9.1.1 Předpínací výztuž σsp neberte více než 0,9Rs,n pro za tepla válcovanou a termomechanicky zpevněnou výztuž a ne více než 0,8Rs,n pro za studena deformovaná výztužná a výztužná lana.
9.1.2 Při výpočtu předpjatých konstrukcí je třeba vzít v úvahu snížení předpětí v důsledku ztrát předpětí – před přenosem tahových sil na beton (první ztráty) a po přenosu tahových sil na beton (druhé ztráty).
Při napínání výztuže na dorazech je třeba vzít v úvahu následující:
první ztráty jsou z relaxace předpětí ve výztuži, teplotního rozdílu při tepelném zpracování konstrukcí, deformace kotev a deformace tvaru (dorazů);
druhé ztráty jsou způsobeny smršťováním a dotvarováním betonu.
Při napínání výztuže na beton je třeba vzít v úvahu následující:
první ztráty jsou z deformace kotev, tření výztuže o stěny kanálů nebo povrch konstrukce;
druhé ztráty jsou způsobeny uvolněním předpětí ve výztuži, smršťováním a dotvarováním betonu.
9.1.3 Ztráty z relaxace napětí výztuže Δσsp1 určeno podle vzorců:
pro výztuž tříd A600 – A1000 s tahovou metodou:
pro armatury třídy Bр1200 – Vр1500, K1400, K1500, K1600 s napínací metodou:
Zde σsp je přijímán bez ztráty v megapascalech.
Pro záporné hodnoty Δσsp1 vzít Δσsp1 = 0.
Pokud jsou k dispozici přesnější údaje o relaxaci výztuže, je povoleno akceptovat jiné hodnoty ztrát v důsledku relaxace.
9.1.4 Ztráty Δσsp2 z teplotního rozdílu Δt °C, definovaný jako teplotní rozdíl mezi napínanou výztuží v ohřívací zóně a zařízením, které přijímá tahové síly při ohřevu betonu, se považuje za rovný
Při absenci přesných údajů o teplotním rozdílu je dovoleno vzít Δt = 65 °C.
Pokud jsou k dispozici přesnější údaje o teplotním ošetření konstrukce, je povoleno akceptovat jiné hodnoty ztrát vlivem teplotních změn.
9.1.5 Ztráty deformací ocelové formy (dorazy) Δσsp3 v případě nesoučasného tahu výztuže na bednění se určí podle vzorce
kde п – počet tyčí (skupin tyčí) napnutých nesoučasně;
Δl – sbíhavost dorazů podél linie působení tahové síly výztuže, určená z výpočtu tvarové deformace;
l – vzdálenost mezi vnějšími okraji dorazů.
Při absenci údajů o konstrukci formy a výrobní technologii je povoleno vzít Δσsp3 = 30 MPa.
Při elektrotermickém způsobu napínací výztuže se nepočítá se ztrátami z tvarové deformace.
9.1.6 Ztráty deformací kotev tahových zařízení Δσsp4 při napínání výztuže na dorazech je určeno vzorcem
kde ∆l – stlačení kotev nebo posunutí tyče v kotevních svorkách;
l – vzdálenost mezi vnějšími okraji dorazů.
Při absenci dat je povoleno přijmout Δl = 2 mm.
Při elektrotermickém způsobu napínací výztuže se nezohledňují ztráty z deformace kotev.
9.1.7 Při napínání výztuže na beton ztráty z deformace kotev tahových zařízení Δσsp4 určeno vzorcem (9.7), ve kterém berou Δl = 2 mm a ztráty třením o stěny kanálů nebo povrch konstrukce jsou určeny vzorcem
kde е – základ přirozených logaritmů;
ω, δ – koeficienty stanovené podle tabulky 9.1;
X – délka úseku od napínacího zařízení po konstrukční úsek, m;
θ – celkový úhel natočení osy výztuže, rad;
σsp – přijat bez ztráty.
Kanál nebo povrch
Koeficienty pro stanovení ztrát výztuže třením
δ s výztuhou ve tvaru
periodické profilové tyče
s kovovým povrchem
s betonovým povrchem, tvořeným tuhým formovačem kanálů
stejný, flexibilní formovač kanálů
2 Betonový povrch
9.1.8 Ztráty smršťováním betonu Δσsp5 při napínání výztuže na dorazech je určeno vzorcem
kde εb,sh – smršťovací deformace betonu, jejichž hodnoty lze v závislosti na třídě betonu přibližně považovat za rovné:
0,0002 – pro beton třídy B35 a nižší;
0,00025 – pro beton třídy B40;
0,0003 – pro beton třídy B45 a vyšší.
