ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

1.23. Предварительные напряжения s _sp, а также s’ _sp, соответственно а напрягаемой арматуре S и S’ следует назначать с учетом допустимых отклонений p значения предварительного напряжения таким образом, чтобы для стержневой и проволочной арматуры выполнялись условия:

(1)

 

Значение р при механическом способе натяжения арматуры принимается равным 0,05 s _sp, а при электротермическом и электротермомеханическом способах определяется по формуле

 

(2)

 

где p ¾; в МПа;

l ¾ длина натягиваемого стержня (расстояние между наружными гранями упоров), м.

При автоматизированном натяжении арматуры значение числителя 360 в формуле (2) заменяется на 90.

1.24. Значения напряжений s _{con 1} и s’ _{con 1} соответственно в напрягаемой арматуре S и S’, контролируемые по окончании натяжения на упоры, при­нимаются равными s _sp и s’ _sp (см. п. 1.23) за вычетом потерь от деформации анкеров и трения арма­туры (см. п. 1.25).

Значения напряжений в напрягаемой арматуре S и S’, контролируемые в месте приложения натяжного усилия при натяжении арматуры на затвердев­ший бетон, принимаются равными соответственно s _{con 2} и s’ _{con 2}, определяемым из условия обеспече­ния в расчетном сечении напряжений s _sp и s’ _sp по формулам:

 

(3)

(4)

 

В формулах (3) и (4):

s _sp, s’ _sp — определяютсябез учета потерь предва­рительного напряжения;

Таблица3

Категория требований к	Нагрузки и коэффициенты надежности по нагрузке g f, принимаемые при расчете
трещиностойкости	по образованию трещин	по раскрытию трещин	по закрытию трещин
железобетонных конструкций		непродолжительному	продолжительному
	Постоянные, длительные и кратковременные при g f > 1,0*	¾	¾	¾
	Постоянные, длительные и кратковременные при g f > 1,0* (расчет производится для выяснения необходимости проверки по непродолжительному раскрытию трещин и по их закрытию)	Постоянные, длительные и кратковременные при g f = 1,0	¾	Постоянные и дли­тельные при g f = 1,0
	Постоянные, длительные и кратковременные при g f = 1,0 (расчет произво­дится для выяснения необходимости проверки по раскрытию трещин)	То же	Постоянные и дли­тельные при g f = 1,0	¾

____________

* Коэффициент g _f принимается как при расчете по прочности.

 

Примечания: 1. Длительные и кратковременные нагрузки принимаются с учетом указаний п. 1.12*.

2. Особые нагрузки учитываются в расчете по образованию трещин в тех случаях, когда наличие трещин приводит к ката­строфическому положению (взрыву, пожару и т. п.).

Р, е _{0 р} — определяются по формулам (8) и (9) при значениях s _sp и s’ _sp с учетом пер­вых потерь предварительного напряже­ния;

y_sp, y’_sp — обозначения те же, что в п. 1.28;

a = E_s/E_b.

Напряжения в арматуре самонапряженных конст­рукций рассчитываются из условия равновесия с напряжениями (самонапряжением) в бетоне.

Самонапряжение бетона в конструкции определя­ется исходя из марки бетона по самонапряжению S_p с учетом коэффициента армирования, расположения арматуры в бетоне (одно-, двух- и трехосное арми­рование), а также в необходимых случаях — потерь от усадки и ползучести бетона при загружении кон­струкции.

 

Примечание. В конструкциях их легкого бетона классов В7,5— В12,5 значения s _{con 1} и s _{con 2} должны превышать соответственно 400 и 550 МПа.

1.25. При расчете предварительно напряженных элементов следует учитывать потери предваритель­ного напряжения арматуры.

При натяжении арматуры на упоры следует учитывать:

а) первые потери — от деформации анкеров, тре­ния арматуры об огибающие приспособления, от релаксации напряжений в арматуре, температурного перепада, деформации форм (при натяжении арма­туры на формы), от быстронатекающей ползучести бетона;

б) вторые потери — от усадки и ползучести бе­тона.

При натяжении арматуры на бетон следует учитывать:

в) первые потери — от деформации анкеров, трения арматуры о стенки каналов или поверхность бетона конструкции;

г) вторые потери — от релаксации напряжений в арматуре, усадки и ползучести бетона, смятия бето­на под витками арматуры, деформации стыков между блоками (для конструкций, состоящих из бло­ков).

Потери предварительного напряжения арматуры следует определять по табл. 5, при этом суммарную величину потерь при проектировании конструкций необходимо принимать не менее 100 МПа.

