Предварительное напряжение арматуры: Предварительное напряжение арматуры обеспечит прочность конструкции

Предварительное напряжение арматуры обеспечит прочность конструкции

Предварительное напряжение арматуры – это способ повысить несущую способность ЖБИ изделий и при этом получить возможность сэкономить материалы.

Когда ЖБИ изготовлено обычным способом оно получается достаточно восприимчивым к сильным нагрузкам, может выдерживать их до определенного момента. Если не было сделано предварительное напряжение арматуры, то, растягиваясь, предварительно не сжатая арматура делится нагрузкой с бетоном, который не обладает таким свойством как растяжение. Если же нагрузка превысит допустимое значение, то могут возникнуть трещины. Хотя если бетон имеет соответствующее качество, правильно выполнены армирование и термовлажностная обработка, а величина нагрузки на изделие не превышает допустимую, то существует большая доля вероятности, что трещины не появятся.

Предварительное же напряжение арматуры – это своеобразная страховка, возможность сделать изделие более прочным, надежным, продлить срок его эксплуатации.

Проволока делится напряжением с бетоном или что такое предварительное напряжение арматуры

Предварительное напряжение арматуры обеспечивает для бетона собственное напряжение сжатия, а арматуре — растяжение. Задача – оптимальным образом распределить напряжение по конструкции.

Процесс выглядит таким образом. Перед укладкой бетона изготовленная из стали нужной прочности арматура растягивается – напряжение в арматурном стержне должно быть меньше предела упругости. После этого производится бетонирование. Затвердевание бетона обеспечивает сцепление его с растянутым стержнем. При достижении бетоном определенной степени прочности со стержня снимаются растягивающие его усилия, и он пытается восстановить свою первоначальную длину. Но успевший сцепиться со стержнем бетон препятствует сокращению, принимает на себя сжимающее стержень усилие. В результате бетон получается сжатым, а стержень остается растянутым.

Предварительное напряжение арматуры придает конструкции жесткость, повышает стойкость к образованию трещин, их раскрытию, значительно сокращает расход стали.

Компания «КОНСТРУКТИВ» предлагает анкерные зажимы, которые отлично справляются с возложенной на них задачей — удержанием стержня в натянутом положении. Они выпускаются таких видов: «А», «F» или «K».

Каждый тип используется по определенному назначению. «А» хорошо зарекомендовал себя в технологических линиях, а также для закрепления арматурного стержня в металлоформах. Такой зажим – для его установки используется активная сторона, прекрасно справляется с закреплением различного вида прутков, удерживает трос, проволоку.

Для использования в технологических линиях предлагается цанга закрытого типа — «F». С ее помощью зажим каната, проволоки производится в автоматическом режиме.

Преднапряженные конструкции в каркасном строительстве

Преднапряжение железобетона

Современные методы карксного строительства используют технологию предварительного напряжения железобетонных конструкций. Преднапряженные конструкции — железобетонные конструкции, напряжение в которых искусственно создаётся во время изготовления, путём натяжения части или всей рабочей арматуры (обжатия части, или всего бетона).

Обжатие бетона в преднапряженных конструкциях на заданную величину осуществляется посредством натяжения арматурных элементов, стремящихся после их фиксации и отпуска натяжных устройств возвратиться в первоначальное состояние. При этом, проскальзывание арматуры в бетоне исключается их взаимным естественным сцеплением, или без сцепления арматуры с бетоном – специальной искусственной анкеровкой торцов арматуры в бетоне.

Трещиностойкость преднапряженных конструкций в 2 – 3 раза больше трещиностойкости железобетонных конструкций без предварительного напряжения. Это обусловлено тем, что предварительное обжатие арматурой бетона, значительно превосходит предельную деформацию натяжения бетона.

Преднапряженный бетон позволяет в среднем до 50% сокращать расход дефицитной стали в строительстве. Предварительное обжатие растянутых зон бетона значительно отдаляет момент образования трещин в растянутых зонах элементов, ограничивает ширину их раскрытия и повышает жесткость элементов, практически не влияя на их прочность.

