Б — проскальзыванием арматуры в анкерных устройствах

Длину участка х₀следует определять по формулам:

— для прямолинейных стержней

; (9.14)

— для отогнутых (криволинейных) стержней

, ( 9.15)

где m — коэффициент трения напрягаемой арматуры о стенки канала, который следует принимать:

при трении проволоки по металлической поверхности оболочки — 0,17;

при трении пучков, канатов по металлической поверхности оболочки — 0,19;

при трении гладких стержней по металлической поверхности оболочки — 0,35;

то же, для стержней периодического профиля — 0,65;

при трении пучков, канатов по бетонной поверхности — 0,55;

СНБ 5.03.01-02

k — угол отклонения оси трассы напрягаемого стержня на единице длины 0,005 < k < 0,010рад/м;

P_0,sl —усилие предварительного напряжения с учетом потерь к моменту анкеровки.

9.3.1.5Потери, вызванные деформациями стальной формы,при закреплении на ее упорах напрягаемой арматурыследует определять по формуле

, (9.16)

где h — коэффициент, определяемый по формулам:

при натяжении арматуры домкратом

;

при натяжении арматуры намоточной машиной электромеханическим способом
(50% усилия создается грузом)

,

здесь n — число групп стержней, натягиваемых неодновременно;

Dl — сближение упоров по линии действия усилия Р₀, определяемое из расчета деформации формы;

l — расстояние между наружными гранями упоров.

При отсутствии данных о технологии изготовления изделий и конструкции формы потери усилия предварительного напряжения от ее деформаций принимают равными 30A_p, в Н, где A_p — в мм².

При электротермическом способе натяжения потери от деформации формы в расчете не учитываются, т. к. они учтены при определении полного удлинения арматуры.

9.3.1.6Потери, вызванные трением арматуры о стенки каналов или о поверхность бетона конструкции, для напрягаемой арматуры как с прямолинейной так и с криволинейной трассой потери при натяжении на бетон следует определять по формуле

, (9.17)

где w, d — коэффициенты, определяемые по таблице 9.4;

х — длина участка от натяжного устройства до расчетного сечения, м;

q — суммарный угол поворота трассы (оси) напрягаемой арматуры, рад (рисунок 9.1);

Р₀ — усилие обжатия без учета потерь, передаваемое натяжным устройством.

Таблица 9.4 — Значения коэффициентовd, wдля определения потерь, вызванных трением арматуры о стенки каналов и поверхность бетона

9.3.1.7Потери, вызванные трением напрягаемой арматуры об огибающие приспособления, при ее натяжении на упоры, следует определять по формуле

, (9.18)

где d — коэффициент, принимаемый равным 0,25.

СНБ 5.03.01-02

9.3.1.8Потери, вызванные упругой деформацией бетона, следует определять для элементов с натяжением напрягаемой арматуры на упоры. В элементах с натяжением арматуры на бетон этот вид потерь следует учитывать только в случае последовательного отпуска напрягаемых стержней.

Значения потерь следует определять по формулам:

— при натяжении на упоры

; (9.19)

— при натяжении на бетон

, (9.20)

где

;

n — количество напрягаемых стержней;

Р_0,с — усилие предварительного напряжения с учетом потерь, реализованных к моменту обжатия бетона.

Усилие предварительного обжатия Р_т,0 к моменту времени t = t₀, действующее непосредственно после передачи усилия предварительного обжатия на конструкцию (при натяжении на упоры) или после завершения натяжения (при натяжении на бетон), должно быть не более

. (9.21)

В формуле (9.21) величину Р_т,0 определяют

— для элементов с натяжением на упоры

; (9.22)

— для элементов с натяжением на бетон

. (9.23)

9.3.2 Эксплуатационные потери (вторые потери в момент времениt > t₀)

9.3.2.1При расчете среднего значения усилия предварительного обжатия P_m,t к моменту времени эксплуатации конструкции t > t₀ дополнительно к первым технологическим потерям, определенным по 9.3.1, следует учитывать потери от усадки и ползучести бетона, долговременной релаксации напрягаемой арматуры, а также потери от смятия бетона под витками спиральной или кольцевой арматуры и обжатия стыков между отдельными блоками для конструкций, в которых натяжение арматуры осуществляется на бетон.

