Усадка и набухание бетона. Факторы, влияющие на величину усадки. Пути снижения усадочных деформаций

Сущность железобетона. Особенности железобетона как строительного материала, его достоинства и недостатки. Структура и прочность бетона. Факторы, влияющие на прочность бетона. Проектные классы бетонов по прочности на сжатие и растяжение.

 

Сущность ж-б состоит в том, что он представляет рацион.сочетание этих двух материалов - бетона и стали, которые работают совместно вплоть до разрушения.

Ж-б - это комплексный строительный материал, состоящий из бетона и стальной арматуры, деформирующихся совместно вплоть до разрушения конструкции.

 

К достоинствам (положительным свойствам) ж-б относят:

1. Долговечность - при правильной эксплуатации ж-б конструкции могут служить неопределенно долгое время без снижения несущей способности.

2. Хорошая сопротивляемость статич. и динам.нагрузкам.

3. Огнестойкость.

4. Малые эксплуатац. расходы.

5. Дешевизна и хорошиеэксплуатац. к-ва.

К основным недостаткам ж-б относятся:

1. Значительный собств. вес. Этот недостаток в некоторой степени устраняется при использовании легких заполнителей, а также при применении прогрессивных пустотных и тонкостенных конструкций (то есть за счет выбора рацион.формы сечений и очертания констр.).

2. Низкая трещиностойкость ж-б. Указанный недостаток может быть снижен с применением преднапряженного ж-б, которое служит радикальным средством повышения его трещиностойкости.

3. Повышенная звуко- и теплопроводность бетона в отдельных случаях требуют доп. затрат на тепло- или звукоизоляцию зданий.

4. Невозможность простого контроля по проверке армирования изготовл. элемента.

5. Трудности усиления сущ. ж-б констр. при реконст. зданий, когда увеличиваются нагрузки на них.

Структуру бетона следует классифицировать по содержанию цем. камня и его размещ. в бетоне.

целесообразно классифицировать структуру бетона с учётом её плотности: Плотная; С пористым заполнителем;

Ячеистая; Зернистая.

Прочность бетона определяется в лабораторных условиях при помощи специальных приборов на отобранных пробах и контрольных образцах. Все испытания регламентируются строительными ГОСТами, принятыми для определенного вида бетона.

Прочность бетона также можно определить непосредственно в процессе строительства на строительной площадке. Подобные испытания проводятся для контроля качества возведенных элементов сооружения.

Существует несколько методов определения прочности бетона. В зависимости от характера воздействия различают следующие способы:

-разрушающие

-неразрушающие.

Классы бетона.

Так как прочности нескольких образцов одной и той же марки бетона могут отличаться друг от друга в большую или меньшую сторону, а так же каждой из этих марок принадлежит некий диапазон марок бетона по другим его характеристикам, например по морозостойкости, существует 15 разновидностей классов бетона, которые учитывают все его характеристики. И поэтому при строительстве любого сооружения, необходимо лишь указать соответствующий класс бетона, который подойдёт для той или иной конструкции.

Таблица соответствия классов, марок и средней прочности образцов бетона:

 

2. Диаграмма "σb —εb" бетона при кратковременном и длительном нагружении. Начальный модуль упругости бетона Еb, начальный модуль деформаций бетона Еb,τ. Предельные деформации бетона.

Деформации бетона под нагрузкой. Различают силовые деформации при однократном кратковременном, длительном, а также многократно-повторном нагружениях.

 

 

Рисунок 1.3 – Диаграммы деформирования бетона: а) – при ступенчатомнагружении; б) – кривая полных деформаций; в) – при длительном нагружении; I – полные деформации; II – при мгновенном нагружении

1. Деформации при однократном кратковременном нагружении. Наиб.практич. значение имеют деформации при осевом сжатии. Если бетонную призму нагружать по этапам, замеряя деформации дважды: сразу после прилож. нагрузки и через некоторое время после выдержки под нагрузкой, то на диаграмме «» получают ступенчатую линию (рис. 1.3,а). Полные деформации будут складываться из упругих _е, возникающих непосредственно после прилож. нагрузки, и пластических _Р1, развивающихся во времени. Кривая полных деформации показана на рис. 1.3,б. Из диаграммы видно, что при небольших напряжениях ()бетон можно рассматривать как упругий материал (участок 0 —/). При возникают неупругие деформации, вызванные уплотнением геля (участок /— 2). После образования микротрещин R_b,crc рост пластических деформаций становится более интенсивным (участок 2 — 3). При дальнейшем увеличении нагрузки микротрещины объединяются и образец разрушается — точка 4 соответствует предельному сопротивлению образца R_b и деформациям _ь,си. Если по мере падения сопротивления бетона удается в той же мере снижать нагрузку, то может быть получен нисходящий участок диаграммы (4 —5). Знать, как работает бетон на этом участке, важно для ряда конструкций и видов нагружения.

