5. Цели и способы создания предварительного напряжения ж/б конструкций. Потери предварительного напряжения.

Предварительное напряжение ж/б конструкций производится в следующих целях:

1. повышение трещиностойкости конструкции, увеличение нагрузок, при которых образуются трещины, уменьшение ширины раскрытия трещин;

2. уменьшение деформаций (прогибов, перемещения);

3. снижение расхода стали за счет использования высокопрочной арматуры.

Предварительное обжатие конструкций выполняют в основном двумя способами: натяжением арматуры на упоры (до бетонирования) и на бетон (после бетонирования и затвердения бетона).

При натяжении арматуры на упоры усилия натяжения арматуры временно передают на специальные упоры жестких стендов, матриц или на форму.

При натяжении арматуры на бетон прочность бетона к моменту обжатия конструкции принимают не менее прочности .

При производстве предварительно напряженных конструкций получили распространение четыре метода предварительного натяжения арматуры;

Механический сущность его заключается в том, что необходимое относительное удлинение ( , где - абсолютно удлинение) арматуры соответствующее заданному предварительному натяжению в ней ( ) получают вытяжкой арматуры натяжными механизмами (гидравлические и винтовые домкраты, грузовые устройства с системой блоков, рычагов и оттяжек и т. д.) посредством технологических или комбинированных зажимов.

Он пригоден при натяжении арматуры как на упоры, так и на бетон. Механическим способом чаще всего натягивают канатную, пучковую и проволочную арматуру.

Основные преимущества механического способа натяжения заключаются в точности и быстроте получения заданных предварительных напряжений в арматуре. Основные недостатки: достаточно дорогое натяжное оборудование и сложность производства работ.

Сущность электротермического метода заключается в том, что необходимое относительное удлинение арматуры, соответствующее заданному напряжению в ней получают электрически нагревом арматуры до соответствующей температуры.

Концы нагретой арматуры надежно анкеруют в упорах формы или стенда, препятствующих ее укорочению при охлаждении, что создает предварительное напряжение.

После приобретения бетоном передаточной прочности анкеры отпускают и арматура, стремясь сократиться до первоначального состояния, обжимает бетон с заданным напряжением.

Комбинированный метод представляет собой совокупность механического и электротермического методов натяжения арматуры. Усилие механического натяжения при этом принимают не более 25-30% от общего усилия натяжения арматуры, что полностью исключают обрывы арматуры. В этом заключается главное преимущество комбинированного метода натяжении арматуры. Комбинированным методом целесообразно натягивать высокопрочную проволочную, канатную, пучковую арматуру.

Натяжение арматуры на упоры производят механическим, электротермическим или комбинированным методами, а на бетон – только механическим способом.

Физико-механический метод сущность его заключается в самонапряжении ж/б конструкций вследствие использования энергии расширяющегося цемента ВРЦ. Опыты показали, что бетоны на таком цементе после достижения прочности 15-20 МПа, обеспечивающей достаточное сцепление бетона тс арматурой, расширяясь, вынуждают удлиняться арматуру. В ней создаются предварительные напряжения, обжимающие бетон.

Предварительное напряжение арматуры после отпуска натяжных устройств с течением времени постепенно снижается на величину потерь вследствие постепенного уменьшения начального относительного удлинения арматуры.

Потери предварительного напряжения происходят как при натяжении арматуры на бетон, так и на упоры и могут достигать значительной величины – около 30% начального предварительного напряжения.

В целях уточнения расчетов полные потери предварительного напряжения разделяют на две группы - первые потери, происходящие до обжатия бетона, и - вторые потери, происходящие после обжатия бетона. Во всех случаях величину полных потерь принимают не менее 100 МПа.

Первые потери.

1. Потери от релаксации напряжений арматуры при натяжении на упоры развиваются в течение 5-7 суток и зависят от вида арматуры, способа ее натяжения величины предварительного натяжения.

2. Потери от температурного перепада при тепловой обработке конструкций принимают равным , где - разность между температурой арматуры и упоров стенда.

3. Потери от деформации анкеров, расположенных у натяжных устройств, вследствие сжатия шайб, прокладок, смятия высаженных головок и деформаций самих анкеров. Их учитывают только при механическом способе натяжения арматуры. .

4. Потери от трения арматуры об огибающие приспособления при натяжении на упоры .

5. Потери от деформации стальной формы при изготовлении конструкции . При отсутствии данных о конструкции форм принимают

6. Потери от быстронатекающей части ползучести бетона происходят в процессе обжатия элемента усилиями арматуры, натягиваемой на упоры .

Вторые потери

7. Потери от релаксации напряжений арматуры при натяжении не бетон принимают равным потерям при натяжении на упоры .

8. Потери от усадки тяжелого бетона, вызывающей укорочение элемента .

9. Потери от ползучести бетона в возрасте не менее 100 суток, вызывающей укорочение элемента .

10. Потери от смятия бетона под витками спиральной или кольцевой арматуры учитывают только в конструкциях цилиндрической формы, подвергаемых обжатию навивкой арматуры на затвердевший бетон.

11. Потери от деформаций обжатия стыков между блоками сборных конструкций, которые обжаты арматурой, натягиваемой на бетон.