9.3.2.2Реологические потери, вызванные ползучестью и усадкой бетона, а также длительной релаксацией напряжений в арматуре следует определять по формуле

, (9.24)

где Ds_p,c+s+r — потери предварительного напряжения, вызванные ползучестью, усадкой и релаксацией напряжений на расстоянии х от анкерного устройства в момент времени t

; (9.25)

e_сs(t,t₀) — ожидаемое значение усадки бетона к моменту времени t, определяемое по приложению Б либо принимаемое в соответствии с указаниями подраздела 6.1;

СНБ 5.03.01-02

F(t,t₀) — коэффициент ползучести бетона за период времени от t₀до t, определяемый по приложению Б либо принимаемый в соответствии с указаниями подраздела 6.1;

s_cp — напряжения в бетоне на уровне центра тяжести напрягаемой арматуры от практически постоянной комбинации нагрузок, включая собственный вес;

s_cp,0 — начальное напряжение в бетоне на уровне центра тяжести напрягаемой арматуры от действия усилия предварительного обжатия (с учетом первых потерь в момент времени t = t₀);

Ds_pr — изменения напряжений в напрягаемой арматуре в расчетном сечении, вызванные релаксацией арматурной стали. Допускается определять по таблицам 9.2 и 9.3 в зависимости от уровня напряжений s_0,max /f_pk, принимая s_0,max = s_pg,0; s_pg,0 — напряжения в арматуре, вызванные натяжением (с учетом первых потерь в момент времени t = t₀) и действием практически постоянной комбинации нагрузок;

a_p = E_p /E_cm, Е_р — модуль упругости напрягаемой арматуры;

A_c, I_c — соответственно площадь и момент инерции сечения;

z_cр —расстояние между центрами тяжести сечения и напрягаемой арматуры.

В формуле (9.25) сжимающие напряжения и соответствующие относительные деформации следует принимать со знаком «плюс».

9.3.2.3Потери от смятия бетона под витками спиральной или кольцевой арматуры, натягиваемой на бетон, при диаметре конструкции до 3 м следует определять по формуле

, (9.26)

где D_ext — наружный диаметр конструкции, см.

9.3.2.4 Потери, вызванные деформациями обжатия стыковмежду блоками для конструкций, состоящих из отдельных блоков, следует определять по формуле

, (9.27)

где n — число швов конструкции и оснастки по длине натягиваемой арматуры;

Dl — обжатие стыков, принимаемое равным, мм:

0,3— для стыков, заполненных бетоном;

0,5— при стыковании насухо;

l — длина натягиваемой арматуры, мм.

9.3.2.5При расчете элементов, выполненных из напрягающего бетона (самонапряженных элементов), учитываются только потери предварительного напряжения от усадки и ползучести бетона. Параметры усадки и ползучести для напрягающего бетона допускается принимать в соответствии с требованиями, изложенными в разделе 6.

Для самонапряженных конструкций, эксплуатирующихся во влажных условиях, потери от усадки не учитываются.

9.4 Усилие предварительного обжатия

9.4.1Среднее значение усилия предварительного обжатия P_m,t в момент времени t > t₀ (с учетом всех потерь) следует определять по формулам:

— при натяжении арматуры на упоры

; (9.28)

— при натяжении на бетон

, (9.29)

но принимать не большим, чем это установлено условиями

P_m,t £ 0,65f_pk ×A_p и P_m,t £ P₀ - 100A_p , (9.30)

где P_m,t , P₀ — в Н, A_p — в мм² .

СНБ 5.03.01-02

9.4.2 При расчете предварительно напряженной конструкции по предельным состояниям первой и второй групп следует принимать усилия предварительного обжатия, соответствующие рассматриваемой расчетной ситуации (начальная, постоянная).

При расчете по предельным состояниям первой группы

P_d = g_p×P_m,t . (9.31)

При расчете по предельным состояниям второй группы следует рассматривать следующие нормативные значения усилия предварительного обжатия

P_k,sup = r_sup× P_m,t , (9.32)

P_k,inf = r_inf × P_m,t . (9.33)

В формулах (9.31)—(9.33) приняты следующие обозначения:

P_d — расчетное значение усилия предварительного обжатия;

g_р — частный коэффициент безопасности для усилия предварительного обжатия, принимаемый равным:

при благоприятных эффектах, создаваемых предварительным напряжением (например, повышение устойчивости) — 0,9 или 1,0;

то же, при неблагоприятных эффектах (например, расчет прочности конструкции в момент передачи усилия обжатия) — 1,2или 1,0.

Допускается принимать g_р =1,0;

r_sup — коэффициент, определяющий верхний предел значения усилия предварительного обжатия при расчетах по предельным состояниям второй группы, принимаемый равным 1,05— для конструкций с натяжением арматуры на бетон и без сцепления с бетоном, 1,1 — при натяжении на упоры;

r_inf — коэффициент, определяющий нижний предел значения усилия предварительного обжатия при расчетах по предельным состояниям второй группы, принимаемый равным 0,95— для конструкций с натяжением арматуры на бетон и без сцепления, 0,9 — при натяжении на упоры.

