Предварительные напряжения арматуры

9.1.1 Предварительные напряжения арматуры σ _sp принимают не более 0,9 R_s,n для горячекатаной и термомеханически упрочненной арматуры и не более 0,8 R_s,n для холоднодеформированной арматуры и арматурных канатов.

9.1.2 При расчете предварительно напряженных конструкций следует учитывать снижение предварительных напряжений вследствие потерь предварительного напряжения - до передачи усилий натяжения на бетон (первые потери) и после передачи усилия натяжения на бетон (вторые потери).

При натяжении арматуры на упоры следует учитывать:

первые потери - от релаксации предварительных напряжений в арматуре, температурного перепада при термической обработке конструкций, деформации анкеров и деформации формы (упоров);

вторые потери - от усадки и ползучести бетона.

При натяжении арматуры на бетон следует учитывать:

первые потери - от деформации анкеров, трения арматуры о стенки каналов или поверхность конструкции;

вторые потери - от релаксации предварительных напряжений в арматуре, усадки и ползучести бетона.

9.1.3 Потери от релаксации напряжений арматуры Δσ _sp ₁ определяют по формулам:

для арматуры классов А600 - А1000 при способе натяжения:

механическом -	Δσ _sp ₁ = 0,1σ _sp - 20;	(9.1)
электротермическом -	Δσ _sp ₁ = 0,03σ _sp;	(9.2)

для арматуры классов В_р1200 - В_р1500, К1400, К1500, К1600 при способе натяжения:

механическом -	Δσ _sp ₁ = (0,22σ _sp / R_s,n - 0,1) × σ _sp;	(9.3)
электротермическом -	Δσ _sp ₁= 0,05σ _sp.	(9.4)

Здесь σ _sp принимается без потерь в мегапаскалях.

При отрицательных значениях Δσ _sp ₁принимают Δσ _sp ₁= 0.

При наличии более точных данных о релаксации арматуры допускается принимать иные значения потерь от релаксации.

9.1.4 Потери Δσ _sp ₂от температурного перепада Δ t °С, определяемого как разность температур натянутой арматуры в зоне нагрева и устройства, воспринимающего усилия натяжения при нагреве бетона, принимают равными

Δσ _sp ₂ = 1,25Δ t. (9.5)

При отсутствии точных данных по температурному перепаду допускается принимать Δ t = 65 °С.

При наличии более точных данных о температурной обработке конструкции допускается принимать иные значения потерь от температурного перепада.

9.1.5 Потери от деформации стальной формы (упоров) Δσ _sp ₃ при неодновременном натяжении арматуры на форму определяют по формуле

0138S10-03623

(9.6)

где п - число стержней (групп стержней), натягиваемых неодновременно;

Δ l - сближение упоров по линии действия усилия натяжения арматуры, определяемое из расчета деформации формы;

l - расстояние между наружными гранями упоров.

При отсутствии данных о конструкции формы и технологии изготовления допускается принимать Δσ _sp ₃ = 30 МПа.

При электротермическом способе натяжения арматуры потери от деформации формы не учитываются.

9.1.6 Потери от деформации анкеров натяжных устройств Δσ _sp ₄при натяжении арматуры на упоры определяют по формуле

(9.7)

где Δ l - обжатие анкеров или смещение стержня в зажимах анкеров;

l - расстояние между наружными гранями упоров.

При отсутствии данных допускается принимать Δ l = 2 мм.

При электротермическом способе натяжения арматуры потери от деформации анкеров не учитывают.

9.1.7 При натяжении арматуры на бетон потери от деформации анкеров натяжных устройств Δσ _sp ₄ определяют по формуле (9.7), в которой принимают Δ l = 2 мм, а потери от трения о стенки каналов или поверхность конструкции определяют по формуле

0138S10-03623

где е - основание натуральных логарифмов;

ω, δ - коэффициенты, определяемые по таблице 9.1;

х - длина участка от натяжного устройства до расчетного сечения, м;

θ - суммарный угол поворота оси арматуры, рад;

σ _sp - принимается без потерь.

Таблица 9.1

Канал или поверхность	Коэффициенты для определения потерь от трения арматуры
ω	δ при арматуре в виде
пучков, канатов	стержней периодического профиля
1 Канал:
с металлической поверхностью	0,0030	0,35	0,40
с бетонной поверхностью, образованный жестким каналообразователем		0,55	0,65
то же, гибким каналообразователем	0,0015	0,55	0,65
2 Бетонная поверхность		0,55	0,65

9.1.8 Потери от усадки бетона Δσ _sp ₅ при натяжении арматуры на упоры определяют по формуле

Δσ _sp ₅ = ε _b,sh × E_s, (9.8)

где ε _b,sh - деформации усадки бетона, значения которых можно приближенно принимать в зависимости от класса бетона равными:

0,0002 - для бетона классов В35 и ниже;

0,00025 - для бетона класса В40;

0,0003 - для бетона классов В45 и выше.

Для бетона, подвергнутого тепловой обработке при атмосферном давлении, потери от усадки бетона Δσ _sp ₅ вычисляют по формуле (9.8) с умножением полученного результата на коэффициент, равный 0,85.

