Pretensionarea se înțelege ca aplicarea controlată a unei tensiuni pe beton prin tensionarea tendoanelor de oțel. Tendoanele vor fi realizate din oțel de înaltă rezistență și pot fi alcătuite din fire, corzi sau bare.

În această Instrucțiune, alte forme de pretensionare nu sunt luate în considerare.

20.1.2. Tipuri de pretensionare

În funcție de poziția tendonului față de secțiunea transversală, pretensionarea poate fi:

  • a) Interior. În acest caz, tendonul este situat în interiorul secțiunii transversale din beton.
  • b) Exterior. În acest caz, tendonul este situat în afara betonului secțiunii transversale și în interiorul marginii acestuia.

În funcție de momentul stresării în ceea ce privește betonarea elementului, pretensionarea poate fi:

  • a) Cu armături pretensionate. Betonarea se efectuează după ce armăturile au fost tensionate și ancorate provizoriu în elemente fixe. Când betonul a dobândit o rezistență suficientă, armăturile sunt eliberate din ancorele lor temporare și, prin aderență, forța introdusă anterior în armături este transferată pe beton.
  • b) Cu armături post-tensionate. Betonarea se efectuează înainte de tensionarea armăturilor active care sunt în mod normal adăpostite în conducte sau învelișuri. Când betonul a dobândit o rezistență suficientă, armătura este tensionată și ancorată.

Din punctul de vedere al condițiilor de aderență a tendonului, pretensionarea poate fi:

  • a) Aderent. Acesta este cazul pretensionării cu armături precomprimate sau armături post-tensionate în care, după tensionare, se efectuează o injecție cu un material care asigură o aderență adecvată între armătură și betonul elementului (articolul 36.2).
  • b) Neaderent. Acesta este cazul pretensionării cu armare post-tensionată în care injecțiile care nu creează aderență între armătură și betonul elementului sunt utilizate ca sisteme de protecție pentru armătură (articolul 36.3).

20.2. Forța de pretensionare
20.2.1. Limitarea forței

Forța de tensionare Po trebuie să furnizeze pe armarea activă o solicitare s p0 nu mai mare, în niciun punct, decât cea mai mică dintre următoarele două valori:

  • 0,75 fpmaxk
  • 090 fpk

Unde:

  • fpmaxk Sarcina unitară caracteristică maximă.
  • fpk rezistența caracteristică a randamentului.

Temporar, această tensiune poate fi mărită la cea mai mică dintre următoarele valori:

  • 0,85 fpmaxk
  • 095 fpk

cu condiția ca, la ancorarea armăturii în beton, să existe o reducere adecvată a tensiunii, astfel încât limitarea paragrafului anterior să fie îndeplinită.

20.2.2. Pierderi în bucăți cu armură post

20.2.2.1. Evaluarea pierderilor de rezistență instantanee

Pierderile instantanee de forță sunt cele care pot apărea în timpul operației de solicitare și în momentul ancorării armăturilor active și depind de caracteristicile elementului structural în studiu. Valoarea sa în fiecare secțiune este:

Unde:

  • D P1 Pierderea forței, în secțiunea studiată, din cauza fricțiunii de-a lungul conductei de pretensionare.
  • D P2 Pierderi de forță, în secțiunea studiată, din cauza pătrunderii pene în ancore.
  • D P3 Pierderea forței, în secțiunea studiată, datorită scurtării elastice a betonului.

20.2.2.1.1. Pierderea forței din cauza fricțiunii

Pierderile teoretice de forță datorate fricțiunii dintre armături și învelișurile sau conductele de pretensionare depind de variația unghiulară totală a liniei tendonului dintre secțiunea luată în considerare și ancorarea activă care condiționează tensiunea în această secțiune; a distanței x dintre aceste două secțiuni; a coeficientului m de frecare într-o curbă și a coeficientului K de frecare în linie dreaptă sau frecare parazitară. Aceste pierderi vor fi evaluate din forța de solicitare P0.

