Определение напряжений в предварительно напряженных конструкциях. Преднапряжение арматуры
Предварительные напряжения в арматуре и бетоне
1. Значения предварительных напряжений
Создаваемое искусственно предварительное напряжение в арматуре и бетоне имеет весьма существенное значение для последующей работы элементов под нагрузкой. При малых предварительных напряжениях в арматуре и малом обжатии бетона эффект предварительного напряжения с течением времени будет утрачен вследствие релаксации напряжений в арматуре, усадки и ползучести бетона и других технологических и конструктивных факторов. При высоких напряжениях в арматуре, близких к нормативному сопротивлению, в проволочной арматуре возникает опасность разрыва при натяжении, а в горячекатаной — опасность развития значительных остаточных деформаций. На основании исследований, опыта изготовления и эксплуатации предварительно напряженных элементов значения предварительного напряжения σpиσp` соответственно в арматуре, расположенной в зонах, растянутой и сжатой от действия внешней нагрузки, установлено нормами с учетом предельных отклонений так, чтобы выполнялось условие
Предварительные напряжения в арматуре следует назначать с учетом допустимых отклонений р:
σsp+p≤Rs, ser σsp--p≥0,3Rs, ser
Значения рпри механическом способе натяжения арматуры принимается равным0,05 σsp,а при электротермическом и электротермомеханическом способах определяется по формуле:
p=30+360/l
Rs, ser – расчетные сопротивления растяжению для предельных состояний второй группы (нормативные сопротивления растяжению)
При натяжении арматуры электротермическим способом во избежание потери упрочнения температура нагрева не должна превышать 300 — 350 °С.
Возможные производственные отклонения от заданного значения предварительного напряжения арматуры учитываются в расчетах коэффициентом точности натяжения арматуры
γsp=l±Δγsp, (П. 24)
где Δγsp, — предельное отклонение предварительного напряжения в арматуре; знак плюс принимается при неблагоприятном влиянии предварительного напряжения, например в расчетах на прочность для арматуры, расположенной в зоне, сжатой при действии нагрузки, а также в расчетах для стадии изготовления и монтажа элемента; знак минус — при благоприятном;
Δγsp,=0,5Δσsp,/σsp + (1+1/)
пр — число напрягаемых стержней в сечении элемента.
Передаточная прочность бетона, или кубиковая прочность бетона к моменту обжатия Rbp предусматривается так, чтобы не создавался слишком высокий уровень напряжения σbp/Rbp, который сопровождается значительными деформациями ползучести и потерей предварительного натяжения арматуры. В связи с этим величину передаточной прочности бетона в момент обжатия принимают по расчету но не менее 50% от прочности класса бетона.
Для предварительно напряженных элементов в зависимости от класса напрягаемой арматуры, ее диаметра и наличия анкеров класс бетона устанавливается по СНиП. С увеличением диаметра и расчетного сопротивления арматуры увеличиваются и принимаемые классы бетона.
2. Потери предварительных напряжений в арматуре.
Начальные предварительные потери в арматуре не остаются постоянными, с течением времени они уменьшаются. Различают первые потери предварительных напряжений в арматуре, происходящие при изготовлении элемента и обжатии бетона, и вторые потери, происходящие после обжатия бетона.