 

Преимущества технологии преднапряжения железобетона

Преднапряженные конструкции оказываются экономичными для зданий и сооружений с такими пролетами, нагрузками и условиями работы, при которых применение железобетонных конструкций без предварительного напряжения технически невозможно, или вызывает чрезмерно большой перерасход бетона и стали для обеспечения требуемой жесткости и несущей способности конструкций.

Предварительное напряжение, увеличивающее жесткость и сопротивление конструкций образованию трещин, повышает их выносливость при работе на воздействие многократно повторяющейся нагрузки. Это объясняется уменьшением перепада напряжений в арматуре и бетоне, вызываемого изменением величины внешней нагрузки. Правильно запроектированные преднапряженные конструкции и здания безопасны в эксплуатации и более надежны, особенно в сейсмических зонах. С возрастанием процента армирования сейсмостойкость предварительно напряженных конструкций во многих случаях повышается. Это объясняется тем, что благодаря применению более прочных и легких материалов сечения преднапряженных конструкций в большинстве случаев оказываются меньшими по сравнению с железобетонными конструкциями без предварительного напряжения той же несущей способности, а, следовательно, более гибкими и легкими.

В большинстве развитых зарубежных стран из предварительно напряженного железобетона во все возрастающих объемах изготавливают конструкции перекрытий и покрытий зданий различного назначения, значительную часть изделий, используемых в инженерных сооружениях и в транспортном строительстве; появились производства элементов наружного архитектурного оформления зданий.

Мировой опыт использования технологии преднапряжения

 

Телебашня в Торонто

В мире монолитный железобетон большей частью является предварительно напряженным. В первую очередь, таким способом возводятся большепролетные сооружения, жилые здания, плотины, энергетические комплексы, телебашни и многое другое. Телебашни из монолитного преднапряженного железобетона выглядят особенно эффектно, став достопримечательностями многих стран и городов. Телебашня в Торонто является самым высоким в мире отдельно стоящим железобетонным сооружением. Ее высота 555 м.

Поперечное сечение башни в виде трилистника оказалось весьма удачным для размещения напрягаемой арматуры и бетонирования в скользящей опалубке. Ветровой опрокидывающий момент, на который рассчитана эта башня, составляет почти полмиллиона тоннометров при собственном весе наземной части башни чуть более 60 тыс. т.

В Германии и в Японии из монолитного преднапряженного железобетона широко строятся резервуары яйцевидной формы для очистных сооружений. К настоящему времени такие резервуары возведены суммарной емкостью более 1,2 млн.куб.м. Отдельные сооружения этого типа имеют емкость от 1 до 12 тыс.

куб.м.

За рубежом все более широкое применение находят монолитные перекрытия увеличенного пролета с натяжением арматуры на бетон. Только в США таких конструкций ежегодно возводится более 10 млн.куб.м. Значительный объем таких перекрытий сооружается в Канаде.

В последнее время напрягаемая арматура в монолитных конструкциях все чаще применяется без сцепления с бетоном, т.е. не производится инъецирование каналов, а арматуру от коррозии или защищают специальными защитными оболочками, или обрабатывают антикоррозионными составами. Таким образом возводятся мосты, большепролетные здания, высотные сооружения и другие подобные объекты.

 

Помимо традиционных строительных целей монолитный предварительно-напряженный железобетон нашел широкое применение для корпусов реакторов и защитных оболочек атомных электростанций. Суммарная мощность АЭС в мире превышает 150 млн. кВт, из них мощность станций, корпуса реакторов и защитные оболочки которых построены из монолитного преднапряженного железобетона, составляет почти 40 млн.

кВт. Защитные оболочки для реакторов АЭС стали обязательными. Именно отсутствие такой оболочки явилось причиной чернобыльской катастрофы.

Ярким примером строительных возможностей преднапряженного железобетона являются морские платформы для добычи нефти. В мире таких грандиозных сооружений возведено более двух десятков.

