3. Способы натяжения арматуры

Для создания предварительных напряжений в арматуре применяют следующие способы:

• механический — натяжение арматуры выполняется при помощи домкратов или натяжных машин;

• электротермический — к стержню арматуры подключается электрический ток, и в результате короткого замыкания происходит его разогрев (до температуры 300—350°С); стержень удлиняется и в удлиненном состоянии закрепляется на упорах, при остывании в арматуре возникают напряжения;

• электротермомеханический — комбинация первых двух способов; обычно после разогрева стержня он дотягивается до нужной длины;

• физико-химический — с использованием самонапрягающихся бетонов.

Такие бетоны увеличиваются в объеме при твердении и натягивают арматуру, т.е. происходит самонапряжение. Для закрепления арматуры на упорах применяют специальные анкерные приспособления.

Тема урока: «Особенности армирования предварительно напряженных элементов».

Цель урока: Рассмотреть особенности армирования предварительно напряженных конструкций.

1.Особенности армирования .

2. Напряжения в предварительно напряженной арматуре и понятие о расчете

Наиболее опасной для прочности бетона является зона передачи напряжений на бетон длиной .

где коэффициенты _ὠр; λ_Р принимаются по табл. 28 СНиП 2.03.01-84*;

Rbp — передаточная прочность бетона;

σ_sp-величина предварительных напряжений в арматуре.

На длине зоны передачи напряжений принимают линейное изменение предварительного напряжения в арматуре от нуля у краев элемента до рабочих напряжений в сечении, расположенном на расстоянии l_p.

В зоне передачи напряжений от арматуры на бетон необходимо дополнительно -

упрочнять бетон. Это упрочнение производят постановкой дополнительной арматуры в виде арматурных сеток или спиралей. Арматурные сетки ставятся ближе к краю элемента вокруг предварительно напряженной арматуры, или предварительно -

напряженная арматура пропускается через четыре ряда сеток, установленных у торцов элемента либо она заключается в спираль, изготовленную из ненапрягаемой арматуры.

2.Напряжения в предварительно напряженной арматуре и понятие о расчете

Создаваемые искусственно предварительные напряжения в арматуре и бетоне имеют существенное значение для последующей работы элементов под нагрузкой

Поэтому величина предварительного напряжения арматуры является важнейшей характеристикой напряженных элементов и обязательно указывается на рабо-

чих чертежах. При небольшом предварительном напряжении арматуре и, следовательно, малом обжатии бетона эффект предварительного напряжения с течением времени может быть утрачен вследствие потерь напряжений.

При высоких напряжениях в арматуре, близких к сервисному сопротивлению арматуры, в проволочной арматуре возникает опасность ее разрыва при натяжении, а в горячекатаной арматуре появляется опасность развития значительных остаточных (пластических) деформаций .Напряжением в предварительно напряженной арматуре азр и способом его создания задаются перед началом расчета. Ориентировочно (0,6—0,8)Rs,ser, где Rs,ser — сервисное сопротивление арматуры, равное нормативному

сопротивлению арматуры.

Принятое ориентировочно напряжение в арматуре принимают напряжение долж-

но удовлетворять требованиям:

Значение р при механическом способе натяжения арматуры принимается равным 0,05σ_sp,а при электротермическом и электротермомеханическом способах -

определяется по формуле

где р — в МПа; L — длина натягиваемого стержня (расстояния

между наружными гранями упоров), м.

Как уже отмечалось, созданные в арматуре напряжения с течением времени уменьшаются-возникают потери напряжений.

Значения потерь напряжений могут достигать 200—250 МПа, их величина зависит от способа изготовления предварительно напряженной конструкции и других факторов.

При определении некоторых потерь предварительного напряжения в арматуре необходимо знать нормальные напряжения обжатия бетона.

Их определяют по приведенным характеристикам нормального сечения как для упругого тела. Приведение выполняют посредством коэффициента =E_s/E_b, где E_s

— модуль упругости арматуры;

Е_b — модуль упругости бетона.

В общем случае предварительно напряженный железобетонный элемент в своем поперечном сечении может содержать арматуру, расположенную в растянутой зоне

бетона (Аs, Asp — соответственно площадь сечения ненапрягаемой и напрягаемой арматуры), и арматуру, расположенную в сжатой зоне бетона(A's, A^`sp — соответственно площадь сечения ненапрягаемой и напрягаемой арматуры).