Pro beton podrobený tepelnému zpracování při atmosférickém tlaku ztráty způsobené smršťováním betonu Δσsp5 vypočítané pomocí vzorce (9.8) vynásobením výsledku koeficientem rovným 0,85.
Ztráty smršťováním betonu Δσsp5 při napínání výztuže na beton se určuje podle vzorce (9.8) se získaným výsledkem vynásobeným, bez ohledu na podmínky tuhnutí betonu, koeficientem rovným 0,75.
Je povoleno určit ztráty ze smršťování betonu pomocí přesnějších metod.
9.1.9 Ztráty dotvarováním betonu Δσsp6 určeno vzorcem
kde φb,cr – součinitel dotvarování betonu stanovený v souladu s 6.1.16;
σbpj – napětí v betonu v úrovni těžiště uvažovaného j-skupina předpjatých výztužných prutů;
ysi – vzdálenost mezi těžišti průřezu uvažované skupiny prutů předpínací výztuže a redukovaným průřezem prvku;
Ačervený, Ičervený – plocha redukovaného úseku prvku a jeho moment setrvačnosti vzhledem k těžišti redukovaného úseku;
μspj – koeficient vyztužení rovný Aspj/AKde А и Aspj – průřezová plocha prvku a uvažovaná skupina tyčí předpínací výztuže, resp.
Pro beton podrobený tepelnému zpracování se ztráty vypočítají pomocí vzorce (9.9) vynásobením výsledku koeficientem rovným 0,85.
Je povoleno určit ztráty z dotvarování betonu pomocí přesnějších metod.
Napětí σspj určeno podle pravidel pro výpočet elastických materiálů, přičemž se vezme redukovaný průřez prvku, včetně plochy průřezu betonu a plochy průřezu veškeré podélné výztuže (předpjaté i nepředpjaté) se součinitelem redukce výztuže do betonu α = Es/Eb, dle 9.1.10.
9.1.10 Celkové hodnoty prvních ztrát předpětí výztuže (podle 9.1.3 – 9.1.6) jsou určeny vzorcem
kde i – počet ztrát předpětí.
Předtlaková síla betonu, s přihlédnutím k prvním ztrátám, se rovná:
kde Aspj a σsp(1)j – průřezová plocha j-skupina prutů předpínací výztuže v řezu prvku a předpětí ve skupině zohledňující první ztráty
Zde σspj – počáteční předpětí uvažované skupiny prutů výztuže.
Celkové hodnoty první a druhé ztráty předpětí výztuže (podle 9.1.3 – 9.1.8) jsou určeny vzorcem
Síla v předpjaté výztuži se při zohlednění celkových ztrát rovná
Při navrhování konstrukcí celkové celkové ztráty Δσsp(2)j pro výztuž umístěnou v zóně úseku prvku (hlavní pracovní výztuže) napínané během provozu by měla být odebírána minimálně 100 MPa.
Při stanovení předtlakové síly betonu Р při zohlednění celkových ztrát napětí je nutné vzít v úvahu tlaková napětí v nenapjaté výztuži, číselně rovnající se součtu ztrát smršťováním a dotvarováním betonu na úrovni této výztuže.
Při stanovení tlakových sil s uvážením nepředpjaté výztuže na úrovni nepředpjaté výztuže se ztráty z dotvarování na této úrovni berou jako Δσspj6(σbs/σbp), kde Δσspj6 – ztráty z dotvarování pro pruty předpjaté výztuže nejblíže uvažované nepředpjaté výztuži; σbs a σbp – napětí v betonu na úrovni uvažované nepředpjaté, resp. předpjaté výztuže.
9.1.11 Předpětí v betonu σbр při přenosu předkompresní síly Р(1), stanovená s ohledem na první ztráty by neměla překročit:
pokud napětí klesají nebo se nemění působením vnějších zatížení – 0,9Rbp,
pokud se napětí zvýší působením vnějších zatížení – 0,7Rbp.
Napětí v betonu σbр určeno vzorcem
kde P(1) – síla před stlačováním zohledňující první ztráty;
М – ohybový moment od vnějšího zatížení působícího ve fázi stlačení (vlastní hmotnost prvku);
y – vzdálenost od těžiště úseku k příslušnému vláknu;
еop – silová excentricita Р(1) vzhledem k těžišti zmenšeného průřezu prvku;
9.1.12 Délka zóny přenosu předpětí do betonu pro vyztužení bez dalších kotevních zařízení je určena vzorcem
ale ne méně než 10ds a 200 mm au výztužných lan také minimálně 300 mm.