| Факторы ,вызывающие потери предварительного напряжения арматуры | Значение потерь предварительного напряжения ,МПа, при натяжении арматуры | |
| На упоры | На бетон | |
| 1.Релаксация напряжений в арматуре: при механическом способе натяжения арматуры: а) проволочной б) стержневой при электрометрическом и электромеханическом способах натяжения арматуры: в) проволочной г) стержневой | А.Первые потери (0.22sp /Rs,ser-0.1)sp 0.1sp-20 0.05sp 0.03sp Здесь sp принимается без учёта потерь, МПа. Если вычисленные значения потерь окажутся отрицательными , их следует принимать равными нулю. | |
| 2.Температурный перепад (разность температур натянутой арматуры в зоне нагрева и устройства, воспринимающего усилия напряжения при прогреве бетона) | Для бетона классов В15-В40 1,25t Для бетона классов В45 и выше 1,0t Где t-разность между температурой нагреваемой арматуры и неподвижных упоров(вне зоны нагрева) воспринимающих усилия натяжения ,С. При отсутствии точных данных принимается t=65С. При подтягивании напрягаемой арматуры в процессе термообработки на величину, компенсирующую потери от температурного перепада , последний принимается равным нулю. | |
| 3.Деформация анкеров расположенных у натяжных устройств. | (l/l)*Es где l-обжатие опрессованных шайб, смятие высаженных головок и т.п., принимаемого равным 2мм; смещение стержней в инвентарных зажимах определяемое по формуле l=1,25+0,15d d-диаметр стержня в , мм; l-длина натягиваемого стержня (расстояние между наружными гранями упоров формы или стенда),мм. При электротермическом способе натяжения потери от деформаций анкеров в расчете не учитываются , так как они , учтены при определении значения полного удлинения арматуры | ((l1+l2)/ l)*Еs где l1-обжатие шайб или прокладок, расположенных между анкерами и бетоном элемента, принимаемое равной 1мм; l2-деформация анкеров стаканного типа , колодок с пробками ,анкерных гаек и захватов, принимаемое равной 1мм; l-длина натягиваемого стержня (элемента),мм. |
| 4.Трение арматуры: а) о стенки каналов или о поверхность бетона конструкций б) об огибающее приспособление | sp(1-1/ e^()), где e-основание натуральных логарифмов; -коэффициент, принимаемый равным 0.25; -суммарный угол поворота оси арматуры, рад; sp-принимается без учета потерь | sp(1-1/e^(х+)) где e-основание натуральных логарифмов; ,-коэффициенты, определяемые по табл.6; х-длина участка от натяжного устройства до расчетного сечения, м ; -суммарный угол поворота оси арматуры, рад; sp-принимается без учета потерь |
| 5.Дефформация стальной формы при изготовлении предварительно напряженных железобетонных конструкций | *(l/l)*Es где - коэффициент, определяемый по формулам: при натяжении арматуры домкратом =(n-1)/2*n при натяжении арматуры намоточной машиной электротермомеханическим способом (50 усилия создается грузом) =(n-1)/4*n, n-число групп стержней, натягиваемых неодновременно l-сближение упоров по линии действия усилияР, определяемое из расчета деформации формы; l- Расстояние между наружными гранями упоров. При отсутствии данных о технологии изготовления и конструкции формы потери от ее деформации принимаются равными 30 МПа. При электротермическом способе натяжение потери от деформации формы в расчете не учитывается ,так как они учтены при определении полного удлинения арматуры | |
| 6.Быстронатекающая ползучесть для бетона: а) естественного твердения б) подвергнутого тепловой обработке | 40*(bp / Rbp) приbp / Rbp; (40+85)*(bp / Rbp-) приbp / Rbp; где и-коэффициенты , принимаемые : =0.25+0,025*Rbp , но не более 0,8 =5,25-0,185 Rbp,но не более 2,5 и не менее 1,1; bp- определяются на уровне центров тяжести продольной арматурыSиSс учётом потерь по поз.1-5 настоящей таблицы. Для лёгкого бетона при передаточной прочности 11МПа и ниже вместо множителя 40 принимается множитель 60 Потери вычисляются по формулам поз. 6а настоящей таблицы с умножением полученного результата на коэффициент, равный 0,85. | |
| 7. Релаксация напряжений в арматуре: а) проволочной б) стержневой | Б. Вторые потери | (0.22sp / Rs,ser-0.1)sp 0.1sp-20 (см.пояснения к поз. 1 настоящей таблицы) |
| 8.Усадка бетона (см. п. 1.26): тяжелого классов: а) В35 и ниже б) В40 в) В45 и выше мелкозернистого групп г) А д) Б е) В Легкого при мелком заполнителе : ж) плотном з) пористом | Бетон естественного твердения | Бетон, подвергнутый тепловой обработке при атмосферном давлении | Независимо от условий твердения бетона | ||
| 40 50 60 | 35 40 50 | 30 35 40 40 50 40 40 50 | |||
| Потери определяются по поз.8а, б настоящей таблицы с умножением на коэффициент , равный 1.3 Потери определяются по поз.8а настоящей таблицы с умножением на коэффициент , равный 1.5 Потери определяются по поз.8а настоящей таблицы как для тяжелого бетона естественного твердения | |||||
| 50 70 | 45 60 | ||||
| 9.Ползучесть бетона ( см. п. 1.26): а) тяжелого и легкого при плотном мелком заполнителе | 150**bp / Rbp приbp / Rbp0,75 300**(bp / Rbp-0.375) приbp / Rbp0,75 где bp- тоже , что в поз.6,но с учетом потерь по поз.1-6 -коэффициент , принимаемый равным для бетона: естественного твердения -1,00; подвергнутого тепловой обработке при атмосферном давлении -0,85 | ||||
| б) мелкозернистого групп: А Б В в) легкого при пористом мелком заполнителе | Потери вычисляются по формулам поз. 9а настоящей таблицы с умножением полученного результата на коэффициент, равный 1,3 Потери вычисляются по формулам поз. 9а настоящей таблицы с умножением полученного результата на коэффициент, равный 1,5 Потери вычисляются по формулам поз. 9а настоящей таблицы при =0,85 Потери вычисляются по формулам поз. 9а настоящей таблицы с умножением полученного результата на коэффициент, равный 1,2 | ||||
| 10. Смятие бетона под витком спиральной и кольцевой арматуры (при диаметре конструкций до 3м) | 70-0.22dext где dext – наружный диаметр конструкции, см. | ||||
| 11.Деформация обжатия стыков между блоками (для конструкций , состоящих из блоков) | (n*l/l)*Es, где n – число швов конструкции и оснастки по длине натягиваемой арматуры; l-обжатие стыка, принимаемое равным для стыков заполненных бетоном, -0,3мм; при стыковании насухо-0,5мм; l-длина натягиваемой арматуры ,мм | ||||
Примечания: 1.Потери предварительного напряжения в напрягаемой арматуре Sопределяется так же, как в арматуреS.
