32.Влияет ли преднапряжение на прочность конструкций?
Прямо, непосредственно – нет. Из рис. 15 видно, что после образования трещин вся растягивающая сила N воспринимается только арматурой. Ее несущая способностьNsu = RsAsи определяет прочность элемента, независимо от того, был он преднапряженным или нет.
33. Почему в качестве напрягаемой арматуры не применяют “мягкую” сталь?
Не потому, что она “мягкая“, а потому, что у нее низкая прочность. Если ее натянуть даже до предела текучести, то со временем от воздействия усадки, ползучести бетона и других причин (см. вопрос 40) от преднапряжения почти ничего не останется, арматура “потеряет” свои начальные напряжения почти полностью. Тем не менее “мягкую” сталь класса А-III можно использовать в качестве преднапряженной арматуры, если ее заранее натянуть (вытянуть) до напряжений 450…500 МПа, превышающих предел текучести, а затем отпустить. После такой процедуры прежняя площадка текучести исчезает, а новая, очень небольшая площадка находится примерно на 1/3 выше прежней (рис. 16). Такая сталь называется “сталью, упрочненной вытяжкой” и обозначается А-IIIв.
Рис.
15 Рис. 16
Рис. 17
34. Почему в обычных конструкциях не применяют “твердую” сталь?
У “твердых” (высокопрочных) сталей расчетные сопротивления достигают 1000 МПа и более, в то время как при допустимом раскрытии трещин на ширину 0,2...0,3 мм напряжения в арматуре составляют всего 250...350 МПа. Ясно, что при таких напряжениях прочностные возможности высокопрочной арматуры используются слабо, поэтому ее применение попросту неэффективно.
35. Не снижается ли прочность напрягаемой арматуры в результате ее натяжения?
На первый взгляд, должна снижаться: ведь к началу приложения внешней нагрузки арматура уже натянута и часть своей прочности успела использовать. В действительности дело обстоит иначе. При передаче на бетон силы обжатия Р арматура и бетон совместно укорачиваются, поэтому в арматуре растягивающее усилие уменьшается на величинуР, а бетон обжимается силойNb = P – P. Чтобы восстановить исходное состояние, к железобетонному элементу нужно приложить внешнюю растягивающую силуN = Nb + P, т.е.N = P(рис. 17). Следовательно, прочность арматуры сохраняется.
36. Чем ограничивается величина преднапряжения арматурыsp?
Верхний предел sp ограничивается расчетным сопротивлением стали для 2-й группы предельных состоянийRs,ser(численно равным нормативному сопротивлениюRsn). При этом, чтобы избежать обрыва арматуры при случайном ее перенапряжении, учитывается возможное отклонениерпроектной величиныsp, поэтомуsp Rs,ser р. Другой предел ограничивается величиной 0,3Rs,ser + p, ниже которого преднапряжение бессмысленно. Значениярданы в Нормах проектирования.
37. Как натягивают арматуру?
Натягивают механическим (гидродомкраты, грузы, рычаги) или электротермическим методами. Сущность второго состоит в следующем: заготавливают стержни определенной, точно выверенной длины с анкерами по концам (см. вопрос 39), нагревают их сильным током до температуры не выше 350…400оС (иначе произойдет разупрочнение стали). При нагреве стержни удлиняются и в таком состоянии их закрепляют на упорах. В процессе охлаждения стержни стремятся укоротиться, т.е. вернуться в исходное состояние, но упоры этому препятствуют – в результате, в арматуре возникают растягивающие напряжения.