 

Платформа «Тролл»

Построенная в 1995 г. в Норвегии платформа «Тролл» имеет полную высоту 472 м, что в полтора раза выше Эйфелевой башни. Платформа установлена на участке моря с глубиной более 300 м и рассчитана на воздействие ураганного шторма с высотой волны 31,5 м. На ее изготовление было израсходовано 250 тыс.куб.м. высокопрочного бетона, 100 тыс. т обычной стали и 11 тыс. т напрягаемой арматурной стали. Расчетный срок службы платформы 70 лет.

Традиционно обширной областью применения предварительно напряженного железобетона является мостостроение. В США, например, сооружено более 500 тысяч железобетонных мостов с различными пролетами. За последнее время там построено более двух десятков вантовых мостов длиной 600-700 м с центральными пролетами от 192 до 400 м. Из предварительно-напряженного железобетона сооружаются внеклассные мосты, которые строятся по индивидуальным проектам. Мосты пролетом до 50 м возводятся в сборном варианте из железобетонных преднапряженных балок.

 

Мост «Нормандия»

Достижения в мостостроении из преднапряженного железобетона имеются и в других странах. В Австралии, в г. Брисбен, построен балочный мост с центральным пролетом 260 м, наибольшим среди мостов этого типа. Вантовый мост «Баррнос де Луна» в Испании имеет пролет 440, «Анасис» в Канаде — 465, мост в Гонконге — 475 м. Арочный мост в Южной Африке имеет наибольший пролет — 272 м. Мировой рекорд для вантовых мостов принадлежит мосту «Нормандия», где пролет 864 м. Ненамного уступает ему мост «Васко де Гама» в Лиссабоне, построенный к Всемирной выставке ЭКСПО-98. Общая протяженность этого мостового перехода превышает 18 км. Основные его несущие конструкции — пилоны и пролетные строения — выполнены из бетона с прочностью при сжатии более 60 МПа. Гарантированный срок службы моста 120 лет по критерию долговечности бетона (в России же в последнее время большепролетные мосты чаще строятся из стали).

Технология преднапряжения монолитного железобетона в России

В России на долю этих изделий приходится более трети общего производства сборных элементов. За рубежом значительное распространение имеет безопалубочное формование плитных конструкций на длинных стендах. Там обычной практикой является производство плит пролетом до 17 м, высотой сечения 40 см под нагрузку до 500 кгс/м2. В Финляндии железобетонные многопустотные плиты под такую же нагрузку выпускаются высотой сечения даже 50 см с пролетом до 21 м, то есть применение предварительного напряжения позволяет выпускать сборные элементы качественно иного уровня. Натяжение канатной арматуры на таких стендах, как правило, групповое при мощности домкратов 300-600 т. Сегодня разработаны различные системы без-опалубочного формования на длинных стендах «Спайрол», «Спэнкрит», «Спандек», «Макс Рот», «Партек» и других, отличающиеся высокой производительностью, применяемой арматурой, технологическими требованиями к бетону, формой поперечного сечения панелей и другими параметрами. На стендах длиной до 250 м изготавливают плиту со скоростью до 4 м/мин, по высоте в пакете можно бетонировать 6 плит. Ширина плит достигает 2,4 м, при максимальном пролете 21 м. Только плит «Спэнкрит» применяют в США более 15 млн. м2 ежегодно.

В свое время длинные стенды для безопалубочного формования по технологии «Макс Рот» появились и в России. Однако эта технология не получила дальнейшего распространения. В широко используемых у нас конструктивных системах зданий соединение элементов осуществляется через закладные детали. В плитах, изготавливаемых на длинных стендах, как правило, методом экструзии, возможности размещения закладных деталей ограничены. Однако для сборно-монолитных зданий плиты без закладных деталей могут найти самое широкое распространение, что и имеет место за рубежом, особенно в Скандинавских странах и в США.

Позднее в России появились линии «Партек» (на заводе ЖБК-17 в Москве, Санкт-Петербурге, Барнауле), что свидетельствует о появлении спроса на такие плиты. Совершенствование конструктивных систем зданий, безусловно, даст толчок к развитию технологии производства плитных изделий.

