Сущность предварительного
напряжения железобетонных
конструкций
Рассмотрим работу железобетонной балки
Рассмотрим работу железобетонной балки
„σ“
σв<<Rв
σs<<Rs
Р.
σвt<Rвt
Сж.
„σ“
σв<<Rв
σs<<Rs
Р.
σвt<Rвt
Сж.
Определим напряжение в растянутой арматуре в момент появления трещины.
По закону Гука:s=Es·εs=Es·εbtu=2·105Мпа х 1,5·10-4=30МПа
Рассмотрим работу железобетонной балки
„σ“
σв<<Rв
σs<<Rs
Р.
σвt=Rвt
Сж.
Рассмотрим работу железобетонной балки
Когда, мы определяем требуемую площадь продольной рабочей арматуры (растянутой) мы исходим из того, что арматура работает в конструкции с полным расчетным сопротивлением — Rs.
Определяем превышение Rs над s = 30МПа
ss
s
„σ“
σв ≈ Rв
σs≈Rs
Р.
σвt=Rвt
Сж.
Рассмотрим работу железобетонной балки
0,3≥
Трещины раскрываются не более чем на 0,3мм — воздух не затекает, арматура не корродирует.
Если для улучшения качества железобетона как материала применить высокопрочную арматуру (от класса А600 до Вр
1500), то:
s s
Если для улучшения качества железобетона как материала применить высокопрочную арматуру (от класса А600 до Вр 1500), то
s s
0,3<<
Трещины раскрываются более чем на 0,3мм — это недопустимо, так как арматура корродирует — трещины становятся зияющими.
Так как существенно увеличить растяжимость бетона практически невозможно, то зоны конструкции, которые при эксплуатации будут растянуты, следует обжать при изготовлении конструкции (до её введения в эксплуатацию), то есть осуществить предварительное напряжение конструкции.
Так как существенно увеличить растяжимость бетона практически невозможно, то зоны конструкции, которые при эксплуатации будут растянуты, следует обжать при изготовлении конструкции (до её введения в эксплуатацию), то есть осуществить предварительное напряжение конструкции.
Растяжение
Сжатие
врв R
sp
Так как существенно увеличить растяжимость бетона практически невозможно, то зоны конструкции, которые при эксплуатации будут растянуты, следует обжать при изготовлении конструкции (до её введения в эксплуатацию), то есть осуществить предварительное напряжение конструкции.
+ =
+ =
изг+сж=п.н.к., т.е. в растянутой зоне напряжения или равны нулю или зона сжата.
Растяжение
Растяжение
Сжатие
Сжатие
Сжатие
При изготовлени
и
При приложении нагрузки
Суммарнная
Предварительно напряженные конструкции — это такие конструкции, в которых до приложения нагрузки в процессе их изготовления создаются значительные сжимающие напряжения в бетоне за счет растяжения арматуры.
Цели предварительного напряжения:1.Повышение трещиностойкости (сопротивление образованию трещин) конструкции.2.Повышение жесткости и выносливости.3.Экономия арматурной стали и бетона по сечению и по массе, благодаря повышению прочности.4.Снижение массы конструкции в целом.
Предварительное напряжение бетона создается двумя методами:
А) Механическое
При натяжении на упоры в форму закладывают обычную арматуру (сетки, каркасы, закладные детали, монтажные петли). После чего укладывается высокопрочная арматура, один конец которой закрепляется на упоре, а второй — вставляется в натяжное устройство и производится натяжение арматуры.
упордомкрат
форма
Затем осуществляется бетонирование элемента.
I.Натяжение на упоры
Предварительное напряжение бетона создается двумя методами:
А) Механическое
При натяжении на упоры в форму закладывают обычную арматуру (сетки, каркасы, закладные детали, монтажные петли). После чего укладывается высокопрочная арматура, один конец которой закрепляется на упоре, а второй — вставляется в натяжное устройство и производится натяжение арматуры.