Приведенные характеристики сечения:

• приведенная площадь сечения

• статический момент приведенного сечения относительно ра-

стянутого волокна бетона

где A — площадь сечения бетона;

S— статический момент площади приведенного сечения относительно крайнего растянутого волокна бетона;

a_s,a`<sub>s</sub>,a<sub>sp</sub>,a`_sp— соответственно для ненапрягаемой арматуры и напрягаемой арматуры — расстояния от центров тяжести арматуры до ближайших (верхней или нижней) граней элемента;

• расстояние от крайнего растянутого волокна бетона до центра тяжести приведенного сечения

-

• момент инерции приведенного сечения

гдеy_s,y`<sub>s</sub>,y<sub>sp</sub>,y`_sp— расстояния от центра тяжести приведенного сечения до центров тяжести соответственно ненапрягаемой и напрягаемой арматуры.

Усилия в предварительно напряженном элементе После отпуска предварительно напряженной арматуры с упоров или при ее натяжении на бетон в сечениях железобетонного элемента возникает усилие предварительного обжатия Р

которое может рассматриваться как внешняя сжимающая сила, приложенная с эксцентриситетом с0р относительно оси, проходящей через центр тяжести приведенного сечения. Ее определяют как равнодействующую усилий в арматуре, учитывая, что в ненапрягаемой арматуре также возникают напряжения (σ_s,σ`_s)

вызванные усадкой и ползучестью бетона и численно равные потерям

напряжения в напрягаемой арматуре от этих факторов:

где σ_sp,σ`_sp — предварительные напряжения в напрягаемой арматуре;

σ_s,σ`_s — предварительные напряжения в ненапрягаемой арма-

туре, принимаемые равными: в стадии изготовления — потерям

напряжения от быстро натекающей ползучести о6 и в стадии

транспортирования и эксплуатации — сумме потерь напряжений

от усадки и ползучести бетона σ₆,σ₈,σ₉ (потери см. ниже).

Эксцентриситет приложения усилия предварительного обжатия

бетона е_0р определяется относительно центра тяжести приведен-,

ного сечения:

Нормальные напряжения в бетоне от усилия обжатия σ_bp в общем случае определяют как для внецентренно сжатого упругого

элемента по приведенному сечению:

где у₀ — расстояние от центра тяжести приведенного сечения до

волокна, в котором определяются напряжения; знак «+» принимают для определения максимальных напряжений и знак «-» — для определения минимальных напряжений.

Потери напряжений в арматуре

Определение потерь напряжений в арматуре рассмотрим для варианта натяжения арматуры на упоры и ограничимся следующими условиями: упорами служат борта стальной формы; элемент для ускорения твердения подвергается тепловой обработке при атмосферном давлении; элемент изготавливается из тяжелого бетона классов В15—В40, предварительно напрягаемая арматура — стержневая, располагается элементе прямолинейно (отсутствуют огибающие приспособления).

При натяжении арматуры на упоры различают первые потери напряжений — о,„ возникающие до обжатия бетона, и вторые потери — О/2, возникающие после обжатия бетона (см. табл. 5 СНиП 2.03.01-84*).

где σ₁ — релаксация напряжений арматуры (уменьшение напряжений в арматуре с течением времени при постоянной ее длине),

σ₁= 0,03σ_sp, (для электротермического способа натяжения стержневой арматуры);

σ₂ — потери напряжений в результате температурного перепада между натянутой арматурой и упорами (температурный перепад возникает при пропаривании бетона для его ускоренного твердения), σ₂ = l,25t (для бетонов классов В15—В40); при отсутствии точных данных принимается t = 65°С;

σ₃— потери напряжений, возникающие в результате деформаций анкеров, расположенных у натяжных устройств; при электротермическом способе натяжения потери от деформаций анкеров в расчете не учитываются, так как они учтены при определении значения полного удлинения арматуры;

σ₄ — потери, возникающие в результате трения арматуры об огибающие приспособления (при отсутствии таких приспособлений эти потери не возникают);

σ₅— потери, возникающие в результате деформации стальной формы, на которую производят натяжение арматуры; при электротермическом способе натяжения потери от деформации формы в расчете не учитываются, так как они учтены при определении

полного удлинения арматуры;

σ₆ — потери в результате быстро натекающей ползучести бетона (возникают в момент передачи напряжений на бетон):

где  и  — коэффициенты, принимаемые:  = 0,25 + 0,025R_bp, но

не более 0,8;

Тема урока: «Особенности армирования предварительно напряженных элементов».

Цель урока: Рассмотреть особенности армирования предварительно напряженных конструкций.

1.