Каналы для размещения арматуры, натягиваемой на бетон, могут быть образованы либо установкой металлических трубок-оболочек из стальной ленты, остающихся в бетоне, либо с помощью каналообразо-вателей, извлекаемых из бетона. В качестве кана-лообразователей применяют резиновые шланги с сердечником, газовые стальные трубы и специальные гофрированные трубки.

Внутренний диаметр канала должен превышать диаметр арматуры прн инъецировании через отверстие в анкере однорядного полого пучка не менее чем на 5 мм, в остальных случаях не менее чем на 15 мм. При расположении в одном канале нескольких пучков или стержней канал4 на концах уширяется для размещения анкерных и натяжных устройств.

Инъекцию, т. е. заполнение полости канала раствором, производят через отверстие в анкере или через отводы (тройники), располагаемые вблизи концов канала и по длине конструкции на расстояниях не реже чем через 10 м.

В местах перегиба напрягаемой арматуры, также в Mect4i. HpeHHfl канала необходимо усилить бетон конструкции установкой стальных обойм, хомутов или сеток (рис. 6.16,а).

Рис. 6.16. Усиление бетона дополнительным армированием

/ - дополнительный каркас у перегиба канала; i - распределительный лист; 3 - косвенная арматура в виде сеток; Л - сварные сеткн; S - хомуты

Для обеспечения надежной передачи реактивного усилия на бетон у концов предварительно-напряженной конструкции устанавливают косвенную арматуру

Рис. 6.17. Армирование железобетонных конструкций предварительно-напряженными элемонтамн

а -типы сечений предмрителш» илпряжениых меиемтоа; б -сечения конструкций, армированных итнми элементами

В виде сварных сеток (рис. 6.16,6) или замкнутых хомутов, охватывающих ненапрягаемую арматуру (рис. 6.16.в).

В последнее время нашли применение сборно-монолитные и сборные железобетонные конструкции, армированные заранее изготовленными предварительно-напряженными линейными элементами в виде брусков, досок и т. п. (рис. 6.17).

При проектировании и изготовлении таких элементов необходимо соблюдать условие, при котором равнодействующая обжимающих усилий была бы точно приложена в центре тяжести их сечений с тем, чтобы элементы были по возможности центрально-сжатыми и не имели искривлений. Для обеспечения надежной совместной работы элементов с окружающим бетоном предусматриваются выпуски арматуры, уширения концов, шероховатая поверхность и т. п. Совместность работы элементов в поперечном направлении обеспечивается установкой поперечной арматуры.

Преимущества конструкций, армированных линейными элементами, состоит в том, что рабочая арматура из высокопрочной проволоки сосредоточена в сильно обжатых элементах, изготовляемых из высокопрочного бетона заводским способом. В остальной части конструкции марка бетона может быть снижена до 150. К недостаткам таких конструкций следует отнести частичный характер предварительного напряжения, поскольку значительная часть бетона остается необжа-той. Это снижает трещиностойкость и жесткость конструкций.

11»

§ 3. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ РАСЧЕТА ПРЕДВАРИТЕЛЬНО-НАПРЯЖЕННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

1. Общие сведения. Предварительно-напряженные железобетонные элементы рассчитывают как элементы без предварительного напряжения по двум группам предельных состояний.

При расчете по первому предельному состоянию кроме общего расчета прочности проверяют местную прочность бетона концевых участков элементов от воздействия сосредоточенных усилий от напрягаемой арматуры. Проверяют также прочность элемента при его обжатии, транспортировании и монтаже.

При расчете деформаций учитывают обратный выгиб конструкций от предварительного обжатия бетона.

При расчете трещиностойкости предварительно-напряженные конструкции в зависимости от требуемой долговечности, условий работы и вида применяемой арматуры подразделяют на три категории.

К 1-й категории относятся конструкции, в которых необходимо обеспечить непроницаемость (напорные трубы, резервуары и т. п.). Расчет трещиностойкости таких конструкций производят на воздействие расчетных нагрузок в сочетании с предварительным напряжением. В конструкциях 1-й категории не допускается образование нормальных, наклонных, а также продольных трещин.

К 2-й категории относят конструкции, в которых при нормативных нагрузках (воздействиях) допускается ограниченное по ширине кратковременное раскрытие нормальных и наклонных трещин. Однако такие тре-)цины должны надежно закрываться при длительно действующей нагрузке, под влиянием которой в нормальных и наклонных сечениях напряжения в бетоне должны быть только сжимающими.

К 3-й категории относят конструкции, в которых при длительно действующих нагрузках (воздействиях) допускается ограниченное по ширине длительное раскрытие нормальных и наклонных трещин, а при нормативных нагрузках - ограниченное по ширине кратковременное раскрытие таких трещин.

Трещиностойкость конструкций, армированных предварительно-напряженными элементами (см. рис. 6.17), рассчитывают раздельно: для предварительно-напря-

женных элементов и для бетона конструкции; в обоих случаях могут быть приняты различные категории трещиностойкости.