При разгрузке с некоторого уровня напряжений, соответствующего восходящей ветви, до нуля в образце будут иметь место остаточные деформации, которые со временем несколько уменьшаются (примерно на 10%). Это явление называется упругим последействием _ер. Характер диаграммы «» бетона при растяжении аналогичен рассмотренному (рис. 1.3,б).

Связь между напряжениями и деформациями при небольших напряжениях ()устанавливается законом Гуна = ь/Е_b, где Е_b — начальный модуль упругости, Е_b = tg = _b/ ь (см. рис. 1.3,б). Модуль упругости зависит от марки бетона (см. табл. 2.1). При _b >0,2 R_b (зависимость «» нелинейная, модуль в каждой точке диаграммы — переменный, Е_b =d /d = tg и определение полных деформаций является затруднительным.

Для практических расчетов было предложено выражать напряжения через полные деформации бетона с помощью упругопластического модуля деформаций Е_b,pl = tg (см. рис. 1.3,б).

Выразив одно и то же напряжение в бетоне через упругие и полные деформации, получают

откуда (1.5)

где — коэффициент, характеризующий упруго-пластическое состояние сжатого бетона; он изменяется от 1 (при упругой работе) до 0,45 при кратковременном нагружении; при длительном действии нагрузки = 0,1...0,15.

При растяжении (1.6)

где _t — коэффициент, характеризующий упругопластическое состояние бетона при растяжении, _t = 0,5. Модуль сдвига бетона:

(1.7)

где — коэффициент поперечных деформаций, для всех видов бетонов = 0,2, при этом G_b =0,4 Е_b.

2. Деформации при длительном действии нагрузки. При длительном действии нагрузки неупругие деформации бетона с течением времени увеличиваются. Наибольшая интенсивность нарастания неупругих деформаций наблюдается в первые 3...4 мес.

Ползучестью называют свойство бетона увеличивать неупругие деформации при длительном действии постоянной нагрузки. Различают ползучесть линейную и нелинейную. Линейная ползучесть имеет место при b < 0,5 R_b и обусловлена главным образом уплотнением геля. При этом происходит перераспределение под нагрузкой напряжений с гелевой структуры на цементный камень и заполнители. Увеличение деформаций ползучести примерно пропорц. увеличению напряжений. При b > 0,5 R_b в бетоне возникают микротрещины, линейная зависимость нарушается, наступает нелинейная ползучесть,

Ползучесть бетона затухает во времени, так как вследствие перераспред. усилий напряжения в геле снижаются, а упругость кристаллического сростка возрастает.

Опыты показывают, что независимо от того, с какой скоростью v достигнуто напряжение b, конечные деформ. ползучести, соответствующие этому напряжению, будут одинаковыми (рис. 1.3,в).

Дефор. ползучести увелич. с уменьш. влажности среды, увеличением В/Ц и количества цемента. Бетон, нагруж. в более раннем возрасте, обладает большей ползучестью. С повышением прочности бетона и прочности заполнителя ползучесть уменьшается. У малых образцов при прочих равных условиях ползучесть проявляется сильнее, чем у больших.

Для аналитич. описания явления ползучести предложены различ. теории. Однако полученные на их основе матем. зависимости сложны для использования в практич. расчетах и в большинстве своем справедливы лишь для определ. условий. Поэтому на практике применяют упрощ., линейные зав-ти, связывающие напряжения в бетоне с деформ. ползучести. Правомерность такого подхода подтверждается и тем обстоятельством, что при эксплуатац. нагрузках в большинстве конструкций напряжения в сжатом бетоне b < 0,5 R_b, т.е. имеет место линейная ползучесть.

