Вопросы для самоконтроля

1. На какие группы можно разделить технологические подходы реализации идеи предварительного напряжения.

2. Как классифицируются предварительно напряженные конструкции по принципу действия напряженного армирования.

3. Перечислите методы создания предварительного напряжения в конструкциях.

4. Перечислите способы создания предварительного напряжения в конструкциях.

5. Какие эффекты позволяет получить предварительное напряжение железобетонных конструкций.

6. Почему высокопрочную арматуру не эффективно использовать без предварительного напряжения?

Лекция 20. Потери предварительного напряжения

20.1. Назначение величины предварительного напряжения

Общим требованием при назначении величины предварительного напряжения является создание такого натяжения арматуры, которое приводило бы к оптимальному напряженному состоянию бетона и арматуры в конструкции при ее работе в эксплуатационной стадии.

При расчете предварительно напряженных элементов в расчете учитывается предварительное напряжение в арматуре и , отвечающее такому состоянию конструкции, когда под действием усилия предварительного обжатия и внешних нагрузок напряжение в бетоне на уровне напрягаемой арматуры были равны нулю. Поэтому полные деформации арматуры в предельном состоянии могут определяться как сумма начальных деформаций, созданных на стадии предварительного натяжения (с учетом потерь) и приращения деформаций растянутой зоны конструкции в предельном состоянии.

Нормы по проектированию железобетонных конструкций устанавливают следующие условия назначения величины предварительного напряжения

(20.1а) (20.1б)

где s_0,max – начальное контролируемое предварительное напряжение арматуры;

р – максимально допустимое отклонение значения предварительного напряжения, вызванное технологическими причинами;

f_pk – нормативное сопротивление напрягаемой арматуры.

Верхний предел (0,9f_pk) назначается с тем, чтобы при натяжении деформации арматуры не выходили в область больших неупругих деформаций и не произошел бы ее разрыв. Нижний предел (0,3f_pk) обеспечивает минимальный уровень предварительного напряжения с учетом проявления потерь. При этом величину предварительного напряжения s_0,max назначают с учетом максимально допустимых отклонений, которые могут возникнуть по технологическим причинам в процессе натяжения. При механическом способе натяжения отклонение р принимают равным 0,05s_0,max, а при электротермическом или комбинированном – определяют в зависимости от длины натягиваемого стержня по формуле (l – расстояние между наружными гранями упоров в м, а p – в МПа). При автоматизированном натяжении арматуры значение числителя 360 заменяется на 90.

Напряжения в арматуре самонапряженных конструкций следует рассчитывать из условия равновесия с напряжениями (самонапряжением) в бетоне. Самонапряжение бетона в конструкции определяется исходя из марки бетона по самонапряжению с учетом коэффициента армирования сечения, расположения арматуры в бетоне (одно-, двух-, трехосное армирование), условий расширения напрягающего бетона в конструкции, а также в необходимых случаях — потерь от усадки и ползучести бетона при загружении конструкции.

Предельную величину предварительного напряжения _s,CE в рабочей арматуре, определяемую в момент снижения величины самонапряжения в бетоне на уровне арматуры до нуля от действия усилий, вызванных соответствующей комбинацией нагрузок, следует назначать из условий:

— для арматуры, имеющей физический предел текучести

_s,CE = _s,CE0 + _E_CE  f_yk (20.2)

— для арматуры, не имеющей физического предела текучести

_s,CE = _s,CE0 + _E_CE  0,9f_pk  (20.3)

где _s,CE0 — предварительное напряжение в арматуре, вызванное деформациями расширения напрягающего бетона;

_CE — самонапряжение бетона в конструкции на уровне центра тяжести ограничивающей рабочей арматуры;

_E = E_s/E_cm. (20.4)