Предварительные напряжения арматуры
9.1.1 Предварительные напряжения арматуры σsp принимают не более 0,9Rs,n для горячекатаной и термомеханически упрочненной арматуры и не более 0,8Rs,n для холоднодеформированной арматуры и арматурных канатов.
9.1.2 При расчете предварительно напряженных конструкций следует учитывать снижение предварительных напряжений вследствие потерь предварительного напряжения - до передачи усилий натяжения на бетон (первые потери) и после передачи усилия натяжения на бетон (вторые потери).
При натяжении арматуры на упоры следует учитывать:
первые потери - от релаксации предварительных напряжений в арматуре, температурного перепада при термической обработке конструкций, деформации анкеров и деформации формы (упоров);
вторые потери - от усадки и ползучести бетона.
При натяжении арматуры на бетон следует учитывать:
первые потери - от деформации анкеров, трения арматуры о стенки каналов или поверхность конструкции;
вторые потери - от релаксации предварительных напряжений в арматуре, усадки и ползучести бетона.
9.1.3 Потери от релаксации напряжений арматуры Δσsp1 определяют по формулам:
для арматуры классов А600 - А1000 при способе натяжения:
| механическом - | Δσsp1 = 0,1σsp - 20; | (9.1) |
| электротермическом - | Δσsp1 = 0,03σsp; | (9.2) |
для арматуры классов Вр1200 - Вр1500, К1400, К1500, К1600 при способе натяжения:
| механическом - | Δσsp1 = (0,22σsp/Rs,n - 0,1) × σsp; | (9.3) |
| электротермическом - | Δσsp1= 0,05σsp. | (9.4) |
Здесь σsp принимается без потерь в мегапаскалях.
При отрицательных значениях Δσsp1принимают Δσsp1= 0.
При наличии более точных данных о релаксации арматуры допускается принимать иные значения потерь от релаксации.
9.1.4 Потери Δσsp2от температурного перепада Δt °С, определяемого как разность температур натянутой арматуры в зоне нагрева и устройства, воспринимающего усилия натяжения при нагреве бетона, принимают равными
Δσsp2 = 1,25Δt. (9.5)
При отсутствии точных данных по температурному перепаду допускается принимать Δt = 65 °С.
При наличии более точных данных о температурной обработке конструкции допускается принимать иные значения потерь от температурного перепада.
9.1.5 Потери от деформации стальной формы (упоров) Δσsp3 при неодновременном натяжении арматуры на форму определяют по формуле
0138S10-03623
(9.6)
где п - число стержней (групп стержней), натягиваемых неодновременно;
Δl - сближение упоров по линии действия усилия натяжения арматуры, определяемое из расчета деформации формы;
l - расстояние между наружными гранями упоров.
При отсутствии данных о конструкции формы и технологии изготовления допускается принимать Δσsp3 = 30 МПа.
При электротермическом способе натяжения арматуры потери от деформации формы не учитываются.
9.1.6 Потери от деформации анкеров натяжных устройств Δσsp4при натяжении арматуры на упоры определяют по формуле
(9.7)
где Δl - обжатие анкеров или смещение стержня в зажимах анкеров;
l - расстояние между наружными гранями упоров.
При отсутствии данных допускается принимать Δl = 2 мм.
При электротермическом способе натяжения арматуры потери от деформации анкеров не учитывают.
9.1.7 При натяжении арматуры на бетон потери от деформации анкеров натяжных устройств Δσsp4 определяют по формуле (9.7), в которой принимают Δl = 2 мм, а потери от трения о стенки каналов или поверхность конструкции определяют по формуле
0138S10-03623
где е - основание натуральных логарифмов;
ω, δ - коэффициенты, определяемые по таблице 9.1;
х - длина участка от натяжного устройства до расчетного сечения, м;
θ - суммарный угол поворота оси арматуры, рад;
σsp - принимается без потерь.
Таблица 9.1
| Канал или поверхность | Коэффициенты для определения потерь от трения арматуры | ||
| ω | δ при арматуре в виде | ||
| пучков, канатов | стержней периодического профиля | ||
| 1 Канал: | |||
| с металлической поверхностью | 0,0030 | 0,35 | 0,40 |
| с бетонной поверхностью, образованный жестким каналообразователем | 0,55 | 0,65 | |
| то же, гибким каналообразователем | 0,0015 | 0,55 | 0,65 |
| 2 Бетонная поверхность | 0,55 | 0,65 |
9.1.8 Потери от усадки бетона Δσsp5 при натяжении арматуры на упоры определяют по формуле
Δσsp5 = εb,sh × Es, (9.8)
где εb,sh - деформации усадки бетона, значения которых можно приближенно принимать в зависимости от класса бетона равными:
0,0002 - для бетона классов В35 и ниже;
0,00025 - для бетона класса В40;
0,0003 - для бетона классов В45 и выше.
Для бетона, подвергнутого тепловой обработке при атмосферном давлении, потери от усадки бетона Δσsp5 вычисляют по формуле (9.8) с умножением полученного результата на коэффициент, равный 0,85.
