Журнальчик строительная орбита
Опыт проектирования и возведения конструкций штатских построек с применением подготовительного напряжения с натяжением канатной арматуры без сцепления с бетоном с натяжением на бетон.
Как указывает практика, современные требования к архитектурно-планировочным решениям торгово-развлекательных центров, паркингов, функциональных комплексов, а часто и жилых построек, предугадывают необходимость реализации сетки колонн огромного шага, и соответственно перекрытий и покрытий огромного просвета, также консолей огромного вылета. При реализации перекрытий огромных пролетов значительно растет материалоемкость конструкций и увеличивается габаритная высота конструкций, что просит либо понижения высоты этажа, либо увеличение высоты строения, что ведет к удорожанию вертикальных конструкций, усложнение и удорожание вертикального транспорта, увеличение издержек на подогрев и кондиционирование.
Одним из действенных методов понижения габаритов, материалоемкости и цены, также увеличения эксплуатационных черт цельных перекрытий построек является внедрение в их за ранее напряженной канатной арматуры без сцепления с бетоном.
Данный способ («post-tensioning»), получив распространение в Европе и США, в протяжении более 60-ти лет зарекомендовал себя как более действенный метод реализации большепролетных перекрытий. Невзирая на малую распространенность данной технологии в нашей стране, все большее и большее количество объектов реализуется с применением данной системы, за последние годы построено порядка 1.000.000 м2 перекрытий с внедрением подготовительного напряжения в построечных критериях. Посреди реализованных в нашей стране объектов, выполненных с внедрением данной технологии: ТРК ИКЕЯ г.Москва и г.Екатеринбург, ТРК РИО г.Москва, ТРК Спартак г.Ульяновск, ТРК ИЮНЬ г.Череповец и многие другие объекты.
Главные принципы
реализации подготовительного напряжения
Главным принципом реализации предварительно-напряженных конструкций, является внедрение в их кроме ненапрягаемой арматуры, арматурных канатов в пластмассовой трубке со смазкой («моностренды»). За счет пластмассовой оболочки и смазки, после твердения бетона может быть свободное скольжение каната в оболочке и соответственно его натяжение. На торцах канат фиксируется («анкерится») с помощью анкеров с цанговыми захватами. Анкера разделяются на «глухие» – выполняющие функцию фиксацию каната, и «активные» – на которых после набора бетоном прочности при помощи гидравлических домкратов делается натяжение напрягаемой арматуры. Обычно напрягаемые канаты размещаются меж верхней и нижней сетью арматуры и раскладываются по форме, повторяющей форму эпюры изгибающих моментов в конструкции. Данная форма раскладка позволяет минимизировать расход материала и воплотить достоинства от использования преднапряженя.
Внедрение преднапряжения позволяет значительно понизить трещинообразование конструкции, понизить деформации и соответственно снизить габариты и расход материала. Внедрение в качестве напрягаемой арматуры прочных канатов с пределом прочности до 1860Н/мм2, позволяет значительно понизить концентрацию рабочей арматуры.
Используемые материалы
Как указывает практика, почти всегда более целесообразна унификация напрягаемых канатов, и внедрение канатов набольшего поперечника и большей марки из доступных на рынке. Обычно употребляется 7-ми проволочная канатная арматура поперечника 15.7мм, площадью сечения 150мм2, из стали st.1860Н/мм2 по prEN 10138-1 либо документации производителя. Обычно в штатском строительстве используются анкерные устройства для фиксации 1-4 прядей. Анкерные устройства могут изготавливаться из стали либо чугуна и должны обеспечивать надежную фиксацию напрягаемого каната, также отсутствие смятия бетона под опорной поверхностью. Обычно анкерные устройства европейских производителей соответствуют требованиям ETAG013 и техническим условиям производителей, к примеру ЕТА03-036. Для уменьшения смятия бетона под опорной поверхностью анкера устанавливается косвенное армирование в виде сеток либо спиралей. В большинстве случаев более комфортно внедрение т.н. моноанкеров – анкеров, созданных для фиксации 1-го каната. Данные анкера более ординарны в установке и позволяют использовать легкое оборудование для натяжения.
Главные свойства напрягаемой арматуры
Е=195.000Н/мм2
Натяжение напрягаемой арматуры допускается создавать до величины 0.9 ¦p0.1k?s0,max?¦pk
Величина «перетяжки» охарактеризовывает усилие до которого может быть краткосрочно преднапрягать напрягаемою арматуру (до проявления 1-х утрат).
Обычно в расчетах может быть использовать начальное усилие натяжения порядка 22 т на канат.
Утраты подготовительного напряжения
I-е утраты
1.?Утраты подготовительного напряжения за счет трения напрягаемой арматуры.
Для вычисления данных утрат может быть использовать формулу СНиП 2.05.03-84* «Мосты и трубы» либо формулу Eurocode-2:
DP=P0(1-e-m(Q+kx)) где
DP – величина утрат
P0 начальное натяжение
е – основание натуральных логарифмов
µ - коэффициент трения, обычно для монострендов =0.06
Q – сумма углов отличия каната
k – коэффициент «вихляния» каната, обычно для монострендов равный 0,01
х – расстояние от точки натяжения до сечения для которого определяются утраты.
В отличие от систем со сцеплением напрягаемой арматуры с бетоном, для систем без сцепления усилие преднапряжения в канате с течением времени «уравновешивается» на уровне
2.?Утраты подготовительного напряжения за счет проскальзывания цанг.
При передачи усилия с гидродомкрата на анкер происходит проскальзывание цанги. Величина его нормируется производителями системы преднапряжения и составляет обычно 4 – 6мм. Утраты подготовительного напряжения за счет проскальзывания цанги могут быть приближенно вычислены по ф-ле СНиП 2.05.03-84*:
Dl – величина проскальзывания
l – длина каната
3. Утраты предварителного напряжения в ранее натянутых канатах, после натяжения следующих. Данный вид утрат может быть вычислен с применение МКЭ программ на основании упругого сокращения конструкции после натяжения канатов, но как правило для конструкций штатских построек этот вид утрат пренебрежительно мал.
II-потери
1. Утраты подготовительного напряжения за счет усадки бетона. Данный вид утрат может быть точно вычислен в согласовании с требованиями СНиП 2.05.03-84* либо Eurocode-2 и составляет порядка 1,5-2% от начального натяжения
2. Утраты подготовительного напряжения за счет ползучести бетона. Данный вид утрат может быть точно вычислен в согласовании с требованиями СНиП 2.05.03-84* либо Eurocode-2 и составляет порядка 1-1,5 % от начального натяжения
3. Утраты подготовительного напряжения за счет релаксации напрягаемой арматуры. Данный вид утрат может быть точно вычислен в согласовании с требованиями Eurocode-2 и составляет порядка 5-8 % от начального натяжения
Как указывает практика для канатов обычной длины (25-60м), при начальном натяжении в 22т можно с достаточной точностью принять уровень натяжения после всех утрат (т.н. контролируемое натяжение sSP) на уровне 17т/канат.
