Voorgespannen beton: betekenis, voordelen en systeem
Na het lezen van dit artikel zult u leren over: - 1. Betekenis van voorgespannen beton 2. Voordelen van voorgespannen beton 3. Systemen 4. Verlies 5. Ontwerpuitgangspunten 6. Afdekking en afstand 7. T-balk Voorgespannen betonnen brug 8. Voorgespannen betonnen doos -Girder Bridges.
Inhoud:
- Betekenis van voorgespannen beton
- Voordelen van voorgespannen beton
- Systemen voor het voorspannen van beton
- Verlies van voorspanning beton
- Ontwerpprincipes van voorspannen beton
- Deksel en afstand van voorspanstaal
- T-Beam voorgespannen betonnen brug
- Voorgespannen betonkist-balkbruggen
1. Betekenis van voorgespannen beton:
Voorgespannen beton is dat beton waarin interne spanningen zo worden opgewekt door de toepassing van een speciale techniek dat de aldus ontwikkelde spanningen van tegenovergestelde aard zijn ten opzichte van die welke worden veroorzaakt door de uitwendige belastingen zoals dode en levende belastingen die het lid moet dragen en waarvoor het lid moet worden ontworpen.
Door voorspanning kan de sterkte van een element aanzienlijk worden verhoogd, aangezien een deel van de spanningen die door de dode en levende belastingen zijn ontwikkeld, teniet wordt gedaan door de voorspankracht.
2. Voordelen van voorgespannen beton:
De ontwikkeling van voorgespannen beton heeft nieuwe perspectieven geopend bij de aanleg van snelwegbruggen. Voorgespannen betonnen bruggen hebben veel voordelen ten opzichte van gewapende betonnen bruggen en daarom zijn de meeste betonnen snelwegbruggen over lange afstanden tegenwoordig gebouwd van voorgespannen beton.
Deze bruggen hebben minder hoeveelheid staal, beton en bekisting nodig. Minder beton in liggers vermindert de deadload-momenten en -scharen.
Bovendien zijn voorgespannen liggers lichter, het lanceren van liggers wordt mogelijk in stromende beekjes waar staging niet mogelijk is of de kosten van staging enorm hoog zijn. Bovendien is het vanwege het verminderde gewicht van de voorgespannen liggers en plaat mogelijk om de kosten van onderbouw en fundering te verminderen, waardoor de totale economie van de brug wordt veroorzaakt.
Voorgespannen betonnen secties hebben verder voordeel dat de volledige sectie in compressie blijft, waardoor elke mogelijkheid van spanningsscheuren wordt geëlimineerd en dat de schuine voorgespannen spankabels de afschuifkracht aan de einden verminderen, hetgeen resulteert in het besparen van dwarskrachtwapening.
3. Systemen voor het voorspannen van beton:
Bij een voorgespannen brugconstructie wordt de naspanningmethode over het algemeen toegepast en alleen als naspanning. De volgende voorspanningssystemen worden in India vaak gebruikt voor dit soort constructie.
In dit verband kan worden vermeld dat het belangrijkste verschil in verschillende systemen van voorspanning ligt in het principe waarmee de voorspanstaven of -kabels worden belast en verankerd aan de betonelementen, anders is er niet veel verschil, noch in de ontwerpprocedure noch in de constructie. methode.
ik. Freyssinet-systeem:
Dit systeem verankert de voorspankabels door wigwerking met behulp van twee kegels, de vrouwelijke kegel en de mannelijke kegel (figuur 16.2). De voorspankabels bestaan meestal uit 8, 12 of 18 nos. van 5 mm of 7 mm draden en deze draden worden ingevoegd tussen de wanden van mannelijke en vrouwelijke conus, benadrukt en vervolgens vrijgegeven. De teruglopende neiging van de draden dwingt de mannelijke kegel naar beneden en vergrendelt de draden door wigwerking.
Het verder terugdraaien van de draden is niet mogelijk en deze zijn permanent verankerd aan de betonnen elementen. Bovendien wordt cementspecie geïnjecteerd in de ruimte tussen de kabel en de huls voor verdere veiligheid tegen wegglijden van de kabels. De cementgrond beschermt de kabels ook tegen corrosie.
Zowel de mannelijke als de vrouwelijke conussen zijn gemaakt van hoogwaardig beton met dicht op elkaar geplaatste spiraalwapening. De mannelijke conus is iets taps in de vorm van een wig. Het spannen of spannen van de kabels is gemaakt met behulp van Freyssinet-aansluitingen speciaal gemaakt voor het doel.
