ПРИМЕНЕНИЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОНА МАШИНОСТРОЕНИИ

Анализ применяемой методики

В настоящее время при определении потерь предварительного напряжения от последовательной навивки пользуются значением в^пр. обж, полученным по формуле (6). Величина О^пр. обж в одинаковой мере относится ко всем слоям обоймы [см. формулу (5) ], хотя в действительности величина этих потерь снижается с каждым слоем, а в последнем слое их вообще нет. Таким образом, применяется прямоугольная эпюра распределения этих потерь по толщине обоймы вместо треугольной. Следовательно, применяе­мая в расчетах методика приводит к увеличению этих потерь примерно 2 раза.

Величина потерь предварительного напряжения от последова­тельной навивки меняется по слоям. По этой причине йт после­довательной навивки удобнее определять не потери напряжения,

309

А потери усилия. Для определения усилия в многослойной обойме (отнесенной на расчетный пояс), с учетом потерь от упругого обжатия бетона в ходе последовательной навивки слоев, предла­гается формула

S1 = mP — bP[(m—\) + (ш —2) + ••• - f 1] кГ, (8)

Где т — количество слоев в многослойной обойме;

Р — контролируемое усилие натяжения в проволоке в кГ;

АР — потери усилия (отнесенные на расчетный пояс) в любом из слоев обоймы от навивки последующего слоя в кГ.

При навивке очередного слоя многослойной обоймы отно­сительные радиальные деформации бетонного цилиндра возра­стают на определенную величину. На такую же величину возра­стают деформации во всех предыдущих слоях обоймы, приводя­щие к потерям предварительного напряжения. Это означает, что от навивки очередного слоя все предыдущие слои теряют одинаковую величину усилия А Р.

При одинаковой величине контролируемого усилия навивки для всех слоев и при небольшой величине отношения q/R (как это имеет место в архитравах станин) можно с некоторым прибли­жением принять, Что величина АР является постоянной при навивке всех слоев.

Величина АР определяется по формуле

Где q1—предварительное обжатие бетона (без учета потерь) от навивки одного слоя обоймы в кГ/см2, определен­ное по формуле (1);

Ріпр — площадь поперечного сечения навиваемой проволоки в см2;

K2— коэффициент, учитывающий двухосное напряжение бе­тона.

Для проверки правильности предлагаемой формулы (8) был проведен эксперимент, в ходе которого была навита трехслой­ная обойма на четыре бетонные модели диаметром 60 см. Во время навивки обоймы, при помощи тензодатчиков сопротив­ления измерялись деформации бетонного цилиндра-сердечника и арматурных колец нижних слоев. Эксперимент подтвердил правильность положений, использованных при выводе формулы (8), в связи с чем она может быть рекомендована для применения.

Важным вопросом является также порядок учета потерь напряжения от вмятия витков. Согласно СН и П П-В. 1-62 эти потери ст6 принимаются равными 300 кГ/см2 и учитываются при диаметре бетонного цилиндра Оцил < 3 м.

Величиной, непосредственно определяющей вдавливание про­волоки в бетон, является удельное радиальное давление Рп 310

Определяемое по формуле

Рг = т4- кГ/см*. (10)

' ипр

Наиболее распространенной для напряженной обоймы яв­ляется высокопрочная проволока диаметром 5 лш. При навивке такой проволоки усилием 73 = 2100 /сГ на цилиндр диаметром 3 ж удельное радиальное давление будет

2100 28 кГ/си*2.

R — 150-0,5

В условиях однослойной обоймы величина Рг при Оцил >> > 3 м всегда будет меньше 28 кГ/см2.

В случае же многослойной обоймы радиальное давление от всех слоев передается на бетон через контактную спираль первого слоя. Поэтому даже при значительно больших диаметрах цилиндра Рг может значительно превышать условное предель­ное значение при намотке одного слоя.

Так, например, при навивке десяти слоев с усилием Р = = 2100 кГ на архитрав станины ТЖБ-150 с радиусом 700 см п 2100-10 г/ 2 = ^ww = 60kF/cm;

В приведенных расчетах не учитываются потери.

