Лекция 22. Требования по конструированию предварительно напряженных железобетонных конструкций

22.1. Общие положения

Предварительно напряженные конструкции необходимо проектировать с учетом следующих конструктивных требований:

• технологических – размещение арматуры, позволяющей качественно уложить бетонную смесь; учет унификации и особенностей устройства опалубочных форм;

• конструктивных – обеспечение выполнения требований работы конструкции по двум группам предельных состояний на всех стадиях работы;

• экономических – выбор рациональной формы поперечного сечения, класса бетона, арматуры, обеспечение защитного слоя бетона, гарантирующего долговечность конструкции.

22.2. Размещение арматуры в сечении

Расстояния в свету между стержнями (при натяжении арматуры на упоры) или оболочками канатов напрягаемых элементов при натяжении на бетон по высоте и ширине сечения должны назначаться с учетом направления, удобства укладки и уплотнения бетонной смеси, степени местного обжатия бетона, габаритов натяжного оборудования, концевых анкеров (табл. 22.1).

 Таблица 22.1.

Условия расположения напрягаемой арматуры в сечении

Расположение арматуры (канатов) в сечении		Способ натяжения арматуры
		вид арматуры
		проволока	канаты	стержни
		на упоры
	с³	Æ, 20, dg+5	Æ, 50, dg+5	Æ, 50, dg+5
	с1³	Æ, 10, dg	Æ, 10, dg	Æ, 20, dg
	с2³	Æ, dg+5, 20	Æ, 25, dg+5	Æ, dg+5, 20
		на бетон
		расположение в каналах
	с³	Æk, 50	dg+5	bk, hk
	с1³	Æk, 50	dg+5	bk, 0,5 hk
	с2³	Ædk, 40	dg+5	bk
dg – максимальный размер крупного заполнителя; Æk – диаметр круглого канала; bk, hk – ширина и высота прямоугольного канала.

При стесненных условиях допускается располагать стержни попарно (без зазора между ними). Такая пара стержней при назначении расстояния между стержнями (С_i) или длины анкеровки должна рассматриваться как условный стержень диаметра (где Æ₁ и Æ₂ – диаметры сближенных попарно стержней, см. рис. 21.1).

Рис. 22.1. Расстояние между стержнями арматуры при ее установке в стесненных условиях

22.3. Защитный слой бетона

Толщина защитного слоя бетона определяется из условия обеспечения прочности бетона в процессе его обжатия и долговечности конструкции при дальнейшей эксплуатации.

Защитный слой бетона может отсутствовать (например, при натяжении арматуры на бетон и ее расположении вне бетонного сечения) при условии защиты предварительно напряженной арматуры от коррозии иными способами.

Минимальное расстояние от поверхности предварительно напряженной арматуры или от грани каналов, в которые она уложена, до ближайшей поверхности бетона (защитный слой бетона) в зависимости от вида арматуры, установленной в сечении в расчетном сечении железобетонной конструкции должно быть не менее значений, указанных в таблице 22.2.

Таблица 22.2.

Минимально допустимая толщина защитного слоя бетона

Показатель	Класс по условиям эксплуатации
	ХО	ХС1	ХС2, XC3, XC4	XD1, XD2,XD3, XF1, XF2, XF3, XF4	XA1	XA2	XA3
Минимальный размер защитного слоя	20	30	35	50	35	40	50

Толщину защитного слоя бетона у торцов предварительно напряженных элементов на длине зоны передачи напряжений принимают не менее:

• для стержневой арматуры класса S800 – 3Æ и не менее 40 мм;

• для арматурных канатов – 2Æ и не менее 30 мм.

Допускается устанавливать величину защитного слоя бетона у торцов элементов на длине зоны передачи напряжений такой же величины, как в пролете, если

• опорная реакция передается через стальную закладную деталь и предусмотрено косвенное армирование;

• в плитах, панелях, настилах у торцов устанавливается дополнительная поперечная арматура.

Защитный слой бетона из условия обеспечения качественной укладки и уплотнения бетонной смеси не может быть меньше размера крупного заполнителя плюс 5 мм.

Допускается уменьшение величины защитного слоя бетона на 5 мм для сборных конструкций, изготавливаемых на производстве, где действует сертифицированная система контроля качества.

Для предварительно напряженных конструкций, с натяжением арматуры на бетон, защитный слой бетона должен быть не менее 40 мм и не менее (рис. 22.2):

• диаметра канала;

• ширины канала или половины высоты (если он прямоугольный);

• максимального размера крупного заполнителя (d_q) плюс 5 мм;

• не менее значений, приведенных таблицы 21.4.

Рис. 22.2. Расположение напрягаемых элементов в сечении при натяжении на бетон

Концы напрягаемой арматуры или анкера должны быть защищены от коррозии специальным долговечным антикоррозионным покрытием, цементным раствором (d ³ 15 мм).