20 Напряженное состояние элементов в период обжатия

Напряжения в бетоне и арматуре и нормальных сечениях элементов от усилия предварительного обжатия, опре­деляют в предположении упругого состояния конструкции с уче­том приведенной площади сечения и ослаблений его каналами или пазами. Приведенную площадь нормального сечения элемента, имеющего в своем составе продольную арматуру или бетоны различной прочности получают, приводя сечение арматуры и площади раз­нородного бетона к бетону одного класса, умножая их на коэффи­циенты приведения.

Для арматуры с модулем упругости E_s коэффициент приведения γ=E_s/E_b, для бетона с модулем упругости Е_bi коэффициент приве­дения γ_bi=E_bi/E_b

Усилие предварительного обжатия Р рассматривают как внеш­нюю сжимающую силу, приложенную с эксцентриситетом е_on отно­сительно центра тяжести приведенного сечения:

Р = σ_spA_sp+σ_spA'_sp-σ’_sA_s-σ'_sA'_s ;

е_op=( σ_spA_sp y_sp+σ_spA'_sp y’_sp -σ_sA_s y_sp -σ'_sA'_s y’_sp) (16 23)

где A_s и Asp — площади сечения соответственно напрягаемой и ненапрягаемой продольной арматуры s; A'_sp, A'_s -то же, продольной арматуры s; σ_sp и σ'_sp — напряжения соответственно в напрягаемой арматуре s и s' до обжатия бетона или в момент снижения предварительного напряжения оеци тона до нуля от воздействиям на элемент внешних сил σ_s и σ'_s — напряжения соответственно в ненапрягаемой арматуре s, s' и вызываемый усадкой и ползучестью бетой на; y_sp, y_s, y'_sp, y'_s — расстоянии.

Значения напряжений σ_sp и σ'_sp вычисляют в стадии обжатия элемента с учетом первых потерь, а в стадии эксплуатации-с учетов всех потерь.

Значения напряжений σ_sp и σ'_sp принимают равными: в стадии обжатия бетона-потерям напряжений от быстронатекющей ползучести; в стадии эксплуатации сумме потерь напряжений от усадки и ползучести бетона. Напряжения в бетоне определяют по формуле внецентренного сжатия: σ_bp =P/A_red±Pе_opy/I_red

где A_red и I_red — геометрические характеристики приведенного сечения; у — расстояние от центра тяжести приведенного сечения JHJ уровня, в котором определяется напряжение.

Контролируемые напряжения в арматуре. Оптимальное значение предварительного напряжения железобетонных конструкций определяют на основании технико-экономического анализа применяемы конструкций. При высокой степени предварительных напряжений арматуры резко возрастают потери от релаксации стали; при малой интенсивности предварительного напряжения оно утрачивает эффективность вследствие потерь из-за усадки и ползучести бетона. На основании большого количества исследований и опыта строительства в нормах рекомендованы максимальные и минимальны значения предварительного напряжения арматуры a_sp и о'_р, который назначают с учетом допустимых отклонений Aa_sp для стержневой и проволочной арматуры по условиям:

σ_sp + Δσ_sp< R_s.ser, и σ_sp — Δσ_Sp > 0,3R_sser

Значение Δσ_sp, МПа, принимают равным: при механической способе натяжения 0,05 σ_sp, а при электротермическом

по формуле Δσ_sp = 30 + 360/ℓ, где / — длина натягиваемого стержня, м.

Основной характеристикой предварительного напряжения арма­туры является контролируемое напряжение σ_соn и σ'_con. При натяже­нии на упоры σ_соn.1 и σ'_con.1 равны соответственно σ_sp и σ'_sp за вычетом потерь σ₃-σ₄ При натяжении на бетон контролируемое напряже­ние σ_соn.2 и σ'_con.2 (^в месте приложения натяжного усилия) назнача­ют из условия обеспечения в расчетном сечении напряжений σ_sp и σ'_sp в соответствии с зависимостями:

σ_соn.2 = σ_sp –γ(P/A_red±Pе_opy_p/I_red) σ’_соn.2 = σ’_sp –γ(P/A_red±Pе_opy’_p/I_red)

где σ_sp и σ'_sp — напряжения в арматуре без учета потерь; Р — уси­лия обжатия после проявления первых потерь; у_р и у'_р — расстояния от центра тяжести приведенного сечения до центра тяжести соот­ветствующей напрягаемой арматуры S и S'. Коэффициенты точности натяжения. Величину предварительного напряжения арматуры вводят в расчет с коэффициентом точности натяжения- арматуры y_sp=1±1Δγ_sP,

где A-y_sp — предельное отклонение средней величины предваритель­ного напряжения во всех стержнях арматуры в данном сечении элемента, + при неблагоприятном и - при благоприятном влиянии предварительного напряжения

Δγ_sP =0.5(Δσ_sp/ σ_sp)(1+1/√n_p)≥ 0,05...0,15

где n_p — число стержней арматуры в сечении элемента;

. 21. Контролируемые напряжения в арматуре.

Оптимальное значение предварительного напряжения железобетонных конструкций определяют на основании технико-экономического анализа применяемых конструкций. При высокой степени предварительных напряжений арматуры резко возрастают потери от релаксации стали; при малой интенсивности предварительного напряжения оно утрачивает эффективность вследствие потерь из-за усадки и ползучести бетона.

На основании большого количества исследований и опыта строительства в нормах рекомендованы максимальные и минимальные значения предварительного напряжения арматуры σ_sp и σ'_sp, которые назначают с учетом допустимых отклонений Δσ_sp для стержневой и проволочной арматуры по условиям:

σ_sp + Δσ_sp ≤R _s.ser и σ_sp — Δσ_sp ≥ 0,3R _s.ser

Значение Δσ_sp МПа, принимают равным: при механическом способе натяжения — 0,05 σ_sp, а при электротермическом — по формуле

Δσ_sp = 30 + 360/l,

где l — длина натягиваемого стержня, м.

Основной характеристикой предварительного напряжения арма­туры является контролируемое напряжение σ_cоп.1 и σ´_cоп.1. При натяжении на упоры σ_cоп.1 и σ´_cоп.1 равны соответственно σ_sp и σ'_sp за вычетом потерь σ₃ и σ ₄. При натяжении на бетон контролируемое напряже­ние σ_соп.2 и σ'_соп.2 (в месте приложения натяжного усилия) назнача­ют из условия обеспечения в расчетном сечении напряжений σ_sp и σ'_sp в соответствии с зависимостями:

σ_соп.2 = σ_sp – ν(Р/Аred + P e_opy_p/Ired)

σ'_соп.2 = σ'_sp – ν(Р/Аred + P e_opy'_p/Ired)

где σ_sp и σ'_sp — напряжения в арматуре без учета потерь; Р — уси­лия обжатия после проявления первых потерь; у_р и у'_р — расстояния от центра тяжести приведенного сечения до центра тяжести соот­ветствующей напрягаемой арматуры S и S' .

Коэффициенты точности натяжения. Величину предварительного напряжения арматуры вводят в расчет с коэффициентом точности натяжения арматуры

γ _sp = 1±Δ γ _sp

где Δ γ _sp — предельное отклонение средней величины предваритель­ного напряжения во всех стержнях арматуры в данном сечении элемента, учитываемое со знаком плюс при неблагоприятном и минус — при благоприятном влиянии предварительного напряжения.