Коэффициенты линейного термического расширения арматуры 3 страница

Рис. 66 Изменения напряжений в арматуре и бетоне

В соответствии с нормами проектирования железобетонных конструкций при натяжении арматуры учитывают следующие виды потерь предварительного напряжения (табл.39)

Таблица 39

Факторы, вызывающие потери предварительного	Значения потерь предварительного напряжения, МПа, при натяжении арматуры
напряжения арматуры	на упоры	на бетон
А. Первые потери
1. Релаксация напряже­ний арматуры s1:
при механическом способе натяжения арматуры:		Rs,ser- предварительное напряжение с учётом допускаемого отклонения напряжения в проволочной арматуре
а) проволочной
б) стержневой	0,1 ssp - 20
при электротермическом и электротермомеха­ническом способах натяжения арматуры:
в) проволочной	0,05 ssp
г) стержневой	Здесь ssp принимается без учета потерь, МПа. Для арматуры классов A-III и A-IIIв потери от релаксации равны нулю. Если вычисленные значения потерь окажутся отрицательными, их следует принимать равными нулю.
2. Температурный перепад (разность температур натянутой арматуры в зоне нагрева при тво и устройства, восприни­ма­ющего усилие натяжения при прогреве бетона) s2	Для бетонов классов В15-В40 1,25 Dt ; для бетонов класса В45 и выше 1,0 Dt , где Dt - разность между температурой нагреваемой арматуры и неподвижных упоров (вне зоны нагрева), воспринимающих усилие натяжения, оС. При отсутствии точных данных принимается Dt = 65 оС. При подтягивании напрягаемой арматуры в процессе термообработки на величину, компенсирующую потери от температурного перепада, последние принимаются равными нулю.	-
3. Деформации анкеров, расположенных у натяжных устройств, s3	, где Dl - обжатие опрессованных шайб, смятие высаженных головок и т.п., принимаемое равным 2 мм; смещение стержней в инвентарных зажимах, определяемое по формуле Dl = 1,25 + 0,15d ; d - диаметр стержня, мм; деформация анкеров в виде гаек, равная Dl = 1 мм; l - длина натягиваемого стержня (расстояние между наружными гранями упоров формы или стенда), мм. При электротермическом способе натяжение потери от деформаций анкеров в расчете не учитываются, так как они учтены при определении значения полного удлинения арматуры	, где Dl1 - обжатие шайб или прокладок, расположенных между анкерами и бетоном элемента, принимаемое равным 1 мм; Dl2 - деформация анкеров стаканного типа, колодок с пробками, анкерных гаек и захватов, принимаемая равной 1 мм; l - длина натягиваемого стержня (элемента), мм
	Значения Dl, Dl1, Dl2 допускается определять в соответствии с «Руководством по технологии изготовления предварительно напряженных железобетонных конструкций» или другими материалами либо назначать по данным испытаний конкретных анкеров
4. Трение арматуры о стенки каналов, о поверх­ность бетона конструкции или об огибающие приспособле­ния при натяжении на упоры) s4	, где ssp - принимается без учета потерь; е - основание натуральных логарифмов; w, d - коэффициенты, определяемые по табл. 5; c - длина участка арматуры от натяжного устройства до расчетного сечения, м; для линейных элементов допускается принимать величину c равной проекции указанного участка арматуры на продольную ось элемента; q - угол поворота арматуры на участке между расчетным сечением и натяжным устройством, рад (черт. 1); при нескольких перегибах арматуры q - сумма этих углов. Значения можно определять по табл. 6 в зависимости от wc + dq
5. Деформация стальной формы при изготовлении предвари­тельно напряжен- ных железобетонных конст- рук­ций с неод­новремен­ным натяжением арматуры на форму s5	, где h - коэффициент, опреде-ляемый по формулам: при натяжении арматуры домкратом ; при натяжении арматуры элетротермомеханиче­ским способом (50 % усилия создается грузом) , где n - число стержней, натягиваемых неодновременно; Dl - сближение упоров по линии действия усилия Р, определяемое из расчета деформаций формы; l - расстояние между наружными гранями упоров. При отсутствии данных о технологии изготовления и конструкции формы потери от деформации форм принимаются равными 30 МПа. При электротермическом способе натяжения потери от деформации формы в расчете не учитываются, так как они учтены при определении полного удлинения арматуры	-
6. Быстронатекающая ползучесть s6 для бетона:	при £ a;	-
а) подвергнутого тепловой обработке	при > a, где a, b - коэффициенты, принимаемые: a = 0,25 + 0,025 Rbp , но не более 0,8; b = 5,25 - 0,185 Rbp, но не более 2,5 и не менее 1,1; Rbp - принимается в МПа; sbp - определяются на уровне центров тяжести продольной арматуры S и S¢ с учетом потерь по поз. 1-5. При растягивающих напряжениях sbp потери s6 принимаются равными нулю. Для легкого бетона при передаточной прочности 11 МПа и ниже вместо множителя 34 принимается множитель 51
б) естественного твердения	Потери вычисляются по формулам поз. 6а с делением полученного результата ра коэффициент 0,85
Б. Вторые потери
7. Релаксация напряже­ний арматуры s7:
а) проволочной	-
б) стержневой	-	0,1 ssp - 20 (см. пояснения к поз. 1)
8. Усадка бетона s8	Бетон естественного твердения	Бетон, подвергнутый тепловой обработке при атмосферном давлении	Независимо от условий твердения бетона
тяжелого классов:
а) В35 и ниже
б) В40
в) В45 и выше
мелкозерни­стого групп:
г) А (на песке с Мк>2)	Потери определяются по поз. 8а,б с умножением на коэффициент 1,3
д) Б (на песке с Мк≤2)	Потери определяются по поз. 8а с умножением на коэффициент 1,5
е) В (автоклавного твердения)	Потери определяются по поз. 8а,б,в как для тяжелого бетона естественного твердения
легкого при мелком заполнителе:
ж) плотном
з) пористом
9. Ползучесть бетона s9 :
а) тяжелого и легкого при плотном мелком заполнителе	при £ 0,75 ; при > 0,75 , где sbp - то же, что в поз. 6, но с учетом первых потерь; допускается не учитывать потери по поз. 6; a - коэффициент, принимаемый равным для бетона: подвергнутого тепловой обработке при атмосферном давлении - 1,00; естественного твердения - 1,17. При растягивающих напряжениях sbp потери s9 принимаются равными нулю
б) мелкозернистого групп:
А	Потери вычисляются по формулам поз. 9а с умножением полученного результата на коэффициент 1,3
Б	Потери вычисляются по формулам поз. 9а с умножением полученного результата на коэффициент 1,5
В	Потери вычисляются по формулам поз. 9а при a = 1,00
в) легкого при пористом мелком заполни­теле	Потери вычисляются по формулам поз. 9а с умножением полученного результата на коэффициент 1,2
10. Смятие бетона под витками спиральной или кольцевой арматуры (при диаметре конструкции до 3 м) s10	-	70 - 0,22 dext , где dext - наружный диаметр конструкции, см
11. Деформация обжатия стыков между блоками (для конструк­ций, состоящих из блоков) s11	-	, где n - число швов конструкции и оснастки по длине натягиваемой арматуры; Dl - обжатие стыка, принимаемое равным: для стыков, заполненных бетоном, - 0,3 мм; при стыковании насухо - 0,5 мм; l - длина натягиваемой арматуры, мм