Tijdens het betonneren worden de kabels beschermd met behulp van een metalen omhulsel, zodat er geen verbinding wordt ontwikkeld tussen het beton en het voorspanstaal, anders is het spannen van het voorspanstaal niet mogelijk. Er moet speciaal op worden gelet dat de huls lekvrij is.
ii. Magnel-Blaton-systeem:
Dit systeem maakt ook gebruik van 5 mm. of 7 mm. draden als voorspanstaal en het principe van verankering van de draden is hetzelfde als dat van Freyssinet System te weten. door wigactie, maar het belangrijkste verschil is dat deze wiggen zijn gemaakt van staal in plaats van beton en plat van vorm in plaats van conische mannelijke conus van het Freyssinet-systeem (figuur 16.3).
Deze vlakke wiggen verankeren de draden door wrijving tegen de stalen sandwichplaten, die tegen rust op stalen verdeelplaten. De voorspankracht van de kabel wordt uiteindelijk via deze verdeelplaten overgebracht op het betonelement.
Elke stalen sandwichplaat kan 8 nokken verankeren. draden. De capaciteit van elke verdeelplaat is meestal een veelvoud van 8 draden. Deze platen kunnen tijdens het betonneren op de juiste plaats op het eindblok worden gegoten of kunnen tijdens het spannen met grout worden gelegd. In het Freyssinet-systeem worden alle draden in een kabel tegelijkertijd belast, maar in het Magnel-Blaton-systeem worden slechts twee draden tegelijk benadrukt.
iii. Gifford-Udall-systeem:
De diameters van draden die gewoonlijk in dit systeem worden gebruikt, zijn 4 mm, 5 mm en 7 mm. De verankeringseenheid bestaat uit één drukring, één lagerplaat en verankeringsgrepen (Fig. 16.4).
De verankeringsgreep is een stalen cilinder met een taps gat binnenin waardoor een gespleten, taps toelopende stalen wig wordt ingebracht. De te verankeren draad wordt door de stalen wig geleid die tussen de twee helften is geperst. In dit systeem is elke draad verankerd met onafhankelijke greep en daarom kan een willekeurig aantal draden in elke eenheid worden aangebracht.
De cilindrische greep rust tegen een stalen lagerplaat waardoorheen een aantal gaten worden geboord om de doorgang van te verankeren draden te vergemakkelijken. De lagerplaat rust opnieuw tegen een drukring die uiteindelijk de voorspankracht op het betonelement overbrengt.
iv. Lee-McCall-systeem:
In tegenstelling tot het systeem hierboven vermeld, maakt dit systeem gebruik van hoge trekstaven meestal 12 mm. tot 28 mm. diameter in plaats van draden of kabels. Deze methode is heel eenvoudig met betrekking tot de verankeringseenheid die bestaat uit een eindplaat of lagerplaat en een moer (Fig. 16.5). De uiteinden van de staven zijn van schroefdraad voorzien en tijdens het spannen worden de moeren aangedraaid om te voorkomen dat de beklemtoonde stang terugloopt.
Dit systeem heeft het voordeel ten opzichte van andere dat spanningen in stappen kunnen worden uitgevoerd, omdat het mogelijk is om de moer in elk stadium aan te halen. De verliezen van voorspanning als gevolg van kruip, ontspanning van staal enz. (Waarvan het grootste deel zich voordoet in de begintijd na voorspanning) kan worden verminderd als de staven nadien worden hersteld.
4. Verlies van voorspanning beton:
Het verlies van voorspanning in de leden komt voor rekening van vele factoren waarvan sommige moeten worden verantwoord bij het ontwerpen van de leden en sommige op het moment van benadrukken. Deze kunnen kort worden vermeld als onder:
ik. Verlies door Creep in beton:
Wanneer de betonnen sectie onder spanning blijft, ontstaat permanente spanning of kruip in beton, waardoor de spanning in de voorspankabels wordt verminderd. De hoeveelheid kruip hangt af van de grootte van de spanning in de sectie en de ouderdom van beton op de limiet van toepassing van de voorspanning.
De kruipstam van beton moet worden genomen zoals weergegeven in tabel 16.2.
Notitie:
(a) Kruipspanning voor tussenliggende waarden kan lineair geïnterpoleerd worden.
