5.1.3. Конструктивні особливості попередньо напружених конструкцій
У попередньо напружених елементах, що працюють на згинання, арматуру розташовують також відповідно до епюри згинальних моментів і поперечних сил від зовнішнього навантаження. Застосування криволінійної попередньо напружуваної арматури (рис. 5.4, а) з відгинанням частини робочої арматури поблизу опор значно підвищує міцність і тріщиностійкість нахилених перерізів. У разі виготовлення конструкції з натягуванням арматури на упори також можна відігнути частину напружуваних стержнів за допомогою огинальних пристроїв (рис. 5.4, г).
Проте таке армування не технологічне при виготовленні конструкції у заводських умовах, а тому більш поширені конструкції з прямолінійним розташуванням попередньо напружуваної арматури (рис. 5.4, б).
Для забезпечення тріщиностійкості стиснутої від навантаження зони під час обтискання арматурою розтягнутої, в першій встановлюють (якщо це необхідно) також попередньо напружувану арматуру в кількості 15...25% від площі розтягнутої попередньо напруженої арматури.
Для елементів, що працюють на згинання, у разі застосування арматури А-IV...A-VII досить ефективним є мішане армування. У цьому випадку частину високоміцної арматури попередньо не напружують, що дає можливість розташувати її відповідно до епюри згинальних моментів, тобто обривати на ділянках, де вона не потрібна за розрахунком (рис. 5.4, д). За рахунок цього знижується витрата сталі на армування елемента.
Двотавровий переріз найраціональніший для попередньо напружених елементів, що працюють на згинання. Розширення нижньої полиці пояснюється потребою розмістити напружувану арматуру і забезпечити міцність перерізу під час передавання попереднього напруження з арматури на бетон.
Рис. 5.4. Армування попередньо напружених балок напружуваною арматурою: а – у разі натягування на бетон; б – у разі натягування на упори одиночної арматури; в – те саме, подвійної; г – те саме, з відгином частини арматури біля опор; д – розташування арматури в розтягнутій зоні перерізу в разі армування попередньо напруженого елемента стержнями періодичного профілю або канатами; е – те саме, дротом класу Вр-ІІ; ж – те саме, пучками або стержнями при розташуванні арматури в каналах; 1 – обвідний пристрій; 2 – ненапружувана арматура; 3 – канали; 4 – попередньо напружувана арматура
Рис. 5.5. Армування кінців попередньо напружених плит та балок: а – багатопорожнинного настилу; б – ребристої плити перекриття; в – попередньо напруженої балки; 1 – зварна сітка; 2 – попередньо напружена арматура; 3 – анкерні стержні закладної деталі; 4 – зварні сітки-гребінки; 5 – додаткова поперечна арматура на порі; 6 – зварна сітка на довжині l=2h
Захисний шар бетону і відстань між попередньо напруженими стержнями в конструкціях з натягуванням арматури на упори по довжині їх прольоту приймають такими ж, як і у елементах без попереднього напружування (рис. 5.4 д, е та ж). Для натягування арматури на бетон відстань від поверхні елемента до внутрішньої поверхні каналу приймають не менш як 40 мм і не менше від величини діаметра каналу, а відстань у просвіті між каналами – не менше від величини його діаметра і не менш як 50 мм (рис. 5.4, ж).
У попередньо напружених балках та плитах важливе значення має конструювання приопорних ділянок у зоні передавання зусилля попереднього напружування, де в момент передавання зусилля з арматури на бетон виникають значні місцеві стискувальні і розтягувальні напруження, що призводить до появи горизонтальних тріщин. Тому ці ділянки підсилюють, збільшуючи розміри перерізу на опорах, потовщуючи захисний шар бетону, а також встановлюючи додаткову поперечну попередньо напружувану або ненапружувану арматуру (рис. 5.5). Товщину захисного шару біля кінців попередньо напружених елементів приймають не менш, як 40 мм для стержньової арматури і 20 мм для арматурних канатів.