П р и м е ч а н и е. Потери предварительного напряжения в напрягаемой арматуре S' определяются так же, как и в арматуре S.

Общая величина потерь при определении предельного напряжения, как правило, составляет не менее 100 МПа. Вследствие потерь начальная величина предварительного напряжения высокопрочной проволоки или арматурных канатов снижается на 25…35 %, а стержневой арматуры – на 30…45 %.

Для уменьшения потерь предварительного напряжения рекомендуются следующие мероприятия:

1. ограничить расход цемента за счёт повышения его марки, так как с повышением расхода цемента повышаются потери напряжения в арматуре от усадки и ползучести бетона,

2. снизить В/Ц бетона за счет применения водоредуцирующих добавок, что уменьшает усадочные деформации,

3. передачу напряжения на бетон осуществлять при передаточной прочности бетона не менее 70% от марочной, обжатие недостаточно прочного бетона приводит к увеличению потерь напряжения вследствие повышенной ползучести,

4. делать временную перетяжку (на 5 .7 минут) высокопрочной проволоки или канатов на 10 % превышающую величину проектного усилия натяжения арматуры механическим способом, что снижает релаксационные потери напряжения,

5. применять на стендовых линиях с натяжением арматуры на упоры двух ступенчатый подъём температуры при тепловлажностной обработке,

6. при тепловой обработке преднапряжённых железобетонных конструкций в силовых формах ограничить скорость подъёма температуры до 20 ^о/час для уменьшения выгиба формы вследствие разности температур между быстро нагревающейся формой и натянутой арматуры,

7. не допускать двуступенчатый подъём температуры при изготовлении жбк в силовых формах, так как опережающее расширение формы на второй ступени подъёма температуры может нарушить анкеровку арматуры в частично затвердевшем бетоне; по этой же причине следует сократить время загрузки не остывших камер тепловой обработки силовыми формами,

8. не допускать перерывов бетонирования на длинных стендах, так как в изделиях, изготовленных последними, потери предварительного напряжения арматуры при тепловой обработке увеличиваются из-за снижения потерь в ранее отформованных жбк.