I.Натяжение на упоры
Затем осуществляется бетонирование элемента.
После того как бетон наберет достаточную прочность (Rвр), производится спуск напряжения с арматуры на бетон.
После того как бетон наберет достаточную прочность (Rвр), производится спуск напряжения с арматуры на бетон.
После того как бетон наберет достаточную прочность (Rвр), производится спуск напряжения с арматуры на бетон.
врR
sp
При электротермическом способе через арматуру пропускают электрический ток, нагревая её до 350 градусов. В нагретом состоянии арматуру укладывают в форму, фиксируя концы шайбами.
Б) Электротермическое
Арматура
Шайба Шайба
При электротермическом способе через арматуру пропускают электрический ток, нагревая её до 350 градусов. В нагретом состоянии арматуру укладывают в форму, фиксируя концы шайбами.
Б) Электротермическое
При электротермическом способе через арматуру пропускают электрический ток, нагревая её до 350 градусов. В нагретом состоянии арматуру укладывают в форму, фиксируя концы шайбами.
Б) Электротермическое
врR
sp
Rвр — предаточная прочность бетона, т.е. действительная прочность бетона в момент обжатия.
15МПа≤ Rвр≥0,5В Класс бетона
σsp— начальное контролируемое напряжение, т.е. то напряжение, которое создается в арматуре при её натяжении.
σsp = 0,9Rsn — для арматуры класса А540, А600, А800, А1000
σsp = 0,8Rsn — для арматуры класса Вр 1200, Вр 1500, К1400, К1500
II.Натяжение на бетон
При натяжении на бетон изготавляют железобетонный элемент с обычным армированием, в котором с помощью каналообразователей проделанны каналы.
каналы
тройники
упордомкрат
(анкер)
После того как бетон набирает достаточную прочность (Rвр) в каналы заводится арматура, один конец которой анкеруется, а второй — заводится в домкрат двойного действия.
После достижения арматурой нужного напряжения происходит закрепление второго конца.
каналы
тройники
упордомкрат
(анкер)
Для того, чтобы между напрягаемой арматурой и бетоном элемента появлялось сцепление через специальные отверстия (тройники) в каналы под давлением вводится раствор.
каналы
тройники
упордомкрат
(анкер)
Для того, чтобы между напрягаемой арматурой и бетоном элемента появлялось сцепление через специальные отверстия (тройники) в каналы под давлением вводится раствор.
Для того, чтобы между напрягаемой арматурой и бетоном элемента появлялось сцепление через специальные отверстия (тройники) в каналы под давлением вводится раствор.
Для того, чтобы между напрягаемой арматурой и бетоном элемента появлялось сцепление через специальные отверстия (тройники) в каналы под давлением вводится раствор.
врR
sp
Для предварительного напряжения конструкций применяют высокопрочную арматуру классов:
• Горячекатанная: А600, А800, А1000
• Холоднодеформированная: Вр 1200, Вр 1300, Вр 1400, Вр 1500
• Упрочненную вытяжкой: А540
Подбор класса бетона для предварительного напряжения конструкции — смотри таблицу№2 стр 26 :
Характеристика напрягаемой арматуры
Арматура классов:А540-А800
А1000
Арматура классов:Вр1200, Вр1300, Вр1400, Вр1500, К1400, К1500
Класс бетона не ниже:
В20В30
В30В20В30
Потери предварительного напряжения:
С течением времени, происходит укорочение предварительно напряженной конструкции (от усадки, ползучести и других причин)
L1
Минимальные потери предварительного напряжения:Δ σsp= 100МПа
Потери предварительного напряжения:
С течением времени, происходит укорочение предварительно напряженной конструкции (от усадки, ползучести и других причин)
L1
Минимальные потери предварительного напряжения:Δ σsp= 100МПа
Потери предварительного напряжения:
L1
L2<L1
С течением времени, происходит укорочение предварительно напряженной конструкции (от усадки, ползучести и других причин)
Минимальные потери предварительного напряжения:Δ σsp= 100МПа
Схема армирования плиты ПК 4,5-58.12.