При расчете самонапряженных элементов учиты­ваются только потери предварительного напряжения от усадки и ползучести бетона в зависимости от марки бетона по самонапряжению и влажности среды. Для самонапряженных конструкций, эксплуатируемых в условиях избытка влаги, потери от усадки не учитываются.

1.26. При определении потерь предварительного напряжения от усадки и ползучести бетона по поз. 8 и 9 табл. 5 необходимо учитывать следующий указа­ния:

а) при заранее известном сроке загружения конструкции потери следует умножать на коэффи­циент j _l, определяемый по формуле

 

(5)

 

где t — время, сут, отсчитываемое при определении потерь от ползучести со дня обжатия бетона, от усадки — со дня окончания бетониро­вания;

Таблица 5

 

Факторы, вызывающие потери	Значения потерь предварительного напряжения, МПа, при натяжении арматуры
предварительного напряжения арматуры	на упоры	на бетон
А. Первые потери
1. Релаксация напряжений арматуры: при механическом способе натяжения арматуры: а) проволочной		¾;
б) стержневой	0,1s sp – 20	¾
при электротермическом и электротермомеханическом способах натяжения арматуры: а) проволочной	0,05s sp	¾
б) стержневой	0,03s sp Здесь s sp принимается без учета потерь, МПа. Если вычисленные значения потерь окажутся отрицательными, их следует принимать равными нулю	¾
2. Температурный перепад (разность температур	Для бетона классов В15—В40 1,25D t	¾
натянутой арматуры в зоне нагрева и устройства, воспринимающего усилие натяжения при прогреве бетона)	Для бетона класса В45 и выше 1,0D t, где D t ¾ разность между температурой нагреваемой арматуры и неподвиж­ных упоров (вне зоны нагрева), воспринимающих усилие натяжения, °С. При отсутствии точных данных принимается D t = 65 °С.   При подтягивании напрягаемой арматуры в процессе термообработки на величину, компенсирующую потери от температурного перепада, последние принимаются ровными нулю	¾
3. Деформации анкеров, расположенных у натяжных устройств	где D l — обжатие опрессованных шайб, смятие высаженных головок и т. п., принимаемое равным 2 мм; смещение стержней в инвентарных зажимах, определяемое по формуле d ¾; диаметр стержня, мм; l — длина натягиваемого стержня (расстояние между наружны­ми гранями упоров формы или стенда), мм.   При электротермическом способе натяжения потери от деформаций анкеров в расчете не учитываются, так как они учтены при опреде­лении значения полного удлинения арматуры	где D l 1 — обжатие шайб или прокла­док, расположенных между анкерами и бетоном элемента, принимаемое равным 1 мм; D l 2 — деформация анкеров ста­канного типа, колодок с пробками, анкерных гаек и захватов, принимаемая равной 1 мм; l — длина натягиваемого стержня (элемента), мм
4. Трение арматуры: а) о стенки каналов или о поверхность бетона конструкций	¾	где е — основание натуральных ло­гарифмов; w, d — коэффициенты, определяе­мые по табл. 6; c — длина участка от натяжно­го устройства до расчетно­го сечения, м; q — суммарный угол поворота оси арматуры, рад; s sp ¾; принимается без учета потерь
6) об огибающие приспособления	где е — основание натуральных логарифмов; d — коэффициент, принимаемый рав­ным 0,25; q — суммарный угол поворота оси арма­туры, рад; s sp — принимается без учета потерь	¾
5. Деформация стальной формы при изготовлении предварительно напряженных железобетонных конструкций	где h — коэффициент, определяемый по фор­мулам: при натяжении арматуры домкра­том при натяжении арматуры намоточной машиной электротермомеханическим способом (50 % усилия создается грузом) n — число групп стержней, натягиваемых неодновременно; D l — сближение упоров по линии действия усилия Р, определяемое из расчета де­формации формы; l — расстояние между наружными гранями упоров.   При отсутствии данных о технологии изготовления и конструкции формы потери от ее деформации принимаются равными 30 МПа.   При электротермическом способе натяжения потери от деформации формы в расчете не учитываются, так как они учтены при определении полного удлинения арматуры	¾
6. Быстронатекающая ползучесть для бетона: а) естественного твердения	где a и b ¾ коэффициенты, принимаемые: a = 0,25 + 0,025 Rbp, но не более 0,8; b = 5,25 – 0,185 Rbp, но не более 2,5 и не менее 1,1; s bp — определяются на уровне центров тяжести продольной арматуры S и S’ с учетом потерь по поз. 1—5 настоящей таблицы.   Для легкого бетона при передаточной прочности 11 МПа и ниже вместо множителя 40 принимается множитель 60	¾
б) подвергнутого тепловой обработке	Потери вычисляются по формулам поз. 6а настоящей таблицы с умножением полученного результата на коэффициент, равный 0,85	¾
Б. Вторые потери
7. Релаксация напряжений арматуры: а) проволочной	¾
б) стержневой	¾	(см. пояснения к поз. 1 настоящей таблицы)
8. Усадка бетона (см. п. 1.26):	Бетон естественного твердения	Бетон, подвергнутый тепловой обработке при атмосферном давлении	Независимо от условий твердения бетона
тяжелого классов: а) В35 и ниже
б) В40
в) В45 и выше
мелкозернистого групп: г) А	Потери определяются по поз. 8а, б настоящей таблицы с умножением на коэффициент, рав­ный 1,3
д) Б	Потери определяются по поз. 8а настоящей таблицы с умножением на коэффициент, равный 1,5
е) В	Потери определяются по поз. 8а — в настоящей таблицы как для тяжелого бетона естественного твердения
легкого при мелком заполнителе: ж) плотном
з) пористом
9. Ползучесть бетона (см. п. 1.26): а) тяжелого и легкого при плотном мелком заполнителе	где s sp ¾ то же, что в поз. 6, но с учетом потерь по поз. 1¾6 настоящей таблицы; a ¾ коэффициент, принимаемый равным для бетона: естественного твердения ¾ 1,00; подвергнутого тепловой обработке при атмосферном давлении ¾ 0,85
б) мелкозернистого групп: А	Потери вычисляются по формулам поз. 9а настоящей таблицы с умножением полученного результата на коэффициент, равный 1,3
Б	Потери вычисляются по формулам поз. 9а настоящей таблицы с умножением полученного результата на коэффициент, равный 1,5
В	Потери вычисляются по формулам поз. 9а настоящей таблицы при a = 0,85
в) легкого при пористом мелком заполнителе	Потери вычисляются по формулам поз. 9а настоящей таблицы с умножением полученного результата на коэффициент, равный 1,2
10. Смятие бетона под витками спираль­ной или кольцевой арматуры (при диаметре конструкции до 3 м)	¾	где dext — наружный диаметр конст­рукции, см
11. Деформация обжатия стыков меж­ду блоками (для конструкций, состоящих из блоков)	¾	где n — число швов конструкции и оснастки по длине натяги­ваемой арматуры; D l — обжатие стыка, принимае­мое равным для стыков, заполненных бетоном, — 0,3 мм; при стыковании насухо — 0,5 мм; l — длина натягиваемой арматуры, мм

