Способ армирования предварительно напряженных конструкций пролетных строений

 

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 изобретенияболее полное использование прочностных свойств напрягаемой арматуры и повышение прочности, жесткости и трещиностойкости 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 растянутый 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:

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (П) Al (504 F. 04 С?1 12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ фД Р », .;"» ъ»»», (ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 3 .-, 131

Н Д BT0PCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ ся и 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

М

N = — — — ) (Т) о (21) 3994161/? 9-33 (22) 09. 10. 85 (46) 30,05,88, Бюл. В 20 (71) Алма-Атинский институт инженеров железнодорожного транспорта (72) А.И,Боровиков (53) 69.057 ° 53 (088.8) (56) Леонгард Ф. Предварительно напряженный железобетон. 1983, с, 123.

Михайлов В.В. Предварительно напряженные железобетонные конструкции. M., 1983, с. 78. (54) СПОСОБ АРМИРОВАНИЯ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННЫХ КОНСТРУКПИЙ ПРОЛЕТНЫХ СТРОЕНИЙ (57) 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 повьппение прочности, жесткости и тре циностойкости конструкции в целом.

Сущность изобретения заключается в том, что вся напрягаемая арматура растянутой зоны конструкции располагается полигонально по ломаной или криволинейной линии, или укладывает» где М вЂ” моментные усилия в ванте;

Š— 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 ие будут стремиться к бесконечности по уравнению (1) и, следовательно, прочностные свойства будут использоваться рациональнее.

11 ил, 1 399434 г 2 1с ср ср 1 (2) Изобретение относится к строительству, в частности к предварительно напряженным конструкциям — к армированию предварительно напряженных конструкций пролетных строений, и мо" жет быть использовано независимо от области применения предварительно на. пряженной конструкции, например, в балках, фермах, плитах и т.д. 10

Цель изобретения — более полное исгользование прочностных свойств напрягаемой арматуры и повышение прочности, жесткости и трещиностойкости конструкции. !5

На фиг.1 изображена схема реализации способа армирования конструкций, в частности плит, двойное Т, пучком стержней, арматурных канатов или проволоки в средней части плит; 2() на фиг.2 — расположение стержней, арматурных канатов или проволоки в торцовой части плит; на фиг.3 — стержни, канаты или проволока, располагаемые параллельно оси конструкции; на . 25 фиг.4 — способ армирования предварительно напряженных конструкций (расчетная схема ванты); на фиг." — принципиальная схема расположения поли гонально напрягаемой арматуры через ЗО один узел перегиба после натяжения; на фиг.б — та же, после отпуска натяжения и передачи напряжения на бетон; на фиг.7 — принципиальная схема расположения оси центров тяжести напрягаемой арматуры через и-е число узлов перегиба по ломанной линии; на фиг.8 — то же, по криволинейным каналам в бетоне„ на фиг.9 — способ армирования конструкций в растянутом 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.

При многорядном веерном расположении арматуры полигональность арматуры ограничивается углом наклона оси центра тяжести растянутой арматуры к оси конструкции — этот угол обозначен через функцию cosH

Причиной нерационального использования прочностных свойств высокопрочной арматуры при ортогональном расположении ее в конструкции является вантовый эффект, Усилие в ванте определяется rro формуле

N (1) сЭ вЂ” о где М вЂ” 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 начинаетработать на растяжение, напряжение сцепления арматуры с бетоном происходит через значение, близкое нулю, т.е. сцепление 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

1399 34,?1еформл??и?? сце??ления (сдвига) между арматурой и бетоном равны

2N sp

"e 1 ° u Ã8 где N — усилие напряжения в армлту5Р ре к моменту т?ередлчи напряжений обжатия нл бетон;

1 — длина арматуры между зонами анкеровки; и — периметр сечения арматуры;

0 — модуль сдвига.

Под нагрузкой при исчерпании обжлтия деформации сцепления меняют знак. Напряжения сцепления переходят через значение, близкое нулю.

Для того, чтобы арматура зацеплялась за бетон (в условиях растянутого бетона), она должна деформироваться как влнта. Сумма деформаций. хлопка арматуры равна

Е = (E--„+Å,+Еь ) g, (4) где E — деформация хлопка (удли5Р нение) арматуры;

E — деформация сдвига при заанкеривании арматуры при обжатии бетона; — деформация сдвига при растяжении бетона, E.?lb — деформация бетона нл рас-т тяжение, Ъ вЂ” коэффициент упругопластических .деформаций бетона;

Š— модуль упругости бетона, G b — модуль сдвига бетона.

