Bază de cunoștințe

Pretensionare în Detail - Armături pretensionate post-tensionate

Concrete

Detail 2D

Beam

Prestressed members

Prestressing losses

EN (Eurocode)

Load effects

CSFM

Acest articol este disponibil și în:

Tradus de AI din engleză

În acest articol, vă vom arăta cum să introduceți armături pretensionate post-tensionate, ce tensiune trebuie setată, cum să determinați pierderile și cum să simulați etapele de construcție în aplicația Detail. Vom face un exemplu simplu de grindă calculat în Beam folosind analiza liniară și vom compara rezultatele din Detail.

Parametrii grinzii

Două modele identice sunt create în aplicațiile Beam și Detail. Acestea sunt atașate la sfârșitul acestui articol. Descărcați-le și parcurgeți-le în timp ce citiți articolul.

Exemplul unei grinzi din beton va fi introdus în aplicația Beam, iar apoi comparația cu aplicația Detail va fi realizată pentru trei etape de construcție.

Exemplul este o grindă simplă cu o singură deschidere, cu secțiune transversală în T, din beton C50/60, pretensionată printr-o armătură pretensionată post-tensionată cu 19 toroane.

Vom verifica grinda în trei etape de construcție.

Transferul pretensionării - 5 zile (imediat după aplicarea pretensionării)
Încărcare permanentă suplimentară - 60 zile (începutul duratei de exploatare)
Sfârșitul duratei de proiectare - 18250 zile (50 de ani)

Celelalte etape pot fi realizate în mod similar.

Sunt introduse doar patru cazuri de încărcare. Numerele din paranteze reprezintă numerele etapelor de construcție în care sunt aplicate încărcările individuale.

Greutate proprie - SW (2)
Pretensionare - POST (2)
Încărcare permanentă - G (5)
Încărcare variabilă - Q

Celelalte cazuri de încărcare sunt goale.

Acum să aruncăm o privire asupra pretensionării. Există o armătură pretensionată cu 19 toroane. Rețineți diametrul tecii. Aplicația Beam ia în considerare secțiunea transversală slăbită de teacă. Pe de altă parte, aplicația Detail ia în considerare secțiunea completă. Astfel, pentru a obține cea mai bună potrivire posibilă a rezultatelor, diametrul tecii a fost setat cu cel mai mic diametru posibil în aplicația Beam.

În figura următoare, puteți vedea diagrama Tensiune/Pierderi în armătura pretensionată.

Există mai multe valori ale tensiunii în armătura pretensionată care trebuie controlate în timpul aplicării pretensionării. În acest moment, ne vom opri și vom explica pe scurt procesul de pretensionare și tensiunile și pierderile individuale.

Procesul de pretensionare pentru grinda post-tensionată

Etapa 0 - turnare -> Elementul din beton este turnat conținând armătură și o teacă goală.

Etapa 1 - tensionarea armăturii pretensionate -> Armătura pretensionată este introdusă în teacă, ancorată pe o parte și pretensionată cu cricul de tensionare pe cealaltă parte (sau poate fi tensionată în două etape din ambele părți, dar acesta nu este cazul nostru). În timpul procesului de tensionare, grinda se deformează. Astfel, există o tensiune inițială σ_p,ini la cricul de tensionare, tensiunea înainte de ancorare în armătura pretensionată, care este tensiunea inițială afectată de pierderea prin frecare Δσ_pμ. În exemplul nostru σ_p,ini = 1400 MPa.

Etapa 2 - ancorare -> Capătul tensionat este ancorat și apare pierderea prin alunecare la ancorare (alunecare) Δσ_pw. Nu există altă pierdere datorată deformației elastice imediate a betonului, deoarece deformația elastică imediată a betonului s-a realizat înainte de ancorare. Tensiunea după ancorare (după pierderile pe termen scurt) σ_pa va fi în armătura pretensionată la sfârșitul acestei etape.

În cazul armăturilor pretensionate post-tensionate, puteți introduce efectul pretensionării în Detail în două moduri.

Pierderile pe termen scurt sunt calculate automat - Intrarea este tensiunea de ancorare (tensiunea inițială) σ_p,ini. Pierderile Δσ_pμ și Δσ_pw sunt calculate automat pe baza alunecării la ancorare, a coeficientului de frecare și a modificării unghiulare neintenționate, care sunt de asemenea date de intrare în acest caz.
Pierderile pe termen scurt sunt definite de utilizator - Intrarea este tensiunea după ancorare (după pierderile pe termen scurt) σ_pa. Introduceți valoarea tensiunii în fiecare vârf al armăturii pretensionate.

Rețineți că în Detail calculul automat al pierderilor pe termen scurt nu include corecția relaxării. Aceasta a fost de asemenea dezactivată în Beam în exemplul nostru.

Citiți mai mult: Pretensionare în Detail - Descrierea modelului

Etapa de transfer al pretensionării

Modelul este definit, deci să trecem la aplicația Detail și să vedem cum să setăm prima etapă. Modelul este același, am adăugat doar etrieri pentru transferul forței de forfecare, dar aceasta nu va influența rezultatele.

