5.3 Расчет нижнего пояса фермы

Используемые материалы:

- бетон тяжелый класса В40 c , , , ;

- арматура из канатов класса К-7 Ø 15 c , , .

5.3.1 Расчет на прочность

По условиям изготовления, сечения и армирование всех элементов предварительно напряженного нижнего пояса должны быть одинаковыми.

Максимальное расчетное усилие в нижнем поясе согласно табл. 8 принимаем по элементу 7-9 N = 540,7 кН.

Площадь сечения растянутой напрягаемой арматуры:

где - коэффициент, учитывающий условия работы высокопрочной арматуры при напряжениях выше условного предела текучести [4].

Принимаем 4 канатов Ø 15 класса К-7 .

Напрягаемая арматура окаймлена хомутами, выполненными в виде встречно поставленных П-образных сеток. Продольная арматура сеток из стали ВрI (6 Ø 5 ВрI с ).

Рисунок 14 – Эскиз армирования нижнего пояса

Суммарный процент армирования:

– ширина сечения нижнего пояса, см;

- высота сечения нижнего пояса, см.

Приведенная площадь поперечного сечения без учета ненапрягаемой арматуры:

где - отношение модулей упругости арматуры и бетона.

5.3.2 Потери предварительного натяжения арматуры и усилия обжатия

Назначаем величину начального предварительного напряжения арматуры (без учета потерь):

Принимаем .

При натяжении арматуры механическим способом на упоры стенда должны выполняться условия:

Первые потери:

1) От релаксации напряжений арматуры:

2) От разности температур напрягаемой арматуры и натяжных устройств:

где - разность температур напрягаемой арматуры и натяжных устройств, С⁰.

3) От деформации анкеров:

где - смещение стержней в инвентарных зажимах, см;

- расстояние между наружными гранями упоров стенда, см.

4) - трение арматуры при ее натяжении отсутствует.

5) - натяжение производится на упоры стенда.

6) От быстронатекающей ползучести бетона.

Предварительно находим напряжение с учетом первых пяти потерь:

Усилие обжатия:

Напряжение в бетоне на уровне центра тяжести напрягаемой арматуры:

Передаточная прочность бетона:

где В=40 – класс бетона, МПа.

Принимаем .

Первые потери:

Усилие обжатия с учетов всех первых потерь:

Вторые потери:

8) От усадки бетона .

9) От ползучести бетона.

Так как потери от быстронатекающей ползучести малы, то для определения не производим перерасчет сжимающих напряжений в бетоне от обжатия, оставляем отношение .

Вторые потери:

Полные потери:

Усилие обжатия с учетом полных потерь:

5.3.3 Расчет по образованию и раскрытию трещин

Для конструкций 3-й категории трещиностойкости расчет ведется на действие нагрузок при коэффициенте надежности по нагрузке γ_f = 1, что соответствует нормативным нагрузкам N_n = 491 кН, N_nl = 485,17 кН.

Расчетный разброс напряжений при механическом способе натяжения:

где - число стержней напрягаемой арматуры в сечении нижнего пояса.

Принимаем . Коэффициент натяжения:

Усилие предварительного обжатия с учетом полных потерь:

Усилие, воспринимаемое сечением при образовании трещин:

где - коэффициент, учитывающий снижение трещиностойкости вследствие жесткости узлов фермы.

Условие трещиностойкости соблюдается, расчет по раскрытию трещин не производится.