3. Понятия передаточной прочности бетона, величины предварительного напряжения арматуры

При проектировании конструкций величина предварительного напряжения назначается с учетом механических свойств арматурной стали. Величина контролируемого предварительного напряжения должна быть не более предела упругости стали, но и не слишком низкой, так как слабо натянутая арматура будет малоэффективной после проявления необратимых потерь предварительного напряжения.

Чтобы избежать разрушения сжатой от предварительного напряжения арматуры зоны конструкции, а также развития больших неупругих деформаций ползучести, ведущих к значительным потерям преднапряжения, кубиковая прочность бетона к моменту обжатия (так называемая передаточная) R_bp должна быть не менее 11 МПа, а при стержневой арматуре класса А1000, арматурных канатах – до 15,5 МПа, но во всяком случае не менее 50% от принятого класса бетона.

Значения предварительного напряжения σ_sp с учетом допустимых отклонений р назначаются такими, чтобы выполнялись условия:

σ_sp +р ≤ R_{s.ser ;} σ_sp – р ≥ 0,3R_s.ser (1)

При механическом способе натяжения арматуры p=0,05σ_sp, а при электротермическом или электротермомеханическом р = 30 + 360/ l (где l — расстояние между наружными гранями упоров, м).

Значения напряжений σ_con1 , контролируемые по окончании натяжения на упоры, принимаются равными σ_sp за вычетом потерь преднапряжений от деформаций анкеров и трения арматуры.

При натяжении арматуры на бетон контролируемые в месте натяжения напряжения определяются по формуле в зависимости от величины равнодействующей усилий предварительного напряжения арматуры и геометрических параметров приведённого сечения элемента.

В расчетах учитывают также возможные на практике отклонения фактических величин предварительного напряжения арматуры от проектных, вызванные различными технологическими факторами (погрешности измерительных приборов и натяжных устройств, неодинаковые начальная длина отдельных проволок пучка и др.). Для этого величины напряжения σ_sp умножают на коэффициент точности предварительного напряжения арматуры γ_sp. Если при расчете конструкций неблагоприятным фактором является снижение предварительного напряжения, то принимают γ_sp<1. Если же неблагоприятным является возможное превышение предварительного напряжения для всей продольной напрягаемой арматуры γ_sp=1,1.

Предварительные напряжения арматуры σ_sp принимают не более:

- для стержневой арматуры классов А540, А600, А800, А1000 - 0,9R_s,n;

- для проволочной арматуры классов Вр1200 - Вр1500, К1400, К1500 - 0,8R_s,n.

Кроме того, для любых классов арматуры значение σ_sp принимают не менее 0,3R_s,_n.

Контрольные вопросы:

105. Дайте понятие передаточной прочности бетона.

106. Как назначается предварительное напряжение в арматуре?

4. Потери предварительного напряжения арматуры железобетонных конструкций

Напряжения, создаваемые в арматуре при её натяжении, со временем снижаются в результате появления необратимых потерь предварительного напряжения, обусловленных усадкой и ползучестью бетона, релаксацией напряжений стали, деформацией анкеров, трением арматуры о стенки каналов и др. При расчёте предварительно напряженных конструкций необходимо учитывать эти потери напряжений, т.к. величина их может быть весьма значительной (до 30…40% контролируемого преднапряжения σ_sp).

При расчете предварительно напряженных конструкций следует учитывать снижение предварительных напряжений вследствие потерь предварительного напряжения - до передачи усилий натяжения на бетон (первые потери) и после передачи усилия на бетон (вторые потери).

Первые потери предварительного напряжения включают потери от релаксации предварительных напряжений в арматуре, потери от температурного перепада при термической обработке конструкций, потери от деформации анкеров и деформации формы.

Вторые потери предварительного напряжения включают потери от релаксации напряжений, усадки и ползучести бетона.

1. Потери от релаксации напряжений арматуры определяют по формулам в зависимости от класса арматуры (стержневая или проволочная) и способа натяжения. При отрицательных значениях Δσ_sp1, их следует принимать равными нулю. При наличии более точных данных о релаксации напряжений арматуры допускается принимать иные значения потерь от релаксации.

2. Потери от температурного перепада Δt, определяемого как разность температур натянутой арматуры в зоне нагрева и устройства, воспринимающего усилия натяжения, °С. Определяют по формулам норм.

3. Потери от деформации стальной формы (упоров) при неодновременном натяжении арматуры на форму определяются по формулам норм. При отсутствии данных о конструкции формы и технологии изготовления допускается принимать Δσ_sp3 =30 МПа.

При электротермическом способе натяжения арматуры потери от деформации формы не учитываются.

4. Потери от деформации анкеров, расположенных у натяжных устройств, определяются по формулам норм. При электротермическом способе натяжения потери от деформации анкеров не учитываются, так как они должны быть учтены при определении значений полного удлинения арматуры.

5. Потери от усадки бетона определяют по формулам норм.

6. Потери напряжений в рассматриваемой напрягаемой арматуре (S или S') от ползучести бетона определяют по формулам норм.

Полные суммарные потери напряжений для арматуры S следует принимать не менее 100 МПа.

Контрольные вопросы:

107. От чего зависят потери предварительного напряжения?

108. Назовите основные группы потерь предварительного напряжения. В чём их отличие?

109. Перечислите основные виды потерь предварительного напряжения