Пример №1Подобрать диаметр и количество продольной предварительно напряженной арматуры, если , подобрать класс бетона и определить величины:sp
Rbp
Для плиты изображенной на чертеже.
)800(2432 Аммтр
Asp
1)Принят тяжелый бетон В20 (таб. 2 стр. УП)2)Rbp — ?
15Мпа ≤ Rbp ≥ 0,5∙В = 0,5∙20 = 10МПаПринято Rbp = 15МПа (max)
3) Продольная рабочая арматура
Принято: 4Ø12А800
4) sp— ? (напряжение создаваемое в арматуре)
Принято: sp =700МПа>240Мпа
)800(2432 Аммтр
Asp 24322452 ммммspA
МПаsnRМПаМПа
snR
gp2408003,03,0;7208009,09,0
Схема армирования:
4Ø12А800
2452ммspA
С-2
Пример №2Подобрать диаметр и количество профилей продольной
предварительно напряженной арматуры, , назначить: класс бетона, sp, Rbp
Для плиты изображенной на чертеже.
)1200 Ø8(598 2ртр ВммAsp
1)Принят тяжелый бетон В30 (таб. 2 стр. УП)2)Rbp — ?15Мпа ≤ Rbp ≥ 0,5∙В = 0,5∙30 = 15МПа
Принято Rbp = 15МПа3) Продольная рабочая арматура
Принято: 12Ø 8Вр1200 4) sp — ? (напряжение создаваемое в арматуре)
Принято: sp =900МПа
22 598604 ммммAsp
МПаR
МПаМПаR
sngp
sngp
36012003,03,0
;96012008,08,0
Схема армирования:
12Ø8Вр1200
""604 2 МнаммAsp
С 2
)1200 Ø8(598 2ртр ВммAsp
Схема армирования ребристой плиты
Примеры.Назначить класс бетона, подобрать диаметр и количество предварительно напряженной арматуры для плит, изображенных на чертеже.
I) Плита с обычным армированием.
)400(1010 2 АммАs
2(к-1)
С-1
2Ø18А400
На “M”
5ØВ500
К-1
Принято: 4Ø18А40022 10101018 ммммАs
Рекомендуемыйбетон: В15 или В20
На «Q» см К.З. «Сварные каркасы.»
тр
400мм
85мм1485мм
85мм
II) Плита с предварительным напряжением
Класс бетона — ?sp и Rbp — ?
С -1
2(к-1) на “Q”
2Ø25А6002982ммAsp
1)Принят тяжелый бетон В20 (таб. 2 стр. УП)2)Rbp — ?15Мпа ≤ Rbp ≥ 0,5∙В = 0,5∙20 = 10МПаПринято Rbp = 15МПа3) Принято: 2Ø25А600 4) sp— ?
Принято: sp =500МПа
22 975982 ммммAsp
МПаR
МПаМПаR
sngp
sngp
1806003,03,0
;5406009,09,0
min
max
КННМПаМПаммAP eocspsp 8,392392800)100500(982)( 2
Потери предварительного напряжения
)600(975 2 АммAтрsp
400мм
85мм 85мм1485мм
III) Плита с предварительным напряжением
Класс бетона — ?sp и Rbp — ?
С -1
2(к-1) на “Q”
20Ø5Вр1400
2392ммAsp 1)Принят тяжелый бетон В20 (таб. 2 стр. УП)2)Rbp — ?15Мпа ≤ Rbp ≥ 0,5∙В = 0,5∙20 = 10МПаПринято Rbp = 15МПа
3)
Принято: 20Ø5Вр14004) sp— ?
Принято: sp =1200МПа
МПаR
МПаМПаR
sngp
sngp
42014003,03,0
;126014009,09,0
min
max
222 390392206,19 ммммммAsp
)1400ØВ5(390 р2ммA
трsp
400мм
85мм 85мм1485мм