Определение напряжений в арматуре
При испытании предварительно напряженных железобетонных конструкций и оценке их прочности, жесткости и трещиностойкости необходимы сведения о величине и равномерности предварительного напряжения арматуры. Получению этих сведений и обеспечению их высокой точности уделяется большое внимание. Кроме этого, контроль степени натяжения арматуры является важнейшим этапом в пооперационном контроле при производстве предварительно напряженных железобетонных конструкций. Тщательный контроль за степенью натяжения арматуры предотвращает снижение трещиностойкости конструкций и повышает надежность их в эксплуатации.
Контроль степени натяжения арматуры (контролируемое напряжение) осуществляется с помощью различных механических и физических приборов, используемых в зависимости от вида стали, диаметра арматуры, способа натяжения и других факторов. Степень натяжения может характеризоваться величиной концевого усилия, величиной удлинения или прогиба арматурного стержня, а также частотой собственных колебаний напрягаемой арматуры. Величина концевого усилия в арматурном элементе с точностью ±5% может быть получена по показанию манометра гидродомкрата, весу грузовой клети в натяжных станциях и намоточных машинах, а также по показаниям пружинного или гидравлического динамометра, используемого для контроля небольших усилий. Если величина концевого усилия определяется по показанию манометра гидродомкрата, последний должен подвергаться проверке метеорологических свойств (генеральной аттестации) каждый раз после замены манжетного уплотнения и смены -манометра. Кроме этого, не реже двух раз в год домкрат должен подвергаться промежуточному контролю точности показаний.
Простейшими приспособлениями для контроля общей величины; удлинения напрягаемой арматуры может служить мерная линейка. С помощью такой линейки по заранее нанесенным на арматуру меткам можно определить ее удлинение с точностью до 1 мм. Замер удлинения какого-либо участка арматуры на базе 500 мм можно произвести с помощью индикатора часового типа с устройством, обеспечивающим крепление его к испытуемой арматуре (черт. № 53).
черт. № 53. Замер величины удлинения арматуры с помощью индикатора:
1 — напрягаемая арматура; 2 — индикатор часового типа; 3 — зажим для крепления прибора, 4 — стопорный винт; 5 — винт для установки стрелки индикатора
Для стержневой арматуры периодического профиля может быть, использован индикаторный тензометр типа КМ (НИИОМТП) с базой 200 мм. Прибор состоит из жесткой трубчатой рамы, на которой, крепится индикатор часового типа (черт. № 54), и шарнирно закрепленной трубчатой штанги.
Опорная часть рамы и трубчатой штанги заканчивается опорными призмами. Прибор устанавливается на арматуру двумя призмами и прижимается к ней с помощью прижимных штурвалов. Удлинение арматуры вызывает поворот штанги, который фиксируется индикатором с точностью ±2%.
Контроль натяжения арматуры по величине прогиба может осуществляться с помощью динамометров, принцип действия которых может быть основан на определении одного из двух параметров: либо прогиба натянутой арматуры под действием заданной поперечной силы, либо определении величины поперечной силы, вызывающей прогиб заданной величины.
Для определения натяжения в проволочной арматуре диаметром до 5 мм могут быть использованы динамометры типа ДП-2 ЦНИИС Минстранстроя либо ДП-500 (НИИОМТП, НИИЖБ). Принцип действия прибора ДП-2 основан на связи между величиной прогиба проволоки, вызванного сосредоточенной силой на участке между опорами прибора и величиной натяжения арматуры. Прибор (черт. № 55) состоит из корпуса, в приливах которого расположены два крючка (подвижный и неподвижный) для зацепления арматуры и восприятия нагрузки от натяжения. Внутри корпуса расположены рабочая пружина, вращающийся кулачок и регулирующее приспособление. Для измерения величины прогиба на корпусе прибора закреплен индикатор часового типа. По величине прогиба, используя тарировочную кривую, определяют усилие натяжения проволоки.
