книги / Строительные конструкции

а вторые потери а (п^> — из потерь от усадки бетона о<у> и его ползучести а£у)>т. е.

При натяжении арматуры на бетон .первые потери предварительного напряжения в ней а*,® слагаются из

потерь от деформации анкеров а^б> и трения арматуры о поверхности о<б), т. е.

а вторые потери offl — от релаксации напряженной ар­ матуры 07, усадки бетона о<б), его ползучести о£б)>смятия

бетона под витками спиральной (кольцевой) арматуры (при диаметре'конструкции до 3 м) ою и деформаций обжатия стыков конструкций, состоящих из ряда обжи­ маемых блоков, оц, т. е.

Первые потерй

От релаксации напряжения арматуры. В интенсивно растянутой арматуре при фиксированной ее длине ца на­ тяжных устройствах со временем происходит снижение напряжения, т. е. релаксация. Эти потери (при а0, кгс/см2) равны:

при механическом натяжении проволочной арматуры

При электротермическом натяжении проволочной ар­ матуры ai= 0 ,0 5 ao, стержневой — <Ji=0,03a0.

От температурного перепада. В процессе тепловой об­

пряжения при этом составляют а2=12,5Д/, где At — раз­ ность между температурой нагрева арматуры и несмещаемых упоров. При отсутствии данных принимают Д /=65° С.

41

Рис. III.1. К определению потерь предварительного напряжения ар­ матуры от трения о поверхности каналов

/ —арматура; 2 —натяжное устройство; 3 —анкер

От деформаций анкеров. При натяжении арматуры на упоры

принимаемое равным 2 мм, или смещение стержней в инвентарных зажимах; X=l,25+0,15d (d — диаметр стержня, мм);

при натяжении на бетон

где t — число групп стержней, натягиваемых неодновременно; А/ — сближение упоров по оси равнодействующей силы обжатия, опре­ деляемое расчетом форм.

При отсутствии данных принимают о5= 3 0 МПа (300 кгс/см2).

Потери от быстронатекающей ползучести бетона про­ исходят из-за дополнительного сокращения длины эле-

42

ТАБЛИЦА 1II.1. ЗНАЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ k И ц

мента в течение 2—3 ч после обжатия. Эти потери име­ ют значение при способе натяжения арматуры на упоры. Чем выше обжатие бетона, тем значительнее его ползу­ честь и больше потери. Для бетона естественного твер­ дения:

где ао.н — напряжение с учетом всех потерь, рассмотренных выше, на уровне усилия обжатия; а= 0,6, 6= 1,5 для бетона М 300 и выше, а=0,5, 6= 3 для бетона М200.

Для.бетона с тепловой обработкой потери определя­ ют по формуле (III.21) с коэффициентом 0,85.

Вторые потери

От релаксации напряжений арматуры при натяжении ее на бетон снижение предварительного напряжения.при­ числяют ко вторым потерям. Их значение определяют по формулам (III.15) и (III.16), т. е. о7= о \.

От усадки бетона уменьшается начальная длина эле­ мента, а вместе с тем и напряжение растянутой армату­ ры. Происходящие при этом потери напряжения нахо­ дят по данным табл. III. 2.

От ползучести бетона, происходящей после его об­ жатия, потери напряжения арматуры (независимо от спо-

43

ТАБЛИЦА 111.2. ПОТЕРИ НАПРЯЖЕНИЙ В АРМАТУРЕ ОТ УСАДКИ БЕТОНА (ТЯЖЕЛОГО), кгс/сма (МПа)

От смятия бетона под витками спиральной (кольце­ вой) арматуры потери напряжений при круглых сечени­ ях конструкций диаметром до 3 м (например, железобе­ тонные трубы) принимают равными Ою=300 кгс/см2 (30 М Па).

От деформаций обжимаемых стыков между блоками

(плюс берут при неблагоприятном влиянии, когда неточность увели­ чивается, минус — при благоприятном).

44

напрягаемой арматуры в сечении элемента.

При расчете потерь предварительного напряжения ар­ матуры, раскрытия трещин и прогибов можно принимать Дшт= 0 .

Суммарные потери a n= a n i+ a n2 могут достигать 2000—2500 кгс/см2 (200—250 МПа) и даже более. В рас­ чете это значение принимают не менее чем 1000 кгс/см2 (100 М Па).

§ 111.3. ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ ПО КОНСТРУИРОВАНИЮ

Марки бетона для различного рода железобетонных конструкций в общем случае назначаются на основании технико-экономических расчетов. По опыту строительст­

предварительно-напряженных — М 300 — М 500. Площадь сечения продольной рабочей арматуры же­

лезобетонных элементов составляет небольшую часть в сравнении с рабочей площадью бетона, в пределах 0,3—3%. Железобетонные элементы с таким содержа­ нием арматуры в сравнении с бетонными обладают очень важным преимуществом: они не имеют внезапного хрупкого разрушения.

При малом содержании арматуры железобетонные элементы разрушаются хрупко, как бетонные. Во избе­ жание этого нормами устанавливается минимальное со­ держание продольной арматуры в железобетонных эле­ ментах (подробнее см. в следующих главах).

Рабочую арматуру размещают в сечениях элементов так, чтобы она была защищена слоем бетона (защитный слой), назначение которого обеспечивать совместную ра­ боту арматуры с бетоном при различных воздействиях, а также предохранять арматуру от коррозии и чрезмер­ ного нагрева.

