Download ppt - Сущность предварительного напряжения железобетонных конструкций

Сущность предварительного

напряжения железобетонных

конструкций

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


„σ“

σв<<Rв

σs<<Rs

Р.

σвt=Rвt

Сж.


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.


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.


Растяжение

Сжатие

врв R

sp


+ =

+ =

изг+сж=п.н.к., т.е. в растянутой зоне напряжения или равны нулю или зона сжата.



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.



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





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


(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


(анкер)

Для того, чтобы между напрягаемой арматурой и бетоном элемента появлялось сцепление через специальные отверстия (тройники) в каналы под давлением вводится раствор.

каналы

тройники


(анкер)




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



L1



L1

L2<L1



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— ?


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— ?


МПаR

МПаМПаR

sngp

sngp

42014003,03,0

;126014009,09,0

min

max

222 390392206,19 ммммммAsp

)1400ØВ5(390 р2ммA

трsp

400мм

85мм 85мм1485мм