Расчет структур, напряженных затяжками

4.25. Применение предварительного напряжения с помощью затяжек позволяет увеличить перекрываемый пролет, выровнять усилия в элементах и снизить расход металла на конструкцию (см. п. 1.25).

Выбор конструктивных схем структурных плит с затяжками и сил предварительного напряжения рекомендуется осуществлять с учетом максимального эффекта от предварительного напряжения.

Задача отыскания оптимальной по расходу материалов структурной плиты с затяжками при заданной конфигурации сводится к следующим двум этапам:

1) нахождению усилий в затяжках, при которых расход материалов на конструкцию будет минимальным;

2) выбору материала затяжек сечении и сил предварительного напряжения, при которых будет обеспечиваться условие неразрывности деформаций при заданных усилиях в затяжках.

4.26. Определение усилий самонапряжения затяжек рекомендуется осуществлять методом сил. Для структуры, имеющей n затяжек, система канонических уравнений метода сил записывается в форме

(4.41)

где δ_{i j}, δ _iF - перемещения в структурной плите по направлению i -той затяжки соответственно от j -той единичной силы и внешней нагрузки; l _i, E _i, A _i - соответственно длина, модуль упругости материала и сечение i -той затяжки; X _i - усилие самонапряжения в i -той затяжке.

4.27. Расчетное усилие в затяжке от предварительного напряжения равно

P _i = N _i - X _i,

где N _i - расчетное усилие в i -той затяжке, X _i - усилие в затяжке от самонапряжения под действием расчетной нагрузки за вычетом нормативной нагрузки при монтаже.

4.28. Величина контролируемого усилия в затяжке в процессе предварительного напряжения определяется в соответствии с «Инструкцией по проектированию предварительно напряженных стальных конструкций» [10].

Под контролируемым усилием понимается усилие предварительного напряжения, определяемое по приборам или каким-либо другим способом в процессе натяжения затяжки.

С учетом потерь напряжения вследствие релаксации материала затяжки и податливости анкеров величина контролируемого усилия определяется по формуле

(4.42)

где 0,95 - коэффициент релаксации, который принимается только для затяжек из пучков высокопрочной проволоки и стальных тросов; ∆_i - суммарная величина податливости анкеров, принимаемая равной: а) при применении анкеров в виде плотно завинчиваемых гаек или клиновидных пробок - 0,1 см; б) при применении анкеров с прокладками - 0,2 см.

4.29. В структурных плитах из-за большой гибкости сжатых стержней часто нельзя дать значительное однократное предварительное напряжение, поэтому рекомендуется многоступенчатое предварительное напряжение. Оно возможно при следующих условиях:

большие постоянные нагрузки, которые могут быть переданы на структуру по частям;

стержни структуры приблизительно одинаково сопротивляются растяжению и сжатию;

конструктивная схема и способы крепления затяжек позволяют осуществить многоступенчатое предварительное напряжение.