Казахская головная архитектурно-строительная академия

Краткое содержание практических занятий

Предварительно напряжёнными называются такие конструкции, у которых до приложения внешней нагрузки создаётся напряжённое состояние. В железобетоне создают начальные сжимающие напряжения в тех зонах, которые под воздействием внешних нагрузок будут испытывать растяжение. Предварительное напряжение позволяет существенно уменьшить расход стали за счёт использования арматуры высокой прочности, повысить трещиностойкость, увеличить жёсткость, уменьшить прогибы. Существуют две схемы создания предварительного напряжения в железобетонных конструкциях: а) натяжением арматуры на упоры и б) натяжением арматуры на бетон. При натяжении арматуры на упоры до бетонирования в арматуре создаётся напряжённое состояние растяжения. Затем элемент бетонируют. После приобретения бетоном необходимой прочности R_bp арматуру освобождают с упоров. Стремясь восстановить свою первоначальную длину, арматура обжимает бетон. Натяжение арматуры на бетон применяют при большепролётных конструкциях.

В этом случае сначала изготавливают бетонный элемент, в котором устанавливают каналы и пазы для размещения напрягаемой арматуры. После приобретения бетоном необходимой прочности осуществляют натяжение арматуры. Каналы заполняют цементно-песчаным раствором под давлением (инъецируют). Натяжение арматуры может быть произведено механическим, электротермическим и электротермомеханическим способами. При механическом способе натяжение осуществляют с помощью гидравлических домкратов и намоточных машин. Электротермический способ заключается в том, что арматуру разогревают током до температуры 300-350⁰. Затем укладывают в формы и закрепляют. При остывании в ней создаётся напряжённое состояние. После укладки и твердения бетона арматуру освобождают с упоров и, вследствие её укорочения, происходит обжатие бетона. Электротермомеханический способ натяжения представляет сочетание механического и электротермического способов, применяемых совместно. Анкеровка напрягаемой арматуры Анкеровка напрягаемой арматуры в бетоне во многих случаях осуществляется за счёт сцепления арматуры с бетоном. При отсутствии или недостаточности сил сцепления анкеровку выполняют с помощью специальных анкерных устройств. 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. Длина зоны передачи напряжений для напрягаемой арматуры без анкеров (т.е. длина зоны самозаанкеривания её за счёт сил сцепления с бетоном, Рис.3.2.) определяется по формуле

, (3.4)

где - напряжения, принимаемые равными большему из значений R_s и с учётом потерь; , - коэффициенты, определяемые по таблице [7]; R_bp – передаточная прочность бетона. Тип анкера выбирают, исходя из производственных возможностей и вида арматуры. Для стержневой арматуры периодического профиля рекомендуется применять анкеры в виде высаженных головок, обжатых шайб, приваренных коротышей. Проволочные канаты, пучки и пакеты натягиваются усилиями большой величины. Для анкеровки таких арматурных изделий применяют специальные анкеры.

Предварительные напряжения в арматуре и бетоне. Создаваемое искусственно предварительное напряжение в арматуре не должно быть слишком низким, иначе эффект предварительного напряжения будет утрачен с течением времени, вследствие потерь этого напряжения. С другой стороны, величина предварительного напряжения не должна быть слишком высокой в связи с опасностью обрыва при натяжении или развития недопустимых неупругих деформаций. В связи с этим рекомендуется назначать предварительное напряжение в следующих пределах:

и ,

где p – допустимое отклонение, принимаемое при механическом способе натяжения при электротермическом - , l -длина стержня, м. Возможные отклонения от заданного значения предварительного напряжения учитываются с помощью коэффициента точности натяжения.

;

.

Знак плюс принимается при неблагоприятном влиянии предварительного напряжения; знак минус – при благоприятном; n_p – число напрягаемых стержней в сечении элемента.

Передаточную прочность бетона к моменту обжатия R_bp устанавливают так, чтобы не создавался слишком высокий уровень напряжения , сопровождающийся значительными деформациями ползучести и потерей предварительного напряжения. Рекомендуется принимать R_bp 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.

Усилие предварительного обжатия бетона. Усилие предварительного обжатия Р_0, необходимое при определении напряжений в бетоне, а также при расчёте по образованию трещин и эксцентриситет приложения указанного усилия относительно центра тяжести приведённого сечения

;

,

где и - напряжения в ненапрягаемой арматуре, вызванные усадкой и ползучестью бетона.