Pierderile de frecare din fiecare secțiune pot fi evaluate prin expresia:

Unde:

  • m Coeficientul de frecare în curbă.
  • a Suma valorilor absolute ale variațiilor unghiulare (abateri succesive), măsurate în radiani, care descriu tendonul la distanța x. Trebuie amintit că traseul tendonului poate fi o curbă deformată și trebuie apoi evaluat în spațiu.
  • K Coeficientul de frecare parazită, pe metru liniar.
  • x Distanța, în metri, între secțiunea luată în considerare și ancora activă care îi condiționează tensiunea (a se vedea figura 20.2.2.1.1).

centrul greutate

Datele corespunzătoare valorilor lui m și K trebuie definite experimental, luând în considerare procedura de pretensionare utilizată. În absența datelor specifice, pot fi utilizate valorile experimentale sancționate de practică.

20.2.2.1.2. Pierderi de penetrare a panelor

În scurtele tendoane drepte postteal, pierderea forței datorată pătrunderii penei, D P2 poate fi dedusă prin expresia:

Unde:

  • a Pătrunderea penei.
  • L Lungimea totală a tendonului drept.
  • Ep Modul de deformare longitudinală a armăturii active.
  • Ap Secțiunea de armare activă.

În celelalte cazuri de tendoane drepte și în toate cazurile de linii curbe, pierderea de stres cauzată de pătrunderea penei va fi evaluată luând în considerare fricțiunea în conducte. Pentru aceasta, posibilele variații ale lui m și K atunci când tendonul este coborât, în raport cu valorile care apar la tensionare.

20.2.2.1.3. Pierderi datorate scurtării elastice a betonului

În cazul armăturilor alcătuite din mai multe tendoane care se strâng succesiv, când fiecare tendon este strâns, se produce o nouă scurtare elastică a betonului, care se descarcă, în partea proporțională corespunzătoare acestei scurtări, cele ancorate anterior.

Când tensiunile de compresie de la nivelul baricentrului armăturii active în faza de tensionare sunt apreciabile, valoarea acestor pierderi, D P3, poate fi calculată, dacă tendoanele sunt subliniate succesiv într-o singură operație, presupunând că toate tendoanele suferă o scurtare uniformă, o funcție a numărului n dintre ele care sunt strânse succesiv, prin intermediul expresiei:

Unde:

  • Ap Secțiunea totală a armăturii active.
  • s cp Tensiunea de compresie, la nivelul centrului de greutate al armăturilor active, produsă de forța P0- D P1-D P2 și de forțele datorate acțiunilor care acționează în momentul tensionării.
  • Ep Modul de deformare longitudinală a armăturii active.
  • Ecj Modul de deformare longitudinală a betonului pentru vârsta j corespunzător momentului de încărcare a armăturilor active.

20.2.2.2. Pierderi de pretensionare amânate

Pierderile amânate sunt cele care apar în timp, după ancorarea armăturii active. Aceste pierderi se datorează în esență scurtării betonului prin contracție și fluare și relaxării oțelului acestor armături.

Fluirea betonului și relaxarea oțelului sunt influențate de pierderile în sine și, prin urmare, este esențial să se ia în considerare acest efect interactiv.

Atâta timp cât nu se efectuează un studiu mai detaliat al interacțiunii acestor fenomene, pierderile întârziate pot fi aproximate conform următoarei expresii:

Unde:

  • Yp Distanța de la centrul de greutate al armăturii active la centrul de greutate al secțiunii.
  • n Coeficient de echivalență = Ep/Ec.
  • j (t, t0) Coeficient de fluare pentru o vârstă de încărcare egală cu vârsta betonului în momentul solicitării (t0) (vezi 39.8).
  • e cs Deformația de contracție care se dezvoltă după operația de stres (vezi 39.7).
  • s cp Tensiunea în beton din fibră corespunzătoare centrului de greutate al armăturilor active datorită acțiunii pretensionării, greutății proprii și sarcinii moarte.
  • Ds pr Pierderea de relaxare la lungime constantă. Poate fi evaluat folosind următoarea expresie: Ds pr = r f · (Pki/Ap) unde r f este valoarea relaxării la lungime constantă la timp infinit (vezi 38.9) și Ap este aria totală a întăririlor active. Pki este valoarea caracteristică a forței de pretensionare inițiale, reducând pierderile instantanee.
  • Zona Ac din secțiunea de beton.
  • Ic Inerția secțiunii de beton.
  • c Coeficientul de îmbătrânire. Simplificat, și pentru evaluări în timp infinit, c = 0,80 ar putea fi adoptat.

