Усиление опорных участки балок

Как создают предвари­тельное напряжение в шпренгелях и затяжках?

Усилие предварительного натя­жения создают взаимным сближе­нием (стягиванием) ветвей шпренгеля или затяжки с помощью стяж­ных болтов на величину а, по кото­рой контролируют и величину са­мого усилия N. Как видно из рис. 11, а/b = tgα = i, тогда абсолютные деформации , относительные деформации ε=δ/I, а величина предварительного напря­жения σ_sp=εЕ, где Σb — суммар­ная длина участков перегиба, Е — модуль упругости стали. Отсюда N_sp = σ_spA_s, а усилие в стяжном болте V = 2Ni (схема "А") или V= Ni (схема "Б"). Проектное значение i назна­чается больше расчетного на 0,01 — величину, необходимую для вы­борки слабины ветвей.

Ветви можно натягивать также с помощью домкратов и нарезных муфт, но в последнем случае для контроля величины σ_sp необходимо применять специальные приборы (а не динамометрические ключи, ко­торые дают слишком большую по­грешность). Независимо от спосо­бов натяжения, величина предвари­тельного напряжения σ_sp не должна превышать 0,9R_sn для мягкой стали (имеющей физический предел те­кучести) и 0,7R_sn для высокопрочной стали. Максимальные напряжения в стержнях шпренгеля или затяжки (после вычета потерь напряжений и добавления напряжений от допол­нительно приложенной нагрузки) должны быть не более 0,8R_s

Один из способов — вышепри­веденное усиление шпренгелями, при котором уменьшаются попереч­ные силы и происходит разгружение опорных участков (рис. 12). Дру­гой — устройство дополнительных выносных опор на некотором расстоянии от существующих. Опоры устанавливают при частично или полностью снятой полезной нагруз­ке, после восстановления которой однопролетная, например, балка начинает работать как двух- или трехпролетная. В связи с этим рас­четные усилия в ней, включая опор­ные реакции, определяют при двух расчетных схемах (до и после уст­ройства выносных опор), а затем суммируют. Такой прием позволяет частично разгрузить существующие опоры, следовательно, разгрузить и опорные участки (а заодно и пролетные). В качестве усиливающих конструкций здесь используют двухконсольные балки (рис. 12), подко­сы, подпруги, кронштейны и т.п. эле­менты. Если разгрузить железобе­тонные балки невозможно, то в уси­ливающих конструкциях создают преднапряжение: оттягивают их концы кни­зу упорными болтами, домкратами или грузами, в результате чего на балки действуют разгружающие силы F.

Третий — наиболее распростра­ненный способ — устройство внеш­ней поперечной арматуры (хомутов). Как показали опыты, без предвари­тельного напряжения такая армату­ра практически не работает и проч­ность наклонных сечений не увели­чивает — даже если она установ­лена при полностью снятой нагруз­ке. Предварительное напряжение хо­мутов обычно создают затягивани­ем концевых гаек, электронагревом (в обоих случаях с контролем на­пряжений по удлинению стержней) или попарным их сближением с по­мощью стяжных болтов (см. рис. 13). Предварительное напряжение создает в опорных уча­стках поперечные сжимающие на­пряжения σ_у, которые не только зна­чительно разгружают внутреннюю поперечную арматуру, но повыша­ют также сопротивление сжатого бе­тона срезу и трещиностойкость са­мих наклонных сечений. Практичес­кий расчет тогда сводится к опре­делению диаметра и шага внешних хомутов, рассматриваемых в каче­стве обычной поперечной армату­ры (при наличии наклонных трещин их расчетное сопротивление снижа­ется на 25%).

Как следует из приведенного описания, первые два способа из­меняют расчетную схему, третий — увеличивает несущую способность сечений.