2.Для самонапряжённых конструкций потери от усадки и ползучести бетона определяется по опытным данным.
studfiles.net
23. Сущность предварительного напряжения. Каковы преимущества предварительно напряженных конструкций?
Предварительно-напряженной называется конструкция в которой создаются сжимающие напряжения в растянутой зоне бетона. Таким образом частично компенсируется недостаток бетона плохо работать на растяжение. Предварительно напряженные конструкции создаются путем напряжения арматуры. Первая попытка создать предварительно-напряженную конструкцию принадлежит Джексону (США) в 1886 году окончилась неудачей, т.к. уровень напряжений был невысок и полностью «съедался» усадкой и ползучестью бетона. Фрейсине (1928 г.) впервые создал методику расчета предварительно-напряженных конструкций.
При предварительном напряжении растянутой под нагрузкой арматуры возникает предварительно напряженное состояние. Растягивающие напряжения в сжатой от внешней нагрузки зоне достаточно велики. В нижней зоне возникают сжимающие напряжения большой величины, поэтому эпюра носит нелинейный характер.
В процессе приложения нагрузки, сжимающие напряжения гасятся растягивающими, от внешней нагрузки.
После того, как растягивающие напряжения от внешней нагрузки превысят сжимающие от предварительного напряжения элемент работает по 2-й стадии, как обычный, но с большей несущей способностью. Третья стадия аналогична обычному железобетонному элементу.(СМ РИС)
24. Какие технологические способы существуют для создания предварительного напряжения? в чем отличие схем натяжения напрягаемой арматуры на упоры и на бетон?
Существуют два основных способа создания предварительного напряжения: на упоры и на бетон. Для создания предварительного натяжения используют механический, электротермический и электротермомеханический способы. (СМ РИС)
Фактически усилие предварительного напряжения не соответствует исходному натяжению. Это объясняется возникающими потерями предварительного напряжения, которые обязательно должны учитываться при расчетах.
Потери предварительного напряжения в арматуре losсостоят из потерь, происходящих при изготовлении конструкции до ее обжатия и в процессе обжатия – это первые потериlos 1и потерь, происходящих после обжатия и проявляющихся в течении длительного времени – это вторые потериlos 2.
Первые потери: От релаксации напряжений 1арматуры; От температурного перепада2; От деформации анкеров3, расположенных у натяжных устройств; Потери от трения о возможные точки касания4; От деформаций стальной формы5; От быстро натекающей ползучести6.
Обычно, чем выше предварительное натяжение арматуры, тем больше его положительное влияние на работу конструкции. Однако при этом должна быть исключена возможность развития микротрещин и разрушения бетона усилием обжатия.
25. Как устанавливается начальное предварительное напряжение в арматуре? как осуществляется анкеровка напрягаемой арматуры?
При высоких напряжениях в арматуре, близких к нормативному сопротивлению, в ней возникает опасность разрыва при натяжении (проволочная арматура) и опасность развития значительных остаточных деформаций (горячекатаная). На основании исследований, опыта изготовления и эксплуатации предварительно напряженных элементов значения предварительного напряжения ssp и ssp' в арматуре, расположенной соответственно в растянутой и сжатой зонах, от действия внешней нагрузки установлены нормали с учетом предельных отклонений так, чтобы для стержневой и проволочной арматуры выполнялись условия: ssp + р £ Rsn ; ssp – р ³ 0,3Rsn ,
где p=0.05ssp – при механическом способе натяжения, МПа;
30 + 360 / l, — при электротермическом и электротермомеханическом способе натяжения (l — длина натягиваемого стержня, принимаемая как расстояние между наружными гранями упоров, м). При натяжении арматуры электротермическим способом во избежание потери упрочнения температура нагрева не должна превышать 300...350 °С.