Для колич. определения деформаций ползучести при сжатии обычно вводят понятия меры и хар-ки ползучести.

Мера ползучести С_t представляет собой относит.деформацию ползучести в момент времени t, соответств. приращению напряжения 0,1 МПа. При напряжениях в бетоне b

• Характеристика ползучести равна отношению деформаций ползучести в момент времени t к мгновенной деформации

Предельные значения С_t и будут при t= •(С_{t =} =С; = ). Между мерой и характеристикой ползучести существует связь

откуда. Значения для обычных тяжелых бетонов изменяются в пределах 1...4.

Предельные деформации бетона перед разрушением

Это предельная сжимаемость и предельная растяжи­мость которые зависят от прочности бетона, его класса, состава, длительности приложения нагрузки (см. рис. 1.10). С увеличением класса бетона предельные де­формации уменьшаются, но с ростом длительности при­ложения нагрузки они увеличиваются. В опытах при осе­вом сжатии призм наблюдается предельная сжимаемость бетона , в среднем ее принимают рав­ной . В сжатой зоне изгибаемых элементов наблюдается большая, чем у сжатых призм, предельная сжимаемость, зависящая от формы поперечного сечения и относительной высоты сжатой зоны: . При уменьшении ширины поперечного сечения книзу и в тавровых сечениях уменьшается, а при уменьше­нии относительной высоты сжатой зоны — увеличивается. Она зависит также от насыщения сечения продольной арматурой.

Если при достижении значения бетонную призму последовательно разгружать, на диаграмме появ­ляется нисходящий участок кривой, а предельная сжи­маемость достигает значения (см. рис. 1.10).

Предельная растяжимость бетона в 10…20 раз мень­ше предельной сжимаемости, в среднем . Для бетонов на пористых заполнителях это значение не­сколько больше. Предельная растяжимость бетона су­щественно влияет на сопротивление образованию трещин в растянутых зонах железобетонных конструкций.

 

Усадка и набухание бетона. Факторы, влияющие на величину усадки. Пути снижения усадочных деформаций.

Усадка и набухание — спо-ть бетона к изменению объема, обусловл. преимущ. изменением его влагосодержания. При твердении на воздухе уменьш. влажности бетона сопровождается сокращ. размеров бетонного элемента, т. е. усадкой. Усадка бетона складывается из влажностной, карбонизационной и контракционнойсоставл.. Влажностная усадка происходит в результате испарения влаги из капилляров с радиусом менее 0,1 мкм, а также из цементного геля. Карбонизационная усадка вызывается уменьш. объема цементного камня вследствие перехода содержащегося в нем Са(ОН)2 в СаС03 (под воздействием углекислоты воздуха). Контракционная усадка связана с уменьш. абсолютного объема при твердении системы цемент—вода. Эта последняя составляющая усадки невелика — 10 % от влажностной усадки. Во избежание появления трещин в сооружениях большой протяженности устраивают усадочные швы. Это вызывает напряжения, приводящие к появлению усадочных трещин. Увлажнение в результате атмосферных воздействий или прямого контакта с водой приводит к увеличению объема бетона — набуханию. Как показывают опыты, деформации набухания бетона значительно меньше его усадки. Вид заполнителя во многом определяет влажностные деформации бетона. В еще большей степени на усадку и набухание влияет состав бетона: чем меньше расход цемента и ниже В/Ц, тем меньше и влажностные деформации бетона.

Способы уменьшения усадочных процессов

Существует несколько способов для уменьшения линейных размеров и внутренних напряджений:

• подбор состава смеси, который соответствует технологическим требованиям конкретного строительного проекта;
• увлажнение поверхности твердеющего бетона;
• обустройство усадочных швов;
• установка противоусадочных сеток.

Часто используют так называемый безусадочный бетон, который изготовляется на основе безусадочного цемента или при добавлении специальных примесей. Добавки в основе которых сульфоалюминий, алюминат кальция, известь уменьшают усадку. В качестве модификаторов, которые так же компенсируют усадочную деформацию, применяют суперпластификаторы.

Цемент для безусадочного бетона является расширяющимся, напрягающим с реопластичными свойствами. Он позволяет получить вязкую смесь при использовании минимального количества воды для её задела.