3.7 Контроль величины предварительного напряжения арматуры.

Организация контроля. При изготовлении предварительно напряженных железобетонных изделий контроль величины напряжения арматуры обязателен и состоит в сопоставлении действительных значений предварительного напряжения с установленными в рабочих чертежах или стандартах изделий. В рабочих чертежах или стандартах должны быть указаны:

– проектное значение предварительного напряжения s_sp, МПа,

– величина допускаемых отклонений предварительного напряжения, р, МПа, принятая при расчете конструкций.

Заданная точность натяжения арматуры должна обеспечиваться проведением технологического и приемочного контроля.

Технологический контроль проводится путем проверки основных параметров процесса заготовки и натяжения стержней. Выбор параметров контроля зависит от принятого способа натяжения арматуры. При механическом натяжении арматуры по одному стержню контролируется усилие натяжения по показаниям манометра гидродомкрата или динамометра, включенного в силовую цепь напрягаемого стержня. Кроме того конролируется величина удлинения арматуры. При механическом групповом натяжении арматуры помимо контроля общего усилия натяжения и удлинения выборочно контролируется длина арматурных заготовок между опорными поверхностями концевых анкеров и расстояние между наружными гранями упоров.

При электротермическом натяжении арматуры технологический контроль включает выборочный контроль длины арматурной заготовки между опорными поверхностями концевых анкеров и опорных поверхностей упоров, температуры нагрева (чаще всего по удлинению), состояния токоподводящих контактов и усилия их прижима к арматурному стержню. Кроме того, не реже одного раза в квартал контролируются: деформативность форм, смещение анкеров после натяжения, размеры кондукторов для установки анкеров. Технические характеристики некоторых измерительных устройств для контроля длины арматурных заготовок, расстояния между упорами и размера кондуктора приведены в табл. 40

Таблица 40

Основные технические характеристики измерительных устройств для контроля линейных размеров

Приемочный контроль является основным видом контроля, определя-ющим фактическую точность натяжения арматуры. При электротерми-ческом и термомеханическом способах напряжения контроль проводится после остывания арматуры до температуры окружающего воздуха. Приемочный контроль осуществляется приборами трех типов, отвечающими требованиям ГОСТ 22362 и работающих по принципам:

– измерения усилий поперечной оттяжки напряженной арматуры (оттяжные динамометры),

– измерения периода установившихся колебаний напряженной арматуры (приборы частотного типа – периодомеры),

– измерения усилий натяжения арматуры с помощью концевых динамометров, включаемых непосредственно в силовую цепь напрягаемых стержней.

Технические характеристики приборов для контроля напряжения арматуры приведены в табл. 41 и 42.

Таблица 41

Технические характеристики частотных приборов

Таблица 42

Техническая характеристика арматурных динамометров

Допускается применять кроме указанных другие типы приборов, отвечающих требовниям ГОСТ 22362 и прошедших метрологическую аттестацию, а также проверку или градуировку по утвержденным государственными метрологическими службами методикам. Контроль усилия натяжения проволочной и стержневой арматуры диаметром 5…22 мм и длиной до 18 м включительно, напрягаемой механическим или электротермическим способами на упоры форм или поддонов, можно осуществлять приборами частотного типа, предпочтение следует отдавать приборам с прямым отсчетом результатов измерений.

При применении приборов частотного типа должно быть исключено касание контролируемой арматуры сетками, закладными деталями, элементами форм, препятствующими свободным колебаниям стержней. Если указанное условие обеспечить невозможно, то контроль может осуществляться приборами динамометрического типа.

Контроль усилия натяжения стержневой арматуры диаметром более 22 мм следует производить оттяжными динамометрами типа ПРД или ПИН-10 на базе формы (расстояние между упорами), а также концевыми динамометрими типа АКД. Контроль усилия натяжения проволочной арматуры, напрягаемой электротермическим и электротермомеханическим способами, а также проволочной или стержневой продольной напрягаемой арматуры труб, вибрированных и центрифугированных опор ЛЭП, снабженных спиралью или каркасами косвенного армирования, независимо от способа натяжения следует производить приборами с собственной базой типа ПИН-5, ПИН-8 или ПИН-10. Контроль усилий натяжения проволочной или стержневой арматуры, напрягаемой механическим способом (групповым или по одному стержню) на стендах или силовых формах, рекомендуется проводить с помощью концевых арматурных динамометров типа АКД, при этом технологический контроль является одновременно и приемочным. С целью обеспечения возможности контроля изделий различной номенклатуры на предприятии рекомендуется иметь приборы разных типов. Приборы должны проходить регулярную проверку или градуировку по утвержденной методике в организациях, имеющих на это право. Период поверки или градуировки приборов устанавливается при их первичной аттестации и не должен превышать одного года.