Начальное контролируемое напряжение в арматуре при натяжении на упоры с учетом потерь от деформации анкеров s3 и трения об огибающие приспособления s4 равно: scon=ssp- s3 -s4; scon'=ssp'- s3 '-s4';
Начальное контролируемое напряжение при натяжении на бетон (с учетом того, что часть усилия тратится на обжатие бетона): scon=ssp- αsbp; scon'=ssp'- αsbp'; где sbp, sbp' —напряжение в бетоне при обжатии (с учетом первых потерь).
Возможные производственные отклонения от заданного значения предварительного напряжения арматуры учитывают в расчетах коэффициентом точности натяжения арматуры: γsp=1±Δγsp; Δγsp=0.5*(p/γsp)*(1+1/√np)≥0.1, где Δγsp — предельное отклонение предварительного напряжения в арматуре; знак плюс принимают при неблагоприятном влиянии предварительного напряжения, например в расчетах на прочность для арматуры, расположенной в зоне, сжатой при действии нагрузки, а также в расчетах для стадии изготовления и монтажа элемента; знак минус — при благоприятном; пр — число напрягаемых стержней в сечении элемента.
Нормами допускается принимать р=0 при расчете потерь предварительного напряжения арматуры и при расчете по раскрытию трещин и по перемещениям. Передаточную (или кубиковую) прочность бетона к моменту обжатия Rbp устанавливают так, чтобы при обжатии не создавался слишком высокий уровень напряжения sbp/Rbp, сопровождающийся значительными деформациями ползучести и потерей предварительного напряжения в арматуре. Рекомендуется принимать Rbp по расчету, но не менее 11 МПа (при стержневой арматуре класса Ат-VI и арматурных канатах — не менее 15,5 МПа), а также не менее 50 % прочности бетона.
Анкеровка напрягаемой арматуры в бетоне во многих случаях осуществляется за счёт сцепления арматуры с бетоном. При применении в качестве напрягаемой арматуры высокопрочной проволоки периодического профиля, арматурных канатов, стержневой арматуры периодического профиля, натягиваемой на упоры, установка постоянных анкеров не требуется. Установка анкеров обязательна для арматуры, натягиваемой на бетон, а также для арматуры, натягиваемой на упоры, при недостаточном сцеплении. Длину зоны передачи напряжений lp для напрягаемой арматуры без анкеров следует определять по формуле : lp = (wp*ssp/Rbp+λp)*d, где wp и lp принимаются по табл. 28. К значению Rbp при необходимости вводятся коэффициенты условий работы бетона, кроме gs2. Величина ssp в формуле принимается равной:
- при расчете элементов по прочности — большему из значений Rs и ssp;
- при расчете элементов по трещиностойкости ¾ значению ssp. Здесь ssp принимается с учётом первых потерь по поз. 1—5 табл. 5 СНиП 2.03.01-84 . Тип анкера выбирают, исходя из производственных возможностей и вида арматуры.
Ненапрягаем армиз гладких стержнейА-I(А240) – на концах устраивают анкеры в виде полукруглых крючков.
В сварн сетках и каркасах для гладких ст. анкеры – ст. поперечн направл-я. Ненапряг. арм периодич. профилязаводят за норм к продольн оси эл-та сч-е, в кот. она учит-ся с полным расчетн сопротивл-м на длину не <lan, опред-я по СП. На крайних свободн опорах изг-х эл-в продольные растянутые стержни заводят для анкеровки за внутр. грань опоры на длину не <10d, а если наклон. трещ. в растянут зоне не образ-ся – то на длину не <5d.
Напрягаем. арм– при натяж. на упоры и достаточн. проатяж. на упоры и достаточн. прчности бет прим-т в констр-х без анкеров. При натяжении на бет/на упоры в усл-х недостат. сцепления с бет – со спец. анкерами. Длину зоны анкеровки напрягаем. армlanприн-т в соотв со СП.