Величина хлопка определяется из формулы

1г дЕ

h 8 (6) Для того, чтобы при отсутствии сцепления арматура не дедюрмировалась как ванта, ее нужно располагде 1, — расчетная длина конструкции;

h — рабочая высота сечения. с

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.

Глть в KoHcTpvKIIHH полиганлл?-??o с злранее заданной стрелой прогиба.

В способе лрмпровлния конструкций пролетных строений вся нлпряглемля растянутая арматура укллдь??iле T ся под минимально требуемым расчетным углам к оси конструкции и расчетным прогибом. Располагая арматуру пых сечений

20 (() =с (1 +ср„)Н Ь.Ь, (7) ! где 0 — поперечная сила в точке P (фиг.4);

0 — поперечная сила, воспринимаемая бетоном,: Vb„,×,; — коэффициенты, принимаемые по нормам проектирования СНиП

"Бетонные и железобетонные конструкции";

R — прочность бетона на растяЫ жение по СНиП, Ь вЂ” рабочая ширина сечения;

h — рабочая высота сечения.

35 При несоблюдении условия (7) проверку наклонных сечений по прочности и тре?циностойкости проводим по Аор мулам:

40 + - (У A сов 9 + и», z tp< р (8) 1 4 1 Rbt.ser

+ --- — — — — — — +G -A

tP oL

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

Мх, ()г? — — + — -

5р

A sw Rsw

+ — — --+R 
5 (9) условие трещиностоикости

56 Мх, + - аА С cos8+

z tg р р

Р (10) As». G w WP1 На .5е .

+ — — -+С А5 +

5 5

tg e4

10 под ми??и? ал?..ным углом к оси конструкции, преследуется также цель обеспе»п .ть оптимальную величину внутренней пары сил, Располагая всю нлпрягаемую лрмлту15 ру под углом (полигонально), необходимо дополнительно к требованиям норм проверять условие прочности и трещиностойкости наклонных и нормлль1399434

И R А Z cos9 (11) р Г где М„ момент в сечении на растяжение от опоры х в месте образования трещины на растянутой грФни; поперечная сила в т. D, т.е. в конце трещины в сжатой зоне тангенс угла наклона трещины к оси балки| плечо внутренней пары сил, расстояние от цент ра тяжести растянутой . арматуры до центра тяжести эпюры сжатой зоны бетона, напряжение в напрягаемой арматуре; площадь напрягаемой арматуры, косинус угла наклона оси центра тяжести напрягаемой арматуры к оси конструкции; — площадь хомутов, расчетное. сопротивление хомутов, — пластический момент соп1 ротивления сечения; сопротивление бетона на растяжение.

5Р

cos 9

А 5 vu

Ы,ser

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

Мх „2f ñ

cos  = — —.— — -- >1

К. А.р 2р 1О условие прочности по нормальным сечениям

Где И„

Аэр расчетный момент от полной нагрузки; расчетные сопротивления напрягаемой арматуры; плечо внутренней пары сил, определяемое по действующим нормам; строительный подъем конструкции от обжатия, определяемый по действующим нормам; расчетная длина конструкции; площадь напрягаемой арматуры.

Формула изобретения

Способ армирования предварительно напряженных конструкций пролетных строений путем расположения рабочей напрягаемой арматуры полигонально в узлах перегиба или в криволинейных каналах в бетоне, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью более полного использования прочностных свойств напрягаемой арматуры и повышения прочности, жесткости и трещиностойкости конструкции в целом, рабочую напрягаемую арматуру располагают полигонально по всей длине иэделия параллельно оси конструкции со стрелой полигональности f большей стрелы строительноro подъема конструкции

f Р, получаемой от предварительного обжатия, а при многорядном веерном расположении угол 8 наклона оси центра тяжести напрягаемой арматуры к оси конструкции определяется из условия

Мх 2f СР

cos 0 = — — ->1

R А 2 1

139943« рие.1

1399434

Фср рие.б

1 3 а 9434

Составитель Ю.Naáo

Техред М.Дидык

Корректор М,Максимишинед

Редактор N.Êåëåìåø.

Тираж б88

Подписное

Заказ 2650/33

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

1 по делам изобретений и открытий

3 13035 Москва, Ж-ЗЬ, Раушская наб.р да 4/S

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4