9.5 Определение напряжений в сечениях, нормальных к продольной оси элемента

Нормальные напряжения s_х в бетоне следует рассчитывать как для линейно-упругого материала, принимая соответствующие знаки при M_Sd, N_pd, N_Sd, e₀, z_cp и y по формуле

s_x = s_cN + s_cNp , (9.34)

в которой

, (9.35)

, (9.36)

где N_Sd и M_Sd — осевая продольная сила и изгибающий момент от соответствующей комбинации внешних нагрузок;

N_pd — осевое усилие от предварительного напряжения арматуры, значение которого принимается в зависимости от расчетной ситуации;

е₀ — эксцентриситет усилия N_Sd относительно центра тяжести сечения;

z_cp — расстояние от точки приложения обжимающей силы N_pd до центра тяжести сечения;

у — расстояние от рассматриваемого волокна до центра тяжести сечения.

Значение усилия N_pd следует принимать:

— при расчете потерь предварительного напряжения на стадии эксплуатации N_pd = Р_m,t;

— при расчетах конструкций по предельным состояниям второй группы N_pd = P_k,sup или N_pd = P_k,inf.

При обеспеченном сцеплении арматуры с бетоном (в том числе после инъецирования каналов) площадь сечения бетона A_c и его момент инерции I_c в формулах (9.19),(9.20), (9.25), (9.35) и (9.36) следует определять с учетом площади ненапрягаемой арматуры (коэффициент приведения a = E_s /E_cm). Для элементов, у которых сцепление напрягаемой арматуры с бетоном обеспечивается за счёт инъецирования каналов, геометрические характеристики определяют с учётом ослабления сечения каналами.

СНБ 5.03.01-02

9.6 Расчет конструкции при передаче усилия предварительного обжатия

9.6.1 Ограничение напряжений в бетоне

Сжимающие напряжения в бетоне в момент передачи усилия обжатия не должны превышать значений, представленных ниже:

— в элементах с натяжением арматуры на упоры:

при осевом приложении усилия обжатия — 0,60f_cm;

при внецентренном приложении усилия обжатия — 0,75f_cm;

— в элементах с натяжением арматуры на бетон:

при осевом приложении усилия обжатия — 0,50f_cm;

при внецентренном приложении усилия обжатия — 0,65f_cm.

Cреднюю прочность бетона в момент передачи усилия предварительного напряжения f_cm допускается принимать равной f_cm(t), рассчитанной по формулам (6.1а, б), но не более 0,85f_c,^G_cube (гарантированной прочности бетона в возрасте 28 сут).

Прочность элемента

Прочность предварительно напряженного элемента в момент передачи усилия обжатия следует проверять согласно принятых положений для внецентренно сжатых бетонных или железобетонных элементов в зависимости от вида армирования, размещаемого в растянутой (или наименее сжатой) зоне без учета влияния случайного эксцентриситета и гибкости элемента. При этом следует принимать расчетное значение усилия обжатия P_d с коэффициентом g_р =1,2. При расчете следует рассматривать сечение с минимальными геометрическими характеристиками.

Прочность элементов, армированных напрягаемой арматурой, располагаемой у противоположных граней сечения, и имеющей соответственно площади A_p и A_p1 , следует проверять как для сжатого бетонного элемента при действии равнодействующей усилий предварительного обжатия из условия

N_pd £ f_cd × A_cc , (9.37)

где N_pd = P_d .

При этом положение нейтральной оси и площадь сечения сжатого бетона следует определять из условия

S_cN = 0 . (9.38)

Проверку прочности допускается не выполнять, если напряжения на наиболее сжатой грани сечения не превышают значений, приведенных в 9.6.1, а растягивающие напряжения на противоположной грани не превышают расчетного сопротивления бетона растяжению f_ctd = f_ctk /g_c.

9.6.3 Трещинообразование и прогибы элемента

Расчет по трещинообразованию и прогибам в момент передачи усилия предварительного обжатия производить не требуется, если выполняются требования 9.6.1 и 9.6.2.

В случае, если по другим причинам (например, технологическим) ограничение прогибов и трещинообразования в начальной ситуации является необходимым, расчеты следует выполнять согласно положений, изложенных в разделе 6. В сечениях предварительно напряженных элементов, в которых на стадии изготовления могут образоваться закрывающиеся либо незакрывающиеся трещины от усилия предварительного обжатия, ширина их раскрытия не должна превышать w_lim =0,2мм. Все растягивающие усилия в сечении в начальной ситуации должны восприниматься ненапрягаемой арматурой.