Предварительные напряжения арматуры

2.2.3.1 Предварительные напряжения арматуры принимают не более 0,9 для горячекатаной и термомеханически упрочненной арматуры и не более 0,8 для холоднодеформированной арматуры и арматурных канатов.

2.2.3.2 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).

Первые потери предварительного напряжения включают потери от релаксации предварительных напряжений в арматуре, потери от температурного перепада при термической обработке конструкций, потери от деформации анкеров и деформации формы (упоров).

Вторые потери предварительного напряжения включают потери от усадки и ползучести бетона.

2.2.3.3 Потери от релаксации напряжений арматуры определяют по формулам:

для арматуры классов А600 - А1000 при способе натяжения:

механическом - ; (17)

электротермическом - ; (18)

для арматуры классов Вр1200-Вр1500, К1400, К.1500 при способе натяжения:

механическом - ; (19)

электротермическом - . (20)

Здесь принимается без потерь в МПа.

При отрицательных значениях принимают =0.

При наличии более точных данных о релаксации арматуры допускается принимать иные значения потерь от релаксации.

2.2.3.4 Потери (МПа) от температурного перепада (°С), определяемого как разность температур натянутой арматуры в зоне нагрева и устройства, воспринимающего усилия натяжения при нагреве бетона, принимают равными:

. (21)

При отсутствии точных данных по температурному перепаду допускается принимать =65 °С.

При наличии более точных данных о температурной обработке конструкции допускается принимать иные значения потерь от температурного перепада.

2.2.3.5 Потери от деформации стальной формы (упоров) при неодновременном натяжении арматуры на форму определяют по формуле

, (22)

где - число стержней (групп стержней), натягиваемых неодновременно;

- сближение упоров по линии действия усилия натяжения арматуры, определяемое из расчета деформации формы;

- расстояние между наружными гранями упоров.

При отсутствии данных о конструкции формы и технологии изготовления допускается принимать =30 МПа.

При электротермическом способе натяжения арматуры потери от деформации формы не учитываются.

2.2.3.6 Потери от деформации анкеров натяжных устройств определяют по формуле

, (23)

где - обжатие анкеров или смещение стержня в зажимах анкеров;

- расстояние между наружными гранями упоров.

При отсутствии данных допускается принимать =2 мм.

При электротермическом способе натяжения арматуры потери от деформации анкеров не учитывают.

2.2.3.7 Потери от усадки бетона определяют по формуле

, (24)

где - 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.

Допускается потери от усадки бетона определять более точными методами.

2.2.3.8 Потери от ползучести бетона определяют по формуле

, (25)

где - коэффициент ползучести бетона, определяемый согласно п.2.1.2.7;

- напряжения в бетоне на уровне центра тяжести рассматриваемой -й группы стержней напрягаемой арматуры;

- расстояние между центрами тяжести сечения рассматриваемой группы стержней напрягаемой арматуры и приведенного поперечного сечения элемента;

, - площадь приведенного сечения элемента и ее момент инерции относительно центра тяжести приведенного сечения;

- коэффициент армирования, равный , где и - площади поперечного сечения соответственно элемента и рассматриваемой группы стержней напрягаемой арматуры.

Допускается потери от ползучести бетона определять более точными методами.

Напряжения 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 согласно п.2.2.3.10.

2.2.3.9 Полные значения первых потерь предварительного напряжения арматуры (по пп.2.2.3.3-2.2.3.6) определяют по формуле

, (26)

где - номер потерь предварительного напряжения.

Усилие предварительного обжатия бетона с учетом первых потерь равно:

, (27)

где и - площадь сечения -й группы стержней напрягаемой арматуры в сечении элемента и предварительное напряжение в группе с учетом первых потерь

.

Здесь - начальное предварительное напряжение рассматриваемой группы стержней арматуры. Полные значения первых и вторых потерь предварительного напряжения арматуры (по пп.2.2.3.3-2.2.3.8) определяют по формуле

. (28)

Усилие в напрягаемой арматуре с учетом полных потерь равно:

, (29)

где .

При проектировании конструкций полные суммарные потери для арматуры, расположенной в растянутой при эксплуатации зоне сечения элемента, следует принимать не менее 100 МПа.

При определении усилия предварительного обжатия бетона с учетом полных потерь напряжений следует учитывать сжимающие напряжения в ненапрягаемой арматуре, численно равные сумме потерь от усадки и ползучести бетона на уровне этой арматуры.

2.2.3.10 Предварительные напряжения в бетоне при передаче усилия предварительного обжатия , определяемого с учетом первых потерь, не должны превышать: если напряжения уменьшаются или не изменяются при действии внешних нагрузок - 0,9 ; если напряжения увеличиваются при действии внешних нагрузок - 0,7 .

Напряжения в бетоне определяют по формуле

, (30)

где - усилие предварительного обжатия с учетом первых потерь;

- изгибающий момент от внешней нагрузки, действующей в стадии обжатия (собственный вес элемента);

- эксцентриситет усилия относительно центра тяжести приведенного поперечного сечения элемента;

- расстояние от центра тяжести приведенного сечения до рассматриваемого волокна.

2.2.3.11 Длину зоны передачи предварительного напряжения на бетон для арматуры без дополнительных анкерующих устройств определяют по формуле

, (31)

но не менее 10 и 200 мм, а для арматурных канатов - также не менее 300 мм.

В формуле (31):

- предварительное напряжение в напрягаемой арматуре с учетом первых потерь;

- сопротивление сцепления напрягаемой арматуры с бетоном, отвечающее передаточной прочности бетона и определяемое согласно п.5.3;

, - площадь и периметр стержня арматуры.

Передачу предварительного напряжения с арматуры на бетон рекомендуется осуществлять плавно.

3 Расчет элементов предварительно напряженных железобетонных конструкций по предельным состояниям первой группы