Общие принципы конструирования предварительного напряженных конструкций такие же, как для элементов без предварительного напряжения.
Для элементов центрально растянутых, центрально сжатых, а также внецентренно растянутых с малым эксцентриситетом продольной силы можно принимать прямоугольное сечение
Для изгибаемых элементов, внецентренно сжатых и внецентренно растянутых с большим эксцентритетом следует применять сечения с развитой растянутой и сжатой зонами бетона, двутавровые или тавровые с полкой, расположенной в сжатой зоне.
Продольную ненапрягаемую арматуру следует располагать ближе к наружной поверхности конструкция, чем напрягаемую, так, чтобы напрягаемая арматура оказалась внутри контура поперечной арматуры (хомутов).
В элементах с продольной арматурой, натягиваемой на бетон и располагаемой в каналах, толщина защитного слоя от поверхности канала должна составлять не менее 20мм. при расположении в одном канале пучков, прядей или стержней толщина защитного слоя должна составлять для боковых стенок не менее 80, а для нижних не менее 60мм.
Зазоры в свету могут отдельными натягиваемыми стержнями, пучками и прядями должны быть не менее диаметра арматуры и не менее 25мм.
Для обеспечения надежности передачи обжимающего усилия на бетон у концов предварительно напряженных конструкций устанавливают косвенную арматуру в виде сварных сеток
Предварительно напряженные железобетонные конструкции рассчитывают как и элементы без предварительного напряжения по двум группам предельных состояний. При расчете по первому предельному состоянию кроме общего расчета прочности проверяют местную прочность бетонных элементов от воздействия сосредоточенных усилий напрягаемой арматуры. Проверяют также прочность элемента при его обжатии, транспортировании, монтаже.
При расчете деформаций учитывают обратный выгиб конструкций от предварительного обжатия бетона.
При расчете трещиностойкости предварительно напряженные конструкции в зависимости от требуемой долговечности, условий работы и вида применяемой арматуры подразделяют на три категории.
К 1 категории относятся конструкции, в которых необходимо обеспечить непроницаемость (напорные трубы, резервуары). Расчет трещиностойкости
(по образованию трещин) таких конструкций производят на воздействие растянутых напряжений (постоянных, длительных и кратковременных при коэффициентной надежности по нагрузки yf >1) в сочетание с предварительным напряжением. В конструкциях первой категории не допускается образование нормальных, наклонных и продольных трещин.
Ко 2-ой категории относят конструкции, в которых при расчетных нагрузках допускается образование трещин, а при нормативных нагрузках допускается ограниченное по ширине непродолжительное раскрытие нормальных и наклонных трещин.
К 3-ей категории относят конструкции, в которых при нормальных нагрузках допускается образование трещин. Предельно допускаемая ширина
раскрытия трещин меняется в зависимости от категории и составления 0,1-0,4мм.
Предварительное напряжение арматуры - это процесс натяжения стальной арматуры (обычно используется в строительстве) до момента, когда она достигает определенной степени напряжения перед бетонированием. Этот процесс выполняется для улучшения прочности и устойчивости бетонных конструкций.
Предварительное напряжение арматуры можно осуществить несколькими способами, такими как:
Метод натяжения арматуры с использованием тяговых стержней и гайки. Этот метод включает в себя натяжение арматуры с помощью специального оборудования и закрепление ее в нужном положении с помощью гаек.
Метод использования предварительно напряженных стропил или проволоки. В этом случае арматура может быть натянута с использованием предварительно напряженных элементов, таких как стропила или проволока.
Метод использования предварительно напряженных пластин. Пластины с предварительным напряжением могут быть установлены в бетонных элементах, чтобы предоставить дополнительную прочность.
Предварительное напряжение арматуры помогает увеличить несущую способность бетонных конструкций и снизить возможность разрушения под нагрузкой. Этот процесс широко используется в строительстве мостов, дорог, жилых зданий и других инфраструктурных объектов.
При проектировании конструкций предварительного напряжения назначают с учетом механических свойств арматурной стали. Контролируемые напряжения должны быть не > предела упругости стали, но и не слишком низкими, так как слабо натянутая арматура будет малоэффективной.
В напрягаемой арматуре Gsp u G/sp соответственно в напрягаемой арматуре S и S/ назначают с учетом предварительного напряжения при этом необходимо выполнить следующие условия для стержневой и проволочной арматуры.
