Сущность предварительного напряжения железобетонных конструкций

1. Сущность предварительного
напряжения
железобетонных
конструкций

2. Рассмотрим работу железобетонной балки

3. Рассмотрим работу железобетонной балки
„σ“
σв<<Rв
σs<<Rs
Р.
σвt<Rвt
Сж.

4. „σ“
σв<<Rв
σs<<Rs
Р.
σвt<Rвt
Сж.
Рассмотрим работу железобетонной балки
Определим напряжение в растянутой арматуре в момент
появления трещины.
По закону Гука:
s=Es·εs=Es·εbtu=2·105Мпа х 1,5·10-4=30МПа

5. „σ“
σв<<Rв
σs<<Rs
Р.
σвt=Rвt
Сж.
Рассмотрим работу железобетонной балки

6. Когда, мы определяем требуемую площадь продольной
рабочей арматуры (растянутой) мы исходим из того, что
арматура работает в конструкции с полным расчетным
сопротивлением — Rs.
Определяем превышение Rs над s = 30МПа
s
s
s

7. „σ“
σв ≈ Rв
σs≈Rs
Р.
σвt=Rвt
Сж.
Рассмотрим работу железобетонной балки

8. 0,3≥
Трещины раскрываются не более чем на 0,3мм —
воздух не затекает, арматура не корродирует.

9. Если для улучшения качества железобетона как материала
применить высокопрочную арматуру (от класса А600 до Вр 1500),
то:
s s

10. Если для улучшения качества железобетона как материала
применить высокопрочную арматуру (от класса А600 до Вр
1500), то
s s

11. 0,3<<
Трещины раскрываются более чем на 0,3мм — это
недопустимо, так как арматура корродирует —
трещины становятся зияющими.

12. Так как существенно увеличить растяжимость бетона
практически невозможно, то зоны конструкции, которые
при эксплуатации будут растянуты, следует обжать при
изготовлении конструкции (до её введения в
эксплуатацию), то есть осуществить предварительное
напряжение конструкции.

13. Так как существенно увеличить растяжимость бетона
практически невозможно, то зоны конструкции, которые
при эксплуатации будут растянуты, следует обжать при
изготовлении конструкции (до её введения в
эксплуатацию), то есть осуществить предварительное
напряжение конструкции.
Сжатие
Растяжение
в вр s ³ R
sp s

14. Так как существенно увеличить растяжимость бетона
практически невозможно, то зоны конструкции, которые
при эксплуатации будут растянуты, следует обжать при
изготовлении конструкции (до её введения в
эксплуатацию), то есть осуществить предварительное
напряжение конструкции.
+ =

15. При
приложени
и нагрузки
Сжатие
+ =
изготовлении
Растяжение
Растяжение
Сжатие
Сжатие
При
Суммарнная
изг+сж=п.н.к., т.е. в растянутой зоне
напряжения или равны нулю или зона сжата.

16. Предварительно напряженные конструкции — это
такие конструкции, в которых до приложения нагрузки в
процессе их изготовления создаются значительные
сжимающие напряжения в бетоне за счет растяжения
арматуры.
Цели предварительного напряжения:
1.Повышение трещиностойкости (сопротивление
образованию трещин) конструкции.
2.Повышение жесткости и выносливости.
3.Экономия арматурной стали и бетона по сечению и по
массе, благодаря повышению прочности.
4.Снижение массы конструкции в целом.

17. Предварительное напряжение бетона создается
двумя методами:
I.Натяжение на упоры
А) Механическое
При натяжении на упоры в форму закладывают обычную
арматуру (сетки, каркасы, закладные детали, монтажные петли).
После чего укладывается высокопрочная арматура, один конец
которой закрепляется на упоре, а второй — вставляется в
натяжное устройство и производится натяжение арматуры.
упор
домкрат
форма
Затем осуществляется бетонирование элемента.

18. Предварительное напряжение бетона создается двумя методами:
I.Натяжение на упоры
А) Механическое
При натяжении на упоры в форму закладывают обычную
арматуру (сетки, каркасы, закладные детали, монтажные петли).
После чего укладывается высокопрочная арматура, один конец
которой закрепляется на упоре, а второй — вставляется в
натяжное устройство и производится натяжение арматуры.
Затем осуществляется бетонирование элемента.