(b) De spanning in beton in het midden van het voorspanstaal moet in aanmerking worden genomen voor de berekening van het verlies van voorspanning.
(c) De kruipspanning tijdens elk interval moet gebaseerd zijn op de gemiddelde spanning tijdens het interval.
ii. Verliezen door krimp van beton:
Vergelijkbaar met kruipspanning vermindert de krimpspanning de voorspankracht in de voorspankabels. Het verlies van voorspanning als gevolg van krimp in het beton moet worden berekend uit de waarden van spanning als gevolg van resterende krimp zoals aangegeven in tabel 16.3.
Notitie:
(a) Waarden voor tussenfiguren kunnen lineair worden geïnterpoleerd.
iii. Verlies door Ontspanning van Staal:
Wanneer staal met een hoge treksterkte onder spanning wordt gehouden, vindt permanente spanning of ontspanning in staal plaats, zoals normaal wordt genoemd, waardoor de voorspankracht in de pees afneemt en verlies van voorspanningen optreedt. Het ontspanningsverlies is afhankelijk van de belasting in staal zoals weergegeven in Tabel 16.4. Wanneer de gecertificeerde waarden van de fabrikant niet beschikbaar zijn, mogen deze waarden in het ontwerp worden aangenomen.
iv. Verlies door zitten of wegglijden van ankerplaatsen:
Na het overbrengen van de voorspanning op de verankeringen vindt slip van draden of het intrekken van een mannelijke kegel of spanning in de verankeringen plaats voordat de draden stevig worden vastgegrepen. Deze effecten resulteren daarom in verlies van voorspanning waarvan de waarde overeenkomt met de testresultaten of de aanbevelingen van de fabrikant. Als ruwe handleiding mag de slip of het intrekken worden genomen als 3 tot 5 mm.
v. Verlies door elastische verkorting:
Alle kabels of draden van een voorgespannen deel worden niet tegelijkertijd belast, maar de ene na de andere spanning wordt uitgevoerd afhankelijk van de noodzaak om te voldoen aan verschillende belastingscondities. De elastische spanning die wordt veroorzaakt door de voorspankracht die wordt uitgeoefend op het betonelement veroorzaakt enige ontspanning in de voorspankabels die eerder zijn belast.
Het is daarom evident dat vanwege dit verschijnsel de pees die in eerste instantie is gestrest, maximaal verlies zal lijden en de laatste geen verlies zal lijden. Het verlies door elastisch verkorten moet worden berekend op basis van de opeenvolging van spanningen.
Ten behoeve van het ontwerp kan het resulterende verlies aan voorspanning van alle draden als gevolg van elastisch verkorten worden genomen als gelijk aan het product van de modulaire verhouding en de helft van de spanning in beton grenzend aan de pezen gemiddeld over de lengte. Als alternatief kan het verlies van voorspanning exact worden berekend op basis van de volgorde van spanning.
vi. Verlies door wrijving:
Wrijvingsverlies in voorspankracht treedt op in het voorgespannen orgaan en varieert van sectie tot doorsnede. Dit verlies hangt af van de coëfficiënt van wrijving tussen de voorspankabel en het kanaal.
Het wrijvingsverlies is verdeeld in twee delen:
i) Lengtewerking - wrijving tussen de pees en het kanaal (beide recht).
ii) Krommingseffect - door de kromming van de pees en het kanaal wordt wrijving ontwikkeld wanneer de pees wordt belast en verlies van voorspanning optreedt.
De grootte van de voorspankracht Px op elke afstand x vanaf het hefeinde na rekenschap te hebben afgelegd van de wrijvingsverliezen als gevolg van zowel lengte- als krommingseffecten kan worden gegeven door de volgende vergelijking:
P x = Po. e - (KX + μθ) (16.3)
Waarbij P = voorspankracht aan het krikuiteinde.
P x = voorspandracht op een tussenpunt op een afstand x.
K = lengte of wobbelcoëfficiënt per meter staallengte,
μ = Krommingscoëfficiënt.
θ = totale hoekverandering in radialen vanaf het krikuiteinde tot het punt in kwestie.
x = Lengte van het rechte gedeelte van de kabel van het krikuiteinde in meters.
e = basis van Naperian-logaritme (= 2, 718).
De waarden van K en μ variëren voor de verschillende aard van staal en kanalen of omhullingsmaterialen zoals aangegeven in Tabel 16.5 en deze waarden kunnen worden gebruikt voor de berekening van wrijvingsverliezen.