 

Примечания: 1. Потери предварительного напряжения в напрягаемой арматуре S’ определяются так же, как в арматуре S.

2. Для самонапряженных конструкций потери от усадки и ползучести бетона определяются по опытным данным.

 

Таблица 6

 

	Коэффициенты для определения потерь от трения арматуры (см. поз. 4 табл. 5)
Канал		d при арматуре в виде
или поверхность	w	пучков, канатов	стержней периодического профиля
1. Канал: с металлической поверхностью	0,0030	0,35	0,40
с бетонной поверх-ностью, образованный жестким каналообразо-вателем		0,55	0,65
то же, гибким каналообра­зователем	0,0015	0,55	0,65
2. Бетонная поверхность		0,55	0,65

 

б) для конструкций, предназначенных для экс­плуатации при влажности воздуха ниже 40 %, потери должны быть увеличены на 25 %, за исключением конструкций из тяжелого и мелкозернистого бето­нов, предназначенных для эксплуатации в климати­ческом подрайоне IVА согласно СНиП 2.01.01-82 и не защищенных от солнечной радиации, для кото­рых указанные потери увеличиваются на 50 %;

в) допускается использовать более точные мето­ды для определения потерь, обоснованные в уста­новленном порядке, если известны сорт цемента, состав бетона, условия изготовления и эксплуата­ции конструкции и т. п.

1.27. Значение предварительного напряжении в арматуре вводится в расчет с коэффициентом точ­ности натяжения арматуры g _sp, определяемым по формуле

(6)

 

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

Значения Dg _sp при механическом способе натя­жения арматуры принимаются равными 0,1, а при электротермическом и электротермомеханическом способах натяжения определяются по формуле

(7)

 

но принимаются не менее 0,1;

здесь р, s _sp — см. п. 1.23;

п_р ¾; число стержней напрягаемой арма­туры в сечении элемента.

При определении потерь предварительного напряжения арматуры, а также при расчете по раскрытию трещин и по деформациям значение Dg _sp допуска­ется принимать равным нулю.

