Железобетон

Потери предварительных напряжений в арматуре

Начальные предварительные напряжения в армату­ре не остаются постоянными, с течением времени они уменьшаются. Различают первые потери предваритель­ного напряжения в арматуре, происходящие при изго­товлении элемента и обжатии бетона, и вторые потери, происходящие после обжатия бетона.

Первые потери

Потери от релаксации напряжений в арматуре при натяжении на упоры зависят от способа натяжения и Вида арматуры:

При механическом способе натяжения, МПа: высоко­прочной арматурной проволоки и канатов oi=[0,22X X(Osp/Rsn)0,L]Osp, стержневой арматуры сті =0,l/?s«—20;

При электротермическом и электротермомеханичес - ком способах натяжения: высокопрочной арматурной проволоки и канатов Oi=0,05oSp, стержневой арматуры (Ti=0,03(Tsp (здесь oSp — без учета потерь).

Потери от температурного перепада, т. е. от разно­сти температуры натянутой арматуры и устройств, вос­принимающих усилие натяжения при пропаривании или прогреве бетона:

А2= 1,25А/,

Где Дt — разность между температурой арматуры и упоров, воспри­нимающих усилия натяжения, °С; при отсутствии данных принимают Д/=65°С.

3. Потери от деформации анкеров, расположенных у иатяжиых устройств вследствие обжатия шайб, смятия высаженных головок, смещения стержней в зажимах или в захватах при механическом натяжении на упоры

Щ=(ХП) Es,

Где Х=2 мм—при обжатии опрессованных шайб или смятии высажен­ных головок; 1,25+0,15D—при смещении стержней в инвентарных зажимах; D — диаметр стержня, мм; I — длина натягиваемого стерж­ня, мм (расстояние между наружными гранями упоров формы или стенда). Прн электротермическом натяжении o3=0.

Рис. М.6. К определению потерь предварительного наприжения арма­туры от треиня о стенки канала

1 — натяжное устройство; 2 — элемент арматуры в канале; 3 — анкер

При натяжении на бетой

<*з = К** + Х2>//] Es,

Где — обжатие шайб, расположенных между анкерами и бетоном элемента, принимаемое равным 1 мм; Хг — смещение анкеров стакан­ного типа, колодок с пробками, анкерных гаек и захватов, принима­емое равным 1 мм; I — длнна натягиваемого стержня (длина эле­мента) .

4. Потери от трения арматуры:

А) о стенки каналов или поверхность конструкции при натяжении на бетон (рис. II.6)

Где х — длина участка каната; е — основание натурального логариф­ма; 0 — суммарный угол поворота оси арматуры на криволинейном - участке, рад; ц — коэффициент трения; к — коэффициент, учитываю­щий отклонение каната от проектного положения; значения этих ко­эффициентов приведены в табл. II.7;

Б) об огибающие приспособления при натяжении на упоры

<*4 = <*sp 0 — е-0,250 ),

Где 0 — сумма углов поворота оси арматуры, рад.

5. Потери от деформации стальных форм при изго­товлении предварительно напряженных элементов с на­тяжением арматуры домкратами

I

П— 1 Д/ АЬ = — г~ ES,

2 п

Где А/ — сближение упоров по оси равнодействующей силы обжатия, определяемое из расчета формы; I — расстояние между наружными гранями упоров; п — число групп стержней, натягиваемых одновре­менно.

При отсутствии данных о конструкции форм прини­мают ст5=25 МПа. При натяжении на упоры намоточной машиной значение 05 уменьшают вдвое; при электротер­мическом натяжении (Т5=0.

6. Потери от быстронатекающей ползучести бетона зависят от условий твердения, уровня напряжений и класса бетона; развиваются они при обжатии (и в пер­вые 2—3 ч после обжатия). При естественном твердении:

Оьр

<а;

При

Rbp

Оър

<Je = 40

RbP

Оьр

RbP

>а,

При

А,-40а + 90рр^

Rbp

Где а, Р — коэффициенты, принимаемые при передаточной прочности бетона Rt, P:

30 и выше а =0,75 р= 1,2;

=2,5; В =2,5;

1=1,35;

25 20

А =0,7 а =0,65 а =0,6

15 и ниже

ОЪр — напряжение обжатии в бетоне на уровне центра тижести на­прягаемой арматуры А, и Аь от действия усилия предварительного обжатня Р с учетом потерь 01,2,3,4,5; прн тепловой обработке н атмо­сферном давлении потери умножают на коэффициент 0,85.

Вторые потери

Потери от релаксации напряжений в арматуре при натяжении на бетон высокопрочной арматурной прово­локи и стержневой арматуры принимаются такими же, как и при натяжении на упоры, т. е. 0т—0.