Gsp+∆Gsp≤Rs,сеч и Gsp-∆бsp≥0,3Rs,сеч
При механическом способе натяжения арматуры принимают ∆Gsp=0,05бsp, a при электротермическом способе натяжения, МПа
∆Gsp=30+360/L, где L-длина натягиваемого стержня(м). предварительное напряжение Gcon и Gcon/ за вычетом потерь предварительного напряжения.
Начальные предварительные напряжения в арматуре не остаются постоянными, с течением времени они уменьшаются вследствие ряда причин. Напряжения падают как и при натяжение арматуры на упоры, так и при натяжении на затвердевший бетон. Различают первые потери предварительного напряжения в арматуре, происходящие при изготовление элемента и обжатии бетона, и вторые потери, происходящие после обжатия бетона.
1.От релаксации напряжения в арматуре при натяжении, они зависят от способа натяжения и вида арматуры:
при механическом способе натяжение, МПа: высокопрочной арматурной проволоки и канатов:
G1=[0,22(Gsp/Gs,сеч)-0,1]*Gsp;
Стержневой арматуры:
G1=0,1Gsp-20
Если вычисление значения потерь от релаксации напряжений оказываются отрицательными, их следует принимать равными нулю.
2.От температурного перепада, то есть от разности температуры натянутой арматуры в зоне нагрева и устройства, воспринимающего усилия натяжения при прогреве бетона:
Для бетонов классов В15…В40 G2=1,2∆t.
Для бетонов классов В45 и выше G2=1,0∆t,
где ∆t- разность может температурой нагреваемой арматуры и неподвижных упоров( все зоны нагрева), воспринимающих усилие натяжения ,0С; при отсутствии точных данных принимают ∆t=650С.
3.От деформации анкеров расположенных головок, смещения стержней в зажимах или захватах.
G3=( ∆e/e)Es, где ∆e- обжатие отпрессованных шайб, снятие высаженных головок, принимаемое равным 2мм; e-длина нагреваемого стержня; Es- модуль упругой арматуры.
4.От трения арматуры о стенки каналов или о поверхность бетона конструкций при натяжение на бетон: G4
От деформации стальной формы при изготовлении предварительного напряжения железобетонной конструкций:
G5=תּ(∆e/e)*Es, где
תּ-коэффициент определенного по формуле
תּ=(n-1)/2n
e- расстояние между наружными гранями упоров
∆e- сбилижение упоров на линии действия усилия p, определяемое из расчета деформации формы, n- число натягиваемых стержней.
6. Потери от ползучести бетона, зависит от класса бетона, развиваются они первые 2-3 часа после обжатия.
G0=40(Gвр/Rвр), где
Gвр- сжимающие напряжения в бетоне в стадии предварительного обжатия.
7. Потери от релаксации напряжения. Релаксацией называется уменьшение напряжений без изменения деформаций, обусловленные структурой стали. Эти потери принимаются такими же, как и при натяжении на упоры, то есть G7=G1 .
8. От усадки бетона и укорочения элемента (зависят от вида бетона, способа натяжения арматуры) G8
9. От ползучести бетона G9
Суммарные потери Gsn=Gsn1+Gsn2; во всех случаях их нужно принимать не < 100 МПа.
При работе центрально-растянутых элементов под нагрузкой, как и изгиб элементов, различают три стадии напряженного состояния: стадия 1-ая- до образования в бетоне трещин , стадию 2-ую- после образования трещин и стадию 3-тью – разрушение.
К моменту разрушения элемент оказывается рассеченным сквозными трещинами. В соответствии с этим в растянутом бетоне на растяжение не учитывают, а продолжительная сила воспринимается только напрягаемой арматурой Asp и ненапрягаемой арматурой As. Прочность центрально-растянутой элемента будет обеспеченна при выполнение условия
N≤∂sб*Rs*Asp+Rs*As,
Где ∂sб- коэффициент, учитывающий работу высокопрочной арматуры при напряжениях выше условного предела текучести.
Расчет по образованию трещин. Трещиностойкость центрально-растянутых предварительных напряжений элементов 1 и2 категория будет обеспечена при соблюдение условия
N≤Nт, где
N- для конструкций 1-ой категории трещин- усилие от расчетного напряжения; для конструкций 2-ой категории усилие от нормативного напряжения.
Nт –усилие, воспринимаемое элементом перед образованием трещин.
Прогибы предварительно напряженных изгибающих элементов, не имеющих трещины в растянутой зоне, определяется по формуле:
f=5/384*gн*L4/Bк, где
Bk- жесткость
Bk=0.85*E*I(I=в*h3/12)
E – модуль упругости бетона
Что бы оставить комментарий войдите
Комментарии (0)