Потери от усадки бетона Δσ _sp ₅при натяжении арматуры на бетон определяют по формуле (9.8) с умножением полученного результата независимо от условий твердения бетона на коэффициент, равный 0,75.

Допускается потери от усадки бетона определять более точными методами.

9.1.9 Потери от ползучести бетона Δσ _sp ₆ определяют по формуле

0138S10-03623

(9.9)

где φ _b,cr - коэффициент ползучести бетона, определяемый согласно 6.1.16;

σ _bpj - напряжения в бетоне на уровне центра тяжести рассматриваемой j- йгруппы стержней напрягаемой арматуры;

y_si - расстояние между центрами тяжести сечения рассматриваемой группы стержней напрягаемой арматуры и приведенного поперечного сечения элемента;

A_red, I_red - площадь приведенного сечения элемента и ее момент инерции относительно центра тяжести приведенного сечения;

μ _spj - коэффициент армирования, равный A_spj / A, где А и A_spj - площади поперечного сечения элемента и рассматриваемой группы стержней напрягаемой арматуры соответственно.

Для бетона, подвергнутого тепловой обработке, потери вычисляют по формуле (9.9) с умножением полученного результата на коэффициент, равный 0,85.

Допускается потери от ползучести бетона определять более точными методами.

Напряжения σ _spj определяют по правилам расчета упругих материалов, принимая приведенное сечение элемента, включающее площадь сечения бетона и площадь сечения всей продольной арматуры (напрягаемой и ненапрягаемой) с коэффициентом приведения арматуры к бетону α = E_s / E_b, согласно 9.1.10.

При σ _spj < 0 принимается Δσ _sp ₆ = 0 и Δσ _sp ₅= 0.

9.1.10 Полные значения первых потерь предварительного напряжения арматуры (по 9.1.3 - 9.1.6) определяют по формуле

(9.10)

где i - номер потерь предварительного напряжения.

Усилие предварительного обжатия бетона с учетом первых потерь равно:

0138S10-03623

(9.11)

где A_spj и σ _sp _{(1) j} - площадь сечения j -й группы стержней напрягаемой арматуры в сечении элемента и предварительное напряжение в группе с учетом первых потерь

σ _sp _{(1) j} = σ _spj - Δσ _sp _{(1) j},

Здесь σ _spj - начальное предварительное напряжение рассматриваемой группы стержней арматуры.

Полные значения первых и вторых потерь предварительного напряжения арматуры (по 9.1.3 - 9.1.8) определяют по формуле

(9.12)

Усилие в напрягаемой арматуре с учетом полных потерь равно

0138S10-03623

(9.13)

где

σ _sp _{(2) j} = σ _spj - Δσ _sp _{(2) j},

При проектировании конструкций полные суммарные потери Δσ _sp _{(2) j} для арматуры, расположенной в растянутой при эксплуатации зоне сечения элемента (основной рабочей арматуры), следует принимать не менее 100 МПа.

При определении усилия предварительного обжатия бетона Р с учетом полных потерь напряжений следует учитывать сжимающие напряжения в ненапрятаемой арматуре, численно равные сумме потерь от усадки и ползучести бетона на уровне этой арматуры.

При определении усилий обжатия с учетом ненапрятаемой арматуры на уровне ненапрягаемой арматуры, потери от ползучести на этом уровне принимают равными Δσ _spj ₆(σ _bs /σ _bp), где Δσ _spj ₆ - потери от ползучести для стержней напрягаемой арматуры, ближайшей к рассматриваемой ненапрягаемой арматуре; σ _bs и σ _bp - напряжения в бетоне на уровне рассматриваемой ненапрягаемой и напрягаемой арматуры соответственно.

9.1.11 Предварительные напряжения в бетоне σ _bр при передаче усилия предварительного обжатия Р ₍₁₎, определяемого с учетом первых потерь, не должны превышать:

если напряжения уменьшаются или не изменяются при действии внешних нагрузок - 0,9 R_bp,

если напряжения увеличиваются при действии внешних нагрузок - 0,7 R_bp.

Напряжения в бетоне σ _bр определяют по формуле

0138S10-03623

(9.14)

где P ₍₁₎ - усилие предварительного обжатия с учетом первых потерь;

М - изгибающий момент от внешней нагрузки, действующий в стадии обжатия (собственный вес элемента);

у - расстояние от центра тяжести сечения до рассматриваемого волокна;

е_ор - эксцентриситет усилия Р ₍₁₎относительно центра тяжести приведенного поперечного сечения элемента;

9.1.12 Длину зоны передачи предварительного напряжения на бетон для арматуры без дополнительных анкерующих устройств определяют по формуле

(9.15)

но не менее 10 d_s и 200 мм, а для арматурных канатов также не менее 300 мм.

В формуле (9.15):

σ _sp - предварительное напряжение в напрягаемой арматуре с учетом первых потерь;

R_bond - сопротивление сцепления напрягаемой арматуры с бетоном, отвечающее передаточной прочности бетона и определяемое согласно 10.3.24;

A_s, u_s - площадь и периметр стержня арматуры.

Передачу предварительного напряжения с арматуры на бетон рекомендуется осуществлять плавно.