а вторые потери а (п^> — из потерь от усадки бетона о<у> и его ползучести а£у)>т. е.
= oiy) + а<у>. |
(Ш. 12) |
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.
+ |
(Ш. 13) |
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.
0 |
$ = о7 + С<®> + о<б>+ а10 + аш |
(III. 14) |
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
а1 = (0,27" ^ Г - 0 , | ) <То> °’ |
(Ш15) |
то же, стержневой |
|
ai = 0,l(Jo — 200 > 0 . |
(III. 16) |
При электротермическом натяжении проволочной ар матуры ai= 0 ,0 5 ao, стержневой — <Ji=0,03a0.
От температурного перепада. В процессе тепловой об
работки свежеотформованных железобетонных |
изделий |
|
с арматурой, натянутой на упоры, часть |
ее |
упругого |
удлинения погашается вследствие нагрева. |
Потери на |
|
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
4 У) = Т £а. |
<Ш17> |
где / — длина натягиваемого стержня; Я —обжатие шайб, |
головок, |
принимаемое равным 2 мм, или смещение стержней в инвентарных зажимах; X=l,25+0,15d (d — диаметр стержня, мм);
при натяжении на бетон
а(б)= _ к ± ^ _ £а> |
|
(III. 18) |
||
где Х.1= 1 мм (обжатие шайб, прокладок); Х2= 1 |
мм (деформации |
|||
конструкции анкеров). |
|
|
|
|
От трения арматуры о поверхности канала при ее на |
||||
тяжении напряжение в ней уменьшается |
(по мере уда |
|||
ления от места натяжения, |
где это |
напряжение рав |
||
но о0): |
|
|
|
|
а<У> = о0(1 -е-°> 25в): |
oJ6)=tTo( l - e - (**+tl0)), (III. 19) |
|||
где е — основание натуральных логарифмов; |
0 — центральный угол |
|||
дуги в радианах на криволинейном участке канала |
(рис. III.1); х — |
|||
длина участка, м, от натяжного |
устройства до расчетного сечения; |
|||
k и [I — коэффициенты трения, принимаемые по т$бл. III.I. |
||||
От деформации форм потери напряжений вычисляют |
||||
по формуле |
|
|
|
|
а6 = |
- ^ - - ^ - £ а . |
|
(III .20) |
|
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
|
Тип капала |
|
k |
|i при арматуре в виде |
||
|
|
пучков, кана |
стержней пе |
|||
|
|
|
|
|
риодического |
|
|
|
|
|
|
тов |
профиля |
С металлической поверх |
0,003 |
0,35 |
0,4 |
|||
ностью |
|
|
|
|
|
|
С |
бетонной |
поверхностью, |
0 |
|
|
|
образованной |
жестким |
ка- |
|
0,55 |
0,65 |
|
налообразователем |
|
|
||||
То |
же, образованной |
гиб |
0,0015 |
|
|
|
ким каналообразователем |
|
|
|
|||
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:
ав = 500 — |
при |
< а; |
До |
Ао |
|
ав = 500а + 10006 ( |
— а ) |
■ (Ш-21) |
при С^ н- > а, |
||
\ АО |
/ |
|
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)
|
Способы натяжения арматуры |
||||
|
на упоры, адУ* |
|
на бетон, о ^ |
||
Марка бетона |
при условиях твердения |
|
|
||
|
|
независимо от |
|||
|
|
с тепловой обработ |
|||
|
естественных |
услозий |
|||
|
кой при атмосферном |
||||
|
|
|
давлении |
|
|
М 400 и ниже |
400 (40) |
|
350 (35) |
|
300 (30) |
М 500 |
500 (50) |
|
400 (40) |
|
350 (35) |
М 600 и выше |
600 (60) |
|
500 (50) |
|
400 (40) |
соба натяжения арматуры) для бетона |
естественного |
||||
твердения вычисляют по выражениям: |
|
|
|||
<4У) = <4С) = 2000 |
при |
< 0,6; |
|
||
|
АО |
|
Rq |
|
(111.22) |
|
|
|
|
|
|
а^у) = <4б) =400о('~р н —0,з) |
при °°'н |
>0,6, |
|||
|
\ “о |
/ |
“о |
|
|
где ав.н — см. выше. |
|
|
|
|
|
Для бетонов с тепловой обработкой |
при |
атмосфер |
|||
ном давлении эти потери принимают с |
коэффициентом |
||||
0,85. |
|
|
|
|
|
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
конструкций потери напряжений |
(способ натяжения на |
|
бетон) вычисляют по формуле |
|
|
|
|
(111.23) |
где яш — число обжимаемых швов; |
X— обжатие |
стыка, равное |
0,3 мм при шве, заполненном раствором, 0,5 мм при сухом шве. |
||
Предварительное напряжение арматуры вводят в рас |
||
чет с коэффициентом точности ее натяжения |
|
|
т т = 1 ± Д /ят |
(III. 24) |
|
(плюс берут при неблагоприятном влиянии, когда неточность увели чивается, минус — при благоприятном).
44
При |
механическом |
способе |
натяжения Д т т= 0 ,1 , |
а при электротермическом |
|
||
|
|
|
(III.25) |
где р и |
а0 — см. в формулах |
(III.8 и |
(III.9); пс — число стержней |
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
ва для сжатых |
элементов используют бетоны |
марок |
М 200—М 400, |
для изгибаемых — М 150—М 300, |
для |
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