P.Л.MAИЛЯН, Д.Р.МАИЛЯН, д-ра техн. наук, профессора, М.В.ЯКОКУТОВ инж. (Ростовский государственный строительный ун-т), Снижение расхода стали при предварительном сжатии высокопрочной арматуры сжатой зоны изгибаемых элементов
Предварительное сжатие высокопрочной стержневой арматуры сжатой зоны изгибаемых железобетонных элементов позволяет значительно увеличить предельные напряжения в арматуре при разрушении сжатого бетона, что приводит к снижению ее расхода.
Авторами разработана технология изготовления элементов с предварительно сжатой арматурой без нарушения ее сцепления с бетоном [1], а также технология изготовления железобетонных элементов с комбинированным преднапряжением, при котором арматура S подвергается предварительному сжатию, а арматура S — предварительному растяжению [2].
В НИИЖБе [3] были выполнены численные эксперименты, в которых расчет железобетонных балок прямоугольного сечения с предварительно напряженной арматурой S и S выполнялся по СНиП 2.03.01-84 без учета некоторых особенностей при предварительном сжатии арматуры S. Это относится, в частности, к методам определения потерь преднапряжений в арматуре S от кратковременной и длительной ползучести растянутого бетона, усадки бетона, которая повышает сжимающие напряжения в арматуре S, и др.
С целью определения влияния на расход арматуры различных комбинаций преднапряжения арматуры S и S выполнялся по СНиП 2.03.01-84 без учета некоторых особенностей при предварительном сжатии арматуры S. Это относится, в частности, к методам определения потерь преднапряжений в арматуре S от кратковременной и длительной ползучести растянутого бетона, усадки бетона, которая повышает сжимающие напряжения в арматуре S, и др.
С целью определения влияния на расход арматуры различных комбинаций преднапряжения арматуры S и S в РГСУ был выполнен на ЭВМ обширный численный эксперимент. При этом в программе расчета балок с предварительно сжатой арматурой S учтены результаты экспериментов [4].
В качестве объекта исследования были приняты железобетонные балки сечением 30x60 см из бетона классов В20, В25, В30 и В40 с арматурой как растянутой, так и сжатой зон классов А-V и А-VI. Отношение площадей сечения арматуры сжатой и растянутой зон составляло А = 0,25 и 0,5.
Были приняты следующие комбинации преднапряжений арматуры
Результаты численных экспериментов показали, что предварительное сжатие арматуры S позволяет существенно уменьшить ее расход, степень снижения которого зависит от ряда факторов.
Одним из основных факторов является отношение с его возрастанием влияние предварительного сжатия арматуры S на снижение расхода арматуры увеличивается (рис1). При заданном значении с = A Sf/Asp = = A JAs степень снижения суммарного расхода арматуры при ее предварительном напряжении в сравнении с элементом с такой же арматурой, но без преднапряжения составит (Ахр+А sp)/(A+A) = AsJAs = А /А s. С уменьшением момента снижаются потребное сечение арматуры S и S, отношение и степень влияния преднапряжения на уменьшение расхода арматуры.
Значительное влияние оказывает также отношение. С его уменьшением при одинаковом значении момента М отношение и степень снижения расхода арматуры при ее преднапряжении возрастают. Так, при М= 750 кНм при 6-й комбинации преднапряжений при A Sf/A = 0,5 расход арматуры снижается на 22% Если же принять одинаковым то результат будет противоположным, так как при уменьшении A IA снизится момент. На-
Выводы
1. Путем комбинированного пред- напряжения высокопрочной стержневой арматуры изгибаемых железобетонных элементов, при котором арматура S сжатой зоны балок подвергается предварительному сжатию, а арматура S растянутой зоны — предварительному растяжению, достигается значительная экономия арматурной стали. Большая часть получаемого экономического эффекта обеспечивается за счет предварительного сжатия арматуры S.
2. Влияние предварительного сжатия арматуры S на снижение суммарного расхода арматуры с повышением отношения возрастает. Наибольший эффект наблюдается при близком к 1.
3. При заданном значении момента с уменьшением отношении A sJAsp повышаются отношение и степень снижения расхода арматуры, вызванная ее преднапряжением.
4. С повышением класса бетона влияние преднапряжения на расход арматуры уменьшается.
Бетон и железобетон, 1999 №1