32. Коэффициент точности натяжения

Предварительное напряжение в арматуре вводят в расчет с коэффициентом точности натяжения арматуры, который относится к IV группе коэффициентов надежности метода расчета сечений по предельным состояниям:

Знак «+» принимают для учета преднапряжения для стадий изготовления и монтажа элемента (рис. 13).

Рис. 13. Стадия обжатия

Знак «-» принимают для стадии эксплуатации.

При определении потерь предварительного напряжения арматуры, а также при расчете по раскрытию трещин и по деформациям значение .

33. Усилие предварительного обжатия бетона. Напряжения в бетоне при обжатии.

Усилие предварительного обжатия бетона принимают равным равнодействующей усилий в напрягаемой и ненапрягаемой арматуре:

Эксцентриситет усилия относительно центра тяжести приведенного сечения определяют из условия равенства моментов равнодействующей и составляющей:

Чтобы определить напряжения в сечениях предварительно напряженных железобетонных элементов в стадии I до образования трещин, рассматривают приведенное бетонное сечение, в котором площадь сечения арматуры заменяют эквивалентной площадью сечения бетона. Исходя из равенства деформаций арматуры и бетона, приведение выполняют с использованием модулей упругости двух материалов . Площадь приведенного сечения элемента составит:

,

где А – площадь за вычетом площади сечения каналов и пазов.

Рис. 16. Схема усилий предварительного напряжения в арматуре

в поперечном сечении железобетонного элемента

При обжатиии в бетоне развиваются неупругие деформации, эпюра нормальных напряжений приобретает криволинейное очертание. В упрощенной постановке напряжения в бетоне при обжатии определяют в предположении упругой работы сечения и линейной эпюры напряжений:

Длину зоны передачи предварительного напряжения на бетон для арматуры без дополнительных анкерующих устройств определяют по формуле:

где – предварительное напряжение в напрягаемой арматуре с учетом первых потерь;

– сопротивление сцепления напрягаемой арматуры с бетоном, отвечающее передаточной прочности бетона;

– коэффициент, учитывающий влияние вида поверхности арматуры (1,7 ÷ 2,5);

– площадь и периметр стержня арматуры

34. Стадии деформирования при натяжении арматуры на упоры

При испытании предварительно напряженных элементов трещины наблюдаются незадолго перед разрушением, и интервал между в стадии II и в стадии III во много раз меньше, чем в обычном железобетонном элементе.

Сначала арматуру укладывают в форму (состояние 1) и натягивают на величину начального контролируемого напряжения (состояние 2). Затем элемент бетонируют и выдерживают в форме до приобретения бетоном необходимой прочности; в это время вследствие релаксации стали и податливости зажимов начальное напряжение в арматуре падает (состояние 3).

При освобождении с упоров арматура стремится восстановить свою первоначальную длину и благодаря сцеплению с бетоном, сокращаясь, обжимает бетон; при этом происходит падение напряжения в арматуре (состояние 4).

Вследствие усадки и ползучести бетона происходят последующие потери напряжений арматуры и соответствующие им потери напряжений в бетоне (состояние 5). Установившееся напряжение в арматуре до загружения элемента с учетом полных потерь равно:

После загружения постепенно возрастающей нагрузкой предварительное обжатие бетона погашается (состояние 6), и при напряжении бетона, равном нулю, напряжение арматуры равно . Последняя составляющая получилась из условия совместности арматуры и бетона, т.е.

Для состояния Iа НДС , т.е.

Напряжение в напрягаемой арматуре перед образованием трещин равно (состояние 7).

Следовательно, по сравнению с обычным железобетоном напряжение в арматуре увеличилось на . Этим и обуславливается значительно более высокая трещиностойкость.

После образования трещин в бетоне (стадия II НДС) в сечении с трещиной все усилие воспринимается арматурой, и по мере увеличения нагрузки трещины раскрываются.

При дальнейшем увеличении нагрузки напряжение арматуры доходит до предельного (состояние 8), наступают разрыв арматуры и разрушение (стадия III НДС).