Способ армирования предварительно напряженных конструкций пролетных строений Советский патент 1988 года по МПК E04G21/12 

Изобретение относится к строительству, в частности к предварительно напряженным конструкциям - к армированию предварительно напряженных с конструкций пролетных строений, и мо ет быть использовано независимо от области применения предварительно напряженной конструкции, например, в балках, фермах, плитах и т.д. Ю

Цель изобретения - более полное использование прочностных свойств напрягаемой арматуры и повышение прочности, жесткости и трещиностойкости конструкции, 15

На фиг.1 изображена схема реализации способа армирования конструкций, в частности плит, двойное Т, пучком стержней, арматурных канатов или проволоки в средней части плит; 20 ни фиг.2 расположение стержней, аратурных канатов или проволоки в торцовой части плит; на фиг.З - стержни, канаты или проволока, располагаемые параллельно оси конструкции; на . 25 иг,4 - способ армирования предварительно напряженных конструкций (рас- четная схема ванты); на фиг.З - прин- ципиальная схема расположения поли- гонально напрягаемой арматуры через ЗО один узел перегиба после натяжения; на фиг,6 - то же, после отпуска натя- ения и передачи напряжения на бетон; на фиг.7 - принципиальная схема расположения оси центров тяжести нап-.,, рягаемой арматуры через п-е число узов перегиба по ломанной линии; на иг.8 - то же, по криволинейным ка налам в бетоне; на фиг,9 - способ армирования конструкций в растянутом Q поясе по кривой линии; на фиг.10 - то же, по ломанной линии с одним или п числом перегибов; на фиг,11 - расчетная схема балки, иллюстрирующая приведенные расчетные формулы. дд

При многорядном веерном расположении арматуры полигональность арматуры ограничивается углом наклона оси центра тяжести растянутой арматуры к оси конструкции - этот угол обозначен через функцию cos 9 ,

Причиной нерационального использования прочностных свойств высокопрочной арматуры при ортогональном расположении ее в конструкции является вантовый эффект.

Усилие в ванте определяется по ормуле

50

55

N

М

со

(1)

с

5

0 5 О ,, Q д

0

5

где М - моментное усилие в ванте от

внешней нагрузки; f - прогиб ванты.

Балка, в которой напрягаемая арматура расположена ортогонально, при исчерпании под нагрузкой строительного подъема (выгиба от обжатия) претерпевает хлопок, т;е. происходит прирост прогиба на определенную величину до появления трещин в растянутой зоне под постоянной нагрузкой. Хлопок объясняется тем, что к моменту исчерпания обжатия, когда бетон начинаетг работать на растяжение, напряжение сцепления арматуры с бетоном происходит через значение, близкое нулю, т,е, сцейление арматуры с бетоном отсутствует.

При отсутствии сцепления с бетоном ортогональная арматура работает как ванта и усилие в ней определяется по уравнению (1), Претерпев деформацию хлопка, арматура зацепляется за бетон,

В положении неустойчивого равновесия ортогонально расположенная напрягаемая арматура находится в двух случаях: когда под нагрузкой погашается обжатие и бетон начинает работать на растяжение; когда производится отпуск натяжения с упоров на бетон.

Передача напряжения на бетон происходит .постепенно путем поочередной обрезки стержней, прядей, пучков. Первые обрезанные стержни, пряди, пучки не могут уравновесить собственный вес конструкции и, следовательно, должны под нагрузкой деформироваться по уравнению (1), чтобы зацепиться за бетон по всей длине.

Когда собственный вес уравновешен, арматура, обжимая бетон, сокращается до полного зацепления, проходя двойной путь. Поэтому при обжатии бетона происходят потери предварительных напряжений за счет деформаций бетона на контакте с арматурой.

После того, как на бетон передано обжатие, т,е, арматура срезана с упоров, бетон сжимается и появляются напряжения сцепления, которые равны

е 2Nce. Р 1-й

(2)

3

Деформации сцепления (сдвига) между арматурой н бетоном рарны

2N

ер

I-U-GB

(3)

где N - усилие напряжения в арматуре к моменту передачи напряжений обжатия на бетот ; 1 - длина арматуры между зонами

анкеровки;

U - периметр сечения арматуры; Gg - модуль сдвига. Под нагрузкой при исчерпании обжатия деформации сцепления меняют знак. Напряжения сцепления переходят через значение, близкое нулю.

Для того, чтобы арматура зацеплялась за бетон (в условиях растянутого бетона), она должна деформи- роваться как ванта. Сумма деформаций хлопка арматуры равна

1399/ ЗД

гать в конструкции полигонально с заранее заданной стрелой прогибл.

В способе армирования конструкций пролетных строений вся напрягаемая растянутая арматура укладываеп- ся под минимально требуемым расчетным углом к оси конструкции и расчетным прогибом. Располагая арматуру под минимальньп-t углом к оси конструкции, преследуется также цель обеспечить оптимальную величину внутренней пары сил.

Рпсполаг яя всю напрягаем ю арматуру под углом (полигонально), необхо- дополнительно к требованиям норм проверять условно прочности и трещиностойкости наклонных и нормальных сечений

Q.QU f..(i ь - ь.р.