Потери от усадки бетона Δσsp5при натяжении арматуры на бетон определяют по формуле (9.8) с умножением полученного результата независимо от условий твердения бетона на коэффициент, равный 0,75.
Допускается потери от усадки бетона определять более точными методами.
9.1.9 Потери от ползучести бетона Δσsp6 определяют по формуле
0138S10-03623
(9.9)
где φb,cr - коэффициент ползучести бетона, определяемый согласно 6.1.16;
σbpj - напряжения в бетоне на уровне центра тяжести рассматриваемой j-йгруппы стержней напрягаемой арматуры;
ysi - расстояние между центрами тяжести сечения рассматриваемой группы стержней напрягаемой арматуры и приведенного поперечного сечения элемента;
Ared, Ired - площадь приведенного сечения элемента и ее момент инерции относительно центра тяжести приведенного сечения;
μspj - коэффициент армирования, равный Aspj/A, где А и Aspj - площади поперечного сечения элемента и рассматриваемой группы стержней напрягаемой арматуры соответственно.
Для бетона, подвергнутого тепловой обработке, потери вычисляют по формуле (9.9) с умножением полученного результата на коэффициент, равный 0,85.
Допускается потери от ползучести бетона определять более точными методами.
Напряжения σspj определяют по правилам расчета упругих материалов, принимая приведенное сечение элемента, включающее площадь сечения бетона и площадь сечения всей продольной арматуры (напрягаемой и ненапрягаемой) с коэффициентом приведения арматуры к бетону α = Es/Eb, согласно 9.1.10.
При σspj < 0 принимается Δσsp6 = 0 и Δσsp5= 0.
9.1.10 Полные значения первых потерь предварительного напряжения арматуры (по 9.1.3 - 9.1.6) определяют по формуле
(9.10)
где i - номер потерь предварительного напряжения.
Усилие предварительного обжатия бетона с учетом первых потерь равно:
0138S10-03623
(9.11)
где Aspj и σsp(1)j - площадь сечения j-й группы стержней напрягаемой арматуры в сечении элемента и предварительное напряжение в группе с учетом первых потерь
σsp(1)j = σspj - Δσsp(1)j,
Здесь σspj - начальное предварительное напряжение рассматриваемой группы стержней арматуры.
Полные значения первых и вторых потерь предварительного напряжения арматуры (по 9.1.3 - 9.1.8) определяют по формуле
(9.12)
Усилие в напрягаемой арматуре с учетом полных потерь равно
0138S10-03623
(9.13)
| где | σsp(2)j = σspj - Δσsp(2)j, |
При проектировании конструкций полные суммарные потери Δσsp(2)j для арматуры, расположенной в растянутой при эксплуатации зоне сечения элемента (основной рабочей арматуры), следует принимать не менее 100 МПа.
При определении усилия предварительного обжатия бетона Р с учетом полных потерь напряжений следует учитывать сжимающие напряжения в ненапрятаемой арматуре, численно равные сумме потерь от усадки и ползучести бетона на уровне этой арматуры.
При определении усилий обжатия с учетом ненапрятаемой арматуры на уровне ненапрягаемой арматуры, потери от ползучести на этом уровне принимают равными Δσspj6(σbs/σbp), где Δσspj6 - потери от ползучести для стержней напрягаемой арматуры, ближайшей к рассматриваемой ненапрягаемой арматуре; σbs и σbp - напряжения в бетоне на уровне рассматриваемой ненапрягаемой и напрягаемой арматуры соответственно.
9.1.11 Предварительные напряжения в бетоне σbр при передаче усилия предварительного обжатия Р(1), определяемого с учетом первых потерь, не должны превышать:
если напряжения уменьшаются или не изменяются при действии внешних нагрузок - 0,9Rbp,
если напряжения увеличиваются при действии внешних нагрузок - 0,7Rbp.
Напряжения в бетоне σbр определяют по формуле
0138S10-03623
(9.14)
где P(1) - усилие предварительного обжатия с учетом первых потерь;
М - изгибающий момент от внешней нагрузки, действующий в стадии обжатия (собственный вес элемента);
у - расстояние от центра тяжести сечения до рассматриваемого волокна;
еор - эксцентриситет усилия Р(1)относительно центра тяжести приведенного поперечного сечения элемента;
9.1.12 Длину зоны передачи предварительного напряжения на бетон для арматуры без дополнительных анкерующих устройств определяют по формуле
(9.15)
но не менее 10ds и 200 мм, а для арматурных канатов также не менее 300 мм.
В формуле (9.15):
σsp - предварительное напряжение в напрягаемой арматуре с учетом первых потерь;
Rbond - сопротивление сцепления напрягаемой арматуры с бетоном, отвечающее передаточной прочности бетона и определяемое согласно 10.3.24;
As, us - площадь и периметр стержня арматуры.
Передачу предварительного напряжения с арматуры на бетон рекомендуется осуществлять плавно.