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: Сформировать представления о особенностях армирования и расчета элементов на различные нагрузки.

1.Особенности армирования предварительно напряженных элементов.

2. Усилия возникающие в предварительно напряженных элементах.

3. Понятие прочности предварительно напряженных элементов.

4 Монтажные и транспортные нагрузки. Понятие расчета

1.Особенности армирования предварительно напряженных элементов

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

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

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 σ_sp 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 должно

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.

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.

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).

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 е_0р 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

Эксцентриситет приложения усилия предварительного обжатия бетона е_0р

определяется относительно центра тяжести приведенного сечения.

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).

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)

Вторые потери σ_1,2 = σ₈₊ σ₉ ,

где σ₈ - потери напряжений, возникающие от усадки бетона. Для тяжелого бетона класса В35 и ниже σ₈ =35 МПа (для бетона В35 и ниже); σ₈ =40 МПа (для бетона В40) - потери приведены для бетона, подвергнутого тепловой обработке при атмосферном давлении;

σ₉ - потери от ползучести бетона:

Суммарные потери напряжений

σ _L,= σ_L,1+ σ_L,2.

Величина суммарных потерь напряжений принимается не менее 100 МПа.

Значение предварительного напряжения в арматуре вводится в расчет с коэффициентом точности напряжения арматуры, который определяется по формуле:

γ = 1± γ .

Знак «плюс» принимается при неблагоприятном влиянии предварительного напряжения, знак «минус»- при благоприятном.

3.Понятие о расчетах прочности предварительно напряженных элементов

При расчете прочности предварительно напряженных элементов по нормальному сечению используются те же уравнения прочности и такая же последовательность расчета, что и для расчета ненапрягаемых железобетонных элементов, но при этом расчетное сопротивление арматуры вводится в расчет с коэффициентом условия работы арматуры

При расчете прочности наклонных сечений учитывают влияние предварительного напряжения на прочность наклонных сечений, для чего в формулы вводится коэффициент φ ,который определяется по формуле:

φ =0,1 ,

где N=Р - усилие предварительного обжатия (определенное с учетом потерь напряжений и коэффициента точности натяжения).