналогичном случае
gs = N/As (3.101)
Приравняв су и Ojl получим, что площадь эквивалентной направелнной стержневой арматуры равна
As = ^pXorAanHfbh. (3.102)
Перейдем теперь к рассмотрению изгибаемого сталефибробетонного элемента (без стержневой арматуры). Так как рассматривается эксплуатационная стадия работы, для которой характерно линейное распределение деформаций по высоте сечения и проявление в основном линейной ползучести бетона, эпюры напряжений в бетоне и фибровой арматуре принимаются линейными (рис. 3.29).
а) б) в) г)
Рис. 3.29. Приведение фибрового армирования к эквивалентному условному стержневому
(направленному) армированию в изгибаемом элементе
а — поперечное сечение с трещиной элемента с фибровым армированием; б — распределение деформаций по высоте сечения; в — эпюра напряжений и схема усилий в сталефибробетонном элементе; г — сечение
элемента с эквивалентной стержневой арматурой Для изгибаемого ненапряженного элемента двутаврового сечения в связи с разными условиями расположения фибр при бетонировании и разными условиями работы фибр при сжатии и растяжении будем иметь четыре коэффициента приведения: Xfvdsh и Kedw — для растянутой полки и стенки; Xtredsh и Xredw — для сжатой полки и стенки.
Построения, принятые при определении площади фибровой арматуры, пересекающей расчетное сечение, для центрально-растянутого элемента можно отнести к волокну бетона изгибаемого элемента, считая, что это волокно работает в условиях однородного растяжения (сжатия). Так, площадь направленной фибровой арматуры, расположенной в волокне бетона сжатой полки размером (bf-b)At равна KedAb}-b)A^if.