Потери от усадки бетона и укорочения элемента зависят от вида бетона, способа натяжения арматуры, условий твердения. Значения as приведены в табл. II.8.

Таблица II.8. Потери напряжений в арматуре от усадки бетона, МПа

9. Потери от ползучести бетона (следствие соответст­вующего укорочения элемента) зависят от вида бетоиа, условий твердения, уровня напряжений: для тяжелого бетона и легкого бетона по п. «а» табл. II.8: Ст9 = I50Aabp/Rbp прн Abp/Rbp < 0,75; о9 = 300а{Obp/Rbp — 0,5) при Obp/Rbp>0,75-,

ИЗ

Где оьр определяют так же, как н прн определении потерь от быстро - натекающей ползучести с учетом а6; а=1—прн естественном твер­дении бетона; а=0,85 — прн тепловой обработке и атмосферном дав­лении.

8—943

Потери от смятия бетона под витками спиральной или кольцевой арматуры (при диаметре труб, резервуа­ров до 3 м)

А10 = 30.

Потери от деформаций обжатия стыков между блоками сборных конструкций

Ап = (/Л/0 Es,

Где Я — обжатне стыка, равное 0,3 мм прн заполнении стыков бетоном и равное 0,5 мм при соеднненнн насухо; п — число швов конструкции по длине натягиваемой арматуры; I — длина натягиваемой армату­ры, м.

Потери от усадки <т8 и ползучести <тэ существенно за­висят от времени и влажности среды. Если заранее изве­стен фактический срок загружения конструкции, эти по­тери умножают на коэффициент

Р= 4//(100 + 3/), но не более 1,

Где t — время, отсчитываемое со дня окончания бетонирования эле­мента (для as) нлн со дня обжатия бетона (для ад), сут.

Для конструкций, эксплуатируемых при влажности воздуха окружающей среды ниже 40 %, потери от усад­ки и ползучести бетона увеличиваются на 25 %. Для конструкций, эксплуатируемых в районах с сухим жар­ким климатом, эти потери увеличиваются на 50 %. При натяжении арматуры на упоры учитывают: первые потери — от релаксации напряжений в арма­туре, температурного перепада, деформации анкеров, трения арматуры об огибающие приспособления, дефор­мации стальных форм, деформации бетона от быстрона - текающей ползучести <Т(0м=аі + 02+0з + сг4+(Т5 + 0б;

Вторые потери — ОТ усадки и ползучести <T(os2 = <T8+ СГ-}. При натяжении арматуры на бетон учитывают: первые потери — от деформации анкеров, трения ар­матуры о стенки каналов (или поверхности бетона кон­струкций) Oiosi =03 + 04;

Вторые потери — от релаксации напряжений в арма­туре, усадки и ползучести бетона, смятия бетона под вит­ками арматуры, деформации стыков между блоками (для сборных конструкций, СОСТОЯЩИХ ИЗ блоков) 0(062 =

= 07+08+09+010 + 011.

Суммарные потери при любом способе натяжения

Eios — ALosl + Olo S2;

Они могут составлять около 30 % начального предвари­тельного напряжения. В расчетах конструкций суммар­ные потери должны приниматься не менее 100 МПа.

Напряжения в ненапрягаемой арматуре

В ненапрягаемой арматуре предварительно напря­женных элементов под влиянием совместных с бетоном деформаций возникают начальные сжимающие напря­жения: прн обжатии бетона, равные потерям от быстро - натекающей ползучести, а перед загружением элемента, равные также н потерям от усадки и ползучести бетона: Cs—oб, а перед загружением элемента, равные также н потерям от усадки и ползучести бетона: os = o6+o8+CT9.

Для ненапрягаемой арматуры, расположенной в зо­не, растянутой прн обжатии элемента, принимают cts=ct8.

Усилие предварительного обжатия бетона

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

Р = а,р ASP + AV A'Sp ~ М. ~ А'*> (IL26>

А эксцентриситет этого усилия относительно центра тя­жести приведенного сечения определяют из условия ра­венства моментов равнодействующей н составляющих (рнс. 11.7, а) :

% = (% Р УЙР - A'sp A'sp y'sp - As У5 + Os A, ys)iP. (11.27)

A) S) А/Ж E/ws/»)

T І

Fysp

Линия ЦТ. приведенного сечения

^ Oa

Tfc A

8*

115

Д-

TfsAs

Рис. 11.7. Предварительно напряженный элемент

A — схема распределения усилия обжатия; б — схема к определению геометрических характеристик приведенного сечения; 1—5 элементар­ные фигуры; 6—9 арматура