Предварительные напряжения арматуры

2.2.3.1 Предварительные напряжения арматуры σ_sp принимают не более 0,9 R_s,n для горячекатаной и термомеханически упрочненной арматуры и не более 0,8 R_s,n 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 Δσ_sp1, определяют по формулам:

для арматуры классов А600 - А1000 при способе натяжения:

механическом - Δσ_sp1 = 0,l σ_sp - 2,0; (17)

электротермическом - Δσ_sp1 = 0,03 σ_sp; (18)

для арматуры классов Вр1200 - Вр1500, К1400, К1500 при способе натяжения:

механическом - ; (19)

электротермическом - Δσ_sp1 = 0,5 σ_sp. (20)

Здесь σ_sp принимается без потерь в МПа.

При отрицательных значениях Δσ_sp1 принимают Δσ_sp1 = 0.

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

2.2.3.4 Потери Δσ_sp2 (МПа) от температурного перепада Δt (°C), определяемого как разность температур натянутой арматуры в зоне нагрева и устройства, воспринимающего усилия натяжения при нагреве бетона, принимают равными:

Δσ_sp2 = 1,25 Δt. (21)

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.

2.2.3.5 Потери от деформации стальной формы (упоров) Δσ_sp3 при неодновременном натяжении арматуры на форму определяют по формуле

, (22)

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 Δσ_sp3 = 30 МПа.

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

2.2.3.6 Потери от деформации анкеров натяжных устройств Δσ_sp4 определяют по формуле

, (23)

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.

2.2.3.7 Потери от усадки бетона Δσ_sp5 определяют по формуле

Δσ_sp5 = ε_b,sh E_s, (24)

где ε_b,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.

Допускается потери от усадки бетона определять более точными методами.

2.2.3.8 Потери от ползучести бетона Δσ_sp6 определяют по формуле

, (25)

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

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

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

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

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

Допускается потери от ползучести бетона определять более точными методами.

Напряжения σ_bpj 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 i - номер потерь предварительного напряжения.

Усилие предварительного обжатия бетона с учетом первых потерь равно:

, (27)

где A_spj и σ_sp(1)j - площадь сечения j- йгруппы стержней напрягаемой арматуры в сечении элемента и предварительное напряжение в группе с учетом первых потерь

σ_sp(1)j = σ_spj - Δσ_sp(1)j.

Здесь σ_spj - 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 σ_sp(2)j = σ_spj - Δσ_sp(2)j.

При проектировании конструкций полные суммарные потери Δσ_sp(2)j для арматуры, расположенной в растянутой при эксплуатации зоне сечения элемента, следует принимать не менее 100 МПа.

При определении усилия предварительного обжатия бетона Р 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 σ_bp 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 - 0,9 R_bp; если напряжения увеличиваются при действии внешних нагрузок - 0,7 R_bp.

Напряжения в бетоне σ_bp определяют по формуле

, (30)

где Р₍₁₎ - усилие предварительного обжатия с учетом первых потерь;

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

e_0p - эксцентриситет усилия Р₍₁₎ относительно центра тяжести приведенного поперечного сечения элемента;

у - 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 d_s и 200 мм, а для арматурных канатов - также не менее 300 мм.

В формуле (31):

σ_sp - предварительное напряжение в напрягаемой арматуре с учетом первых потерь;

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

A_s, u_s - площадь и периметр стержня арматуры.

Передачу предварительного напряжения с арматуры на бетон рекомендуется осуществлять плавно.