De verschillende soorten verliezen die moeten worden verantwoord bij het ontwerp van de secties en tijdens het belasten van de werking worden besproken. Er is waargenomen dat de verliezen als gevolg van kruip en krimp van beton en ontspanning van staal in het algemeen tussen 15 en 20% liggen voor nagespannen constructies.
Het verlies dat optreedt als gevolg van slip in verankeringseenheid is het percentage slip ten opzichte van de totale verlenging van de pees dat wordt bereikt door het te belasten.
De grootte van de Slip in de verankeringseenheid hangt af van het type wig en de spanning in de draad en het komt daarom voor dat het verlies van voorspanning op deze account meer is voor korte leden dan voor lange leden, aangezien de hoeveelheid slip in beide gevallen zullen hetzelfde zijn als de spanning in de pees en de wigconditie hetzelfde blijven in beide leden.
Voor belangrijke bruggen moeten de spanningen in de liggers worden gecontroleerd op 20% hogere tijdafhankelijke verliezen, namelijk. kruip, krimp, ontspanning enz. om een minimale restcompressie te garanderen. Het wrijvingsverlies voor lange delen, speciaal voor continue, waarbij de kromming van de pezen van richting verandert, is meer. Een gemiddelde waarde van 12 tot 15 procent kan als een zeer ruwe richtlijn worden beschouwd.
Voorlopige afmetingen van T-balken en kokerbalken:
De voorlopige afmetingen van het liggerprofiel moeten zodanig zijn dat ze aan alle beladingstoestanden voldoen, zowel tijdens de bouw als tijdens het gebruik. De afmetingen van de verschillende delen van een liggerprofiel zijn weergegeven in Afb. 16.6, die een grove geleiding van de liggersecties geeft. De spanningen in de ligger voor verschillende belastingscondities kunnen worden onderzocht met de eigenschappen van de veronderstelde liggersectie.
Indien nodig kunnen de veronderstelde afmetingen van de ligger op geschikte wijze worden aangepast om tot de vereiste sectie te komen. De afmetingen van de bovenflens, de onderflens en het lijf moeten zodanig zijn dat de voorspankabels kunnen worden ondergebracht met passende afdekkingen en afstanden volgens codevoorschriften. De afmetingen getoond in Fig. 16.6. Voor belangrijke bruggen echter, de afmetingen van het web voor T-ligger en kokers.
De dikte van de baan van de T-balk en kokerbalken mag niet minder zijn dan 200 mm. plus kanaaldiameter. Voor een in-situ cantileverconstructie, als de voorspankabels verankerd zijn in de baan, mag de dikte van de baan niet minder zijn dan 350 mm. uniform.
De geschatte diepte van liggers voor betonnen betondekken kan worden bepaald aan de hand van het volgende om te beginnen met het voorlopige ontwerp om aan de vereisten te voldoen (L en D zijn overspanning en diepte van liggers in meters).
a) T-balk en plakbruggen (loopweg 7, 5 m):
i) Voor 3-balken dek, D = L / 16
ii) Voor 4-balken dek, D = L / 18
iii) Voor 5-balkendekken, D = L / 20
b) Kokerliggerbruggen:
i) Voor eenceldek, D = L / 16
ii) Voor kaarten met twee cellen, D = L / 18
iii) Voor drie cellen dek, D = L / 20
HT-KABEL (CA.NOV.) (Om te voldoen aan de vereisten van IRC: 18-1985):
Totaal aantal kabels met hoge treksterkte (12 draden van 7 mm dia) mag in het voorlopige ontwerp worden verondersteld als 1, 6 tot 1, 7 maal de overspanning in meters. Voor een eenvoudig ondersteund deck van 45 m met 5 Nos. Beams, total nos. van kabels vereist volgens duimregel zijn 45.0 x 1.7 = 76.5.
Nummers van de werkelijk gebruikte kabels zijn 15 Nos. (Gemiddeld) per ligger. In een kokerbalkbrug met vrijdragende constructie met een overspanning van 101, 0 m. Aantallen kabels volgens de duimregel bedragen 1.7 x 101 = 171.7. Aantal daadwerkelijk gebruikte kabels = 172 Nos.
5. Ontwerpprincipes van voorgespannen beton:
In niet-samengestelde dekken worden de liggers naast elkaar geplaatst met een opening van 25 tot 40 mm. tussen de flenzen en de diafragma's, Fig. 16.7a. Dit type dekken wordt meestal gebruikt wanneer de hoofdruimte beperkt is of het lanceren van de liggers van essentieel belang is vanwege de moeilijkheid in centreringswerk.