Измерения величины предварительного напряжения арматуры приборами частотного типа проводится по следующей методике:

– в средней части контролируемой арматуры устанавливается датчик колебаний,

– производится плавный толчок или удар по арматурному стержню,

– нажимается кнопка «пуск» на передней панели прибора после чего через 1…7 с на цифровом табло отображается значение величины периода колебаний, а в приборах с прямым отсчетом – значение величины напряжения в контролируемой арматуре.

Способ возбуждения колебаний контролируемого стержня, величина допускаемой погрешности установки датчика колебаний, а также зависимость для перевода периода колебаний в величину напряжения арматуры должны приниматься в соответствии с инструкцией по эксплуатации применяемого прибора. В прибор с прямым отсчетом перед началом измерений необходимо ввести значения длины и диаметра контролируемой арматуры.

Измерения усилия натяжения арматуры оттяжными динамометрами проводятся по следующей методике:

– приборы, проводящие оттяжку арматуры на базе формы (ПРД, ПИН-10), устанавливаются в середине длины контролируемого стержня; смещение места установки прибора от середины стержня не должно превышать 2 %,

– приборы с собственной базой измерения (ПИН-5, ПИН-8, ПИН-10) устанавливаются на любом свободном участке контролируемого стержня,

– длина свободного участка должна быть на 0,1 м больше базы прибора. На этом участке контролируемого стержня не допускается наличие сварных или иных стыков и соединений,

– вращением натяжного винта (ПРД, ПИН-10) либо эксцентриком (ПИН-5, ПИН-8, ПИН-10) задается необходимая величина оттяжки арматуры,

– результат измерения считывается с цифрового табло (ПИН-8, ПИН-10) или по шкале индикатора часового типа (ПРД),

– перевод показаний приборов в величину усилия натяжения арматуры производится по градуировочным зависимостям,

– в прибор с прямым отсчетом (ПИН-10) перед началом измерений необходимо ввести значение диаметра контролируемой арматуры.

Измерения силы натяжения арматуры концевыми динамометрами обеспечивают наибольшую оперативность и достоверность контроля. Концевые динамометры могут устанавливаться на натяжных тягах или траверсах стендов и силовых форм, а также использоваться в составе гидродомкратов и других силовых устройств. При этом отпадает необходимость в периодической градуировке гидродомкратов.

Контроль величины предварительного напряжения арматуры должен проводится выборочными методами в форме статистического приемочного контроля или статистического регулирования. Отклонения средних напряжений в арматуре изделий от заданных в проекте не должны превышать:

– для изделий 1 категории трещиностойкости, стропильных и подстропильных балок и ферм с проволочной преднапряженной арматурой, ребристых плит покрытий длиной 12 м и более с проволочной преднапряженной арматурой –минус 5 % и плюс 10 %,

– для ребристых плит покрытия и перекрытия, стропильных и подстропильных балок и ферм, ригелей, прогонов со стержневой арматурой, а также пустотных и сплошных плоских плит перекрытия с проволочной арматурой – + 10 %,

– для пустотных и сплошных плоских плит покрытий и перекрытий со стержневой арматурой при специальном обосновании предельные отклонения могут составлять + 15 %.

Оценка результатов измерений величины предварительного напряжения арматуры.Применяемая методика контроля должна обеспечивать 95% доверительную вероятность величины предварительного напряжения арматуры. Среднее напряжение арматуры s_spопределяется как среднее арифметическое значение измерений в n стержнях. Границы, в которых находится средняя величина с вероятностью 95 %, определяются:

s_sp – 2S/ £ s_sp £ s_sp + 2S/ ,

где S – среднеквадратичное отклонение:

S =

Величина 2S не должна превышать предельно допускаемые отклонения величины напряжения арматуры. Для определения минимального числа измерений замеряется натяжение арматуры во всех изделиях подряд до тех пор, пока общее число измерений будет не менее 50, затем рассчитывается среднее значение напряжения, среднеквадратичное отклонение, коэффициент вариации (V) величины напряжения в %:

V = 100S/s_sp,

а также мера сложности достоверной оценки по которой устанавливается число измерений n (рис.67 ):

f = V/x,

где x – допустимая ошибка в оценке измеряемого напряжения, в %.

Рис.67 График определения необходимого числа измерений.