Предварит. напряж-е в арм изм-ся линейно от 0 у края эл-та до полн. знач-я в сеч-ии, располож. на расст-ии lFот края эл-та. Чтобы бет не раскалывался при передаче на него усилий с напрягаем арм, концы эл-в усиливают закладн. деталями с анкерн. стержнями. Для захвата, натяжения и закрепления на упорах для канатов и стержнев. арм периодич профиля прим-тцанговые захваты. Для стержнев. арм исп-т приварен коротыши / шайбы, нарезку накатом без ослабления сеч-я. При натяжении арм на бет анкеры д. обеспечить надежную передачу усилий. В местах их расположения у концов эл-в бет усиливают дополнит. хомутами, сварн. сетками, спиралями, а для равномерной передачи усилий под анкерами размещ-т ст. плиты.
studfiles.net
Определение напряжений в предварительно напряженных конструкциях
Лекция № 7
Общие сведения
Предварительно напряженные элементы– железобетонные элементы, в которых до приложения нагрузок, в процессе их изготовления, искусственно создается внутреннее напряженное состояние (самонапряжение), заключающееся в значительном обжатии бетона путем растяжения арматуры.
Предварительное напряжение применяют в целях снижения расхода стали (использование высокопрочной арматуры):
повышения трещиностойкости;
повышения жесткости и уменьшения деформаций;
обжатия стыков сборных конструкций;
повышения выносливости конструкций, работающих под воздействием многократно повторяющейся нагрузки;
уменьшения расхода бетона, а, следовательно, и снижения массы конструкций.
Напомним, что предварительное напряжение создают натяжением арматуры на упоры и на затвердевший бетон. Натяжение арматуры на упоры выполняют 3 способами:
механическим;
электротермическим;
электротермомеханическим.
Натяжение на бетон осуществляют механическимспособом.
При натяжении на упоры применяют стержневую арматуру, высокопрочную проволоку и арматурные канаты; при натяжении на бетон – преимущественно высокопрочную проволоку и арматурные канаты. Арматурные канаты и проволоку небольшого диаметра можно натягивать на упоры форм или бетон непрерывной намоткой.
Натяжение на упоры применяют в заводских условиях. Натяжение на бетон более трудоемко. Поэтому раньше этот вид натяжения применялся редко, только в случаях, когда изготовляли монолитные конструкции или уникальные конструкции больших размеров, в основном в транспортном строительстве. В настоящее время натяжение на бетон получило распространение. Существует опыт в применении натяжения стержневой арматуры на бетон.
Помимо трех способов натяжения арматуры распространен также физико-механический способ натяжения, т.е. самонапряжение, при котором используется свойство бетонов, изготовленных на расширяющемся цементе. При расширении бетона в процессе твердения арматура удлиняется, и таким образом, создается предварительное напряжение. Такой способ технологически прост в применении.
Существуют оригинальные решения использования преднапряженных конструкций.
В Италии изготавливаются полузамкнутые объемные блоки, применяемые для строительства жилых зданий. Блоки выпускают двух типов: крайние и средние. Толщина вертикальных стен блоков 7 см, нижней плиты 12 см и верхней 8 см. Отличительной особенностью данного решения является сбор на заводе квартир целиком из изготовленных блоков. Квартиры могут быть однокомнатными, двух- или трех комнатными с санузлами. Стенки и плиты блоков армируют сварными сетками и отдельными стержнями. В толще стен и плит блоков размещают электроосветительную и сантехническую проводку. Изготовленные блоки при укрупнительной сборке склеивают по кромкам стенки и плит эпоксидной смолой, а затем стягивают с помощью канатной арматуры, проходящей сквозь каналы, предусмотренные в двух нижних и двух верхних углах каждого блока и натягиваемой на бетон. Прочность бетона в блоках в 28-дневном возрасте равна 22 МПа, что соответствует В 40. В каналы после закрепления натянутой арматуры нагнетается цементный раствор. Такое здание обладает повышенной сейсмостойкостью, несмотря на отсутствие свариваемых закладных деталей.
Применение напрягаемой арматуры с натяжением на бетон позволяет уменьшить прогибы и исключить появление трещин, максимально использовать прочностные свойства высокопрочных сталей, увеличить шаг колонн, т.е. пролет плит, и увеличить нагрузку на перекрытия.