19. После того как бетон наберет достаточную прочность
(Rвр), производится спуск напряжения с арматуры на
бетон.

20. После того как бетон наберет достаточную прочность
(Rвр), производится спуск напряжения с арматуры на
бетон.

21. После того как бетон наберет достаточную прочность
(Rвр), производится спуск напряжения с арматуры на
бетон.
вр R
sp s

22. Б) Электротермическое
При электротермическом способе через арматуру пропускают
электрический ток, нагревая её до 350 градусов. В нагретом
состоянии арматуру укладывают в форму, фиксируя концы шайбами.
Арматура
Шайба Шайба

23. Б) Электротермическое
При электротермическом способе через арматуру пропускают
электрический ток, нагревая её до 350 градусов. В нагретом
состоянии арматуру укладывают в форму, фиксируя концы шайбами.

24. Б) Электротермическое
При электротермическом способе через арматуру пропускают
электрический ток, нагревая её до 350 градусов. В нагретом
состоянии арматуру укладывают в форму, фиксируя концы шайбами.
вр R
sp s

25. Rвр — предаточная прочность бетона, т.е. действительная прочность
бетона в момент обжатия.
15МПа≤ Rвр≥0,5В Класс бетона
σsp— начальное контролируемое напряжение, т.е. то напряжение,
которое создается в арматуре при её натяжении.
σsp = 0,9Rsn — для арматуры класса А540, А600, А800, А1000
σsp = 0,8Rsn — для арматуры класса Вр 1200, Вр 1500, К1400, К1500

26. II.Натяжение на бетон
При натяжении на бетон изготавляют железобетонный элемент с
обычным армированием, в котором с помощью
каналообразователей проделанны каналы.
каналы
тройники
упор
домкрат
(анкер)

27. После того как бетон набирает достаточную прочность (Rвр) в
каналы заводится арматура, один конец которой анкеруется, а
второй — заводится в домкрат двойного действия.
каналы
тройники
упор
После достижения арматурой нужного напряжения
происходит закрепление второго конца.
домкрат
(анкер)

28. Для того, чтобы между напрягаемой арматурой и бетоном
элемента появлялось сцепление через специальные отверстия
(тройники) в каналы под давлением вводится раствор.
каналы
тройники
упор
домкрат
(анкер)

29. Для того, чтобы между напрягаемой арматурой и бетоном
элемента появлялось сцепление через специальные отверстия
(тройники) в каналы под давлением вводится раствор.

30. Для того, чтобы между напрягаемой арматурой и бетоном
элемента появлялось сцепление через специальные отверстия
(тройники) в каналы под давлением вводится раствор.

31. Для того, чтобы между напрягаемой арматурой и бетоном
элемента появлялось сцепление через специальные отверстия
(тройники) в каналы под давлением вводится раствор.
вр R
sp s

32. Для предварительного напряжения конструкций применяют
высокопрочную арматуру классов:
• Горячекатанная: А600, А800, А1000
• Холоднодеформированная: Вр 1200, Вр 1300, Вр 1400, Вр 1500
• Упрочненную вытяжкой: А540
Подбор класса бетона для предварительного напряжения
конструкции — смотри таблицу№2 стр 26 :
Характеристика напрягаемой
арматуры
Арматура классов:
А540-А800
А1000
Арматура классов:
Вр1200, Вр1300,
Вр1400, Вр1500,
К1400, К1500
Класс бетона не ниже:
В20
В30
В30
В20
В30

33. Потери предварительного напряжения:
С течением времени, происходит укорочение предварительно
напряженной конструкции (от усадки, ползучести и других причин)
Минимальные потери предварительного напряжения:
Δ σsp= 100МПа
L1

34. Потери предварительного напряжения:
С течением времени, происходит укорочение предварительно
напряженной конструкции (от усадки, ползучести и других причин)
Минимальные потери предварительного напряжения:
Δ σsp= 100МПа
L1

35. Потери предварительного напряжения:
С течением времени, происходит укорочение предварительно
напряженной конструкции (от усадки, ползучести и других причин)
Минимальные потери предварительного напряжения:
Δ σsp= 100МПа
L2<L1
L1

36. Схема армирования плиты
ПК 4,5-58.12.