De liggers worden geprefabriceerd op een werf, voorgespannen en vervolgens op een bepaald apparaat in positie gelanceerd. De voegen worden vervolgens met cementzandspecie gevoegd en het dek wordt in dwarsrichting voorgespannen om het rigide en monolithisch te maken.
Bij composiet dekken kunnen de liggers daarentegen op de werf worden gegoten of op de werf worden geprefabriceerd en na de eerste voorspanning worden gelanceerd. RC-plaat over de voorgespannen liggers en RC-membranen worden gegoten en samengesteld met behulp van afschuifconnectoren. Dit type kaart wordt getoond in Fig. 16.7b.
Een ander type samengesteld dek van voorgespannen beton zoals geïllustreerd in figuur 16.7c wordt ook gebruikt. In dergelijke dekken worden spleetplaten en spleetmembranen gegoten nadat de liggers in positie zijn gelanceerd en het dek en de diafragma's zijn voorgespannen.
In het type dekken dat is geïllustreerd in Fig. 16.7a, omdat de profieleigenschappen zoals gebieden, sectiemoduli enz. Onveranderd blijven voor alle beladingsvoorwaarden, worden de spanningen in de liggers overal met dezelfde profieleigenschappen uitgewerkt.
Bij composiet dekken worden de profieleigenschappen van de liggers echter veranderd nadat de dekplaat of de spleetplaat samengesteld is gemaakt met de liggers en als zodanig bij het berekenen van de spanningen rekening moet worden gehouden met gewijzigde eigenschappen van de samengestelde liggers.
Dit betekent dat de spanningen als gevolg van het eigen gewicht van de liggers, de eerste fase van de voorspanning, het gewicht van het dek of de spleetplaat enz. Alleen met het niet-samengestelde liggerprofiel moeten worden berekend wanneer de liggers niet worden gestut maar na het werpen en het bereiken van de noodzakelijke sterkte in de dekplaat, de spanningen die het gevolg zijn van de volgende stadia van voorspanning, gewicht van slijtlaag, reling enz. en die welke te wijten zijn aan de belasting van de belasting, moeten worden berekend op basis van samengestelde profieleigenschappen die groter zijn dan de niet-samengestelde exemplaren.
Voorspannen gebeurt in het algemeen in twee of drie fasen in samengestelde dekken om het effect van de secundaire dode belasting zoals dekplaat, slijtlaag enz. Te verminderen en om de verliezen als gevolg van kruip en krimp voor zover mogelijk te verminderen. Dit is een voordeel van de samengestelde decks boven de niet-samengestelde decks.
ik. Kern Afstanden:
Voor niet-samengestelde liggers blijven het oppervlak van doorsnede, A en de sectie Moduli Z t en Z b van de sectie gelijk bij de begin- en eindfase (onderhoudsfase). Daarom, als P de voorspankracht is, is MD het moment als gevolg van dode belastingen en M L is het moment als gevolg van de belasting, vervolgens de spanningen aan de boven- en onderkant van de balk, te weten. 6 t en 6 b worden gegeven door de volgende vergelijkingen (zie ook Fig. 16.8).
De druklijn, dwz het resultaat van de samendrukkende spanningen geïnduceerd door de voorspankracht, valt samen met het voorspanprofiel wanneer externe belastingen niet op de balk inwerken. De druklijn verschuift met de toepassing van externe belastingen om de hefboomarm te verschaffen die nodig is voor het weerstandskoppel. Deze worden getoond in (Fig. 16.9).
De twee waarden zijn gelijk als 6 o = [(6 b . Y t ) + (6 t .y b ) / D]. De ordinaat ab is de verschuiving van de druklijn onder het dode belastingsmoment M D en als C niet omhoog beweegt tot b ie de verschuiving, S = M D / P <ab maar als C voorbij b (naar 0) gaat dan is de verschuift S <= M D / P> ab.
