Предварительные напряжения арматуры

2.25. Предварительные напряжения арматуры σ_sp принимают не более:

- для арматуры классов А540, А600, А800, А1000 - 0,9 R_s,n;

- для арматуры классов Вр1200 - Вр1500, К1400, К1500 - 0,8 R_s,n.

Кроме того, для любых классов арматуры значение σ_sp принимают не менее 0,3 R_s,_n.

2.26. При расчете предварительно напряженных конструкций следует учитывать снижение предварительных напряжений вследствие потерь предварительного напряжения - до передачи усилий натяжения на бетон (первые потери) и после передачи усилия на бетон (вторые потери).

Первые потери предварительного напряжения включают потери от релаксации предварительных напряжений в арматуре, потери от температурного перепада при термической обработке конструкций, потери от деформации анкеров и деформации формы.

Вторые потери предварительного напряжения включают потери от усадки и ползучести бетона.

2.27. Потери от релаксации напряжений арматуры определяют по формулам:

- для арматуры классов А600, А800 и А1000 при способе натяжения:

механическом - Δ σ_{sp 1}= 0,1 σ_sp - 20;

электротермическом - Δ σ_{sp 1} = 0,03 σ_sp;

- для арматуры классов Вр1200 - Вр1500, К1400, К1500 при способе натяжения:

механическом -

электротермическом - Δ σ_{sp 1} = 0,05 σ_sp.

Для арматуры класса А540 - Δ σ_{sp 1}= 0,0.

Здесь σ_sp принимается без потерь в МПа.

При отрицательных значениях Δ σ_sp, их следует принимать равными нулю.

При наличии более точных данных о релаксации напряжений арматуры допускается принимать иные значения потерь от релаксации.

2.28. Потери от температурного перепада Δ t, определяемого как разность температур натянутой арматуры в зоне нагрева и устройства, воспринимающего усилия натяжения, °С, принимаются равными

Δ σ_{sp 2} =1,25Δ t (МПа). (2.3)

При отсутствии точных данных допускается принимать Δ t = 65°.

При наличии более точных данных о температурной обработке конструкций допускается принимать иные значения потерь от температурного перепада.

2.29. Потери от деформации стальной формы (упоров) при неодновременном натяжении арматуры на форму определяются по формуле

(2.4)

где n - число стержней (групп стержней), натягиваемых не одновременно;

Δ l - сближение упоров по линии действия усилия Р, определяемое из расчета деформации формы;

l - расстояние между наружными гранями упоров.

При отсутствии данных о конструкции формы и технологии изготовления допускается принимать Δ σ_{sp 3} =30 МПа.

При электротермическом способе натяжения арматуры потери от деформации формы не учитываются.

2.30. Потери от деформации анкеров, расположенных у натяжных устройств, определяются по формуле

(2.5)

где Δ l - обжатие анкеров или смещение стержня в зажимах анкеров;

l - расстояние между наружными гранями упоров.

При отсутствии данных допускается принимать Δ l = 2 мм.

При электротермическом способе натяжения потери от деформации анкеров не учитываются, так как они должны быть учтены при определении значений полного удлинения арматуры.

2.31. Потери от усадки бетона определяют по формуле

Δ σ_{sp 4} = ε_b,shE_s, (2.6)

где ε_b,sh - деформация усадки бетона, принимаемая равной:

0,0002 - для бетона классов В35 и ниже;

0,00025 - для бетона класса В40;

0,0003 - для бетона классов В45 и выше.

Допускается потери от усадки определять более точными методами.

2.32. Потери напряжений в рассматриваемой напрягаемой арматуре (S или S')от ползучести бетона определяют по формуле

(2.7)

где φ_b,сr - коэффициент ползучести бетона, определяемый согласно табл.2.6;

α - коэффициент приведения арматуры к бетону, равный α = E_s/E_b;

μ_sp- коэффициент армирования, равный А_spj / А, где А и А_spj -площади поперечного сечения соответственно элемента и рассматриваемой напрягаемой арматуры (A_sp или A'_sp);

σ_bp - напряжение в бетоне на уровне центра тяжести рассматриваемой напрягаемой арматуры, определяемое как для упругих материалов по приведенному сечению согласно формуле

(2.8)

- P ₍₁₎ - усилие предварительного обжатия с учетом первых потерь, равное

P ₍₁₎ = (A_sp + A'_sp)(σ_sp - Δ σ_{sp (1)}) (2.9)

здесь Δ σ_{sp (1)} - сумма первых потерь напряжения;

e _{0 p 1} - эксцентриситет усилия P ₍₁₎относительно центра тяжести приведенного сечения элемента, равный

(2.10)

здесь y_sp, y'_sp - см. черт.2.1;

Черт. 2.1 Схема усилий предварительного напряжения арматуры в поперечном сечении железобетонного элемента

y_s - расстояние между центрами тяжести рассматриваемой напрягаемой арматуры и приведенного поперечного сечения элемента (т.е. y_sp или y'_sp)

М - изгибающий момент от собственного веса элемента, действующий в стадии обжатия в рассматриваемом сечении;

A_red и I_red - площадь приведенного сечения и ее момент инерции относительно центра тяжести приведенного сечения, определяемые согласно п.2.33.