В качестве оригинального решения применения напрягаемой арматуры в монолитном строительстве может быть решение перекрытия с полосовым расположением напрягаемой арматуры по линиям колонн. Обычно напрягаемая арматура в плитах располагается равномерно (с определенным шагом) в виде пучков или канатов по ширине плит. Плиты, расположенные между полосами напрягаемой арматуры, армируются обычной ненапрягаемой арматурой в виде сварных сеток, располагаемых в нижней зоне плит. В надколонных зонах и в зонах расположения полосовой напрягаемой арматуры ненапрягаемая арматура размещается в верхней зоне перпендикулярно к напрягаемой. Криволинейное очертание напрягаемой арматуры над колонной принимается таким, чтобы равнодействующая усилий от арматуры, идущая вниз, направлялась прямо противоположно действию реактивных сил в колонне, которые могут вызвать образование конуса продавливания в плите.
При проектировании таких безбалочных перекрытий рассматривают два основных предельных состояния: разрушение от действия изгибающих моментов по нормальным сечениям и разрушение от продавливания плиты над колонной. Проверка прочности сечений от действия момента ведется раздельно для сечений, где ее нет. Данные проведенных испытаний показали, что в плитах разрушение никогда не происходит от раздавливания бетона сжатой зоны, т.о. доказывая правомерность того, что в сжатой зоне в работу вовлекается большая ширина плиты.
Вертикальная составляющая от напрягаемой арматуры, расположенной над колонной, прямо пропорциональна подъему арматуры над колонной по сравнению с ее уровнем в середине пролета плит. Усилия определяют с учетом потери преднапряжения из-за трения в каналах от перегиба арматуры, усадки и ползучести бетона.
При действии на перекрытие эксплуатационных нагрузок проверке подвергается только трещиностойкость бетона и ширина раскрытия трещин. При этом раздельно рассматривают зоны, где имеется преднапряженная арматура, и зоны, где ее нет. Процент армирования напрягаемой арматуры в середине пролета плит, равный 0,1%, является наиболее оптимальным с точки зрения требований к трещиностойкости и жесткости.
Также для монолитных перекрытий возможно применение преднапряженной канатной арматуры, причем 50% от общего количества арматуры располагается в надколонных полосах, а остальная ее часть равномерно распределяется по пролетной части. Идущие во взаимно перпендикулярных направлениях канаты располагают в двух плоскостях по высоте сечения, но также возможно пересечение в четырех уровнях при большой насыщенности арматуры. Для обеспечения проектного расположения канатов по высоте сечения и придания им криволинейного очертания в зоне над колоннами применяют подставки, сваренные из стержневой арматуры.
Расчетные подходы
При расчете предварительно напряженных элементов в расчетные формулы вводят предварительно растягивающие напряжения напрягаемой арматуры , действующие до обжатия элемента либо при снижении до нуля напряжений в бетоне. Такое снижение напряжений (во всем сечении или только на уровне растянутой арматуры) может вызываться воздействием на элемент внешних фактических или условных сил. При указанных напряжениях напрягаемой арматуры и нулевом напряжении бетона всего поперечного сечения состояние этого сечения принимают за исходное.
Значения предварительного напряжения принимают с учетом механических свойств арматурной стали, при этом они не должны быть выше вполне определенных регламентируемых нормами значений, т.к. появление пластических деформаций сопровождается необратимыми потерями напряжений, соответствующими остаточным деформациям арматуры.
Значения предварительного напряжения напрягаемой арматуры , создаваемые в ней, или способные возникнуть в процессе ее натяжения, назначают таким образом, чтобы выполнялись условия:
где растягивающее напряжение напрягаемой арматуры
допустимые отклонения предварительного напряжения, МПа
При механическом способе натяжения арматуры , а при электротермическом или электротермомеханическом способах определяется по формуле:
где длина натягиваемого стержня (расстояние между наружными гранями упоров).
Максимальные предварительные напряжения арматуры ограничены в связи с опасностью обрыва при натяжении или развития недопустимых неупругих деформаций. Минимальные напряжения приняты из условия обеспечения проектного положения натягиваемой арматуры и ограничения чрезмерного раскрытия трещин в бетоне (в случае их образования).
При расчете предварительно напряженных элементов следует учитывать потери предварительного напряжения арматуры.
studfiles.net
Методика преднапряжения канатной арматуры в построечных условиях
Транспортировка и разгрузка бухты
 |
| Разгрузка бухты канатной арматуры |
Работы по преднапряжению канатной арматуры начинаются с транспортировки и разгрузки бухты. Стандартная бухта канатной арматуры весит порядка 3ех тонн и имеет в размотке около двух с половиной километров.
Сама канатная арматура состоит из высокопрочной стали класса 1670 на 1860 диаметром 15,7 мм в экструдированной, т.е. бесшовной полиэтиленовой оболочке, отделенной от металла антикоррозийным составом.