Spanningsverdelingen onder deze omstandigheden worden getoond in Fig. 16.9a. De spanning op de onderste vezel onder dode belasting en voorspanning mag niet hoger zijn dan 6 b (max) en spanning op de bovenste vezel onder dode belasting en de voorspanning moet zo dicht mogelijk bij 6 t (min) liggen. Aan deze voorwaarde is voldaan wanneer S = ab. De afstand OB aangegeven door Kb staat bekend als de "bodem of lagere kern" afstand die wordt gegeven door,
Evenzo wordt de spanningsverdeling onder voorspanning, dode belasting en belasting onder spanning getoond in figuur 16.9b. Onder deze beladingstoestand wordt de druklijn naar t verschoven. De ordinaat ot wordt de "bovenste of bovenste kern" -afstand genoemd.
Aangezien de minimale spanning het ontwerp bepaalt, worden de kernafstanden Kb en Kt gegeven door vergelijkingen 16.11 en 16.15, die zijn zoals hieronder:
Het profiel van de resulterende voorspanning langs de lengte van de balk kan worden verkregen uit de loci van de kernafstanden, rekening houdend met de variatie van het buigend moment samen met de overspanning.
Met het oog op het bovenstaande moet het resulterende voorspanprofiel zich bevinden binnen de zone die wordt gegeven door:
De begrenzingszone voor een eenvoudig ondersteunde balk onder gelijkmatig verdeelde belasting wordt getoond in Fig. 16.10. De begrenzingszone wordt omgeven door de krommen voor M D / P en + (M D + M L ) / P en gemeten naar beneden vanaf respectievelijk de lijnen bb en tt.
Het verplichte punt voor de doorgang van het voorspanprofiel wordt verkregen wanneer a en c samenvallen. Het punt a zal onder c zijn wanneer de sectie onvoldoende is maar boven c wanneer de sectie te groot is.
Geschatte Kern afstanden:
De kernafstanden spelen een belangrijke rol bij de selectie van de secties en als dusdanig wordt een benaderende methode voor het bepalen van de kernafstanden hieronder gegeven:
De minimale spanning 6 t (min) in Fig. 16.9a en 6b '(min) in Fig. 16.9b mag zonder merkbare fout als nul worden aangenomen. Voor deze toestand van driehoekige spanningsverdeling kan het zwaartepunt van de gearceerde gebieden in (afb. 16.11a en 16.11b) ongeveer worden beschouwd als bovenste en onderste kern.
ii. Ontwerp van sectie:
De toereikendheid van het gedeelte voorgespannen betonnen liggers moet worden gecontroleerd met betrekking tot:
een. Stress tijdens erectie en tijdens service:
De spanningen aan de boven- en onderzijde van de vezels ten gevolge van de werking van dode lasten, voorspanning en de onder spanning staande belastingen moeten binnen de toegestane limieten blijven. Hiervoor moeten de momenten in aanmerking worden genomen die worden veroorzaakt door dode belasting, spanning onder spanning en de excentriciteit van de voorspankracht. Het kabelprofiel moet overeenkomstig worden vastgezet.
b. Ultieme sterkte voor buigen:
De liggers moeten ook worden gecontroleerd op hun ultieme sterkte. Voor dit doel moeten mogelijk ook de ultieme momenten van weerstand van de liggers en de ultieme momenten die kunnen worden geproduceerd als gevolg van bepaalde overbelasting worden uitgewerkt en vergeleken.
De liggers kunnen worden gecontroleerd op de volgende ultieme belastingen:
i) Ultieme belasting = 1, 25 G + 2, 0 SG + 2, 5 Q (16, 23)
onder normale belichtingsomstandigheden.
ii) Ultieme belasting = 1, 5 G + 2, 0 SG + 2, 5 Q (16, 24)
onder ernstige blootstellingsomstandigheden
iii) Ultieme belasting = G + SG + 2, 5 Q (16, 25)
waar dode belasting effecten veroorzaakt die tegengesteld zijn aan die van live belasting.
In de bovenstaande uitdrukkingen zijn G, SG en Q permanente belasting, gesuperponeerde dode belasting (zoals lege lading van geprefabriceerd voetpad, leuningen, slijtlaag, nutsvoorzieningen, enz.) En onder spanning staande belastingen, waaronder respectievelijk impact.
De ultieme momenten van weerstand voor beton of staal worden gegeven door:
i) M u van beton = 0.176 bd 2 fck voor rechthoekige doorsnede (16.26)
ii) M u van beton = 0.176 bd 2 fck + (2/3) x 0.8 (Br - b) (d - t / 2) t. fck voor een T-sectie. (16.27)
iii) M u van staal = 0.9 d As f P (16.28)
Waarbij b = de breedte van de rechthoekige doorsnede of het web van de T-balk
D = Effectieve diepte van de bundel van CG van HT-staal
f ck = Karakteristieke sterkte van beton
B f = de breedte van de flens van de T-balk.
