4.5. Предварительное напряжение с помощью распорных устройств

Как было отмечено, применяя затяжки и шпренгели, можно от сил преднапряжения получить в балках разгружающие моменты, но при этом

72

сечения балок дополнительно обжимаются, что является побочным отрица­тельным фактором. Этого можно избежать, если вводить вблизи верхнегопояса балок жесткие распорные элементы.

Действительно, если балку деформировать выгибом вверх (рис. 4.6), затем присоединить к нижним упорам балки затяжку, а в верхней части сечения — жесткий элемент, например, из двух уголков на высоко­прочных болтах, то при снятии сил выгиба балка остается предварительно-напряженной, затяжка — растянутой, а жесткие элементы — сжатыми. Усилия в затяжке и распорном элементе создают пару сил, выгибающую балку вверх, что гораздо эффективней, чем при постановке одной затяжки. Кроме того, в средней части балки значительно уменьшаются сжимающиенапряжения.

Другой пример: на рис. 4.7 представлена схема балки со шпренге-лем, стойка которого упирается верхним концом в распорный элемент. Пе­редаваемая реакция через стойку на вершину распорного элемента вызыва­ет растяжение верхней полки балки. Затяжка обжимает нижнюю часть бал­ки, а распорный элемент растягивает верхнюю часть, что способствует повышению эффективности предварительного напряжения [79].

73

На рис. 4.8 изображена шпренгельная балка с распорными элемен­тами вблизи опорных сечений. Концы затяжек шпренгелей закреплены в вершины распорных устройств, выполненных из жестких элементов. При натяжении затяжек распрямляются двухзвеньевые распорные элементы, растягивая опорные зоны стенки балки. В итоге уменьшается толщина стен­ки балки.

Распорные устройства могут принадлежать оголовкам колонн. На­ми предложен способ преднапряжения балки [80] заключающийся в ис­пользовании арочного распорного элемента, прикрепленного к оголовку колонны и контактирующего с упорами балки (рис. 4.9). При натяжении болтов тарировочными ключами опорные ребра балок загружают распор­ный элемент, который, распрямляясь, передает горизонтальные силы на упоры балок, выгибая их вверх. Таким образом, вместе с монтажом балокосуществляется их предварительное напряжение.

74

4.6. Деформирование отдельных элементов сечения двутавровых балок

Авторами работы [70] проанализированы восемь вариантов пред­варительного напряжения составных двутавровых балок, осуществляемого растяжением или сжатием полок, растяжением или выгибом стенок балок перед их соединением в единое сечение. Проведено сопоставление приведенных затрат для балок пролетами 6, 12, 18 и 24 и при действии равномер­ной погонной нагрузки от 5 до 70 кН/м. Вертикальный относительный про­гиб и величина выгиба при преднапряжении принимались не более 1/250пролета. По результатам исследования авторами сделаны следующие выво­ды:

1. Наиболее эффективным является сжатие верхней и растяжение нижней полок перед их присоединением к стенке (рис. 4.10).

75

2. Близким по эффективности является выгиб стенки в направле­нии, обратном прогибу, и последующее присоединение полки.

3. Более технологичен способ, при котором к растянутой стенке прикрепляют верхнюю полку, а затем, после снятия усилий напряжения в стенке, присоединяют растянутый нижний пояс.

2. В других способах эффект получается меньше.

Следует добавить, что указанные способы предварительного на­пряжения применимы только при возможности качественного выполнения и высоком технологическом обеспечении в заводских условиях.