Коррозия и защитный слой б-на

Коррозия ж.б.к зависит от условий эксплуатации и по этому признаку СНБ устанавливает классы по условиям эксплуатации, в которых перечислены все возможные виды коррозии ж.б.к.:

1.действие Cl;

2.карбонизация бетона;

3.МРЗ;

4.химические и биологические воздействия.

Коррозия бетона зависит прочности и плотности, свойств цемента и агрессивности среды.

Коррозия арматуры зависит от недостаточного содержания цемента, наличия в нем вредных добавок, чрезмерного раскрытия трещин и недостаточной толщины защитного слоя бетона. Коррозия арматуры может не зависеть от коррозии бетона.

Уменьшают коррозию:

1.ограничиваят агрессивность среды в процессе эксплуатации.

2.применяют плотные бетоны на сульфатостойких вяжущих.

3.устанавливают на поверхности бетона защитные покрытия.

4.ограничение ширины раскрытия трещин и увеличение толщины защитного слоя (0,2-0,4 мм допустимая ширина трещин; толщина защитного слоя min 15 мм).

Min расстояние между поверхностью стержней и ближайшей поверхностью бетона называется толщиной защитного слоя бетона.

Он обеспечивает:

1.совместную работу бетона и арматуры.

2.защиту арматуры от коррозии, высоких температур и воздействий окружающей среды.

При назначении толщины защитного слоя учитывают:

1.вид и размеры конструкций;

2.условия эксплуатации;

3.d и назначение арматуры (рабочее или распределительное);

Толщина защитного слоя должна быть:

1.не менее d арматуры, если он меньше или равен 40 мм.

2.max размера заполнителя, если он <32 мм.

3.max размера заполнителя 5 мм, если он >32 мм.

Но во всех случаях не менее 15 мм - нормальное условие эксплуатации и в соответствии с табл. 11.4 СНБ.

Для фундаментов толщина защитного слоя не менее:

1.при отсутствии бетонной подготовки 80 мм.

2.при наличии бетонной подготовки 45 мм.

3.при выполнении из сборного ж.б. 45 мм.

Толщина защитного слоя бетона для поперечной и распределенной арматуры в конструкциях, работающих в нормальных и слабоагрессивных средах, следует принимать не менее 15 мм.

Особенности преднапряженных конструкций

 

Сущность предварительно напряженного ЖБ и его классификация

ПН ЖБК это конструкции в к-х начальное напряжение напрягаемой ар-ры обеспечивает необходимую степень обжатия б-на в процессе их изготовления и эксплуатации.

Отличие ПНК от обычных заключается:

-В обычных ЖБК, ар-ная сталь выполняет пассивную роль, она не может воспрепятствует разрушающему Б-Н действию нагрузки, но смягчает последствия после образования трещин от действия этой нагрузки. В ПНК ар-ра выполняет активную роль и праектировщик создает силы оказывающие противодействие внешним нагрузкам, к-е стремятся разрушить конструкцию.

Классификация ПНК по следующим признакам:

1по принципу действия предварительного ар-ния:

-одноосные предварительно напряженные

- двуосные предварительно напряженные

- объемные ПНК

2 по методу изготовления:

-с растяжением ар-ры на упоры - самонапряженные

- с растяжением ар-ры на Б-Н - сборно-монолитные

3 по степени предварительно напряжения

- полное ПН (напряжение (на уровне цента ПН ар-ры)

- ограниченное ПН ()

- частичное ПН (напрягаемая ар-ра устанавливается из условия ограничения раскрытия ширины трещин)

Способы создания предварительно напряжения в ар-ре

ПНК- могут быть выполнены 3 методами:

-при натяжении ар-ры на упоры - самонапряжение[v1] (физико- хим метод)

- при натяжении ар-ры на Б-Н

Натяжение на упоры применяют в заводских условиях для изготовления ЖБК малых и средних пролетов. Ар-ру укладывают в форму до бетонирования и после натяжения до заданного значения напряжения закрепляются на упорах. Далее эл-ты бетонируют и когда Б-Н достигает необходимой передаточной прочности ар-ру освобождают с упоров. Стремясь восстановить свою первоначальную длину ар-ра обжимает Б-Н поскольку имеет с ним надежное сцепление.

