Предварительно напряженные железобетонные конструкции отличаются от конструкций без предварительно напряжения тем, что в них при изготовлении создают напряжения в арматуре, которая затем передает их на бетон. Предварительно созданные напряжения противодействуют напряжениям, возникающим в конструкции от внешних нагрузок. За счет такой работы уменьшаются прогибы конструкции и трещины, соответственно, такой конструктивный элемент можно выполнять большей длины, чем элементы без предварительного напряжения.
Для изготовления предварительно напряженных элементов используют высокопрочные материалы (бетон и арматура), тем самым можно уменьшать их расход, за счет уменьшения сечений. В ненапрягаемых железобетонных конструкциях применять высокопрочную арматуру затруднительно, так как в бетоне начинают появляться трещины при относительно небольших напряжениях в арматуре, и трещины достигают предельно допустимых величин раньше исчерпания несущей способности арматуры.
|
|
Расчет прочности нормальных сечений предварительно напряженных железобетонных элементов аналогичен расчету ненапрягаемых железобетонных элементов, см. подразделы 3.4.1, 3.4.2.
Для армирования предварительно напряженных железобетонных конструкций применяют: в качестве напрягаемой арматуры: арматуру классов А600(А-IV), А800(А-V), А 1000 (А-VI), Вр 1200 – Вр 1500 (Вр –II) и др;
в качестве ненапрягаемой арматуры А240 (А-I), А300 (А-II), А400 (А-III), А500 (А500С), В500 (Вр-I, В500С).
Ненапрягаемая арматура устанавливается ближе к наружным граням элементов, чем напрягаемая.
При соблюдении условия ξ ≤ ξ R, расчетное сопротивление напрягаемой арматуры допускается умножать на коэффициент γ s 3, если отношение ξ/ξ R < 0,6 можно принимать γ s 3 = 1,1, более подробно см. п. 3.9 Пособия по проектированию предварительно напряженных железобетонных конструкций из тяжелого бетона (к СП 52-102-2004).
Одной из важнейших характеристик напрягаемой арматуры является величина предварительного напряжения σ sр. Для арматуры А600, А800, А1000 можно назначать σ sр = 0,9 Rsn. После создания напряжений в арматуре, от разных причин, возникают их потери, величина потерь напряжений может достигать 30 – 40%.
Предварительно напряженные железобетонные конструкции выполняют из бетонов классов по прочности на сжатие: В20 – В60, учитывая, что чем прочнее арматура, тем принимается прочнее бетон. Для арматуры А600 – А800 принимают бетон не ниже В20, А1000 ≥ В30.
Расчет прочности наклонных сечений предварительно напряженных железобетонных конструкций выполняют с учетом усилия предварительного обжатия бетона Np, но допускается расчет производить без учета влияния предварительного напряжения (по условиям, рассмотренным в п. 3.4.3).