1.28. Напряжения в бетоне и арматуре, а также усилия предварительного обжатия бетона, вводимые в расчет предварительно напряженных конструкций, определяются с учетом следующих указаний.

Напряжения в сечениях, нормальных к продоль­ной оси элемента, определяются по правилам расче­та упругих материалов. При этом принимают приве­денное сечение, включающее сечение бетона с учетом ослабления его каналами, лазами и т. п., а также сечение всей продольной (напрягаемой и ненапрягаемой) арматуры, умноженное на отношение a мо­дулей упругости арматуры и бетона. Если части бетонного сечения выполнены из бетонов разных клас­сов или видов, их приводят к одному классу или ви­ду, исходя из отношения модулей упругости бетона.

Усилие предварительного обжатия Р и эксцентри­ситет его приложения е _{0 р} относительно центра тя­жести приведенного сечения (черт. 1) определяются по формулам:

(8)

 

(9)

 

где s_s, s’_s — напряжения в ненапрягаемой арматуре соответственно S и S’,вызванные усадкой и ползу­честью бетона;

y_sp, y’_sp, y_s, y’_s — расстояния от центра тяжести приведенного сечения до точек приложения равнодействующих усилий соответственно в напря­гаемой и ненапрягаемой арма­туре S и S’ (см. черт. 1).

 

 

Черт. 1. Схема усилий предварительного напряжения в арматуре

в поперечном сечении железобетонного элемента

 

При криволинейной напрягаемой арматуре значе­ния s_sp и s’_sp умножают соответственно на cos q и cos q’, где q и q’ ¾; углы наклона оси арматуры к про­дольной оси элемента (для рассматриваемого сечения).

Напряжения s_sp и s’_sp принимают:

а) в стадии обжатия бетона — с учетом первых потерь;

б) в стадии эксплуатации элемента — с учетом первых и вторых потерь.

Напряжения s_s и s’_s принимают численно равны­ми:

в стадии обжатия бетона — потерям напряжений от быстронатекающей ползучести по поз. 6 табл. 5;

в стадии эксплуатации элемента — сумме потерь напряжений от усадки и ползучести бетона по поз. 6, 8 и 9 табл. 5.

1.29. Сжимающие напряжения в бетоне в стадии предварительного обжатия s_bp не должны превышать значений (в долях от передаточной прочности бетона R_bp), указанных в табл. 7.

 

Таблица 7

 

	Способ	Сжимающие напряжения в бетоне в стадии предварительного обжатия в долях от передаточной прочности бетона sbp/Rbp, не более
Напряженное состояние сечения	натяжения	при расчетной зимней температуре наружного воздуха, °С
	арматуры	минус 40 и выше	ниже минус 40
		при обжатии
		центральном	внецентренном	центральном	внецентренном
1. Напряжения уменьшаются или не изменяются	На упоры	0,85	0,95*	0,70	0,85
при действии внешних нагрузок	На бетон	0,70	0,85	0,60	0,70
2. Напряжения увеличиваются при действии	На упоры	0,65	0,70	0,50	0,60
внешних нагрузок	На бетон	0,60	0,65	0,45	0,50

 

_____________

* Для элементов, изготовляемых с постепенной передачей усилия обжатия, при наличии стальных опорных деталей и косвенной арматуры с объемным коэффициентом армирования m _v ³ 0,5 % (см. п. 5.15) на длине не менее длины зоны передачи напряжений l_p (см. п. 2.29) допускается принимать значение s_bp/R_bp = 1,00.

 

Примечания: 1. Значения s_bp/R_bp, указанные в настоящей таблице, для батона в водонасыщенном состоянии при расчетной температуревоздуха ниже минус 40 °С следует принимать на 0,05 меньше.

2. Расчетные зимние температуры наружного воздуха принимаются согласно указаниям п. 1.8.

3. Для легкого бетона классов В7,5 ¾ В12,5 значения s_bp/R_bp следует принимать не более 0,30.

Напряжения s_bp определяются на уровне крайне­го сжатого волокна батона с учетом потерь предва­рительного напряжения по поз. 1¾6 табл. 5 и при коэффициенте точности натяжения арматуры g _sp, равном единице.

1.30. Для предварительно напряженных конст­рукций, в которых предусматривается регулирова­ние напряжении обжатия бетона в процессе их экс­плуатации (например, в реакторах, резервуарах, телевизионных башнях), напрягаемая арматура при­меняется без сцепления с бетоном, при этом необ­ходимо предусматривать эффективные мероприя­тия по защите арматуры от коррозии. К предвари­тельно напряженным конструкциям без сцепления арматуры с бетоном должны предъявляться требо­вания 1-й категории трещиностойкости.