37. Пример №1
Подобрать диаметр и количество продольной предварительно напряженной арматуры,
если Aspтр = 432мм2(А800)
, подобрать класс бетона и определить величины:
sp
Rbp
Для плиты изображенной на чертеже.
1) Принят тяжелый бетон В20 (таб. 2 стр. УП)
2) Rbp — ?
15Мпа ≤ Rbp ≥ 0,5∙В = 0,5∙20 = 10МПа
Принято Rbp = 15МПа (max)
3) Продольная рабочая арматура
Aspтр = 432мм2(А800) 452мм2 432мм2 Asp = >
s gp =0,9Rsn =0,9×800МПа =720МПа;0,3Rsn =0,3×800= 240МПа
Принято: 4Ø12А800
4) sp— ? (напряжение создаваемое в арматуре)
Принято: sp =700МПа>240Мпа
Схема армирования:
С-2
4Ø12А800
452мм2 Asp =

38. Пример №2
Подобрать диаметр и количество профилей продольной
598 2 (Ø8 1200)
тр р Asp = мм В
предварительно напряженной арматуры, ,
назначить: класс бетона, sp, Rbp
Для плиты изображенной на чертеже.
1) Принят тяжелый бетон В30 (таб. 2 стр. УП)
2) Rbp — ?
15Мпа ≤ Rbp ≥ 0,5∙В = 0,5∙30 = 15МПа
Принято Rbp = 15МПа
3) Продольная рабочая арматура
Принято: 12Ø 8Вр1200
4) sp — ? (напряжение создаваемое в арматуре)
R МПа МПа
= = × =
0,8 0,8 1200 960 ;
= = × =
s
gp sn
0,3 0,3 1200 360
s
Принято: =900МПа
A 604мм2 598мм2 sp = >
R МПа
gp sn
Схема армирования:
С 2
12Ø8Вр1200
A 604мм2на"М" sp =
598 2 (Ø8 1200)
тр р Asp = мм В

39. Схема армирования ребристой плиты

40. Примеры.
Назначить класс бетона, подобрать диаметр и количество
предварительно напряженной арматуры для плит, изображенных на
чертеже.
I) Плита с обычным армированием.
Аs =1010мм2 (А400)
2(к-1)
С-1
Принято: 4Ø18А400
А 1018мм2 1010мм2 s = >
2Ø18А400
На “M”
К-1
5ØВ500
На «Q» см
К.З.
«Сварные
каркасы.»
Рекомендуемый
бетон: В15 или В20
тр
400мм
85мм
1485мм
85мм

41. II) Плита с предварительным напряжением
A 975мм2 (А600) spтр =
Класс бетона — ?
sp и Rbp — ?
С -1
2(к-1) на “Q”
2Ø25А600
A 982мм2 sp =
1) Принят тяжелый бетон В20 (таб. 2 стр. УП)
2) R— ?
bp 15Мпа ≤ R≥ 0,5∙В = 0,5∙20 = 10МПа
bp Принято R= 15МПа
3)
A = 982мм2 bp >
975мм2 sp Принято: 2Ø25А600
4) — ?
spR МПа МПа
= = × =
0,9 0,9 600 540 ;
s
gp sn
max
= = × =
R МПа
0,3 0,3 600 180
s
gp sn
min
Принято: sp =500МПа
P A мм МПа МПа Н КН sp sp eoc = (s -s ) = 982 2 (500 -100 ) = 392800 = 392,8
Потери предварительного напряжения
400мм
85мм 85мм
1485мм

42. III) Плита с предварительным напряжением
Класс бетона — ?
и R— ?
С -1
sp bp 2(к-1) на “Q”
20Ø5Вр1400
A 392мм2 sp =
A мм2 spтр =
390 (5ØВ 1400) р
400мм
85мм 85мм
1) Принят тяжелый бетон В20 (таб. 2 стр. УП)
2) R— ?
bp 15Мпа ≤ R≥ 0,5∙В = 0,5∙20 = 10МПа
bp Принято R= 15МПа
bp 3)
A = 19,6мм2 × 20 = 392мм2 >
390мм2 sp Принято: 20Ø5Вр1400
4) — ?
spR МПа МПа
= = × =
0,9 0,9 1400 1260 ;
s
gp sn
max
= = × =
R МПа
0,3 0,3 1400 420
s
gp sn
min
Принято: sp =1200МПа
1485мм