ПОТЕРИ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ ОТ УСАДКИ И НЕЛИНЕЙНОЙ ПОЛЗУЧЕСТИ БЕТОНА ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ СТЕРЖНЕВЫХ СИСТЕМ

ПОТЕРИ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ ОТ УСАДКИ И НЕЛИНЕЙНОЙ ПОЛЗУЧЕСТИ БЕТОНА ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ СТЕРЖНЕВЫХ СИСТЕМ

Тошматов Улугбек

Ферганский политехнический институт,  

г. Фергана, Республика Узбекистан 

LOSSES OF PRESTRESS FROM SHRINKAGE AND NON-LINEAR CREEP OF CONCRETE OF REINFORCED CONCRETE ROD SYSTEMS

Toshmatov Ulugʻbek

Fergana Polytechnic Institute, Fergana city, UZBEKISTAN

Аннотация: в статье ппредставлен алгоритм расчета предварительно-напряженных железобетонных стержневых систем с учетом потери преднапряжения от нелинейной работы железобетона с течением времени

Ключевые слова: напрежение, преднапрежение, деформация, ползучесть, усадка.

Abstract:  An algorithm for calculating prestressed reinforced concrete rod systems is presented taking into account the loss of prestress from non-linear operation of reinforced concrete over time.

Key words: stress, prestress, deformation, creep, shrinkage.

Введения. Предварительно напряженные железобетонные конструкции имеют сложное напряженное состояние, изменяющееся во времени от воздействия внешних нагрузок, проявления неупругих деформаций бетона, релаксации напряжений в стали и других условиях. В связи с этим, при проектировании предварительно напряженных конструкций необходимо знать основные причины, влияние на характер и величину изменения напряжений в арматуре и бетоне на различных стадиях их работы.

Модели образцов и методика исследований. Точный учет факторов, влияющих на величину потерь, как правило, представляет сложную и нередко трудно решаемую задачу [1,2,3]. В связи с этим, для практических расчетов приходится принимать менее точные, но упрощенные способы учета потерь предварительного напряжения.

Потери предварительного напряжения, учитываемые в расчетах, могут быть подразделены на следующие виды: усадка бетона; ползучесть бетона; релаксация напряжений в арматуре; деформация анкеров, шайб и прокладок; деформация швов между блоками составных конструкций; деформация форм для изготовления конструкций; трения арматуры в стенке  канала или поверхности бетона конструкций; смятие бетона под витками кольцевой (спиральной) арматуры; разность температуры натянутой арматуры и температура устройств, воспринимающих усилие напряжения; многократно повторяющаяся нагрузка; разность коэффициентов линейного удлинения арматуры и бетона при работе конструкции в условиях повышенной температуры. Вышеуказанные факторы, влияющие на потери предварительного напряжения от усадки и ползучести бетона, релаксация напряжений стали проявляются в течении длительного времени.

В эксплуатационной стадии на потери предварительного напряжения действуют основные усадки и ползучесть бетона. Определим потери предварительного напряжения от ползучести бетона по формуле [4].

                                      (1)

где:        (2) -  начальное напряжение.

С учетом роста модуля упругой деформации бетона во времени опытные параметры определяются:

                                               (3)

                                                                   (4)

                                                                                 (5)

                                                                 (6)

                                                                                  (7)

 - предельная характеристика ползучести; - значение предельной характеристики ползучести для средних условий; - поправочный коэффициент, зависящий от влажности среды, в которой находится элемент (конструкция).

 - поправочный коэффициент, учитывающий масштабный факторы (размеры элемента). - поправочный коэффициент, зависящий от возраста бетона d момент загружения элемента – упруго-мгновенные деформации бетона; - константы, зависящие от условий твердения и состава бетона [5,6].

Потери предварительного напряжения от усадки бетона определяются по формуле:

                                                                                      (8)

где:

- предельная относительная деформация усадки;

- значение предельной относительной деформации усадки для средних условий;

- поправочный коэффициент, зависящий от времени , с которого начинается учет усадки и бетона.

Определения потери предварительного напряжения от ползучести и усадки во времени, находим величину «сжимающей силы».

                                                                                   (9)

Вычисленный  рассматривается как внешняя нагрузка и прилагается к концу пред напряжённых стержней с обратным знаком.

Результаты экспериментов и их анализ.  По разработанным алгоритмам составлена программа и рассмотрены примеры.

Программа предназначена для расчета предварительно напряженных железобетонных ферм с учетом жесткости узлов, ползучести и усадки бетона, а также для изменения пред- напряжения во времени, находящийся под действием внешних нагрузок, с использованием метода последовательных приближений.

Общая структура процесса расчета программы приведена на рис (1).

