Главная Минимаркер Мосты и тоннели Минимаркер Проектирование деревянных и железобетонных мостов Минимаркер Расчет на усилия, возникающие при создании предварительного напряжения, при транспортировке и монтаже

Расчет на усилия, возникающие при создании предварительного напряжения, при транспортировке и монтаже

Страница 6 из 8

Предварительные напряжения в бетоне создаются значительными усилиями, передающимися на него от напрягаемой арматуры. Необходима поэтому расчетная проверка обеспеченности против появления трещин в бетоне и против разрушения элемента при действии предварительного напряжения.

Рассмотрим сначала проверку трещиностойкости. При создании преднапряжения в бетоне, например изгибаемого элемента, одна из крайних фибр сжата, другая обычно растянута (рис. 17.21). Напряжения в бетоне определяют, как для упругой балки без трещин.

Схема к расчету на трещиностойкость при создании преднапряжения

Рис. 17.21 – Схема к расчету на трещиностойкость при создании преднапряжения

В расчет необходимо вводить те напряжения в бетоне, которые будут действовать непосредственно после их создания. В этот момент предварительное напряжение в арматуре, контролируемое при ее натяжении, уменьшится на величину непосредственных (мгновенных) потерь:

24022014_f23

Потери, протекающие в течение длительного времени, еще не проявятся.

Напряжения в бетоне σбс и σʹбс определяют по обычным формулам внецентренного сжатия, но с введением в них величины предварительного напряжения в арматуре σнс.

Как правило, при создании предварительного напряжения в элементе, на него начинают действовать усилия от собственного веса. Так, например, создание преднапряжения в балке вызывает выгиб ее вверх; при достаточно жестких площадках опирания балка одновременно начинает работать на изгиб под действием собственного веса. При этом напряжении от собственного веса σсв и σʹсв должны быть вычтены из предварительных напряжений.

Проверка на трещиностоикость гарантирует надлежащую обеспеченность против появления двух видов трещин. У верхней фибры могут появиться поперечные трещины, вызванные растягивающими напряжениями в бетоне. У нижней фибры могут появиться продольные трещины вследствие того, что бетон при обжатии в продольном направлении расширяется в поперечном направлении (закон Пуассона). Продольные трещины появятся в том случае, если поперечные деформации превзойдут предельную растяжимость бетона.

Условиями трещиностойкости являются:

24022014_f24

где Rт – расчетные сопротивления бетона появлению продольных трещин.

Коэффициент m2 для конструкций, отнесенных к I категории трещиностойкости, равен 1, для II категории – 0,9.

Необходимо иметь в виду, что при определении σбс и σʹбс для конструкций с натяжением арматуры на бетон следует вводить геометрические характеристиии сечения без учета напрягаемой арматуры, но с учетом ослабления сечения каналами. Для определения σсв и σʹсв в расчет вводят приведенные характеристики сечения при натяжении арматуры как на упоры, так и на бетон.

Как правило, создание предварительного напряжения приходится по требованиям технологии выполнять еще до того, как прочность бетона достигнет проектной марки. Поэтому величины расчетных сопротивлений бетона необходимо брать исходя из фактической прочности бетона в момент обжатия.

Положение сечения по длине элемента, для которого надлежит выполнить вышеописанную проверку, надо выбирать с учетом того, что проверяемые напряжения уменьшаются от действия моментов от собственного веса конструкции, и искать место, где суммарные напряжения максимальные. Так, например, для балки с постоянным по длине поперечным сечением и армированием для проверки надо взять сечение у опоры, где напряжения от собственного веса будут равны нулю. Если размеры поперечного сечения или армирование балки изменяются по длине, то для каждого участка с постоянными размерами сечения и армированием надо проверять ближайшее к опоре поперечное сечение.

Если проверка на трещиностойкость при создании преднапряжения не удовлетворяется, то необходимо изменить размеры сечения и в первую очередь рекомендуется увеличить размеры пояса, в котором размещена основная предварительно напрягаемая арматура.

Те же поперечные сечения должны быть, кроме того, проверены на прочность при действии сил преднапряжения. При этом расчетные предпосылки принимают, как обычно при расчете на прочность. Сечение внецентренно сжато силами преднапряжения.

Рассмотрим особенности этого расчета на примере двутаврового (коробчатого) сечения, не имеющего ненапрягаемой арматуры (часто этой арматурой можно пренебречь). Схема работы сечения приведена на (рис. 17.22). Сечение внецентренно сжато силами преднапряжения Nн и Nʹн. Напряжение в арматуре перед разрушением падает за счет пластических деформаций бетона и равно σнс–Raс. Напряжение в бетоне сжатой зоны равно расчетному сопротивлению Rпp.

Схема к расчету на прочность при создании преднапряжения

Рис. 17.22 – Схема к расчету на прочность при создании преднапряжения

В этих предположениях можно определить высоту сжатой зоны x из равенства нулю суммы проекций всех сил на продольную ось элемента;

24022014_f25

Возможны три случая расчета. В первом случае, если x по данной формуле меньше 0,55hʹ0, арматура Fʹн находится в растянутой зоне, пересеченной трещиной; напряжение в ней перед разрушением равно расчетному сопротивлению Rн1. Усилие в этой арматуре уже не может рассматриваться как внешняя сила, сжимающая сечение. Надо определить высоту сжатой зоны в этих предположениях

24022014_f26

Условие прочности получим из равенства нулю суммы моментов всех сил относительно арматуры Fʹн:

24022014_f27

Во втором случае (при 0,55hʹ0 < x < 0,7hʹ0) высота растянутой зоны невелика, арматура Fʹн не разрушается при разрушении сечения и усилие в ней рассматривается как часть силы, сжимающей бетон. Высота сжатой зоны в этом случае определена по формуле (17.16). Условие прочности такое же, как и в первом случае, но коэффициент условий работы m2 не вводят, так как не используется предположение об одновременном разрушении арматуры и бетона. Третий случай будет, если x по формуле (17.16) больше 0,7hʹ0. В этом случае условно принимают сжатым все сечение. Условие прочности

24022014_f28

При транспортировании и монтаже преднапряженных элементов расчетная схема их часто не совпадает с эксплуатационной расчетной схемой. Напряжения от собственного веса элемента могут иметь тот же знак, что и предварительные напряжения. Необходима проверка сечений, в которых возникают максимальные изгибающие моменты при транспортировании и монтаже, обычно совпадающих с точками опирания элемента на транспортные средства или с точками строповки при подъеме краном, на трещиностойкость и прочность. При этом напряжения от собственного веса будут складываться с предварительными напряжениями; при проверке прочности момент от собственного веса должен быть введен со знаком плюс. В остальном расчет не отличается от рассмотренного выше.


© 2013 - 2017 Учебно-образовательный портал "Все лекции"
Материалы, представленные на страницах нашего сайта, созданы авторами сайта, присланы пользователями, взяты из открытых источников и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Все авторские права на материалы принадлежат их законным авторам.
Разработка сайта - Скобелев Алексей





Яндекс.Метрика