Бухту устанавливают в устройство для размотки и с помощью отрезной машинки и измерительной рулетки получают отрез необходимой длины для данной плиты перекрытий. Объем захватки соответствует параметрам одного участка. Данный отрез канатной арматуры длиной 12 метров укладывается в поперечном направлении. На данный объем требуется около полутора бухт и одной рабочей смены количеством 10 человек.
Если двенадцатиметровые канаты по силам двум специалистам, то 144-метровые отрезы весят более 200 кг. Что требует более коллективного подхода. Кран поднимает объем нарезанной канатной арматуры на проектную отметку участка, где на решетчатую основу обычной арматуры, так называемой нижний слой, производится раскладка. Раскладка осуществляется строго по эпюре момента. В пролетной части канатная арматура идет вниз, а в надопорной уходит вверх. Естественно, раскладка осуществляется в поперечных и продольных направлениях. Далее анкеровка. Существует 2 вида анкеровки – глухой и напрягаемый.
Анкеровка канатной арматуры
|
||
|
Анкеровка канатной арматуры представляет собой процесс установки анкерных плит на торцевые части каната. Глухой анкер является своеобразным упором для напрягаемого анкера на противоположном конце.
Для начала, специалист срезает защитную полиэтиленовую оболочку каната и пропускается его металлическую часть через анкерную плиту, вворачивает переходную трубку. Затем, смазав клиновидный зажим антикоррозийной смазкой, он фиксирует анкерную плиту.
Далее фиксирует и закрепляет заглушку, затягивает ее ключом. Место стыка изолируется армированной лентой. Глухой анкер готов быть упором для напряженного.
Напряженный анкер монтируется подобным образом. Делается надрез защитной оболочки каната. Металлическая часть его пропускается через анкерную плиту, которая устанавливается в переходную трубку, размещенную в высверленном отверстии борта опалубка.
Формообразователь с внешней стороны затягивается гайкой. После раскладки и анкеровки происходит заливка бетоном класса Б30. Смесь, выступающая из рукава, равномерно распределяется по всей площади плиты и уплотняется вибрацией.
Для последующего этапа, а именно напряжения арматуры, необходимо дождаться 80% затвердевания бетонной смеси.
Преднапряжение канатной арматуры
|
Следующий этап – преднапряжение канатной арматуры. Оно начинается с измерения выпусков и внесения данных в протокол натяжения. Процесс начинается с центрального выпуска путем насаживания гидравлического домкрата на металлическую часть.
Для заданного напряжения канатной арматуры нам необходимо достигать определенного давления в каждом подходе. Давление на манометре маслостанции 420 бар соответствует напряжению в канатное арматуре равному 20 тоннам.
Вытягивание производится максимум на 200 мм за один подход. Разница между длиной выпуска до вытяжки после составляет дельту необходимую в расчетах количества подходов для одного процесса. Очередность строго регламентирована – от центрального выпуска к периферии. Итогом работы является омоноличивание стыка выпуска и внесение изменений в протокол натяжения.
Такая система была известна с середины прошлого века. Однако практиковалась в заводских условиях при изготовлении пустотных плит. Сегодня система преднапряжения бетона в построечных условиях применяется непосредственно на стройплощадках.
www.enerprom.ru
Предварительно напряженная арматура - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1
Предварительно напряженная арматура
Cтраница 1
Предварительно напряженная арматура, расположенная в сжатой зоне, при действии внешних нагрузок оказывает сопротивление сжатию в меньшей степени, чем аналогичная ненапрягаемая. В случае непогашения предварительного растягивающего напряжения оставшееся усилие действует на сечение как внешняя сжимающая сила. [1]
Предварительно напряженная арматура может быть либо проволочной, навиваемой на емкость навивочной машиной АММ-5, либо стержневой, в виде колец, напрягаемых электротермическим способом. [3]
Предварительно напряженная арматура оказывает сжимающее воздействие на бетон, что позволяет частично или полностью компенсировать растягивающие напряжения при нагрузке. Прочность стали увеличивают легированием кремнием и марганцем, а также закалкой или термической обработкой. [5]
Предварительно напряженная арматура нижнего пояса изготовляется из стали класса А-Шв, упрочненной вытяжкой; натяжение арматуры предусмотрено на упоры. [7]
Нагрев предварительно напряженной арматуры и хомутов, находящихся под защитным слоем бетона соответственно 40 и 20 мм, происходил плавно. Это объясняется малым содержанием свободной влаги в поверхностных слоях бетона в результате ее интенсивного испарения. При нагреве изгибаемого элемента с обеих боковых граней и снизу возникает двухмерное температурное поле. [8]
Величина натяжения предварительно напряженной арматуры проверяется путем контрольных замеров непосредственно на арматуре различными приборами. [10]
Сталь для предварительно напряженной арматуры должна выплавляться в мартеновской печи. Для других арматурных сталей способ выплавки не оговаривается. [11]
Сечепие основной предварительно напряженной арматуры на участке высотой, равной единице длины ( 1 м ] - Fan, определяется из условия, что растягивающие усилия Т hry полностью воспринимаются арматурой. [12]
Сталь для предварительно напряженной арматуры должна выплавляться в мартеновской печи. Для других арматурных сталей способ выплавки не оговаривается. [13]
Конструкции с предварительно напряженной арматурой, выполненные из бетонов высоких марок, наиболее рациональны. Применение их позволяет значительно снизить расход стали и бетона, а следовательно, уменьшить собственный вес конструкций и их стоимость. [15]
Страницы: 1 2 3 4 5
www.ngpedia.ru
32.Влияет ли преднапряжение на прочность конструкций?
