Назначение величины предварительного напряжения

Общим требованием при назначении величины предварительного напряжения является создание такого натяжения арматуры, которое приводило бы к оптимальному напряженному состоянию бетона и арматуры в конструкции при ее работе в эксплуатационной стадии.

При расчете предварительно напряженных элементов в расчете учитывается предварительное напряжение в арматуре и , отвечающее такому состоянию конструкции, когда под действием усилия предварительного обжатия и внешних нагрузок напряжение в бетоне на уровне напрягаемой арматуры были равны нулю. Поэтому полные деформации арматуры в предельном состоянии могут определяться как сумма начальных деформаций, созданных на стадии предварительного натяжения (с учетом потерь) и приращения деформаций растянутой зоны конструкции в предельном состоянии.

Нормы по проектированию железобетонных конструкций устанавливают следующие условия назначения величины предварительного напряжения

(20.1а) (20.1б)

где s_0,max – начальное контролируемое предварительное напряжение арматуры;

р – максимально допустимое отклонение значения предварительного напряжения, вызванное технологическими причинами;

f_pk – нормативное сопротивление напрягаемой арматуры.

Верхний предел (0,9f_pk) назначается с тем, чтобы при натяжении деформации арматуры не выходили в область больших неупругих деформаций и не произошел бы ее разрыв. Нижний предел (0,3f_pk) обеспечивает минимальный уровень предварительного напряжения с учетом проявления потерь. При этом величину предварительного напряжения s_0,max назначают с учетом максимально допустимых отклонений, которые могут возникнуть по технологическим причинам в процессе натяжения. При механическом способе натяжения отклонение р принимают равным 0,05s_0,max, а при электротермическом или комбинированном – определяют в зависимости от длины натягиваемого стержня по формуле (l – расстояние между наружными гранями упоров в м, а p – в МПа). При автоматизированном натяжении арматуры значение числителя 360 заменяется на 90.

Напряжения в арматуре самонапряженных конструкций следует рассчитывать из условия равновесия с напряжениями (самонапряжением) в бетоне. Самонапряжение бетона в конструкции определяется исходя из марки бетона по самонапряжению с учетом коэффициента армирования сечения, расположения арматуры в бетоне (одно-, двух-, трехосное армирование), условий расширения напрягающего бетона в конструкции, а также в необходимых случаях — потерь от усадки и ползучести бетона при загружении конструкции.

Предельную величину предварительного напряжения s_s,CE в рабочей арматуре, определяемую в момент снижения величины самонапряжения в бетоне на уровне арматуры до нуля от действия усилий, вызванных соответствующей комбинацией нагрузок, следует назначать из условий:

— для арматуры, имеющей физический предел текучести

s_s,CE = s_s,CE0 + a_E×s_CE £ f_yk (20.2)

— для арматуры, не имеющей физического предела текучести

s_s,CE = s_s,CE0 + a_E×s_CE £ 0,9f_pk (20.3)

где s_s,CE0 — предварительное напряжение в арматуре, вызванное деформациями расширения напрягающего бетона;

s_CE — самонапряжение бетона в конструкции на уровне центра тяжести ограничивающей рабочей арматуры;

a_E = E_s/E_cm. (20.4)