Предварительно напряженный железобетон

Раздел: Учебники

Подлежат решению две задачи:

1)         создать в каждом пролете предварительное напряжение, удовлетворяющее условиям прочности. Для решения этой задачи, как и в предыдущих главах, необходимо выяснить вопрос о дополнительных реакциях или о положении «совмещенного» арматурного пучка;

2)         определить и учесть потери «предварительного 'напряжения вследствие жесткости стоек и усилий, которые должны возникать в анкерных закреплениях для того, чтобы .получить в пролетах необходимые усилия предварительного напряжения.

Для решения первой задачи могут быть применены формулы, приведенные в параграфе 3. От предварительного напряжения моменты в ригелях определяют так же, как от внешних сил. Дополнительные моменты в узлах можно вычислять путем сравнения положения кривой давления в этих узлах относительно арматурного пучка. Смещение кривой давления равно отношению дополнительного момента к усилию предварительного напряжения.

Эти расстояния легко вычислить, если измерять эксцентрицитеты о т средней линии (другими словами: если у— ордината пучка, a z — ордината средней линии, то е=у—z).

Вследствие поворота узлов смещения уменьшаются и становятся ei-v ei ••• Поскольку смещения е{, е.^е^ е\ обычно невелики, так как расположецие арматурных пучков обычно близко к совмещенным пучкам, то достаточно применить упрощенные формулы (I) параграфа 3

Сказанное выше позволяет, задавшись положением арматурного пучка, априори построить кривую давления постоянного предварительного напряжения.

Однако пучок, выбранный априори, может «не удовлетворить этим условиям, поэтому мы считаем предпочтительным исходить из совмещенного пучка с соблюдением необходимых геометрических условий (например, вписывание в граничную зону, или, что сводится к тому же, компенсация постоянной нагрузки и части временной нагрузки) и затем подвергнуть его, если надо, линейным преобразованиям для введения в сечение балки или для улучшения его расположения (трассы).

На практике применяемые арматурные пучки в каждом пролете бывают прямолинейными или параболическими. Мы укажем метод нахождения совмещенного пучка; существуют и другие методы, однако, мы полагаем, что предлагаемый нами наиболее прост.

а) Применение прямолинейных пучков в каждом пролете

С другой стороны, известно, что в пролете ригеля с симметричными вутами ордината g упругой оси относительно хорды, соединяющей опоры. Согласно принятым обозначениям: а — угол поворота левого конца балки под действием единичного момента, .приложенного к'левому концу; с — угол поворота правого конца балки под действием единичного момента, приложенного к правому концу;

Ъ — угол поворота правого конца балки под действием единичного момента, приложенного к противолежащему левому концу (т. е. правый поворот с обратным знаком, от момента слева и левый поворот с обратным знаком, от момента справа).

D равно по абсолютной величине, но с обратным знаком — повороту левого конца балки под действием единичного сжимающего усилия, действующего по направлению хорды пролета; Е равно по величине и знаку повороту правого конца под действием того же усилия.

Мы примем для арматурного пучка такое расположение, при котором он не вызывает никаких поворотов на концах пролетов, считая их независимыми. Тогда моменты /пит' равны нулю и пучок будет совмещенным, если не учитывать влияния стоек, которое будет рассмотрено далее.

Обычно применяются пролеты с симметричными вутами; мы примем за расположение пучка ;в этих пролетах упругую ось, которая удовлетворяет необходимым условиям.

В том случае, когда боковые пролеты имеют только один вут, мы определим также эксцентрицитеты е '0 и в\ из условия (для левого крайнего пролета), чтобы повороты концов пролета были равны нулю. На левом конце пролета действует момент Fxe'0\ на правом конце — момент — F\e\ (со знаком минус, так как это — действие правой стороны на левую). Величйны поворотов будут равны: на левой опоре является совмещенным.

