Усилия в предварительно напряженном элементе

После отпуска предварительно напряженной арматуры с упоров или при ее натяжении на бетон в сечениях железобетонного эле­мента возникает усилие предварительного обжатия Р (рис. 7.67, а), которое может рассматриваться как внешняя сжимающая сила, приложенная с эксцентриситетом е_0/, относительно оси, проходя­щей через центр тяжести приведенного сечения. Ее определяют как равнодействующую усилий в арматуре, учитывая, что в ненап­рягаемой арматуре также возникают напряжения (а„ o'_s), вызван­ные усадкой и ползучестью бетона и численно равные потерям напряжения в напрягаемой арматуре от этих факторов:

(7.55)

где a_sp, o_sp — предварительные напряжения в напрягаемой арматуре; a_s, a'_s — предварительные напряжения в ненапрягаемой арма­туре, принимаемые равными: в стадии изготовления — потерям напряжения от быстро натекающей ползучести щ и в стадии транспортирования и эксплуатации — сумме потерь напряжений от усадки и ползучести бетона а₆, а₈, а₉ (потери см. ниже).

Эксцентриситет приложения усилия предварительного обжатия бетона е_0р определяется относительно центра тяжести приведен­ного сечения:

(7.56)

Нормальные напряжения в бетоне от усилия обжатия а_Ьр в об­щем случае определяют как для внецентренно сжатого упругого элемента по приведенному сечению:

(7.57)

где у₀ — расстояние от центра тяжести приведенного сечения до волокна, в котором определяются напряжения; знак «+» прини­мают для определения максимальных напряжений и знак «-» — для определения минимальных напряжений.

Потери напряжений в арматуре

Определение потерь напряжений в арматуре рассмотрим для варианта натяжения арматуры на упоры и ограничимся следующи­ми условиями: упорами служат борта стальной формы; элемент для ускорения твердения подвергается тепловой обработке при атмо­сферном давлении; элемент изготавливается из тяжелого бетона классов В15—В40, предварительно напрягаемая арматура— стержневая, располагается в элементе прямолинейно (отсутствуют огибающие приспособления).

При натяжении арматуры на упоры различают первые потери напряжений — о,,, возникающие до обжатия бетона, и вторые потери — а,₂, возникающие после обжатия бетона (см. табл. 5 СНиП 2.03.01-84*). Первые потери (7.58)

|

где а, — релаксациянапряжений арматуры (уменьшение напря­жений в арматуре с течением времени при постоянной ее длине), (для электротермического способа натяжения стержне­вой арматуры);

о₂ — потери напряжений в результате температурного перепа­да между натянутой арматурой и упорами (температурный пере­пад возникает при пропаривании бетона для его ускоренного твер­дения), а₂ = 1,25А/ (для бетонов классов В15—В40); при отсутствии точных данных принимается Л?=65°С;

а₃ — потери напряжений, возникающие в результате деформа­ций анкеров, расположенных у натяжных устройств; при элект­ротермическом способе натяжения потери от деформаций анке­ров в расчете не учитываются, так как они учтены при определе­нии значения полного удлинения арматуры;

о₄— потери, возникающие в результате трения арматуры об огибающие приспособления (при отсутствии таких приспособле­ний эти потери не возникают);

а₅ — потери, возникающие в результате деформации стальной формы, на которую производят натяжение арматуры; при элект­ротермическом способе натяжения потери от деформации формы в расчете не учитываются, так как они учтены при определении полного удлинения арматуры;

о₆ — потери в результате быстро натекающей ползучести бето­на (возникают в момент передачи напряжений на бетон):

где аир— коэффициенты, принимаемые: а = 0,25+ 0,025 ,но не более 0,8.