черт. № 54. Индикаторный тензометр КМ:
1-арматурный стержень; 2 — опорная призма; 3 — шарнир рычага; 4 — подвижная штанга; 5 — фиксатор штанги, 6 — головка; 7 — индикатор; 8 — трубчатая рама; 9 — опорный ролик
черт. № 55. Проволочный динамометр ДП-2: У
1 — проволока; 2 — неподвижный крючок; 3 -кулачок включения; 4 — пружина; 5 — индикатор; 6 — подвижный крючок; 7 — призма
В стержневой арматуре для определения натяжения по величине прогиба может быть использован динамометр типа ПРД (ВНИИЖелезобетона), ЦНИЛ-ЗМ (черт. № 56) либо прибор типа ПН-1.
Прибор ПРД (черт. № 57) состоит из корпуса, внутри которого расположена пружина индикатора, захвата с крюком для зацепления арматурного стержня, ходового винта с маховичком и упорных лап. При определении натяжения прибор устанавливают в форму И крючком захвата поддевают арматурный стержень, затем поворотом лимба дают начальную оттяжку, фиксируемую индикатором. После этого маховичок поворачивают на целое число оборотов и снимают отсчет по индикатору. По показаниям индикатора с помощью тарировочной кривой определяют напряжения в арматурном стержне.
Измерение натяжения арматуры можно производить и по частоте собственных колебаний арматурного элемента. Этот метод может быть использован при электрическом и электротермомеханическом способах напряжения арматуры. В настоящее время разработано несколько типов приборов, основанных на этом принципе, каждый из которых используется в зависимости от диаметра арматуры, стержня и других факторов.
В НИИ по строительству разработаны приборы типа ИНА-1, используемые для измерения напряжений проволочной арматуры до 6 мм; ИНА-2 и ИНА-3 — для измерения напряжений стержневой и проволочной арматуры длиной до 12 м. Эти приборы основаны на принципе измерения зависимости между силой натяжения арматуры и частотой ее собственных колебаний.
Источник
Предварительное напряжение арматуры и его потери.
Назначаем величину начального предварительного напряжения арматуры
. Допустимое отклонение предварительного напряжения
Определяем утраты, проявляющиеся до обжатия. Утраты от релаксации напряжений в арматуре:
Утраты от температурного перепада между бетоном и упорами стенда при
Утраты от деформации анкеров, расположенных у натяжных устройств, при
Трения арматуры об огибающие устройства нет из-за их отсутствия, исходя из этого
. Арматура натягивается на потери и упоры стенда из-за деформации металлической формы отсутствуют, другими словами
Суммарные утраты до обжатия бетона
а предварительное напряжение арматуры
Упрочнение предварительного обжатия
Предстоящая последовательность определения утрат продемонстрирована на примере сечения II-II. Изгибающий момент в данном сечении от веса балки с учётом коэффициента надёжности
Напряжения в бетоне при обжатии на уровне апрягаемой арматуры:
Передаточная прочность бетона:
Следовательно, утраты от быстронатекающей ползучести бетона с учётом коэффициента 0,85,
, величины предварительных сжимающих напряжений в ненапрягаемой рарматуре равны нулю, другими словами
Предварительное напряжение в напрягаемой арматуре с учётом первых утрат
Упрочнение предварительного обжатия с учётом этих утрат
Утраты в напрягаемой арматуре, вызванные усадкой бетона:
Утраты от ползучести бетона
Ненапрягаемая арматура S’ находится в растянутой территории, исходя из этого
Предварительное напряжение арматуры по окончании проявления всех утрат
2.5. Расчёт прочности балки в стадии эксплуатации.
2.5.1. Проверка размеров цементного сечения.
Размеры сечения контролируют из условия
, снабжающего прочность бетона стены по сжатой полосе между наклонными трещинами. Рассмотрены 2 сечения: первое находится в месте резкого уменьшения толщины стены, т.е. у сечения I-I, второе – на расстоянии 1,85 м от торца балки, где толщина стены делается минимальной, т.е. вблизи сечения III-III. Потому, что между местом приложения опорной реакции и разглядываемыми сечениями опорная нагрузка отсутствует, величину внешней поперечной силы принимаем равной опорной реакции, т.е.
Т.к. поперечное армирование до тех пор пока неизвестно, принимаем Аw=0. Тогда
При отсутствии нагрузок малой суммарной длительности принимаем
Для сечения I-I b=0,12 м; h0=0,742 м, следовательно правая часть формулы
Для сечения III-III b=0,08 м; h0=0,94 м, исходя из этого
. Для обоих сечений выполняется условие
2.5.2. Прочность обычных сечений.