Эксцентрицитеты пучков слева и справа от опоры 1 не одинаковы. Можно либо соединить точки этих двух эксцентрицитетов слегка изогнутой линией в пределах ширины опоры, либо продолжить один из пучков (пучок среднего пролета) до встречи с пучком первого'пролета и считать полученный таким образом пучок совмещенным.

Еще проще ввиду незначительной обычно разницы обоих эксцентрицитетов, определив теоретически совмещенный пучок, немного видоизменить положение его (что нарушает точную совмещенность), перемещая: либо параллельно его положению на 0,025 м кверху; этим путем эксцентрицитеты становятся равными е'0 =0,058 м и ех = 0,19 м и получается совпадение точек прохождения пучков на опоре 1\ либо, оставляя неизменным, повернуть пучок вокруг точки анкеровки так, чтобы придать ему на опоре 1 эксцентрицитет 0,19 м. Если для предварительного напряжения требуется в пролете 1 усилие в 200 т, то вводимый указанным перемещением пучка момент будет порядка 5 тм\ далее будет видно, что в соответствии со сказанным в параграфе 1 полученной в результате этого ошибкой можно пренебречь.

б) Применение параболических арматурных пучков

Указанный выше прямолинейный совмещенный пучок мы можем заменить параболическим пучком, создающим одинаковое усилие F{ в каждом пролете. Натяжение этого пучка равноценно: а) действию направленной вверх равномерной нагрузки q\ б) моментам Ft и Ft et по концам, где и е.—эксцентрицитеты точек прохождения параболы относительно упомянутого прямолинейного совмещенного пучка и в) сжимающему усилию, которое действует по той же прямой. Таким образом достигается тот же эффект, что и раньше, с добавлением направленной вверх нагрузки qy создаваемой усилием выпучивания пучка, причем получается экономия в стали.

Линейные преобразования. Вышеприведенные параболы имеют не одинаковые эксцентрицитеты слева и оправа от опоры и, следовательно, не пересекаются на вертикали, проходящей через середину опоры. Мы не введем никаких моментов и, следовательно, пучок останется совмещенным, если изменим эксцентрицитеты крайних точек на величины и he., удовлетворяющие условию Ft A et — F.+] А^ = 0. Если, как в данном случае, Ft =/7.+р то достаточно переместить крайние точки на равные величйны слева и справа -от опоры. Это сводится приблизительно к тому, чтобы заставить точки пересечения парабол скользить (передвинуться) по линии действия равнодействующей усилий Fi и Fi+l при неизменном положении крайних точек анкерного закрепления е0 и

На  IV.3 изображено расположение «совмещенных» парабол для случая рассмотренной уже рамной конструкции. В первом и втором пролетах формы парабол приемлемы, но в третьем пролете эксцентрицитет слишком велик; он равен 1,02 м, тогда как расстояние от центра тяжести До верхней поверхности ригеля составляет только 1 м. В середине этого, пролета хорда совмещенной параболы проходит на 0,08 м ниже верхней поверхности. Так как стрела параболы равна 0,99 м, то нижняя точка параболы находится на 1,30—(0,08 + 0,99) =0,23 м выше нижней поверхности. Можно без затруднений повернуть пучок вокруг точки его закрепления е3. Если точку прохождения пучка на опоре е '2 понизить <на 0,15

толщина защитного слоя над пучком в середине пролета останется 0,23 точку закрепления е2 пучка второго пролета (измененные положения .пучков показаны на  IV.3 пунктиром).

Обычно предварительное напряжение осуществляется в два приема (две фазы): первое — немедленно после окончания строительства этажа и второе, главное предварительное напряжение — по окончании всего сооружения.

Нет смысла производить в первой фазе слишком сильное предварительное напряжение, чтобы не преувеличивать напряжений в тех (изолированных) ригелях, сопротивление которых сравнительно невелико.

Следует ограничиться приблизительной компенсацией собственного веса, что и сделано в вышеприведенном примере.

Для второго «предварительного напряжения способы расчета те же. Можно применить как прямолинейные, так и параболические пучки; последние дают экономию стали, но требуют дополнительных анкерных устройств.