Pentru această etapă, există doar două cazuri de încărcare:

SW - tip Pretensionare (Greutate proprie)
P - tip Pretensionare (Pretensionare)

Ambele vor fi aplicate în primul increment de încărcare. Pierderile pe termen lung pentru verificările SLS sunt setate la 0%, iar valorile pentru procedura de pretensionare sunt introduse la fel ca pentru modelul din aplicația Beam. Puteți compara, de asemenea, tensiunea calculată automat după pierderile pe termen scurt σ_pa cu diagrama Tensiune/Pierderi în armătura pretensionată din Beam.

Citiți mai mult: Descriere generală a impulsurilor de încărcare în aplicația Detail

Coeficienții de fluaj sunt de asemenea setați la zero, deoarece dorim să evaluăm etapa imediat după transferul pretensionării. Puteți observa, de asemenea, că valoarea E_cm și f_ck a fost rescrisă cu valorile la 5 zile pe care le-am introdus în Beam.

Deci, să comparăm rezultatele. În acest caz, efectele pe termen lung și pe termen scurt sunt aceleași, deoarece nu am introdus nicio pierdere pe termen lung.

Tensiunea în armăturile pretensionate în SLS - tensiunea după pierderile pe termen scurt σ_pa:

Tensiunea în beton în SLS:

Citiți mai mult: Descriere generală a rezultatelor SLS în aplicația Detail

Verificarea secțiunii SLS din Beam:

După cum puteți vedea, există o bună concordanță. Deci se pare că am realizat corect introducerea datelor pentru această etapă. Rețineți că coeficienții r_inf și r_sup definiți în EN 1992-1-1; 5.10.9 (1) au fost setați ca 1,0 în Beam.

Pentru SLU va exista o diferență mai mare. Aceasta se datorează unei abordări diferite utilizate în aplicația Beam pentru determinarea răspunsului în SLU. În acest caz, incrementul suplimentar pe care îl puteți vedea în rezultatele Beam reprezintă tensiuni neechilibrate. Acesta este un subiect complex complet diferit. Lucrul important este că capacitatea portantă ar fi aproape aceeași în aplicațiile Detail și Beam.

Citiți mai mult: Descriere generală a rezultatelor SLU în aplicația Detail

Acum știți cum să utilizați aplicația Detail pentru proiectarea structurilor din beton precomprimat folosind armături pretensionate post-tensionate pentru etapa de transfer al pretensionării. Modificați pur și simplu geometria și adăugați discontinuități precum goluri etc.

Etapa de încărcare permanentă suplimentară

Timpul (vârsta betonului) pentru această etapă este de 60 de zile. Scopul acestei etape este de a verifica grinda din beton la începutul duratei sale de exploatare, inclusiv încărcările permanente și variabile. Astfel, sunt adăugate celelalte două cazuri de încărcare. Impulsurile de încărcare sunt, desigur, aceleași ca în modelul aplicației Beam.

Trebuie să determinăm două valori ca date de intrare pentru Detail.

Coeficientul de fluaj pentru intervalul de timp de la 2 la 60 de zile
Estimarea pierderilor pe termen lung pentru intervalul de timp de la 2 la 60 de zile

Să începem cu coeficientul de fluaj. În figura următoare, puteți vedea funcția de fluaj de la 2 la 60 de zile pentru clasa de beton C50/60 și clasa de ciment R conform Eurocod. Valoarea coeficientului de fluaj este apoi φ_pres ≈ φ₍₆₀₎ - φ₍₂₎ = 0,65 - 0,15 = 0,50

În aplicația Detail, coeficientul de fluaj poate fi setat în Materiale & modele. Este evident că modulul de elasticitate trebuie setat ca valoarea implicită E_cm (reamintind capitolul Increment și diagrama din acesta). Puteți observa, de asemenea, că valoarea φ_perm = 0,0, aceasta deoarece dorim să aplicăm încărcările permanente ca încărcări de scurtă durată, la fel ca și încărcările variabile.

Acum este momentul pentru pierderile pe termen lung. Desigur, le puteți estima (estimarea mea ar fi 8%). Este cel mai simplu mod, dar în exemplul nostru dorim să procedăm cu precizie. Astfel, am calculat σ₆₀ - Tensiunea după pierderile pe termen lung la 60 de zile (linia albastră) în aplicația Beam prin setarea timpului final la 60 de zile.

Valoarea σ₆₀ = 1280 MPa după cum se poate vedea în figura următoare (linia albastră).

Apoi trebuie să ne uităm din nou la valoarea σ_pa. Am confirmat deja că valorile sunt aceleași în Beam și Detail.

În figură, putem vedea că σ_pa = 1368,6 MPa în mijlocul deschiderii.

Pierderile pe termen lung pot fi calculate ca σ₆₀ / σ_pa = 1280 / 1368,6 = 0,93 -> pierderea pe termen lung este de 7%. Să introducem valoarea și să comparăm rezultatele.

Rezultatele sunt citite pentru pierderile pe termen lung (dorim să avem fluajul și pierderile incluse) și pentru toate incrementele (dorim să avem toate încărcările incluse).