Затянувшийся российский застой в области применения преднапряженного железобетона частично связан еще и с тем, что у нас не получили должного изучения и применения предварительно-напряженные конструкции с натяжением арматуры на бетон, в том числе в построечных условиях.

«Энерпром» начинает развивать это направление и предлагает ряд оборудования собственной разработки для реализации такой технологии.

Предварительно напряженные железобетонные конструкции: использование

Железобетонные конструкции — основа современного строительства. Однако они имеют существенные изъяны, связанные, в первую очередь, с недостаточной нагрузочной способностью и образованием трещин в камне при эксплуатационных нагрузках. Усовершенствование технологии изготовления изделий из бетона и стальной арматуры привело к созданию преднапряженного железобетона, который обладает рядом преимуществ.

Определение

Предварительно напряженные железобетонные конструкции — строительные изделия, бетон которых на этапе создания принудительно получает начальную расчетную напряженность сжатия. Она создается за счет предварительного формирования напряжения растяжения в рабочей высокопрочной арматуре и обжатия ею бетона на тех участках, которым предстоит испытывать растяжение (прогиб) при эксплуатации. Сжимаясь, арматура не проскальзывает, так как сцеплена с материалом или удерживается анкерным закреплением арматуры на торцах изделий. Таким образом, напряжение растяжения, которое приобретает железобетонный состав с помощью армирования, уравновешивает напряженность заблаговременного обжатия камня.

Вернуться к оглавлению

Преимущества

Предварительно напряженный железобетон долгосрочно отодвигает время начала формирования расколов в изделиях, работающих на прогиб, сокращает глубину их раскрывания. Вместе с тем изделия приобретают повышенную жесткость, не снижая прочности.

Предварительно напряженным железобетонным балкам свойственно хорошо работать на сжатие и прогиб, имея одинаковую прочность по длине, что позволяет увеличивать ширину перекрываемых пролетов. В таких конструкциях уменьшаются размеры поперечного сечения, следовательно, сокращаются объем и вес комплектующих элементов (на 20 – 30%), а также расход цемента. Более рациональное использование свойств стали позволяет сокращать расход арматуры (стержневой и проволочной) до 50%, особенно из высокопрочных марок (A-IV и выше), имеющих значительный предел прочности. Химическая нейтральность бетона к стали способствует предохранению арматуры от коррозии. Вместе с тем повышенная трещиностойкость предохраняет напряженную арматуру от ржавления в сооружениях, которые находятся под постоянным давлением воды, иных жидкостей, газов.

Методы возведения зданий, используемые в строительстве каркаса, базируются на технологии предварительного напряжения конструкций из железобетона в процессе строительства.

Напряженная арматура, обжимающая бетон сборочных единиц, обеспечивает практичную их стыковку путем значительного сокращения расходования металла на стыках. Сборные и сборно-монолитные изделия из железобетонных напряженных конструкций могут состоять из стыкуемых частей с одинаковым поперечным сечением, которые по краям выполняются из ненапряженных облегченных (тяжелых) бетонов, а нагружаемый фрагмент — преднапряженный железобетон. Такая продукция имеет повышенную выносливость, компенсируя повторяющиеся динамические воздействия.

Данное свойство позволяет демпфировать изменения напряжений в бетоне и арматуре, вызываемые колебаниями внешних нагрузок. Повышенная сейсмическая стойкость зданий повышается за счет большой конструкционной устойчивости напряженного железобетона, обжимающего отдельные их фрагменты. Конструкция в предварительно напряженном виде обеспечивает большую безопасность, так как ее разрушению предшествует запредельный прогиб, сигнализирующий об исчерпании конструкцией прочности.

Вернуться к оглавлению

Недостатки

Состояние предварительного напряжения в материале достигается спецоборудованием, точными расчетами, трудоемким конструированием и затратным производством. Продукция требует бережного хранения, транспортировки и монтажа, которые не вызывают ее аварийного состояния еще до начала использования.