(7)

Изобретение относится к строительству, в частности к предварительно напряженным конструкциям - к армированию предварительно напряженных конструкций пролетных строений, и может быть использовано в балках, фермах, плитах и т.д. Цель изобретения- более полное использование прочностных свойств напрягаемой арматуры и повышение прочности, жесткости и тре- щиностойкости конструкции в целом. Сущность изобретения заключается в том, что вся напрягаемая арматура растянутой зоны конструкции располагается полигонально по ломаной или криволинейной линии, или уклальшается в ломаный или криволинейный рас- тянутый пояс конструкции, повторяя его линию излома или криволинейность, исключая параллельные оси участков со стрелкой прогиба. Таким образом, уже на стадии натяжения арматура имеет стрелу прогиба и никогда не займет положение неустойчивого равновесия как ванта N М . cW (I) где М - моментные усилия в ванте; fg - стрела прогиба ванты; N - усилие в ванте. Когда напрягаемая арматура располагается ортогонально по всей длине конструкции или на отдельных ее участках, то при отсутствии сцепления с бетоном она деформируется как ванта. Напряжения сцепления приближаются к нулю, когда во время работы арматура занимает положение, которое она имела во время набора прочности в бетоне. Такое явление будет и в полигонально расположенной арматуре, но так как у нее есть заранее заданный прогиб, то усилия в ней не будут стремиться к бесконечности по уравнению (1) и, следовательно, прочностные свойства будут использоваться рациональнее. 11 ил, S (Л DJ со со со 4:

eep )

Cb

euu );;

де - деформация хлопка (удлиI нение) арматуры; 6 - деформация сдвига при за- анкеривании арматуры при обжатии бетона;

E-f - деформация сдвига при растяжении бетонаJ ubt деформация бетона на рас-т

тяжение,

Л - коэффициент упругопластических-деформаций бетона;

Е - модуль упругости бе тона j

Gj - модуль сдвига бетона.

Величина хлопка определяется из

ормулы

uf

-SP

(6)

где 1д - расчетная длина конструкции;

h - рабочая высота сечения. При ортогональном расположении напрягаемой арматуры нерационально используются прочностные свойства тогда, когда она занимает положение неустойчивого равновесия и деформируется как ванта по уравнению (1), так как деформации происходят без увеличения нагрузки.

Для того, чтобы при отсутствии сцепления арматура не деформировалась как ванта, ее нужно распола

25

30

где Q р - поперечная сила в точке

(фиг.А)

О, - поперечная сила, воспринимаемая бетоном;

biji ii коэффициенты,принимаемые по нормам проектирования СНиП Бетонные и железобетонные конструкции ; R. - прочность бетона на растяжение по СНиП,

Ь - рабочая ширина сечения; h(, - рабочая высота сечения. 35 При несоблюдении условия (7) проверку наклонных сечений по прочности и трещиностойкости проводим по формулам:

yj;-. + -us

t, 5р sp

+ .ee.

tf,DL

Сх-„-А .COS0 +

(8)

g Когда не соблюдается условие (7), .требуются хомуты: условие прочности

Ц . Q3.R А .COS0 +

ZPtgoC5 5р

+ + R -А

tgoi,S 5

(9)

условие трев;иностойкости

м,д„

ZP tgc SP SP

+ л WillRbLeet. . tgAS Stgot

(10)

условие чениям

прочности по нормальным сеМ R . А

ер

Z р cos 9 ,

(11)

де М.

tgoi

COS 9

sw

sw

R

pe

b-t,seiмомент в сечении на растяжение от опоры Х( в месте образования трещины на растянутой грйни; поперечная сила в т. D, т.е. в конце трещины в сжатой зоне; тангенс угла наклона трещины к оси балкиi плечо внутренней пары сил, расстояние от цент- ра тяжести растянутой - арматуры до центра тяжести эпюры сжатой зоны бетона;

напряжение в напрягаемой арматуре; плопцадь напрягаемой арматуры

косинус угла наклона оси центра тяжести напрягаемой арматуры к оси конструкцииj площадь хомутов J расчетное, сопротивление хомутов J

пластический момент сопротивления сечения} сопротивление бетона на растяжение.

При этом угол наклона оси центра тяжести напрягаемой арматуры к оси конструкции

М,

2fc

cose - i ,

ep

0

Формула изобретения

Способ армирования предварительно напряженных конструкций пролетных 5 строений путем расположения рабочей напрягаемой арматуры полигонально в узлах перегиба или в криволинейных каналах в бетоне, отличающийся тем,-что, с целью более полного использования прочностных свойств напрягаемой арматуры и повышения прочности, жесткости и трещино- стойкости конструкции в целом, рабочую напрягаемую арматуру располагают полигонально по всей длине изделия параллельно оси конструкции со стрелой полигональности „ большей стрелы строительного подъема конструкции fcp, получаемой от предварительного 0 обжатия, а при многорядном веерном расположении угол 9 наклона оси центра тяжести напрягаемой арматуры к оси конструкции определяется из условия

5

5

cos в 1 - 3 spZf 1

0

R,

5

где М - расчетный момент от полной нагрузки; - расчетные сопротивления напрягаемой арматуры;

i р - плечо внутренней пары сил, определяемое по действующим нормам;

Гр - строительный подъем конструкции от обжатия, определяемый по действующим нормам;

.р - расчетная длина конструкции ;

Lgp - площадь напрягаемой арматуры.

Ф

cpu.t.7

фиг

фи.Ч

фае. б

,

Редактор М.КелемешСоставитель Ю.Мабо

Техред М.Дидык Корректор М.Наксимишинец

Заказ 2650/33

Тираж 688

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-З, Раушская наб., д, 4/5

(pi-, e. 9

ue.-fO

Фиг.а

Подписное