 

4.4. Виды арматуры по назначению, способу изготовления, профилю поверхности, способу применения, характеру диаграммы «напряжение - деформация» (“σS –εs”).Параметрические точки диаграммы "σS –εs", определяемые при испытании арматуры на растяжение.

Арматурой называют стержни, размещаемые в ж/б в соответствии с расчетом, конструктивными и производственными требованиями. Арматуру в железобетонных конструкциях устанавливают для восприятия растягивающих напряжений или усиления сжатого бетона,

Виды арматуры: По назначению различают арматуру рабочую, устанавливаемую по расчету, конструктивную и монтажную, применяемые из конструктивных и технологических соображений. Конструктивная арматура воспринимает не учитываемые расчетом усилия от усадки бетона, изменения температуры, равномерно распределяет усилия между отдельными стержнями и т-п, монтажная обеспечивает проектное положение рабочей арматуры, объединяет ее в каркасы и т.п. По способу изготовления различают арматуру горячекатаную (получаемую способом проката) — стержневую и холоднотянутую (изготовляемую путем вытяжки в холодном состоянии) —проволочную.    По профилю поверхности различают арматурные стали гладкие и периодического профиля Последние обладают лучшим сцеплением с бетоном и в настоящее время являются основной арматурой.

По способу применения арматуру делят на напрягаемую и ненапрягаемую.

По характеру диаграммы σ_S - ε_Sвыделяют арматурные стали c площадкой текучести и с условным пределом текучести

 

σ_y – физический предел текучести арматурной стали

σ_u– временное сопротивление арматурной стали

 

 

5.5. Классификация арматуры. Классы горячекатаной и термомеханической упрочнённой арматуры, холодно деформированной арматуры и арматурных канатов. Модуль упругости арматуры.

В зависимости от механических свойств и «узора» профиля подразделяется на классы АI (А240), АII (А300), АIII (А400), АIV (А600) и АV (А800).

Стержневая арматура обозначается буквой А и РИМСКИМИ цифрами и бывает: горячекатаная — гладкая класса А-I; периодического профиля классов А-II (елочка), (спираль) А-III, А-1V, АV и А-VI (преднапрягаемая); термически и термомеханически упрочненная (упрочнение отмечается дополнительным индексом «т») —Ат-III, Ат-IV, Ат-V, Ат-VI. Дополнительно буквой «с» указывается возможность стыкования сваркой, «к» - на повышенную коррозионную стойкость.

 Холоднотянутая проволочная арматура обозначается буквой В и римской цифрой и подразделяется на обыкновенную арматурную проволоку класса Вр-I, а также высокопрочную проволоку класса В-II. Периодический профиль обозначается дополнительным индексом «р

 

6) Арматурные изделия: сварные сетки. Изделия из холоднодеформированной арматуры. Соединения арматуры.

Сварные арматурные сетки – изготовляют из стержней, расположенных в двух взаимно перпендикулярных направлениях и соединенных в местах пересечений сваркой (крестообразное соединение). Сетки изготовляют с квадратными или прямоугольными ячейками. В одном направлении сетки имеют стержни одинакового диаметра.

Основной задачей данного приспособления является увеличение конструкционной прочности сооружений и конструкций, в которых она применяется

Холоднодеформированный прокат (В500С) производят в весьма узком поле допусков, причем возможна поставка только в минусовом поле, тогда как горячекатаный арматурный прокат сопоставимых диаметров, как правило, поставляют с плюсовым допуском, достигающим +8%. Заводы ЖБИ, ДСК и сами строители оказываются в положении хронического перерасхода арматуры в тоннаже.

При производстве холоднодеформированной арматуры на ее поверхности не образуется окалина, что экономит еще 0,5 - 1,0 % металла. Помимо экономии металла это приводит к меньшему загрязнению производственных помещений при производстве изделий из арматуры. Также отпадает вопрос утилизации окалины.

