12. Почему в качестве напрягаемой арматуры не применяют мягкую сталь? Почему в обычных конструкциях не применяют твердую сталь?

П очему не применяют мягкую сталь? Не потому, что она “мягкая“, а потому, что у нее низкая прочность. Если ее натянуть даже до предела текучести, то со временем от воздействия усадки, ползучести бетона и других причин от преднапряжения почти ничего не останется, арматура “потеряет” свои начальные напряжения почти полностью. Тем не менее “мягкую” сталь класса А-III можно использовать в качестве преднапряженной арматуры, если ее заранее натянуть (вытянуть) до напряжений 450…500 МПа, превышающих предел текучести, а затем отпустить. После такой процедуры прежняя площадка текучести исчезает, а новая, очень небольшая площадка находится примерно на 1/3 выше прежней (рис. 16). Такая сталь называется “сталью, упрочненной вытяжкой” и обозначается А-IIIв.

Почему не применяют твердую сталь? У “твердых” (высокопрочных) сталей расчетные сопротивления достигают 1000 МПа и более, в то время как при допустимом раскрытии трещин на ширину 0,2...0,3 мм напряжения в арматуре составляют всего 250...350 МПа. Ясно, что при таких напряжениях прочностные возможности высокопрочной арматуры используются слабо, поэтому ее применение попросту неэффективно.

13. Чем ограничивается величина преднапряжений в арматуре? с какой целью потери напряжений разделяют на первые и вторые? Зависят ли потери напряжений от способа натяжения?

Чем ограничивается величина преднапряжений в арматуре? Верхний предел _sp ограничивается расчетным сопротивлением стали для 2-й группы предельных состояний R_s,ser (численно равным нормативному сопротивлению R_sn). При этом, чтобы избежать обрыва арматуры при случайном ее перенапряжении, учитывается возможное отклонение р проектной величины _sp, поэтому _sp  R_s,ser  р. Другой предел ограничивается величиной 0,3R_s,ser + p, ниже которого преднапряжение бессмысленно. Значения р даны в Нормах проектирования.

С какой целью потери напряжений разделяют на первые и вторые? Первые потери проявляются в процессе изготовления, до окончания обжатия бетона (от начала до конца изготовления – цикл). Вторые – после изготовления, до начала эксплуатации конструкции. Формулы второго периода подстроены под идею того, что от момента изготовления до начала эксплуатации пройдет не больше 100 дней. Если больше – конструкция требует пересчета. Разделяют периоды потому, что преднапряженная конструкция в разные периоды испытывает разные нагрузки, на действие которых необходимо проверять прочность и трещиностойкость. Сразу после изготовления – силу обжатия и собственный вес при подъеме или перевозке. В это время в напрягаемой арматуре проявились только первые потери, сила обжатия еще велика, а прочность бетона мала. К началу эксплуатации проявились и первые, и вторые потери, сила обжатия уменьшилась, а прочность бетона выросла и достигла проектного значения.

Зависят ли потери напряжений от способа натяжения? Да, зависят. При натяжении на упоры к первым потерям относят потери от релаксации напряжений стали ₁, от перепада температуры ₂ (при натяжении на упоры стенда), от деформации анкеров ₃, от трения арматуры об огибающие приспособления ₄, от деформации формы ₅ (при неодновременном натяжении на упоры формы) и от быстронатекающей ползучести ₆, а ко вторым – потери от усадки ₈ и длительной ползучести бетона ₉. При натяжении на затвердевший бетон релаксация напряжений стали и полная ползучесть бетона проявляются уже после обжатия, поэтому к первым потерям относят только потери от деформации анкеров ₃ и от трения о стенки каналов (или о поверхность бетона) ₄, а ко вторым – потери от релаксации ₇, от усадки ₈, от ползучести ₉ и некоторые другие, связанные с особенностью самой конструкции.