В формуле (2.8) сжимающие напряжения учитываются со знаком "плюс", а растягивающие - со знаком "минус". Тот же знак принимается и в формуле (2.7).

Если σ_bp < 0,0, то потери от ползучести и усадки бетона принимаются равными нулю.

Если передаточная прочность бетона R_bp меньше 70% класса бетона В, то при определении Δ σ_{bp 6}значения φ_b,сr и E_b принимаются по табл.2.6 и 2.5 при B=R_bp.

2.33. Приведенное сечение включает в себя площадь сечения бетона и площадь сечения всей продольной арматуры (напрягаемой и ненапрягаемой) с коэффициентом приведения арматуры к бетону a=E_s / E_b.

Геометрические характеристики приведенного сечения определяются по формулам:

площадь приведенного сечения

A_red = A + aA_sp + aA ' _sp + aA_s + aA ' _s; (2.11)

расстояние от центра тяжести приведенного сечения до растянутой в стадии эксплуатации грани

(2.12)

где S - статический момент сечения бетона относительно растянутой грани;

момент инерции приведенного сечения относительно его центра тяжести

(2.13)

где y_sp = y - а_р; y'_sp = h - a'_p – у; y_s = y - a_s; y'_s = h - a'_s - у (см. черт.2.1).

Допускается не уменьшать площадь всего сечения элемента А за счет площади сечения всей арматуры Σ A_s, если Σ A_s < 0,03 А. В противном случае в формулах (2.11)-(2.13) вместо а используется a -1.

2.34. Предварительные напряжения в бетоне σ_bp при передаче усилия предварительного обжатия P ₍₁₎не должны превышать:

- если напряжения уменьшаются или не изменяются при действии внешних нагрузок - 0,9 R_bp;

- если напряжения увеличиваются при действии внешних нагрузок - 0,7 R_bp.

Напряжение в бетоне σ_bp определяется по формуле (2.8), при этом за значение y_s принимается расстояние от центра тяжести приведенного сечения до наиболее сжатой грани в стадии обжатия (т.е. значение у, см. формулу 2.12), а значение момента М определяется для сечения, где разгружающее влияние этого момента минимально (например, в сечении, проходящем через конец зоны передачи предварительного напряжения длиной l_p см. п.2.35).

2.35. Длину зоны передачи предварительного напряжения на бетон для арматуры без дополнительных анкерующих устройств определяют по формуле

(2.14)

и принимают не менее 10 d_s и 200 мм, а для арматурных канатов не менее 300 мм.

В формуле (2.14):

σ_sp - предварительное напряжение в напрягаемой арматуре с учетом первых потерь;

R_bond - сопротивление сцепления напрягаемой арматуры с бетоном, равное

R_bond = ηR_bt (2.15)

здесь R_bt - расчетное сопротивление бетона осевому растяжению, отвечающее передаточной прочности бетона R_bp;

η - коэффициент, учитывающий влияние вида поверхности арматуры, принимаемый равным:

1,7 - холоднодеформированной арматуры класса Вр диаметром 3 мм и арматурных канатов класса К диаметром 6 мм;

1,8 - для холоднодеформированной арматуры класса Вр диаметром 4 мм и более;

2,2 - для арматурных канатов класса К диаметром 9 мм и более;

2,5 - для горячекатаной и термомеханически упроченной арматуры класса А.

Для сечений элемента, пересекающих зону передачи предварительного напряжения, значение σ_sp следует умножать на коэффициент

(2.16)

где l_x - расстояние от начала зоны передачи напряжений в торце элемента до рассматриваемого сечения.

При мгновенной передачи усилия обжатия на бетон для арматуры класса А значение l_p увеличивается в 1,25 раза. При диаметре стержней более 18 мм мгновенная передача усилий не допускается.

Начало зоны передачи напряжений при мгновенной передачи усилий обжатия на бетон для арматуры классов Вр и К принимается на расстоянии 0,25 l_p от торца элемента.

2.36. Усилие предварительного обжатия бетона с учетом полных потерь напряжений Р и эксцентриситет его приложения е _{0 р} относительно центра тяжести приведенного сечения определяются по формулам:

(2.17)

(2.18)

где σ_s и σ'_s - сжимающие напряжения в ненапрягаемой арматуре соответственно S и S', вызванные усадкой и ползучестью бетона и численно равные сумме потерь напряжений от усадки и ползучести бетона Δ σ_{sp 5} + Δ σ_{sp 6}. определенных согласно пп.2.31 и 2.32; при этом напряжение σ_bp определяется на уровне центра тяжести соответствующей ненапрягаемой арматуры; если σ_bp < 0,0, напряжение σ'_s принимается равным нулю;

σ_{sp 2}и σ'_{sp 2} - предварительные напряжения арматуры соответственно S и S' с учетом всех потерь;

y_sp, y'_sp, y_s, y'_s - см. черт.2.1.

Полные суммарные потери напряжений для арматуры S следует принимать не менее 100 МПа.

Дата добавления: 2014-12-27