Результаты рассмотренных примеров (расчет предварительно напряженных железобетонных ферм с учетом жесткости узлов в неупругой стадии) показывают, что напряжения от усадки и ползучести в большинстве элементов существенно не изменяются и лишь в нижних поясах значительно уменьшается [7,8,9].

На основе графиков (рис. 2, 3, 4) приращение ∆σ при различных процентах армирования полученных согласно табл.1 показывает, что от действия постоянных эксплуатационных нагрузок напряжения в стержнях фермы во времени в верхнем поясе уменьшается, а в нижнем поясе, раскосе и стойке увеличивается.

При увеличении процента армирования приращения напряжений - ∆σ изменяется в следующих пределах:

а) в нижнем поясе от 2 до 8%; б) в верхнем поясе от 0,5 до 3,5%; в) в раскосах от 0,2 до 2,4%.

При одном и том же уровне нагрузки с увеличением процента армирования процесс перераспределения усилий растет.

Это обусловлено тем, что в элементах фермы с высоким процентом армирования в сжатом бетоне и следовательно нелинейность деформирования растет.

Нелинейность деформирования способствует перераспределению напряжений между стержнями фермы.

Ввод исходных информаций   Вычисление упруга-мгновенных модулей деформации бетона	Определение напряжений в сжатом бетоне   Определение временного модуля деформации бетона
Вычисление жесткости сечения	Проверка условия
Определение внутренних усилий в стержнях фермы	Проверка условия
Вычисление угловых перемещений стержней фермы	Проверка условия
Определение угловых перемещений узлов фермы	Вычисление интегрального модуля деформации бетона
Вычисление жесткости арматуры     Вычисление напряжения	Определение напряжения в растянутой арматуре
	Определение потери предварительного напряжения
Вычисление приведенного момента инерции сжатой зоны бетона     Вычисление приведенной площади бетона сжатой зоны	Проверка условия
	Проверка условия
Проверка условия	Вывод результатов расчета на печать

Рис.2. Приращение напряжений Dd  при увеличений mс в сжатых элементах.

Рис.3. Приращение напряжений Dd  при увеличений mс в растянутых элементах.

Рис.4. Приращение напряжений Dd при увеличении mа соответственно во всех элементах

Таблица 1.

Примечание: с, р, св, рв означают, что проценты армирования изменяются только в сжатых, растянутых и соответственно во всех элементах фермы.

Список литературы:

[1]. Бондаренко В.М. «Некоторые вопросы нелинейной теории ползучести бетона». Харьков, изд-во Харьковского университета: 1991. Стр. 56.

[2]. Abdukhalimjohnovna M. U. Failure Mechanism Of Bending Reinforced Concrete Elements Under The Action Of Transverse Forces //The American Journal of Applied sciences. – 2020. – Т. 2. – №. 12. – С. 36-43.

[3]. Abdukhalimjohnovna M. U. Technology Of Elimination Damage And Deformation In Construction Structures //The American Journal of Applied sciences. – 2021. – Т. 3. – №. 05. – С. 224-228.

[4]. Мирзаахмедов А. Т., Мирзаахмедова У. А., Максумова С. Р. Алгоритм расчета предварительно напряженной железобетонной фермы с учетом нелинейной работы железобетона //Актуальная наука. – 2019. – №. 9. – С. 15-19.

[5]. Mirzaakhmedova U. A. Inspection of concrete in reinforced concrete elements //Asian Journal of Multidimensional Research. – 2021. – Т. 10. – №. 9. – С. 621-628.

[6]. Mirzaakhmedov A. T., Mirzaakhmedova U. A. Prestressed losses from shrinkage and nonlinear creep of concrete of reinforced concrete rod systems //EPRA International journal of research and development (IJRD). – 2020. – Т. 5. – №. 5. – С. 588-593.

[7]. Mirzaakhmedov A. T., Mirzaakhmedova U. A. Algorithm of calculation of ferro-concrete beams of rectangular cross-section with one-sided compressed shelf //Problems of modern science and education. Scientific and methodical journal.–2019. – 2019. – Т. 12. – С. 145.

[8]. Мирзаахмедов А. Т., Мирзаахмедова У. А. Алгоритм расчета железобетонных балок прямоугольного сечения с односторонней сжатой полкой //Проблемы современной науки и образования. – 2019. – №. 12-2 (145). – С. 50-56.

[9]. Мирзаахмедов, А. Т. (2022). Оптимального Проектирования Стержневых Систем С Учётом Нелинейной Работы Железобетона. CENTRAL ASIAN JOURNAL OF THEORETICAL & APPLIED SCIENCES, 3(4), 64-69.