Для армирования железобетонных элементов без предварительного напряжения рекомендуется применять

45

горячекатаную арматурную сталь класса A-III, а также

струкциях с ненапрягаемой арматурой, к которым предъ­

В предварительно-напряженных конструкциях ис­ пользуют горячекатаную арматурную сталь классов A-IV и выше, арматурные канаты, высокопрочную арматур­ ную проволоку классов В-П и Вр-И.

Некоторые виды арматурных сталей и их сварные соединения обладают хладноломкостью. Поэтому в же­ лезобетонных конструкциях, длительно эксплуатируемых в условиях отрицательной температуры, от —30 до —40° С, нельзя применять горячекатаную арматурную сталь класса A-IV марки 80С и некоторые марки сталей классов А-П (ВСт5пс2), A-I (СтЗкп2, ВСтЗГпс2).

Стержни ненапрягаемой арматуры должны быть про­ должены за сечение, в котором они используются с пол­ ным расчетным сопротивлением, на длину /ан, достаточ­

но не менее /ан=А,а|Д а также минимально допустимой ЗЗД6ЛКИ /ан,мин* Значения поименованных величин при­ ведены в табл. Ш .З для арматуры периодического про­ филя (в скобках — для гладкой арматуры).

ТАБЛИЦА Ш.З. ЗНАЧЕНИЕ ВЕЛИЧИН. ВХОДЯЩИХ В ФОРМУЛУ (111.28)

46

На крайних свободных опорах изгибаемых элементов продольные стержни, доводимые до опор, анкеруют по­ средством запуска за внутреннюю грань опоры на вели­ чину ZaH^lOd (рис. III.2), а в элементах, в которых по расчету не требуется поперечной арматуры, длина ацкеровки может быть уменьшена до величины /ан^ 5 d. При необходимости уменьшения /ан по сравнению с требуе­ мыми значениями принимают меры по усилению задел­ ки стержней с помощью анкерующих коротышей, шайб или приварки к опорным стальным закладным деталям.

(Зварные каркасы и сетки, так же как и отдельные стержни, в железобетонных конструкциях необходимо стыковать, как правило, с помощью сварки. Типы свар­ ных стыков см. на рис. 11.12.

Допускается стыковать без сварки внахлестку растя­ нутые стержни ненапрягаемой арматуры диаметром до 36 мм как в сварных, так и в вязаных сетках и каркасах. При этом стыки растянутых стержней должны иметь длину перепуска (нахлестки) /н не менее размеров 1ли, определяемых по формуле (III.26). В одном месте сты­ куют только часть общего числа стержней растянутой арматуры, не более 25% при гладких стержнях и не бо­ лее 50% при стержнях периодического профиля, разме­ щая стыки вне участков полного использования армату­ ры по прочности. В стержневых элементах, растянутых центрально и внецентренно, при малых эксцентрицитетах стыки без сварки внахлестку не допускаются.

Стыки сварных сеток и сварных каркасов с односто­ ронним расположением в них рабочих стержней выпол­ няют в соответствии с указаниями рис. Ш .З. В каждом из стыкуемых сварных изделий на длине нахлестки долж­ но быть расположено не менее двух поперечных стержней.

Арматуру в железобетонных элементах, размещае­ мую в соответствии с ее проектным положением, закреп­ ляют в формах с помощью шпилек, подвесок, вспомога­ тельных сеток и каркасов, чтобы она сохранила это по­ ложение в процессе бетонирования.

Расстояние в свету (зазоры) между стержнями арма­ туры назначают с учетом удобства укладки и уплотне­ ния бетонной смеси, а именно: если стержни при бетони­ ровании занимают горизонтальное положение, то оно должно быть не менее диаметра стержней и не менее 25 мм для нижней арматуры и 30 мм для верхней; если

47

Рис. 111.2. Анкеровка сварных арматурных сеток и каркасов на свободных опорах изгиба­ емых элементов

а —в плите; б —в балке

48

стержни при бетонировании занимают вертикальное по­ ложение, это расстояние должно быть не менее 50 мм.

§ 111.4. УКАЗАНИЯ ПО КОНСТРУИРОВАНИЮ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО-НАПРЯЖЕННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

Напрягаемая арматура (канаты, пучки проволок и прядей, стержни) при натяжении на бетон Всегда долж­ на быть закреплена по концам анкерами (рис. Ш .4). Арматура в напряженном состоянии после ее натяжения домкратами удерживается в гильзостержневом анкере с помощью гайки, затягиваемой до упора в торец элемен­ та, а в анкере с колодкой — с помощью запрессовки ко­ нической пробки в колодку. При электротермическом натяжении удобна анкеровка стержней периодического профиля с помощью высаженных головок на торцах и закладных прокладок с прорезями.

Для обеспечения сцепления арматуры с бетоном ка­ налы после натяжения и анкеровки напрягаемой арма­ туры заполняют цементным или цементно-песчаным рас­ твором под давлением.

При натяжении на упоры устройство анкеров на кон­ цах арматурных элементов не требуется для стержневой и проволочной арматуры периодического профиля, а так­ же для арматурных канатов, если применяется бетон марки, не ниже указанной в табл. III.4, при которой обес­ печивается необходимое сцепление его с арматурой.

В иных условиях самоанкеровка арматуры в бетоне не обеспечивается и концы арматурных элементов необ­ ходимо снабжать анкерными устройствами.

ТАБЛИЦА III.4. МИНИМАЛЬНЫЕ МАРКИ БЕТОНА. ПРИМЕНЯЕМЫЕ ДЛЯ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО-НАПРЯЖЕННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

49