Учет армирования при расчете температурных напряжений

Расчет температурных напряжений в армированных бетонных конструкциях в предположении распределения арматуры по всей длине расчетной ее полосы аналогичен расчету напряжений в мно­гослойных конструкциях с переменным значением модуля упру­гости по сечению.

При стационарном температурном режиме армирование конст­рукции не вызывает изменения термонапряженного состояния бе­тона из-за отсутствия термонапряженных сил взаимодействия между его отдельными волокнами. Температурные напряжения в отдельных волокнах при стационарном режиме определяются только условиями закрепления их на торцах конструкции. При­нимая равные коэффициенты линейного расширения для стали и бетона, можно рассматривать арматуру как внутреннее волокно элемента, не взаимодействующее с соседними волокнами при воз­никновении температурных напряжений.
При нестационарном режиме в элементе возникают темпера­турные напряжения, обусловленные силами взаимодействия меж­ду отдельными волокнами. В этом случае наличие арматуры вы­зывает изменение термонапряженного состояния конструкции.

Величина температурных напряжений на поверхности арми­рованной массивной конструкции (у=h) при односторонних тем­пературных колебаниях со стороны армированной поверхности приближенно может быть определена по формуле

где  - температурные напряжения в армированном и бетон­ном элементе;   - коэффициент, учитывающий приве­дение арматуры к бетону по их модулям упругости; - коэффициент армирования конструкции (отношения площадей арматуры и бетона в данном сечении).

На рис. 4.16 приведен график, показывающий величину сни­жения

 Рис. 4.16 График изменения величи­ны температурных напряжений на поверхности армированных конструкций при односторонних температурных воздействиях

температурных напряжений на поверхности плоской стены при различных величинах ее армирования. Так, при п=10 и р = 0,01 напряжения снижаются приблизительно на 30%, при р = 0,02 - на ~45% и т. д. При этом в других сечениях стены (в центре и на противоположной грани) наблюдается некоторое уве­личение напряжений, что, однако, не представляет опасности для ее работы ввиду обычно незначительных величин напряжений в этих сечениях.

Характер перераспределения величин температурных напряже­ний в сечении стеновой конструкции при односторонних темпера­турных воздействиях и армировании показан на рис. 4.17.

 Рис. 4.17 Эпюры   температурных на­пряжений в конструкциях при односторонних   температурных   воздейст­виях:
1 - в бетонной конструкции; 2 - в армированной

Кроме благоприятного перераспределения напряжений арми­рование конструкций повышает их трещиностойкость и изменяет характер трещинообразования. В железобетонных конструкциях в результате усиленной работы арматуры в местах появления тре­щин последние имеют дисперсный характер с небольшими (в ряде случаев неопасными) раскрытиями трещин (рис. 4.18).

 Рис. 4.18. Образование тре­щин в конструкциях:
а - в бетонной;   б - в   железо­бетонной