Рис Последовательность технологических операций при натяжении ар-ры на упоры

1 напрягаемая ар-ра 2 упоры 3 технологические анкера 4 ЖБ элемент

а) натяжение ар-ры ее закрепление (анкеровка) б) бетонирование Б-на и его хранение до набора передаточной прочности в) освобождение от технологического закрепления

Натяжение ар-ры на Б-Н. Предварительно изготовляют Б-ный или слабо ар-ный Б-Н, а затем после достижения передаточной прочности выполняют его обжатие. В этом случае ар-ру загонят в пазы или каналы, устраивают при Бет-нии элементов (Ø канала\ паза) на 5- 15 мм больше Ø ар-ры. Натяжение осуществляют на Б-Н при помощи специальных домкратов 2-ого действия. Сцепление ар-ры с Б-ном создают при последующим заполнении цем. или цем./пес раствором каналов/пазов в к-х находится ар-ра. Если инъектирование не выполняют к-ции называют ПН-ыми без сцепления ар-ры с Б-ном.

1 напрягаемый стержень 2 домкрат 3 анкера 4 Канал/паз 5 ЖБ эл-нт

а) создание напряжения в стержне б) заполнение Б-ном канала/паза и обжатие Б-ного эл-нта

 

В зависимости от технологических особенностей натяжения ар-ры сущ-ют следующие способы ПН-ия:

1 Механический способ: в создании удлинения ар-ры соотвествующему заданному контролируемому напряжению получают вытяжкой ар-рного эл-нта с помощью натяжных механизмов

2 Электро- термический способ – необходимое удлинение напрягаемой ар-ры получают электронагревом ар-раы до сотвествующей температыры с последующей фиксаций ее на упорах заданной длинны(t=300-450°C)

3 Комбинированный это совокупность 1 и 2

4 Физико- хим. в создании напряжения в ар-ре расположенной в к-ции засчет энергии расширения напрягающего Б-на в процессе твердения.

 

Назначение напряжений в предварительно напряженной ар-ре

ПН-м следует назначать с учетом допустимых отклонений р, таким образом, чтобы для стержней и проволочный ар-ры выполнялось следующие условие:

- не позволяет произойти разрыву

стержня

- создать необходимые нормальные

условия эксплуатации

р - допустимое отклонение

Кр- коэф-т 0,9-стержневая ар-ра 0,8- проволочная ар-ра

-электр-терм. и электро-термо-мех.

l - длина натягиваемого стержня или расстояние между наружными крайними упорами

- механич. способ.

Потери напряжений ар-ре

 

Напряжение в ар-ых эл-нтах не остается постоянным во времени, в результате потери к-е начинаются с момента их натяжения и развивается в течении всего периода эксплуатации к-ции самые максимальные потери напряжения фиксируются в период передачи усилия с ар-ры на Б-н(в период обжатия). В общем случая рассматривается 2 вида потерий: 1-ые потери(технологические) в момент времени t=tо; 2-ые эксплуатационные t>to

Технологические:

1) Потери от релаксации потери напряжения ар-ры (снижение напряжений при постоянных деформациях; структурные изменения в металле)

а) Механический способ натяжения

проволока (13,1)

стержневая (13,2)

б) Электро- термический способ, электро- термо- механическмй

(13.3)

(13.4)

Если значение получается с минусом, то в дальнейшем расчетах приравнивают к нулю.

2) Потери от температурного перепада – это разность температур между натянутой ар-рой в зоне нагрева и устройства воспринимающие усилия натяжения. Зависит от класс Б-на.