Контролируем прочность для страшного сечения V-V, расположенного на расстоянии 0,37l от опоры. Установившееся предварительное напряжение определяем с учётом коэффициента точности натяжения.
Определим граничное значение относительной высоты сжатой территории бетона.
Принимая в первом приближении
Так как условие выполняется , граница сжатой территории проходит в полке, и расчёт делаем как для элемента прямоугольного сечения шириной
Несущая свойство разглядываемого сечения
Другими словами прочность сечения V-V обеспечена.
2.5.3. Прочность наклонных сечений.
Двускатная балка воображает собойэлемент, сжатая грань которого наклонена к продольной оси под углом ?. Порядок расчёта следующий:
1. Назначаем величину сb из условия:
но не более длины приопорного участка, равного при равномерно распределённой нагрузке ¼ пролёта. h0 — рабочая высота элемента у начала наклонного сечения в растянутой территории.
2. Определяем величину поперечной силы Qb, принимаемой бетоном сжатой территории, по формуле
определяем требуемую интенсивность поперечных стержней и контролируем условие
4. Находим длину проекции страшного наклонного сечения с0 по уравнению
5. Назначаем величину с из условий:
6. При вычисленном значении с и
уточняем величину qw по формуле
и принимаем её громаднейшее значение.
7. В соответствии с конструктивными требованиями и по условию
назначаем ход поперечных стержней.
8. Определяем требуемую площадь и подбираем арматуру:
В двускатных балках покрытия нужно поменять интенсивность поперечного армирования по длине. В большинстве случаев интенсивность, определяемую по громаднейшей поперечной силе, принимают на длине l1 от опоры, после этого на участке длиной l2 увеличивают ход поперечных стержней, а в средней части пролёта поперечное армирование назначают по конструктивным требованиям. При наличии равномерно распределённой нагрузки длину участка с интенсивностью
, где Q – еаиболшая поперечная силана участке l1 у опоры.
Определяем упрочнение обжатия в сечении I-I при
следовательно, нужен расчёт поперечной арматуры.
Требуемая интенсивность поперечного армирования определяется по формуле:
С учетом этого уравнения принимает вид:
Принимаем с=1,153 и уточняем:
Громаднейший ход поперечных стержней:
Принимают sw=0,15м.Площадь сечения поперечной арматуры класса А400 (диаметром 6…8 мм) определяем по формуле:
Выясняем, на каком расстоянии от опоры ход поперечных стержней возможно увеличен от sw1=0,15м до sw2=0,3м. Наряду с этим интенсивность поперечного армирования
Принимаем l1=3м. Определяем поперечную силу в конце участка l1:
Поперечное армирование в средней части пролета балки назначают 2O6 А400 с шагом 500 мм, тогда
Рабочая высота в сечении балки, отстоящем от опоры на расстоянии lx=0,25l=2,295 м; h0=0,69+2,295:12=0,773 м. Следовательно,
Так как интенсивность qw3 не удовлетворяет условию qw3?0,5Rbtb длину участка l2 определяют с заменой Qb+ Qw3 на Qb,u=0,0927МН
l=(0,112-0,0927):0,03176=2,04м. Следовательно, совсем принимаем: на приопорном участке длиной l1=3 м ход поперечных стержней sw1=0,15 м; на следующем участке длиной направляться2=3 м sw2=0,3 м, по окончании чего увеличиваем ход до sw3=0,5 м.
Нужно узнать необходимость расчета прочности наклонных сечений по изгибающему моменту. Для данной цели определяют момент образования трещин (с учетом замены Rbt,ser на Rbt) в обычном сечении, проходящем через финиш территории передачи напряжений. Геометрические характеристики принимают средними между сечениями I-I и II-II, e0p=ysp=0,371 м; an,t=0,187 м, Wpt,b=0,0537 м3. Полные утраты преднапряжения принимают такими же, как для сечения II-II, т.е.
Момент от внешних нагрузок в разглядываемом сечении
Упрочнение предварительно напряжения
Момент образования трещин
Потому, что трещины не образуются, прочность сечения по изгибающему моменту не рассчитывают.
Урок 261. Утраты энергии в ЛЭП. Условие согласования источника тока с нагрузкой
Источник