T = De dikte van de flens van de T-balk.
A S = het gebied van staal met hoge elasticiteitsgrens.
fp = De ultieme treksterkte van staal zonder duidelijk vloeigrens of vloeispanning of spanning bij een verlenging van 4%, welke hoger is voor staal met een bepaald vloeigrens.
Het profiel moet zo zijn geproportioneerd dat M u voor staal minder is dan dat voor beton, zodat breuk kan optreden door staal op te wekken in plaats van beton te breken.
c. shear:
i) Het controleren van de afschuiving moet worden uitgevoerd voor de uiteindelijke belasting. De ultieme afschuifbestendigheid van het beton, V c op elke sectie, moet worden geëvalueerd zowel voor niet-getrapt als voor gebarsten sectie in buiging en de geringere waarde moet worden genomen en shearversterking moet overeenkomstig worden verstrekt.
ii) De ultieme afschuifweerstand van de niet-afgelegde sectie:
Waarbij b = de breedte van de rechthoekige doorsnede of de breedte van de rib voor T, I of L-ligger.
D = totale diepte van het lid
Ft = maximale hoofdstress gegeven door 0, 24
Fcp = compressiespanning op centroidale as als gevolg van een positieve voorspanning.
De component van de voorspankracht loodrecht op de lengteas van het onderdeel kan worden toegevoegd aan V eu .
iii) De ultieme weerstand tegen afscheuren van gescheurde delen:
Waarbij d = effectieve diepte van de CG van stalen pees
Mt = het kraaktijdmoment bij de sectie = (0.3
V & M = afschuifkracht en het bijbehorende buigmoment bij de sectie als gevolg van de uiteindelijke belasting.
Het onderdeel van de voorspanningsstaaf normaal ten opzichte van de lengteas mag worden genegeerd.
iv) Schuifkrachtversterking:
Bij V is de afschuifkracht als gevolg van de uiteindelijke belasting minder dan V c / 2 (waarbij V c de laagste is van V cu of V cc zoals hierboven gegeven), dan is geen dwarskrachtwapening noodzakelijk.
Wanneer V groter is dan V c / 2 moet een minimale dwarskrachtwapening in de vorm van schakels worden aangebracht zoals hieronder:
Wanneer de afschuifkracht V groter is dan V c, moet dwarskrachtwapening worden aangebracht zoals onder:
Waar Asv = het dwarsdoorsnede-oppervlak van de twee benen van een schakel
Sv = de afstand van de links
fy = de vloeigrens of 0, 2 procent rekspanning van de wapening maar niet meer dan 415 MPa.
Vc = de afschuifkracht die wordt gedragen door de betonnen sectie.
D = de diepte van de doorsnede van de extreem gecomprimeerde vezel, hetzij naar de langsstaven, hetzij naar het midden van de pezen, afhankelijk van welke van de twee groter is.
v) Maximale afschuifkracht:
De afschuifkracht V als gevolg van de eindbelastingen mag niet groter zijn dan ζ c bd, waarbij de waarden voor ζ c zijn vermeld in tabel 16.6.
iii. torsie:
Het effect van torsie is in het algemeen minder en de verstrekte nominale dwarskrachtwapening is normaal voldoende om de torsiespanning te weerstaan. Wanneer torsiebestendigheid of stijfheid van de elementen in beschouwing wordt genomen bij de analyse van de constructie, moet worden gecontroleerd of de torsie en extra wapening tegen torsie noodzakelijk zijn.
6. Deksel en afstand van voorspanstaal:
IRC: 18-1985 specificeert dat een duidelijke dekking voor niet-gespannen wapening inclusief schakels en beugels is zoals aangegeven in tabel 16.7. Beveelt echter aan dat voor belangrijke bruggen de minimale doorzichtige afdekking 50 mm is. maar hetzelfde moet worden verhoogd tot 75 mm. overal waar de voorspankabel zich het dichtst bij het betonoppervlak bevindt.
Duidelijk omhulsel gemeten vanaf de buitenzijde van de mantel, afstand en groepering van kabels moet zijn zoals aangegeven in Fig. 16.12. Voor belangrijke bruggen is de aanbeveling echter dat er een vrije afstand van 100 mm is. moet worden verstrekt voor kabels of een groep kabels die later moeten worden gevoegd.
