|
|
СУЩНОСТЬ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЁННОГО ЖБ И СПОСОБЫ СОЗДАНИЯ ПРЕДНАПРЯЖЕНИЯ. ПОТЕРИ НАПРЯЖЕНИЙ В АРМАТУРЕ. СЦЕПЛЕНИЕ АРМ-РЫ С БЕТОНОМ. АНКЕРОВКА АРМ-РЫ В БЕТОНЕ.Совместная работа арм-ры и бетона в ЖБК обеспечивается их сцеплением и различными конструктивными закреплениями арм-ры в бетоне. Сцепление – сопротивление забетонированного стержня выдёргиванию или продавливанию. Сцепление является основным свойством ЖБК и зависит от ряда физ.-механ. факторов: 1 – зацепления за бетон выступов на поверхности арм-ры периодич. профиля (70%); 2 – сил трения, возникающих в результате обжатия арм-ры в процессе усадки бетона; 3 – склеивания арм-ры с бетоном благодаря клеящей способности цементного геля. При круглой и гладкой арм-ре сопротивление скольжению уменьшается, а с повышением класса и возраста бетона и уменьшением В/Ц – увеличивается. Экспериментально установлено, что напряжения сцепления по длине армат. стержня распределены неравномерно и их максимальная величина не зависит от длины заделки стержня в бетоне (lan), в расчёт вводят средние напряжения сцепления.
а) стержень периодического профиля б) гладкий стержень Рис. – Сцепление арм-ры с бетоном Среднее значение напряжений:
d – диаметр стержня; lan – длина анкеровки. Как правило, для гладких стержней при средних марках бетона величина τbd,m находится в пределах 2,5…4,0 МПа, для стержней периодического профиля – до 7,0 МПа. Закрепление концов арм-ры в бетоне обеспечивают с запуском арм-ры за рассматриваемое сечение на длину зоны передачи усилий с арм-ры на бетон, т.е. рассчитывается длина анкеровки (lan). Помимо этого, сцепление арм-ры с бетоном обеспечивается с помощью анкерных устройств. Непреднапрягаемая арм-ра из гладких стержней анкеруется в виде полукруглых крюков диаметром 2,5d. В сетках и каркасах из гладкой арм-ры привариваются стержни поперечного направления. Для непреднапряжённой конструкции для стержней периодического профиля рассчитывается lan: lan = [wan·(Rs/Rb) + Δλan]·d ≥ (15…20)d wan, Δλan – коэфф-ты условий работы и запаса прочности, определяются по СНиП lan,min = (20…25) см В изгибаемых элементах растянутые стержни должны быть заведены за грань свободной опоры на величину не менее 10d. Если на приопорных участках отсутствуют трещины, lan может быть уменьшена до 5d. Длина анкеровки в растянутом бетоне ≥ 25 см, в сжатом – 20 см. Преднапряжённые ЖБК в процессе изготовления получают искусственно созданные значительные сжимающие напряжения в бетоне натяжением высокопрочной арм-ры. При использовании преднапряжения учитывают деформационные свойства бетона и арм-ры. Для преднапряжения используется, как правило, высокопрочная сталь, способная воспринимать напряжение σs > 340 МПа. К такой арм-ре относят AIV – AVI, AIIIв, AтIV – AтVI, проволоку В-II, канаты К-7, К-19. Применение преднапряжённого ЖБ позволяет: 1)существенно уменьшить расход стали засчёт использования арм-ры высокой прочности; 2) повысить трещиностойкость конструкции и прогибы, увеличить жёсткость; 3) повысить выносливость конструкции; 4) увеличить долговечность конструкции при эксплуатации их в агрессивных средах; 5) снизить массу конструкций, уменьшив расход бетона; 6) преднапряж. ЖБК могут служить заменой конструкций из стали и дерева. Преднапряжённые конструкции работают по следующей схеме:
Для создания предварит. напряжения существует 2 схемы натяжения арм-ры: 1 – натяжение на упоры; применяется, в основном, в конструкциях малых и средних пролётов; 2 – натяжение на бетон; используют обычно в большепролётных конструкциях (фермы, мосты).