Холоднодеформированная арматура В500С, по сравнению с горячекатаной или термоупроченной арматурой, не имеет продольного лампаса. Поэтому при дальнейшей переработке арматуры В500С имеет место уменьшение износа правильного, скобогибочного, сварочного оборудования, то есть увеличивается срок службы быстроизнашивающихся деталей (электродов, правильных блоков, направляющих роликов и др.), уменьшается время, затрачиваемое на обслуживание оборудования.ас

 

Для соединения арматуры принимают один из следующих типов стыков:

а) стыки внахлестку без сварки:

• с прямыми концами стержней периодического профиля диаметра до 40 мм;

• с прямыми концами стержней с приваркой или установкой по длине нахлестки поперечных стержней;

• с загибами на концах (крюки, лапки, петли); при этом для гладких стержней применяют только крюки и петли;

б) сварные и механические стыковые со

единения:

• со сваркой арматуры диаметра до 40 мм;

• с применением специальных механических устройств (стыки с опрессованными муфтами, резьбовыми муфтами и др.).

.

7) Совместная работа арматуры и бетона, их сцепление в железобетонных конструкциях. Факторы от которых зависит величина сцепления. Защитный слой бетона.

Чтобы улучшить сцепление арматуры с бетоном, на поверхности стальных стержней во время их проката наносят выступы (сталь периодического профиля). Выступы можно также наносить путем сплющивания гладких стальных стержней в двух взаимно перпендикулярных направлениях на специальных станках.
Для увеличения сцепления с бетоном гладких арматурных стержней на их концах устраивают крюки. Сварные арматурные сетки и каркасы обладают повышенным сцеплением с бетоном, так как ни один стержень не может сдвинуться в бетоне без того, чтобы не разрушить несколько сварных узлов.

Совместная работа бетона и стали эффективна благодаря наличию следующих условий: бетонная смесь при затвердевании прочно сцепляется со стальными прутками; бетон защищает стальную арматуру от воздействия воды, предохраняет ее от ржавления, а также от огня; сталь и бетон практически одинаково удлиняются при нагревании и сжимаются при охлаждении, поэтому при изменении температуры не нарушается сцепление между этими материалами.

 

Надежное сцепление арматуры с бетоном, препятствующее сдвигу арматуры в бетоне, является основным фактором, обеспечивающим совместную работу арматуры и бетона в железобетоне и позволяющим ему работать под нагрузкой как единому монолитному телу. Надежное сцепление арматуры с бетоном создается тремя основными факторами: 1) сопротивлением бетона усилиям смятия и среза, обусловленным выступами и другими неровностями на поверхности арматуры, т. е. механическим зацеплением арматуры за бетон (2.17, б); 2) силами трения, возникающими на поверхности арматуры, благодаря обжатию арматурных стержней бетоном при его усадке; 3) склеиванием поверхности арматуры с бетоном благодаря вязкости коллоидной массы цементного теста.

Силы сцепления, приходящиеся на единицу поверхности арматуры, обуславливают напряжение сцепления арматуры с бетоном по длине элемента.

Факторы, влияющие на величину сцепления арматуры с бетоном, следующие:

1.трение арматуры с бетоном (“+” к таким силам сцепления) Величина этих сил 0,6-1,5 МПа.

2.вид и тип поверхности стержня. Круглые стержни являются наиболее оптимальными, “+” рифление поверхности до 50%.

3.адгезия (склеивание).

4.химическое взаимодействие между сталью и бетоном.

5.прочность бетона и его технологические параметры.

6.направление продольной силы.

Параметры: с, В/С, способ уплотнения, направление бетонирования, условие твердения.

Защитный слой бетона – это прослойка раствора от поверхности сооружения до металлического каркаса. Большое значение для бетонных сооружений имеет их защитный слой, который способствует увеличению продолжительности срока службы зданий и сооружений. Чтобы обеспечить надежную защиту постройкам из бетона, действуют согласно строительным нормам и правилам, а также руководствуются инструкцией по их изготовлению. В противном случае бетонной конструкции грозит разрушение.

Защитный слой бетона нужен для оберегания находящегося в его составе металла в результате влияния окружающей среды. Также используют защитный слой бетона для выполнения таких функций:

· сохранения и увеличения огнеупорности сооружений из бетона с добавлением железной арматуры;

· оснащения фиксации арматурного каркаса в бетонном растворе;

· оберегания металла от воздействия: влажности, нагрева, оттаивания снежных масс, а так же различных агрессивных факторов внешней среды;

· обеспечения объединенной работы бетона с каркасом из арматуры.

