|
Напряженно-деформированное состояние. При нестационарном режиме теплопередачи, который наблюдается в железобетонном элементе при испытаниях на огнестойкость, температура по высоте сечения изменяется по нелинейному закону. При неравномерном нагреве по высоте свободно опертая балка будет деформироваться пропорционально расстояниям до нейтральной плоскости. Несоответствие между криволинейным распределением температуры и линейным нарастанием деформаций компенсируется температурными напряжениями, возникающими по высоте сечения.
Температурные напряжения в свободно опертой балке являются следствием температурных деформаций, которые при нестационарном нагреве не могут полностью проявиться в результате ограничения деформаций отдельных волокон бетона. Температурное удлинение балки можно представить состоящим из алгебраической суммы проявившихся и непроявившихся температурных деформаций. При этом проявившиеся температурные деформации будут характеризовать изгиб свободно опертой балки, а непро-явившиеся температурные деформации — ее напряженное состояние при неравномерном нагреве.
Для решения интегралов, входящих в эту формулу, применялся приближенный способ их вычисления путем членения элементов на г полосок, высота которых мала по сравнению с размерами сечения. Площадь нагретого бетона и арматуры приводилась к прочности холодного наиболее прочного бетона.
Эпюра напряжений в сечении балки с напрягаемой арматурой, загруженной нормативной нагрузкой, линейна
перед испытанием на огнестойкость . Сечение балки предварительно обжато.
Вычисленные с помощью ЭВМ "Наири" через 3, 7, 10 и 15 мин огневого воздействия суммарные нормальные напряжения от обжатия, нагрузки и температуры в средней трети высоты сечения изменяются от сжатия к растяжению. Через 10—15 мин огневого воздействия из-за криволинейного перепада температуры по высоте сечения балки напряжения растяжения составляют соответственно 0,72 и 1,75 МПа. При этом эпюра растягивающих напряжений смещается к нейтральной оси.
Предварительное обжатие сечения снижает растягивающие напряжения при нагреве и тем самым отдаляет момент образования нормальных срединных трещин. Большие сжимающие краевые напряжения не дают возможности раскрываться трещине.
В дальнейшем при трехстороннем обогреве балки криволинейность изменения температур уменьшается и температурные напряжения на участках между трещинами имеют незначительную величину, не влияя на прочность балки при огневом воздействии.
На участке действия изгибающего момента, поперечной силы и криволинейного распределения температуры в сечении балки возникает плоское напряженное состояние. Теория прочности и трещиностойкости железобетонных элементов при действии поперечных сил, основанная на критерии прочности бетона при плоском напряженном состоянии, была предложена А.С. Залесовым. Согласно этой теории образование наклонных трещин может быть выражено условием, при котором комбинация двух главных напряжений а\ * аг.с и аз в аг.р, либо нормальных и касательных напряжений ах, оу и тХу от действующих в элементе усилий достигают расчетного критерия прочности бетона при плоском напряженном состоянии.
Критерий прочности тяжелого бетона при плоском напряженном состоянии в условиях кратковременного нагрева до 600°С получен в работе , который был близок к критерию прочности бетона при нормальной температуре.
Критерий прочности бетона при нормальной температуре зависит от прочности бетона при одноосном сжатии ирастяжении.
Максимальные касательные напряжениядостигают значения 0,5при нормальных напряжениях ах и оу, равных также 0,5 у и
В большинстве балок наклонные трещины появлялись через 15—20 мин нагрева. Были вычислены касательные напряжения от температуры и нагрузки на расстоянии 30 см от опорной грани. В этом сечении снижение нормальных температурных напряжений незначительно.
Касательные температурные напряжения имеют максимальное значение там, где нормальные температурные напряжения равны нулю. Вычисленные по формулам (155) и (156) касательные температурные напряжения в верхней и нижней нулевых точках через 15 мин огневого воздействия равнялись соответственно 0,67 и 1,35 МПа. Наиболее опасными для наклонного сечения будут являться главные растягивающие напряжения на уровне центра тя-< жести приведенного сечения.
Главные растягивающие напряжения от нагрузки, усилия предварительного обжатия и температуры равнялись 3,1 МПа. Их значение превосходило прочность бетона на растяжение. Главные растягивающие напряжения от нагрузки, суммируясь с температурными растягивающими напряжениями вызывают раннее появление наклонных трещин на уровне центра тяжести приведенного сечения, которые в некоторых'случаях определяют разрушения изгибаемого элемента при огневом воздействии.
|
|