(13,5)

(13,6)

При отсутствии технологии изготовления, можно принять =60°C

3) Потери предварительного напряжения от деформации анкеров расположенных в зоне этих устройств при натяжении на упоры

(13,7)

(13,8)

L- длина напрягаемого стержня

- обжатие опрессованных шайб, высаженных головок можно принимать равное 2 мм (или по ф-ле)

4) Потери вызванные проскальзыванием напрягаемой ар-ры в анкерных устройствах. (при натяжение ар-ры на Б-Н)

(13,9)

если , то

a_p -величина проскальзования, x - длина участка от натягивающего устройства до расчетного сечения; x₀ - длина зоны проскальзования

При натяжении на упоры усилие обжатия с ар-ры на Б-н передается за счетсил сцепления и при обеспеченных конструктивных условиях, величина этих потерь приравнивается нулю.

5) Потери вызванные деформациями стальной формы, при закреплении ее на упорах напрягаемой ар-ры

(13,10)

- домкраты

При отсутствии технологии натяжения . При электро- термическом способе, электро- термо- механическом натяжении, эти потери учитываются при определении полного удлинения ар-ры, поэтому =0.

6) Потери вызванные трением ар-ры о стенки каналов или о поверхности Б-ых конструкций

(13,11)

- натяжение на бетон

- угол поворота

7) Потери вызванные трением напрягаемой ар-ры о огибающие приспособления при ее натяжении на упоры.

(13,12)

- усилие обжатия

- ; х- длина участка от натяжного устройства до расчетного сечения; Θ- суммарный угол поворота огибающие приспособления

8) Потери вызванные упругой деформацией Б-на (на уровне напрягаемой ар-ры)

(13,13) (на упоры)

(13,14)(натяж. на Б-н)

- усилие предварительного напряжения с учетом потерь к моменту обжатия Б-на.

- момент инерции Б-ного сечения;

- расстояние между центрами тяжести сечения и центром тяжести напрягаемой ар-ры.

В первом случае эти потери 2-8%, во втором – 1-4%.

Усилие предварительного обжатия к моменту времени t=to действующие непосредственно после передачи усилия с преднапряженной ар-той на Б-н конструкции

(13,15)

при натяж. на упоры

(13,16)

при натяж. на бетон

(13,17)

 

Эксплуатационные потери

Эксплуатационные потери к к моменту времени t>to дополнительно учитываются к первым технологическим

9) Реологические потери, от усадки и ползучести Б-на, долговременной релаксации ар-ры

(13,18)

(13,19)

10) Потери от смятия Б-на по виткам спиральной или кольцевой ар-ры:

(13,20)

Д_ext- наружный Ø-р конструкции

11) Потери, вызванные деформацией обжатия стыков между блоками

(13,21)

Среднее усилие предварительного обжатия в момент времени t>tо, с учетом всех потерь

(13,22) (на упоры)

(13,23) (натяж. на Б-н)

Эта величина должна быть

или (13,24)

При расчете по предельным состояниям расчетное усилие предварительного обжатия Pd в водится в расчет с учетом коэф-та =1

 

Анкеровка предварительно напряженной ар-ры (ПНА)

 

Напрягаемая ар-ра в ПНК-иях должна иметь надежную анкеровку на кольцевых участках. Установка анкеров если ар-ра натягивается на Б-н, силы сцепления с Б-ном недостаточны и по длине зоны передачи напряжений возможно образование трещин. Установка анкеров не требуется, если использована стержневая горячекатаная переодического профиля проволока S1400, канаты. Однако в процессе закрепления ар-ры на упорах применение временных анкеров. Можно заанкеровать при помощи приваренных шайб цагловых[v2] зажимов, высаженных оголовок, высаженных и приваренных шайб, приваренных каратышей

Ø (13,25)

=0,25

-длина участка преднапрягаемой ар-ры