Прямо, непосредственно – нет. Из рис. 15 видно, что после образования трещин вся растягивающая сила N воспринимается только арматурой. Ее несущая способностьNsu = RsAsи определяет прочность элемента, независимо от того, был он преднапряженным или нет.
33. Почему в качестве напрягаемой арматуры не применяют “мягкую” сталь?
Не потому, что она “мягкая“, а потому, что у нее низкая прочность. Если ее натянуть даже до предела текучести, то со временем от воздействия усадки, ползучести бетона и других причин (см. вопрос 40) от преднапряжения почти ничего не останется, арматура “потеряет” свои начальные напряжения почти полностью. Тем не менее “мягкую” сталь класса А-III можно использовать в качестве преднапряженной арматуры, если ее заранее натянуть (вытянуть) до напряжений 450…500 МПа, превышающих предел текучести, а затем отпустить. После такой процедуры прежняя площадка текучести исчезает, а новая, очень небольшая площадка находится примерно на 1/3 выше прежней (рис. 16). Такая сталь называется “сталью, упрочненной вытяжкой” и обозначается А-IIIв.
Рис. 15 Рис. 16 Рис. 17
34. Почему в обычных конструкциях не применяют “твердую” сталь?
У “твердых” (высокопрочных) сталей расчетные сопротивления достигают 1000 МПа и более, в то время как при допустимом раскрытии трещин на ширину 0,2...0,3 мм напряжения в арматуре составляют всего 250...350 МПа. Ясно, что при таких напряжениях прочностные возможности высокопрочной арматуры используются слабо, поэтому ее применение попросту неэффективно.
35. Не снижается ли прочность напрягаемой арматуры в результате ее натяжения?
На первый взгляд, должна снижаться: ведь к началу приложения внешней нагрузки арматура уже натянута и часть своей прочности успела использовать. В действительности дело обстоит иначе. При передаче на бетон силы обжатия Р арматура и бетон совместно укорачиваются, поэтому в арматуре растягивающее усилие уменьшается на величинуР, а бетон обжимается силойNb = P – P. Чтобы восстановить исходное состояние, к железобетонному элементу нужно приложить внешнюю растягивающую силуN = Nb + P, т.е.N = P(рис. 17). Следовательно, прочность арматуры сохраняется.
36. Чем ограничивается величина преднапряжения арматурыsp?
Верхний предел spограничивается расчетным сопротивлением стали для 2-й группы предельных состоянийRs,ser(численно равным нормативному сопротивлениюRsn). При этом, чтобы избежать обрыва арматуры при случайном ее перенапряжении, учитывается возможное отклонениерпроектной величиныsp, поэтомуsp Rs,ser р. Другой предел ограничивается величиной 0,3Rs,ser + p, ниже которого преднапряжение бессмысленно. Значениярданы в Нормах проектирования.
37. Как натягивают арматуру?
Натягивают механическим (гидродомкраты, грузы, рычаги) или электротермическим методами. Сущность второго состоит в следующем: заготавливают стержни определенной, точно выверенной длины с анкерами по концам (см. вопрос 39), нагревают их сильным током до температуры не выше 350…400оС (иначе произойдет разупрочнение стали). При нагреве стержни удлиняются и в таком состоянии их закрепляют на упорах. В процессе охлаждения стержни стремятся укоротиться, т.е. вернуться в исходное состояние, но упоры этому препятствуют – в результате, в арматуре возникают растягивающие напряжения.
studfiles.net