2. Предварительное напряжение арматуры. При проектировании конструкций предварительное напряжение назначают с учетом механических свойств арматурной стали. Контролируемое напряжение должно быть не более предела упругости стали, но и не слишком низким, так как слабо натянутая арматура будет малоэффективной после проявления необратимых потерь предварительного напряжения.

Предельное значение предварительного напряжения Оо и Оц соответственно в напрягаемой арматуре А и А назначают с учетом допустимых отклонений р - предварительного напряжения. При этом необходимо выполнить следующие условия:

для стержневой арматуры

o„-fp</?«; ao-p>0.3i?«; (6.1)

для проволочной арматуры

Оо+Р <0,8РГ; ао-р>0,2/?«. (6.2)

При механическом способе натяжения арматуры принимают р=0,05оо, а при электротермическом способе натяжения

р = (30-}-360 ) МПа, (6.3)

где / - длина натягиваемого стержня (расстояние между наружными гранями упоров), м.

Предварительное напряжение Ок и о соответственно в напрягаемой арматуре А и А, контролируемое по окончании натяжения на упоры, принимают равным оо и oq за вычетом потерь предварительного напряжения.

Предварительное напряжение Он и соответственно в напрягаемой арматуре А и А, контролируемое в месте приложения натяжного усилия при натяжении арматуры на бетон, определяют из условия обеспечения в расчетном сечении напряжений оо и Ор по формулам:

Лoeoн«/н

(6.4)

(6.5)

где Оо н о,р - предварительное напряжение в арматуре без учета потерь; ло и Сон - усилие предварительного обжатня н эксцентрицитет его приложения, определяемые при значениях 0о и Oq с учетом пер-

вых потерь предварительного напряжения; уи н - расстояние от центра тяжести приведенного сечения до точек приложения равнодействующих усилий в напрягаемой арматуре А и А.

Размер предварительного напряжения арматуры вводится в расчет с коэффициентом точности натяжения арматуры

юц = 1 ± Antj, (6.6)

где А/Пт - предельное отклонение размера предварительного напряжения в арматуре.

Знак плюс принимается при неблагоприятном влиянии предварительного напряжения (если при данной стадии работы конструкции или на рассматриваемом участке элемента предварительное напряжение снижает несущую способность, способствует образованию трещин и т. п.), знак минус - при благоприятном влиянии.

При механическом способе натяжения арматуры принимают Дтт=0,1, а при электротермическом способе натяжения

= 0.5-fl-}-V (6.7)

но не менее Дтт=0,1.

Здесь По - число стержней меита.

напрягаемой арматуры в сечении эле-

При определении потерь предварительного напряжения арматуры, а также при расчете по раскрытию трещин и по деформациям принимают &тг=0.

3. Потери предварительного напряжения. После отпуска натяжных приспособлений предварительное натяжение арматуры вследствие ряда причин начинает постепенно падать. Напряжения издают как при натяжении арматуры, на упоры, так н прн натяжении иа бетон.

Рассмотрим причины, обусловливающие потери предварительного напряжения и способы нх определения, принятые в нормах.

Потери от усадки бетона о». Усадка бетона вызывает потерн напряжений, которые принимают по табл. 6.2.

Натяжение арматуры на бетон производится обычно в более поздние сроки твердения бетона. Поэтому усадка, вызывающая потери напряжений, а следовательно, и сами потери в этом случае ниже, чем прн натяжении арматуры на упоры. В бетонах более высоких марок расход вяжущего больше, что вызывает рост усадочных деформаций и потерь предварительного напряжения,

ТАБЛИЦА 6.»

Потери предварительного напряжения Oi от усадки бетона

а,, МПа, прн натяжении арматуры на

Потери от ползучести бетона Oj. Ползучесть бетона, как н усадка, уменьшает удлинение натянутой арматуры, а следовательно, и предварительные напряжения в ней. Потери напряжения от ползучести бетона, развивающейся под действием усилий обжатия, определяют по эмпирическим формулам:

при линейной ползучести (Об.н/?о0,6)

©2=200

Об.«,

(6.8)

при нелинейной ползучести (ов.н/?о>0,6)

Og- 400

(6.9)

Для элементов, изготовляемых с пропариванием, потерн от ползучести бетона определяются по формулам (6.8) и (6.9) с коэффициентом 0,85.

В этих формулах овн - сжимающее напряжение в бетоне на уровне центра тяжести арматуры А к А, в которой определяются потери предварительного напряжения от усилия предварительного обжатия, определенного с учетом потерь, происходящих до окончания обжатия, и нагибающего момента, вызванного нагрузкой, действующей при обжатии бетона (например, масса конструкции); Ro - кубиковая прочность бетона при обжатии, МПа.

В эле.меитах, изготовляемых с натяжением арматуры на упоры, следует учитывать также неупругие деформации бетона, развивающиеся в процессе обжатия. При натяжении арматуры на бетон эти деформации можно не учитывать, так как они выбираются в процессе натяжения арматуры, совпадающем по времени с обжатием бетона.

Потери от быстронатекающей ползучести бетона зависят от условий твердения, уровня напряжений и проектной марки бетона; развиваются они при обжатии (и в первые 2-3 ч после обжатия).

Потери предварительного напряжения от быстронатекающей