Защитный слой бетона для арматуры зависит от толщины пласта раствора. При тонком защитном слое металл больше подвергается проникновению влаги и порче, а в дальнейшем — разрушению всей постройки. Толстый защитный слой бетона значительно увеличивает затраты на строительство. Таким образом, важно правильно выявить нужное значение, на которое влияют такие факторы:

· Вид постройки. Это может быть основа для бассейна, фундамент, плита, балка.

· Предназначение арматуры в сооружении. Которое бывает конструктивное или рабочее, поперечное или продольное.

· Размер сечения арматуры.

· Нагрузка на арматуру. Она бывает напряженная и ненапряженная.

· Внешняя среда. Включает в себя: открытый воздух или помещение, контакт с поверхностью земли, повышенная влажность.

Таким образом, определяют требования к защитному пласту, который в свою очередь, должен:

· оберегать бетонную поверхность от возникновения коррозии;

· способствовать взаимосвязи бетона с металлом;

· ограничивать негативные вмешательства окружающей среды.

Выбирается толщина предохранительного пласта бетона, исходя из строительных требований и правил, благодаря которым возможно определение требуемых значений в различных ситуациях. Таким образом, при возведении монолитных железобетонных построек используется толщина слоя на пять миллиметров меньше толщины сечения арматуры при условии применения тяжелого материала с мелкозернистыми гранулами.

 

8) Усадка бетона в железобетонных конструкциях. Параметры влияющие на величину собственных напряжений в бетоне при усадке железобетона. Позитивные и негативные последствия усадки в конструкциях.

Усадка бетона незначительное сокращение бетона в объеме, сопровождающее процесс твердения его навоздухе.

В железобетонных конструкциях стальная арматура вследствие ее сцепления с бетоном становится внутренней связью, препятствующей свободной усадке бетона. Согласно опытным данным, усадка и набухание железобетона в ряде случаев вдвое меньше, чем усадка и набухание бетона. Стесненная деформация усадки бетона приводит к появлению в железобетонном элементе начальных, внутренне уравновешенных напряжений растягивающих в бетоне и сжимающих в арматуре. Под влиянием разности деформаций свободной усадки бетонного элемента и стесненной усадки армированного элемента возникают средние растягивающие напряжения в бетоне.

 

При усадке железобетона растягивающие напряжения в бетоне зависят от свободной усадки бетона, коэффициента армирования, класса бетона. С увеличением содержания арматуры в бетоне растягивающие напряжения увеличиваются, и, если они достигают временного сопротивления при растяжении, возникают усадочные трещины. Растягивающие напряжения в бетоне при стесненной усадке элемента, армированного односторонней несимметричной арматурой, возрастает вследствие внецентренного приложения к сечению усилия в арматуре.

.

Собственно усадка происходит в результате уменьшения истин­ного объёма системы цемент - вода при гидратации. Она может развиваться при полной изоляции бетона от внешней среды и все­гда ведёт к необратимому уменьшению первоначального объёма.

Влажностная усадка связана с уменьшением влагосодержания бетона, то есть с испарением свободной воды в цементном камне и обу­словлена капиллярными явлениям

 

Усадка повышает сцепление арматуры с бетоном, вызывая её об­жатие, что является положительным фактором.

В реальных условиях усадка бетона происходит неравномерно: развитие усадки начинается с поверхности бетона и постепенно, по мере его высыхания, распространяется вглубь. Уменьшение объёма цементного камня встречает сопротивление со стороны инертных со­ставляющих бетона, которые стремятся сохранить свой объём посто­янным.

 

Уменьшения усадочных напряжений в бетоне и тем самым предотвращения образования усадочных трещин можно до­биться технологическими мерами — правильным подбором состава бетона (за счёт уменьшения объёма пор), увлажнением среды при тепловой обработке твердеющего бетона, увлажнением, особенно в первые дни, поверхности бетона при естественном твердении и др., а также конструктивными мерами - например, устройством уса­дочных швов в конструкциях большой протяженности, постановкой противоусадочных сеток.

Бетоны, приготовленные на специальных цементах (расширяю­щемся или безусадочном) усадки не дают. Особо прочные бетоны класса В100 и выше также практически не дают усадки.

 

 

Сущность предварительно напряженного железобетона. Техникоэкономическая эффективность преднапряженного железобетона. Принципиальные схемы и способы создания предварительного напряжения железобетона.

