🗊Презентация Предварительно напряженные ж/б конструкции (ПН ЖБК)

Лекция №11 Предварительно напряженные ж/б конструкции (ПН ЖБК)

Вопросы подлежащие изучению: Сущность ПН ЖБК. Основные положения по изготовлению и конструированию. Стадии напряженного состояния при изгибе. Расчет прочности нормального сечения в преднапряженном элементе при изгибе. Расчет трещиностойкости при центральном растяжении элемента. Расчет ПН ЖБК по раскрытию трещин.

1. Сущность предварительно напряженных ж/б конструкций (ПН ЖБК). Основные положения по изготовлению и конструированию ПН ЖБК – это такие ж/б конструкции, в которых в процессе их изготовления искусственно создают обжатие бетона путем натя-жения высокопрочной арматуры. Начальные сжимающие напря-жения создаются в тех зонах бетона, которые впоследствии под действием нагрузок будут испытывать растяжение. Преимущества ПН ЖБК перед ЖБК: 1). Повышается трещино- и коррозионностойкость. 2). Увеличивается жесткость, предел выносливости (сопротивление конструкции динамическим нагрузкам). 3). Рационально используются высокопрочная арматура и высокие классы бетона; при этом расход металла уменьшается на 30–40%, вес конструкции уменьшается на 30%, снижается стоимость конструкции. 4). Появляется возможность проектировать большепролетные конструкции.

Недостатки: 1. Большая трудоемкость изготовления. 2. Необходимость использования специального оборудования. 3. Высокая квалификация рабочих. Натяжение арматуры создают (рис. 1): - механическим способом с помощью домкратов; - электротермическим способом. Существуют 2 способа изготовления ПН ЖБК (рис. 2): 1) натяжение арматуры на упоры; 2) натяжение арматуры на бетон. Большее распространение приобрел способ натяжения арматуры на упоры. Он индустриален и проще в использовании, чем натяжение на бетон. Последний применяется в нетиповых, большепролетных конструкциях (мостовые строения, бортовые элементы оболочек, покрытия спортивных сооружений). Контролируемое напряжение в арматуре:

В ПН ЖБК применяют стержневую горячекатаную арматуру класса А600, А800, А1000; высокопрочную проволоку Вр1200, Вр1500; применяют пряди, канаты К1400, К1500 (рис. 3). Бетон применяют, начиная с классов В25  В60. Благодаря сцеплению бетона с арматурой, ее скольже-ние в бетоне под нагрузкой не происходит. Прочность сцепления зависит от: а) зацепления в бетоне выступов на арматуре; б) сил трения на контакте арматуры с бетоном под влиянием его усадки; в) склеивания бетона с арматурой. Для того, чтобы арматура не выдергивалась из бетона, дополнительно применяется ее анкеровка (рис. 4). Анкеровка не требуется при натяжении арматуры на упоры, если диаметр рифленой арматуры ≤ 25мм, а бетон класса В25 и выше.

Потери предварительного напряжения в арматуре Натяжение в ПН арматуре не остается постоянным, оно уменьшается по разным причинам: - от деформации анкеров; - от трения; - от релаксации арматуры; - усадки и ползучести бетона; - от колебаний температуры. Сумма потерь может достигать 200-300 Мпа и более. Часть потерь (первые потери  в арматуре) проявляется еще при изготовлении элемента, другие потери (вторые потери) – после обжатия (см. таблицу). Эти потери определяются по формулам из СНиПа (СП).

2. Стадии напряженного состояния при изгибе ПН ЖБК рассчитываются по двум группам предельных состояний, как и обычные ЖБК, вследствие достижения состояния непригодности к дальнейшей эксплуатации: 1) По I-ой группе ПС – расчет по прочности. 2) По II-ой группе ПС – расчеты по раскрытию трещин и по деформациям. Расчет по ПС конструкции в целом, как правило, следует производить для всех этапов – изготовления, транспорти- рования, возведения (монтажа) и эксплуатации. Расчетные схемы должны отвечать принятым конструктивным реше- ниям.

Прочность сечения (для ц.т. нижней арматуры) будет обеспечена, если: Прочность сечения (для ц.т. нижней арматуры) будет обеспечена, если:

4. Расчет трещиностойкости при центральном растяжении элемента 4. Расчет трещиностойкости при центральном растяжении элемента получим

5. Расчет ПН ЖБК по раскрытию трещин Расчет любых ЖБ элементов по раскрытию трещин, к которым не предъявляются требования водонепрони-цаемости, производится из условия: Расчет ПН ЖБК по раскрытию трещин аналогичен расчету обычных ЖБК, но с учетом наличия усилия обжатия силой Р. Ширина раскрытия трещин нормируется в зависимости от назначения конструкции, продолжительности действия нагрузки, класса использованной арматуры и класса бетона.