Tensiunea în armăturile pretensionate în SLS:

Tensiunea în beton în SLS:

Verificarea secțiunii SLS din Beam:

Din nou, există o bună concordanță. Deci, se pare că am realizat corect introducerea datelor pentru această etapă. Pentru SLU va exista aceeași problemă descrisă în etapa anterioară. Rețineți că coeficienții r_inf și r_sup definiți în EN 1992-1-1; 5.10.9 (1) au fost setați ca 1,0 în aplicația Beam.

Acum reamintim începutul acestui articol unde au fost descrise incrementele. În modelul aplicației Detail pentru această etapă, puteți parcurge incrementele individuale pentru a vedea influența cazurilor individuale de încărcare. Puteți verifica, de asemenea, efectele pe termen scurt care vor diferi față de modelul anterior al aplicației Detail pentru etapa de transfer al pretensionării. Motivul este modulul de elasticitate diferit E_cm utilizat în aceste modele.

Ceea ce puteți vedea de fapt în modelul pentru etapa de încărcare permanentă suplimentară în efectele pe termen scurt este o etapă de transfer al pretensionării unde t=28 zile. Deci, dacă nu este necesar să pretensionați grinda înainte de 28 de zile, nu este nevoie să creați un model special pentru proiectarea grinzilor din beton precomprimat în etapa de transfer al pretensionării.

Sfârșitul duratei de proiectare

Abordarea va fi aceeași ca pentru etapa anterioară. În primul rând, trebuie să determinăm coeficienții de fluaj. În figura următoare, puteți vedea funcția coeficientului de fluaj.

Valoarea φ_pres ≈ 1,65 pentru intervalul de timp de la 2 la 18250 de zile pentru clasa de ciment R conform Eurocod. Valoarea φ_perm = φ_(18250) - φ₍₆₀₎ ≈ 1,65 - 0,65 = 1,00 pentru intervalul de timp de la 60 la 18250 de zile. Rețineți valoarea evidențiată φ₍₆₀₎ din tabelul de mai sus.

Apoi trebuie să ne uităm din nou la valoarea σ_pa. Am confirmat deja că valorile sunt aceleași în Beam și Detail.

Pierderile pe termen lung pot fi calculate ca σ_∞ / σ_pa = 1185 / 1368,6 = 0,865 -> pierderea pe termen lung este de 13,5%. Valoarea σ_∞ este determinată în capitolul Parametrii grinzii în diagrama Tensiune/Pierderi în armătura pretensionată. Să introducem valoarea și să comparăm rezultatele.

Tensiunea în armăturile pretensionate în SLS:

Tensiunea în beton în SLS:

Verificarea secțiunii SLS din Beam:

Concluzie

În final, iată un flux de lucru simplu, în care puteți găsi procedura descrisă mai sus pentru proiectarea structurilor din beton precomprimat în IDEA StatiCa Detail folosind armături pretensionate post-tensionate.

Merită subliniat că pentru armăturile pretensionate post-tensionate trebuie introdusă tensiunea de ancorare sau tensiunea după pierderile pe termen scurt (tip definit de utilizator). Trebuie introdusă o estimare a pierderilor pe termen lung datorate fluajului, contracției și relaxării.

Rețineți că în modelele aplicației Detail atașate pentru verificările etapei 2 și etapei 3 pentru incrementele V pe termen scurt sunt nesatisfăcătoare. Rezultă din cele de mai sus că pentru Modelul 2 și Modelul 3 pentru efectele pe termen scurt, trebuie luat în considerare doar primul increment P (deoarece nu se vor aplica alte încărcări permanente, nici încărcări variabile în timpul aplicării pretensionării). Acest lucru este valabil numai dacă vârsta betonului la aplicarea pretensionării este mai mare de 28 de zile; în caz contrar, trebuie să realizați un model special pentru Etapa 1 (pentru efectele pe termen scurt).

Pierderile pe termen lung pentru SLU trebuie setate ca factor de combinare. Estimarea pierderilor pe termen lung care poate fi setată în armătură este luată în considerare numai pentru verificările SLS. Datele de intrare pentru estimarea de 15% ar trebui să arate astfel:

Coeficienții r_inf și r_sup definiți în EN 1992-1-1; 5.10.9 (1) pentru efectele pretensionării pentru SLS trebuie de asemenea luați în considerare în combinații. Aceasta înseamnă că trebuie să creați cel puțin două combinații. Consultați figura.

Citiți despre implementarea acestor coeficienți în aplicația Beam în Cum sunt luați în considerare coeficienții r_inf și r_sup pentru verificările SLS

Ați citit cum să utilizați IDEA StatiCa Detail, un software de proiectare a structurilor din beton unde puteți, printre altele, realiza proiectarea grinzilor din beton precomprimat cu discontinuități. Dar să nu uităm de IDEA StatiCa Beam, care este utilizat pentru proiectarea grinzilor din beton inclusiv analiza dependentă de timp (TDA) și pe care l-am folosit pentru compararea rezultatelor.