Лекция 8 Железобетонные конструкции с предварительно-напряженной арматурой

Цели преднапряжения

1. Снижение расхода стали за счет использования высокопрочной арматуры,

2. Повышение трещиностойкости конструкций,

3. Повышение жесткости и уменьшение прогибов,

4. Обжатие стыков сборных конструкций,

5. Уменьшение расхода бетона и снижение веса за счет, применения высокопрочных бетонов,

6. Повышение выносливости конструкций.

В опалубку или форму, с установленными каркасами, закладными деталями и т. д., укладываются каналообразователи с помещенной в них арматурой и производится бетонирование. Когда бетон наберет передаточную прочность R_bp, производят натяжение высокопрочной арматуры, тем самым затвердевший бетон сжимается, а арматура остается в растянутом состоянии.

Надежность сцепления арматуры с бетоном обеспечивается инъекцией цементного раствора через специальные отверстия, расположенные регулярно по длине элемента

Способы создания преднапряжения

1. Механический

2. Электротермический,

3. Комбинированный,

4. Физико-химический.

Потери предварительного натяжения арматуры

С течением времени начальные напряжения в арматуре уменьшаются из-за влияния различных факторов, то есть в арматуре происходят потери преднапряжения σ_loc.

Принято различать:

1. первые потери σ_loc1,

2. вторые потери σ_loc2.

Первые потери σ_loc1 происходят при изготовлении и обжатии элемента.

Вторые потери σ_loc1 (происходят после изготовления элемента).

Первые потери σ_loc1

Потери от релаксации напряжений в Δσ_sp1,
Потери от температурного перепада Δσ_sp2
Потери от деформации стальных форм Δσ_sp3,
Потери от деформации анкеров (Δσ_sp4)

Потери от температурного перепада Δσ_sp2

Δσ_sp2 – потери от температурного перепада ∆_t между температурой неподвижных упоров и пропариваемым изделием.

Величина температурного перепада ∆_t должна указываться в проекте на изготовление изделия.

Если такие данные отсутствуют ∆_t принимают равным 65ºС.

Потери от температурного перепада

Δσ_sp2= 1,25∆_t (МПа),

Потери от деформаций фиксирующих устройств
Δσ_sp4

Δσ_sp4 – потери от деформаций анкеров, смятия шайб, смещения стержней в зажимах и т. д.

Δσ_sp4 = ∆λE_s/l,

l – длина между упорами,

∆λ – смещение устройств, ∆λ = 2мм.

При электротермическом способе натяжения

Δσ_sp4 = 0,

так как эти потери учитываются при расчете полного удлинения арматуры.

Вторые потери σ_loc2

Вторые потери происходят после изготовления в течение всего

срока эксплуатации.

Δσ_sp5 – потери от усадки,

Δσ_sp6 – потери от ползучести.

Отметим, что в предыдущем СНиПе было 12 видов потерь преднапряжения.

Потери от усадки бетона Δσ_sp5

Δσ_sp5 =ε_b,shE_s.

ε_b,shE_s= 0,002 - для тяжелого бетона В35 и ниже,

Δσ_sp5= 40 МПа,

ε_b,shE_s= 0,0025 - для тяжелого бетона В40,

Δσ_sp5= 50 МПа,

ε_b,shE_s= 0,003 - для тяжелого бетона В45 и выше,

Δσ_sp5= 60 МПа,

Потери от ползучести бетона Δσ_sp6

φ _b,cr- коэффициент ползучести определяется по таблицам,

μ_sp – коэффициент армирования. μ_sp = A_sp/A.

α – коэффициент приведения α = E_s/E_b.

σ_bp- напряжения в арматуре на уровне центра тяжести напрягаемой арматуры, определяется по формуле внецентренного сжатия.

Суммарные потери σloc

σ_loc= σ_loc1 + σ_loc2

σ_loc ≥ 100МПа.

Контрольные вопросы

1. В чем заключается эффект предварительного напряжения арматуры?

2. Что такое передаточная прочность бетона?

3. В чем сущность электротермического способа предварительного натяжения арматуры?

4. Что такое распалубочная и отпускная прочности бетона?