Аналогично можно рассчитать величины Рг при Ьцил — 3,0 м для обоймы из проволоки других диаметров. Так, для dnp = 4 мм и 3 мм Рг имеет величину соответственно 24 и 19 кГ/см2.

Очевидно, что при навивке многослойной напряженной спи­ральной обоймы следует учитывать потери предварительного напряжения от вмятия витков (с„) при любом диаметре бетон­ного цилиндра, если удельное радиальное, давление обоймы на бетон Рг больше принятых условных предельных значений —28; 24 и 19 кГ! смг соответственно для обоймы из проволоки диамет­ром 5; 4 и 3 мм. Величину этих потерь следует принять согласно указаниям СН и П, т. е. 300 кГ/см2.

Во время навивки напряженной обоймы на массивный железо­бетонный цилиндр, последний приобретает двухосное обжатие. Поскольку величина предварительного обжатия бетона в архи­травах прессов не превышает 0,3R, можно с некоторым прибли­жением принять, что бетон работает в упругой "стадии. Закон Гука при плоском напряженном состоянии выражается уравне­ниями

Є* = - jr (<ух — H^/V.

1 (П)

Е7; if (<V~ fi0A->-

Так как речь идет о бетонном цилиндре, подвергнутом симме­тричному обжатию обоймой, то уравнения (11) являются идентич­ными, и зависимость, выражаемая ими, может быть записана одним уравнением

(12)

Бетонные элементы машин работают в упругой стадии, по­этому для практических расчетов коэффициент Пуассона можно принять постоянным, ц — 0,18.

Тогда уравнение (12) принимает вид

(1-0,18) =^0,82. (13)

Решив это уравнение относительно величины предварительного обжатия q, получаем

Я = - 1,22ггЕб = кФгЕб, (14)

Где k2 = 1,22.

Отсюда следует, что при обжатии цилиндрических бетонных конструкций спиральной напряженной обоймой обжатие q бетона пропорционально относительным радиальным деформациям ци­линдра; только наряду с Еб следует ввести еще один коэффициент пропорциональности kv учитывающий двухосное напряжение бетона.

Для определения потерь предварительного напряжения от ползучести бетона а2 при натяжении арматуры на бетон поль­зуются эмпирической формулой

= кГ/см2, (15)

Где k— коэффициент, равный единице при применении холодно­тянутой проволоки;

Еа — модуль упругости арматуры в кГ/см2\

Еб — модуль. упругости бетона при сжатии в кГ/см2;

R — марка бетона (прочность на сжатие на 28-й день твер­дения в кГ/см2);

Rо — кубиковая прочность бетона к моменту передачи на него предварительного напряжения арматуры (навивки обоймы) в кГ/см2\

Об — напряжение в бетоне до проявления потерь, происхо­дящих после обжатия бетона, в кГ/см2.

Формула (15) определяет конечное значение величины потерь напряжения, а соответственно, и значений деформаций. Но эта формула получена в результате исследования явлений ползучести бетона, загруженного по одной оси.

Измерения деформаций бетонных цилиндров, проведенные в ходе навивки на них напряженной обоймы, а также измерение роста этих деформаций во времени, позволяют сделать предвари­тельный вывод, что в условиях двухосного обжатия ползучесть бетона проявляется интенсивнее, чем при одноосном напряжении. Так, например, автором были произведены такие измерения при помощи переносного индикатора с базой 1200 мм в ходе навивки трехслойной обоймы на верхней архитрав станины пресса ПЖБ-800. Измерения проводились в течение трех недель. За этот сравни­тельно короткий период проявились практически все деформации от ползучести бетона, которые могут быть определены по форму­ле (15). Это ставит под сомнение справедливость формулы (І5) для конкретных условий.

Для проверки этих положений необходимо провести аналогич­ные измерения на большем количестве моделей или конструкций и в течение более длительного времени. В настоящее время в ходе расчетов временно следует пользоваться формулой (15).