SP-33 beveelt ook aan dat voor een segmentale constructie waarbij meertraps voorspanning wordt toegepast, de onderlinge afstand niet minder dan 150 mm mag zijn. tussen de eerste en volgende groepen kabels.
Kabelprofiel:
IRC: 18-1985 maakt verankering in dekoppervlak mogelijk. Deze verankeringen staan bekend als tussenverankeringen. IRC: SP-33 beveelt echter aan dat de fasen van voorspanning bij voorkeur niet meer dan twee zijn en dat geen tussenliggende verankeringen in het dekoppervlak zijn toegestaan. Illustratief Voorbeeld 16.1 en heeft tussenliggende kabelverankeringen in de derde trap. Het kabelprofiel getoond in Fig. 16.23.
Voor een eenvoudig ondersteunde ligger is het moment in het midden maximaal en wordt het teruggebracht tot nul bij ondersteuning. Daarom moeten de voorspankabels die onderaan zijn geplaatst met maximale excentriciteit bij de middenoverspanning naar boven worden gebracht met verminderde excentriciteit, zodat het weerstandmoment dat wordt veroorzaakt door de voorspankabel wordt verminderd in verhouding tot het werkelijke moment in de bundel.
Over het algemeen is tweederde van de kabels aan de uiteinden van de ligger verankerd en is het resterende een derde deel verankerd in het maaidek. De eerstgenoemde tweederde kabels worden in het algemeen belast voordat de ligger in positie wordt geplaatst en de laatste een derde wordt belast na het gieten en de rijping van de dekplaat. Ong. het kabelprofiel van PSC-ligger van het illustratieve voorbeeld 16.1 wordt getoond in figuur 16.23.
Over het algemeen is het kabelprofiel parabolisch voor eenvoudig ondersteunde liggers omdat het momentdiagram ook parabolisch is. Een combinatie van recht en gebogen kabelprofiel wordt ook gebruikt.
Behalve de verticale kromming, moeten de kabels horizontaal worden gebogen door kromming in het horizontale vlak te verschaffen om de kabels naar de galop van de ligger te brengen voor verankering aan de uiteinden op of nabij de centrale as van de ligger.
Wanneer de verankering van de kabel paarsgewijs moet worden uitgevoerd zoals in figuur 16.23c, moet de diepte van de onderste flens nabij de uiteinden worden vergroot om deze dubbele kabels nabij de uiteinden op te nemen, zoals in streeplijn in figuur 16.23a is weergegeven . De reservekabel, indien niet vereist om te worden belast voor extra voorspanning vanuit ontwerpvereisten (in het geval van een korte val van de hoofd voorspankracht), wordt verwijderd en de leiding wordt gevoegd.
7. T-Beam voorgespannen betonnen brug:
Foto 4 illustreert een brug met T-balken van voorgespannen beton met acht overspanningen van 40 m (gemiddeld).
8. Voorgespannen betonnen koker-balkbruggen:
Voor grotere overspanningen worden in plaats van T-balken voorgespannen betonnen kokerbalken gebruikt. Deze kokerbalken worden normaliter gebouwd volgens de "Cantilever-constructie" -methode. De liggers worden ofwel geprefabriceerd in secties en op de bouwplaats geplaatst of ter plaatse in secties gegoten.
De secties worden symmetrisch opgericht of gegoten vanaf de pier voor stabiliteit van de bovenbouw, de pier en de fundering en "gestikt" aan de vorige sectie door middel van voorspankabels.
Typen kokerliggers die normaal worden gebruikt, worden getoond in Fig. 16.24. De kokerbalk afgebeeld in Fig. 16.24a en 16.24b zijn voor rijbanen met twee rijbanen. De in vak 16.24c en 16.24d weergegeven dubbele kokerliggers kunnen worden gebruikt voor zes rijstroken gescheiden rijbaan wanneer twee dergelijke eenheden naast elkaar worden gebruikt. Het type dat wordt getoond in Fig. 16.24e mag worden gebruikt in rijbanen met vier rijstroken.
Een lange sectie van een kokerbalkbrug gebouwd met de cantilever-methode is afgebeeld in Fig. 16.25a. Figuren onder de kokerbalk in Fig. 16.25b geven eenheden en volgorde van constructie vanaf de pieren aan. Opstelling van nagespannen voorspankabels wordt ook getoond in figuur 16.25b.