σsp – předpětí v předpjaté výztuži s přihlédnutím k prvním ztrátám;
Rdluhopis – adhezní odolnost předpínací výztuže k betonu odpovídající přenosové pevnosti betonu a stanovená podle 10.3.24;
AsVs – plocha a obvod výztužné tyče.
Doporučuje se plynule přenášet předpětí z výztuže na beton.
Je známo, že beton dokonale odolává tlakovému zatížení, ale zhroutí se při 10% hodnot podobných tahových zatížení. Beton v deskách je vyztužen rámem s vlnitými ocelovými tyčemi pro zvýšení schopnosti odolávat napětí.
Proč je vyžadována předpjatá výztuž?
Výztuž ve výrobcích může být nepředpjatá nebo předepjatá. První typ plní funkci pasivní výztuže – nefunguje, dokud se deska neprohne vlastní tíhou nebo vlivem bočního zatížení. Teprve v tomto okamžiku spodní výztužné pruty odolávají tahu, ale beton již dostane svůj podíl tahu a bude reagovat sítí malých trhlin.
Aby se zabránilo jejich vzhledu a zvýšila se pevnost desky při zatížení ohybem, jsou výztužné konstrukce při výrobě betonových desek předepnuty. Železobeton s napnutou výztuží je neustále v aktivním stavu.
Napěťové síly stlačující desku v axiálním směru kompenzují provozní síly způsobené její vlastní tíhou a zatížením. V namáhané desce k praskání prakticky nedochází, snese vyšší zatížení než deska nepředepjatá. Navíc je namáhaná deska vyrobena tenčí (140 mm místo 170), což snižuje spotřebu betonu.
Napětí předpínací výztuže
Při výrobě desek (silniční desky, podlahové desky, letištní desky) se používá metoda nazývaná napětí na dorazech. Spočívá v tom, že výztužné tyče, uložené ve formě před litím betonu, jsou vystaveny tahu. To se provádí dvěma způsoby:
- mechanické;
- elektrotermální;
- kombinované, kombinující oba předchozí.
Při mechanickém způsobu se tyče kotví a natahují pomocí hydraulických zvedáků. Beton se nalije do formy, zhutní a vytvrdí, dokud nedosáhne 70% pevnosti. Poté se svorky odstraní a tažná síla tyčí se přenese na beton přes kotvy a zvlnění. Výrobkem se stává deska s předpjatou výztuží.
Elektrotermální metoda zahrnuje průchod vysokého proudu tyčemi. Jeho působením se zahřívají a prodlužují podél osy. V tomto okamžiku se beton nalije. Po zavadnutí a vytvrdnutí se proud vypne, tyče vychladnou, ale přilnavost k betonu brání jejich zkracování, takže se výztuž namáhá.
V průmyslu se častěji používá elektrotermická metoda, protože je jednodušší.
Kotvení předpjaté výztuže
Kotvení nebo instalace kotevních prvků na tyče se provádí pomocí:
- za studena lisované podložky;
- pěchované hlavy získané zahřátím a zploštěním konců tyčí;
- svařované cylindrické šortky;
- drátěné spirály;
- inventární klipy.
Požadavky na předpjatou výztuž
Pro výrobu předpjatých železobetonových konstrukcí se používají speciální typy betonářské oceli, které mají vysoké hodnoty provozního napětí (od 5000 do 7200 kgf/cm²). Seznam těchto materiálů zahrnuje betonářské oceli:
- A600, A600S a At600S – 5400 kgf/cm²;
- A800 a At800 – 6000 kgf/cm²;
- A800 a At800 – 7200 kgf/cm² a další.
Třídy oceli pro předpjatou výztuž jsou stanoveny regulačními dokumenty, podle kterých se výrobky vyrábějí, zejména GOST 25912-2015 a další. Výpočet napjaté výztuže se provádí při návrhu výrobku. Odchylky naměřených napětí od návrhových hodnot by neměly překročit 10%.
Železobetonové výrobky s předpjatou výztuží jsou hlavními konstrukčními prvky letišť, vícepodlažních a výškových budov a rozsáhlých konstrukcí. Například v našem sortimentu jsou k dispozici libovolné podlahové desky podle vašeho výběru.
