Особенности расчета предварительно напряженных конструкции

Особенности расчета предварительно напряженных  конструкции

Отличительной особенностью предварительно напряженных железобетонных конструкций, деталей,   изделий   или элементов от обычных является то, что в процессе их изготовления искусственно создаются собственные напряжения сжатия всего или части бетона при растяжении  всей   или части арматуры.

Создание собственных напряжений в железобетонных конструкциях несколько усложняет их изготовление и, кроме того, накладывает дополнительные требования к их расчету по сравнению с изготовлением и расчетом обычны конструкций. Перед тем как отметить особенности расчета предварительно напряженных конструкций, укажем, что предварительное напряжение является весьма эффективным, ибо оно позволяет:

а) снизить расход стали за счет использования арматуры высокой прочности;

б) увеличить сопротивление конструкций  образованию трещин в бетоне и ограничить ширину их раскрытия;

в) повысить жесткость конструкций;

г) производить обжатие стыков элементов сборных конструкций;

д) повысить выносливость конструкций, работающих под действием многократно повторяющихся нагрузок;

е) уменьшить расход бетона и снизить вес конструкций.

В соответствии с требованиями Инструкции по проектированию предварительно напряженных железобетонных конструкций (СИ 10-57) их расчет по несущей способности производится:

а) на воздействие расчетных нагрузок в сочетании с предварительным обжатием бетона,

б) на воздействие предварительного обжатия бетона. При этом усилие   обжатия   условно  принимается  за внешнюю нагрузку.

Для того чтобы установить необходимую величину обжатия бетона при расчете конструкций, следует учитывать потери предварительного напряжения от усадки и ползучести бетона, релаксации напряжений стали, от деформации анкеров, шайб, прокладок и упоров, трения напрягаемой арматуры о бетон, от смятия бетона под витками спиральной или кольцевой, арматуры, изменения разности температуры натянутой арматуры и устройства, воспринимающего натяжение от воздействия многократно повторяющейся нагрузки.

Необходимые сочетания потерь предварительного напряжения, учитываемые в расчете, зависят от рассматриваемой стадии работы конструкции (изготовление, транспортирование, монтаж, воздействие эксплуатационных нагрузок), а также от того, натягивалась ли арматура в процессе изготовления конструкции на упоры или на бетон. Численные значения потерь определяются по указаниям СН 10-57 и составляют обычно не менее 1000 кг/см2. Опыт изготовления предварительно напряженных конструкций показал, что величина предварительного напряжения арматуры, располагаемой в растягиваемой и сжатой зонах сечения элемента должна приниматься как правило, не более 0,65 R для твердых сталей и 0,9 R для мягких сталей; в ряде случаев она может быть повышена соответственно до 0,75 R и 1R.

Элементы предварительно напряженных конструкций рассчитывают по несущей способности как обычные железобетонные конструкции в соответствии с основными положениями НиТУ 123-55 и с учетом ряда специфических особенностей. Так, например, напрягаемую арматуру, расположенную в сжатой зоне   бетона, вводят в расчет не с

При этом значении деформации бетона напряжения в арматуре составят  3600 кг/см2. Что касается напряжения, то оно может вводиться в расчет как оставшаяся доля растягивающего напряжения или может быть равным нулю, либо показывать величину напряжения сжатия, которое может воспринять напрягаемая арматура.

При расчете прочности на центральное и внецентренное предварительное обжатие элемента усланное расчетное сопротивление бетона принимается в зависимости от его прочности в момент обжатия, а усилие обжатия подсчитывается с учетом, в необходимых случаях, снижения предварительного напряжения в арматуре, вследствие необратимых деформаций бетона. При натяжении арматуры на упоры потери ее предварительного напряжения вследствие деформации бетона к моменту его разрушения могут составлять 3000 кг/см2. Вполне понятно, что их учет позволяет значительно снизить размеры поперечного сечения обжимаемого элемента.

При обжатии элемента арматурой, натягиваемой на бетон и не имеющей оцепление с бетоном, этих потерь предварительного напряжения арматуры может не быть. Кроме того, при расчете таких элементов следует учитывать продольный изгиб и влияние прогиба элемента от обжатия, которые не учитываются, если напрягаемая арматура натягивается на упоры и имеет сцепление с бетоном. Это объясняется тем, что в последнем случае в каждом сечении элемента напряжения в растянутой арматуре  уравновешиваются напряжениями в бетоне, а при натяжении на бетон усилие обжатия может действовать как внешняя сила.

Расчет предварительно напряженных элементов по деформациям предусматривает определение прогиба от нормативной нагрузки, кроме того, в случае необходимости может определяться выгиб элемента от предварительного обжатия бетона.

Все предварительно напряженные конструкции по степени опасности образования в них трещин подразделяются на три категории трещиностойкости, и расчет их деформаций производится с учетом того, к какой категории трещиностойкости относится та или иная конструкция.

Подобным образом определяются деформации конструкций второй категории трещиностойкости, к которым требования непроницаемости не предъявляют и которые находятся под воздействием агрессивной среды или многократно повторяющейся нагрузки, а также конструкции, арматура которых полностью или частично изготовлена из высокопрочной холоднотянутой стальной проволоки.

К этой категории трещиностойкости относятся конструкции, армированные горячекатаными стержнями или предварительно напряженными элементами либо холоднотянутой низкоуглеродистой проволокой, если к ним не предъявляют требования непроницаемости и они не подвергаются воздействию факторов, указанных ранее для конструкций второй категории.

Комментарии запрещены.