3 Цели предварительного напряжения ж/б конструкций.

Предварительно напряженными называют

такие ж\б конструкции , в которых в процессе изготовления искусственно создают значительные сжимающие напряжения в бетоне натяжением высокопрочной арматуры.

Суть использования предварительно напряженного железобетона в конструкциях - экономический эффект, достигаемый применением высокопрочной арматуры ; высокая трещиностойкость и как следствие повышенная жёсткость, лучшее сопротивление динамическим нагрузкам, коррозионная стойкость, долговечность. Ж\б предварительно напряженные элементы работают под нагрузкой без трещин или с ограниченным по ширине их раскрытием, а конструкции без предв. напр.- при наличие трещин и при бОльших значениях прогибов.

4. Расчет прочности нормальных сечений изгибаемых элементов (расчетные предпосылки, схемы усилий)

Если арматура устанавливается только у растянутой грани, то такое армирование называется одиночной арматурой. Для вывода расчетных формул рассматриваем балку в стадии 3 напряженно-деформированного состояния. Для вывода этих формул используем общий метод сопротивления материалов – метод сечений.

На рисунке1 схема усилий в сечении. Отбрасываем правую часть и заменяем ее действие внутренними силами.

Упрощения:

1.Напряжения в бетоне в предельном состоянии равны расчетному сопротивлению Ϭb=Rb

2.Криволинейная эпюра напряжений в сжатой зоне заменяется прямоугольной

3. Усилия, воспринимаемые бетоном растянутой зоны над трещиной, не учитываются, так как они малы.

Рис. Схема усилий в сечении на фрагменте балки

Рабочая высота сечения ho = h – a

M – изгибающий момент от внешней нагрузки

X – высота сжатой зоны

Ns – усилие в арматуре S

Nb – равнодействующая сжимающего напряжения в бетоне

Nb = Rb * x * b ; Ns = Ϭs * As ; Ϭs – напряжения, As – площадь сечения арматуры

Прочность сечения будет обеспечена, если момент от внешней нагрузки не превысит момента внутренних усилий относительно центра тяжести сечения растянутой арматуры (точка О)

Уравнения прочности относительно О

M = Nb * (ho – 0,5x)

M = Rb * b * x * (ho – 0,5x) (1)

Уравнения прочности относительно О2

M = Ns * (ho – 0,5x)

M = Gs * As * (ho – 0,5x) (2)

Следующие уравнения равновесия составлены исходя из равенства нулю суммы проекций всех сил на продольную ось балки.

ΣX = 0

Ns – Nb = 0

Ϭs * As – Rb * b * x = 0 ; (3)

Вывод: Система уравнений 1,2,3 используется для расчета прочности изгибаемых элементов. В этих уравнениях остается непонятным, чему равны напряжения в арматуре Ϭs. Эти напряжения могут быть равны в предельном состоянии пределу текучести, тогда в расчете это значение принимается равным расчетным сопротивлением арматуры Ϭs = Rs ; Либо если меньше предела текучести, то Ϭs < Rs

Конкретный случай определяется случаем разрушения. Существует два таких случая: 1. Пластический 2. Хрупкий. Чтобы выполнить расчеты изгибаемых элементов, необходимо определять, какой случай имеет место быть в данном расчетной ситуации. Критерием служит относительная высота сжатой зоны бетона кси ξ = x/ho. Эксперименты показали, что существует некоторые граничные значения кси ξ, больше которого кси ξ быть не может для 1 случая разрушения. ξ r – граничная величина сжатой зоны бетона, определяется по пункту 3.12 СНиПа БиЖБК.

Если ξ < ξ r, то случай разрушения 1 и в расчетах принимается Ϭs = Rs;

Если ξ > ξ r, то случай разрушения 2 и в расчетах принимается Ϭs < Rs