Рис. – Натяжение на упоры
Рис. – Натяжение на бетон При натяжении на упоры арматурный стержень закрепляют с одной стороны на спец. упор, а с другой натягивают домкратом, который также закреплён на упоре. После натяжения стержня в форму укладывают бетонную смесь, которая, затвердевая, сцепляется с арм-рой. Если освободить арм-ру от упоров, то она, сокращаясь, обжимает бетон. При натяжении на бетон сначала изготавливается конструкция, как правило, слабоармированная, или с расположенным в ней каналом. После приобретения бетоном необходимой прочности арматурный стержень закладывают в канал, закрепляя его с одной стороны анкером, а с другой - в домкрате. Стержень натягивают домкратом, а после натяжения его закрепляют вторым анкером (со стороны домкрата), который упирается в бетон. Когда домкрат убирают, в канал под давлением нагнетают цементный раствор или песчаный бетон, обеспечивающий сцепление арм-ры с бетоном. Натяжение на упоры производится 1) механическим, 2) электротермическим и 3) электротермомеханическим способом. Для 1) используют гидравлические винтовые домкраты, намоточные машины, лебёдки. При 2) стержневую или проволочную арм-ру, снабжённую на концах ограничителями, предварительно нагревают до t = 300-350°С, в результате чего арм-ра удлиняется. Нагретые стержни укладывают в форму таким образом, чтобы ограничители оказывались за упорами формы. При остывании стержни укорачиваются, упоры этому препятствуют, в арм-ре возникают заданные растягивающие напряжения. После укладки и твердения бетона арм-ру отпускают с упоров и она обжимает бетон. Способ 3) – совмещение способов 1) и 2). В последнее время для создания предварительного напряжения в конструкциях применяют бетоны на напрягающемся цементе. Увеличиваясь в объёме и имея хорошее сцепление с арм-рой, бетон создаёт растягивающие напряжения в ней. Такие конструкции – самонапряжённые, метод – физико-химический. В зависимости от способа изготовления и вида напрягаемой арм-ры, она может применяться с анкерами на концах или без них. Длина зоны анкеровки в напрягаемой арм-ре без анкеров принимается равной длине зоны передачи напряжения с арм-ры на бетон (lp): lp = (wp·σsp/Rbp + λp)·d σsp – преднапряжение в арм-ре с учётом потерь; Rbp – передаточная прочность бетона. В элементах из бетона на пористых заполнителях длина анкеровки увеличивается на 20%. Для преднапряж. арм-ры периодического профиля: lp ≥ 15d. Анкеры являются обязательными при натяжении арм-ры на бетон, а также на упоры, если сцепление арм-ры с бетоном оказывается недостаточным. Зона анкеровки при недостаточной её величине может иметь продольные трещины, местное смятие бетона в торцах или проскальзывание арматурных стержней. Для предотвращения этих дефектов продольные участки элемента усиливают путём увеличения поперечного сечения арм-ры, устройства поперечной и косвенной арм-ры, охватывающей все продольные стержни, и повышением класса бетона. В зонах передачи напряжений устраиваются также анкерные устройства на стержнях: гайки, навинчиваемые на нарезные концы стержня; высаженные на одном из концов головки; цанговые зажимы и коротыши, привариваемые к стержню.
Потери предварит. напряжения. Экспериментально доказано, что начальное преднапряжение арм-ры не остаётся постоянным, а уменьшается с течением времени из-за потерь. Эти потери обусловлены физико-механич. свойствами материалов, технологией изготовления и конструкцией элементов. Различают потери первые (σlosI) и вторые (σlosII). Каждые из этих потерь характеризуются определёнными значениями и в состав первых входят потери σ1 – σ6, в состав вторых – σ7 – σ11. Каждая величина потерь рассчитывается или назначается в соответствии с требованиями СНиП, видом арм-ры и методом создания преднапряжения. Первые потери возникают до обжатия бетона и в основном учитывают реалогические свойства стали (технологические потери): 1) потери от релаксации напряжений в арм-ре при механическом способе натяжения – σ1; 2) потери от температурного перепада (разность температур натянутой арм-ры в зоне нагрева и устройства, воспринимающего усилия натяжения при прогреве бетона) – σ2; 3) потери от деформации анкеров, расположенных у натяжных устройств – σ3; 4) потери от трения арматуры при натяжении на бетон вследствие трения о стенки каналов или поверхность конструкций – σ4; 5) потери от деформации стальной формы при изготовлении преднапряжённых ЖБК – σ5; 6) потери от быстро натекающей ползучести бетона – σ6. Вторые потери возникают в уже изготовленном изделии в результате обжатия бетона (эксплуатационные потери): 1) потери от релаксации напряжений при натяжении на бетон – σ7; 2) потери от усадки бетона и соответствующего укорочения элемента – σ8, зависят от вида бетона, способа натяжения и условий твердения; 3) потери от ползучести бетона – σ9; 4) потери от смятия бетона под витками стержневой или кольцевой арматуры – σ10; 5) потери от деформаций обжатия стыков между блоками сборных конструкций – σ11.
При натяжении на упоры:
σlosI = σ1 + σ2 + σ3 + σ4 + σ5 + σ6
σlosII = σ8 + σ9
При натяжении на бетон:
σlosI = σ3 + σ4
σlosII = σ7 + σ8 + σ9 + σ10 + σ11
Сумма потерь первых и вторых может составлять в пределах 30% от назначаемого преднапряжения. σlos = σlosI + σlosII ≥ 100 МПа
В расчётах принимают сумму потерь не менее 100 МПа   Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычислить, когда этот...  Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)...  Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...  Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом... Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:
|