20.2.3. Pierderea forței în piese cu armături precomprimate

Pentru armăturile precomprimate, pierderile de luat în considerare de la momentul tensionării până la transferul forței de tensionare la beton sunt:

  • a) Pătrunderea penei.
  • b) Relaxare la temperatura camerei până la transfer.
  • c) Relaxarea suplimentară a armăturii datorită, după caz, procesului de încălzire.
  • d) Expansiunea termică a armăturii datorată, acolo unde este cazul, procesului de încălzire.
  • e) Retragerea înainte de transfer.
  • f) Scurtare elastică instantanee la transfer.

Pierderile întârziate după transfer vor fi obținute în același mod ca și în armarea post-tensionată, folosind valorile de retragere și relaxare care apar după transfer.

20.3. Efectele structurale ale pretensionării

Efectele structurale ale pretensionării pot fi reprezentate folosind atât un set de forțe echilibrante de auto-echilibrare, cât și un set de tulpini impuse. Ambele metode conduc la aceleași rezultate.

20.3.1. Modelarea efectelor de pretensionare folosind forțe echivalente

Sistemul de forțe echivalente este obținut din echilibrul cablului și este format din:

  • Forțe și momente concentrate în ancore.
  • Forțe normale către tendoane, rezultate din curbură și schimbări în direcția tendoanelor.
  • Forțe tangențiale datorate fricțiunii.

Valoarea forțelor și momentelor concentrate în ancore este dedusă din valoarea forței de pretensionare în punctele menționate, calculată în conformitate cu secțiunea 20.2, din geometria cablului și din geometria zonei de ancorare (vezi figura 20.3 .1).

Pentru cazul specific al grinzilor, cu simetrie față de un plan vertical, în ancoră va exista o componentă orizontală și una verticală a forței de pretensionare și un moment de încovoiere, ale cărui expresii vor fi date de:

  • Pk, H = Pkcos a
  • Pk, V = Pksen a
  • Mk = Pk, H e

Unde:

  • un unghi format de calea precomprimată în raport cu directoarea elementului, la ancoră.
  • Forța Pk în tendon conform 20.2.
  • e Excentricitatea tendonului în raport cu centrul de greutate al secțiunii.

Forțele normale distribuite de-a lungul tendonului, n (x), sunt o funcție a forței de pretensionare și a curburii tendonului în fiecare punct, 1/r (x). Forțele tangențiale, t (x), sunt proporționale cu normele prin coeficientul de frecare m, conform:

20.3.2. Modelarea efectelor de pretensionare prin tulpini impuse

Alternativ, în cazul elementelor liniare, efectele structurale ale pretensionării pot fi introduse prin aplicarea deformațiilor și curburilor impuse care, în fiecare secțiune, vor fi date de:

Unde:

  • e p Deformare axială datorită pretensionării.
  • Ec Modul de deformare longitudinală a betonului.
  • Zona Ac din secțiunea de beton.
  • Ic Inerția secțiunii de beton.
  • e Excentricitatea pretensionării în raport cu centrul de greutate al secțiunii de beton.

20.3.3. Forțe izostatice și hiperestatice ale pretensionării

Tensiunile structurale datorate pretensionării sunt definite în mod tradițional prin diferențierea dintre:

  • Stresuri izostatice
  • Eforturi hiperestatice

Forțele izostatice depind de forța de pretensionare și de excentricitatea pretensionării față de centrul de greutate al secțiunii și pot fi analizate la nivelul secțiunii. Tensiunile hiperstatice depind, în general, de aspectul pre-tensiune, de condițiile de rigiditate și de condițiile de susținere ale structurii și trebuie analizate la nivelul structurii.

Suma forțelor de pretensionare izostatice și hiperstatice este egală cu forțele totale produse de pretensionare.

Atunci când starea limită de epuizare este verificată cu sarcini normale de secțiuni cu armătură aderentă, în conformitate cu criteriile stabilite la articolul 42. 42, forțele de calcul trebuie să includă partea hiperstatică a efectului structural al pretensionării, având în vedere valoarea sa în conformitate cu cu criteriile din secțiunea 13.2. Partea izostatică a pretensionării este luată în considerare, la evaluarea capacității de rezistență a secțiunii, luând în considerare pre-deformarea corespunzătoare în armătura activă aderentă.