. Сущность. Под предварительно напряженными понимают железобетонные конструкции, элементы, изделия, в которых предварительно, т. е. в процессе изготовления, искусственно созданы в соответствии с расчетом начальные напряжения растяжения в части или во всей рабочей арматуре и обжатие всего или части бетона.

Обжатие бетона в предварительно напряженных конструкциях на заданную величину осуществляется предварительно натянутой арматурой, стремящейся после отпуска натяжных устройств возвратиться в первоначальное состояние

Следовательно, трещиностойкость предварительно напряженных конструкций в 2…3 раза больше трещиностойкости железобетонных конструкций без предварительного напряжения. Это обусловлено тем, что предварительное обжатие арматурой бетона, значительно превосходит предельную деформацию натяжения бетона. Точка 9 характеризует образование трещин в железобетонных конструкциях, а точка 11—в предварительно напряженных конструкциях.

В результате применения преднапряженного железобетона в некоторых случаях удаётся снизить общий вес зданий до 40%, что свидетельствует о существенном снижении материалоёмкости строительства (в первую очередь расхода стали и бетона) при одновременном сохранении высокого уровня показателей надёжности конструкций. Как следствие – себестоимость строительства зданий сокращается до 30%.

Способы изготовления предварительно-напряженных Железобетонных конструкций по своей принципиальной схеме делят на две группы: натяжение арматуры на упоры, натяжение арматуры на бетон^)

Изготовление элементов снатяжением на упо- р ы. (Арматуру укладывают в форму до бетонирования элемента. Один ее конец закрепляют в упоре, другой — в натяжном приспособлении. После натяжения арматуры до заданных напряжений (в пределах упругих деформаций) закрепляют и второй конец в другом упоре. Затем элемент бетонируют. Когда бетон наберет необходимую прочность, арматуру освобождают от упоров (отпускают).

При натяжении арматуры на бетон сначала изготавливают бетонный или слабоармированный элемент, затем по достижении бетоном прочности Rbp создают в нем предварительное сжимающее напряжение. Это осуществляется следующим образом: напрягаемую арматуру заводят в каналы или пазы, оставляемые при бетонировании элемента, и натягивают с помощью домкрата, упираясь прямо в торец изделия. При этом обжатие бетона происходит уже в процессе натяжения арматурыСцепление арматуры с бетоном достигается за счет того, что после обжатия инъецируют (нагнетают в каналы цементное тесто или раствора под давлением через заложенные при изготовлении элемента тройники – отводы).

Натяжение на упоры является более индустриальным способом в заводском производстве. Натяжение на бетон применяется главным образом для крупноразмерных конструкций, создаваемых непосредственно на месте их возведения.

 

10. Назначение величины предварительного напряжения арматуры. Длина зоны передачи предварительного напряжения на бетон. Потери предварительного напряжения арматуры. СП 52-102-2004

Предварительное напряжение s _{0 ,max} следует назначать с учетом допустимых отклонений значения предварительного напряжения р таким образом, чтобы для стержневой и проволочной арматуры выполнялись условия:

(9.2)

Значение р при механическом способе натяжения арматуры следует принимать равным 0,05 s _{0, max} , а при электротермическом и электротермомеханическом способах определять по формуле

,(9.3)

где l — длина натягиваемого стержня (расстояние между наружными гранями упоров), м;

р — в МПа.

Потери предварительного напряжения в арматуре s_los состоят из потерь, происходящих при изготовлении конструкции до ее обжатия и в процессе обжатия – это первые потери s_{los 1} и потерь, происходящих после обжатия и проявляющихся в течении длительного времени – это вторые потери s_{los 2}.

Первые потери: От релаксации напряжений s₁ арматуры; От температурного перепада s₂; От деформации анкеров s₃, расположенных у натяжных устройств; Потери от трения о возможные точки касания s₄; От деформаций стальной формы s₅; От быстро натекающей ползучестиs₆.

Обычно, чем выше предварительное натяжение арматуры, тем больше его положительное влияние на работу конструкции. Однако при этом должна быть исключена возможность развития микротрещин и разрушения бетона усилием обжатия.

Расчет железобетонных конструкций по методу предельных состояний. Понятие предельного состояния, две группы предельных состояний. Основные предпосылки и цели расчета конструкций по первой и второй группам предельных состояний. (Привести примеры предельных состояний).