Сосредоточенные нагрузки могут способствовать возникновению продольных трещин, которые снижают несущую способность. Просчеты в проектировании и технологии производства могут вызывать полное разрушение создаваемого железобетонного изделия на стапеле. Предварительно напряженные конструкции требуют металлоемкой опалубки повышенной прочности, увеличенного расхода стали на закладные и арматуру.

Большие значения звуко– и теплопроводности требуют закладывания в тело камня компенсирующих материалов. Подобными железобетонными конструкциями обеспечивается более низкий порог огнестойкости (ввиду меньшей критической температуры нагрева преднапряженной арматурной стали) по сравнению с обычным железобетоном. На преднапряженную бетонную конструкцию критично воздействуют выщелачивание, растворы кислот и сульфатов, солей, приводящие к коррозии цементного камня, раскрытию трещин и коррозии арматуры. Это может приводить к резкому снижению несущей способности стали и внезапному хрупкому разрушению. Также к минусам стоит отнести значительный вес изделий.

Вернуться к оглавлению

Материалы для конструкций

Железобетон — многокомпонентный материал, основными составляющими которого являются бетон и стальная арматура. Параметры их качества определяются особыми требованиями при проектировании к элементам конструкций на месте применения.

Вернуться к оглавлению

Бетон

Формы для заливки бетона с прутьями для передачи предварительного напряжения.

Предварительное напряжение в железобетоне обеспечивается применением тяжелых составов средней плотности от 2200 до 2500 кг/м3, которые имеют классы по прочности на осевое растяжение выше Bt0,8, по прочности от В20 и больше, марки по водонепроницаемости от W2 и выше, по морозостойкости от F50.  Требования к продукции гарантируют бетону нормативную прочность не ниже установленной с вероятностью 0,95 (в 95% случаев). Смесь должна набрать возраст не меньше 28 суток до получения материалом предварительных напряжений. На ранних стадиях эксплуатации бетонный камень способен частично утерять напряженное качество за счет общего снижения напряженности стали (до 16%). Коэффициент надежности материала на растяжение и сжатие в предельных состояниях установлен для эксплуатационной пригодности не ниже 1,0.

Вернуться к оглавлению

Арматура

Стальная начинка должна оставаться напряженной в железобетонном изделии на всем интервале эксплуатации, выдерживая без вытяжения длительно приложенные нагрузки. В преднапряженных изделиях из железобетона используется высокопрочная сталь с незначительной текучестью, соответствующей параметрам ползучести бетона.

С целью компенсирования эксплуатационной потери некоторой величины преднапряжения при изготовлении ее значение устанавливают чуть выше, чем предусмотрено строительными требованиями для конструкционного элемента. В продукции применяют горячекатаную упрочненную, холоднодеформированную арматуру, арматурную проволоку (пучки, пакеты, пряди), канаты, сварные каркасы и пр. Поперечное сечение арматуры может быть гладким, периодическим, а укладка проволоки и канатов серповидной и кольцевой.

Сталь должна гарантированно соответствовать установленному классу относительно прочности по преднапряженному растяжению (текучесть металла должна находиться в пределах 0,2% относительного удлинения) с вероятностью от 0,95 и выше. Арматуре необходимо быть пластичной, хладостойкой, свариваемой и пр. Надежное сцепление с бетонной смесью обеспечивается формированием арматурой сложных пространственных поверхностей.

Вернуться к оглавлению

Области использования конструкций

Предварительно напряженный бетон позволяет сократить до 50% расхода арматурной стали.

Преднапряженные изделия используются, когда применение обычного железобетона нецелесообразно (перерасход материалов, рост веса и стоимости, невозможность обеспечить несущую прочность и пр. ). Сферами их использования являются гражданское, промышленное, специальное и гидротехническое строительство. Объекты — каркасы и мосты с широкими пролетами, напорные трубопроводы, плотины, водонепроницаемые емкости и пр.

А также из них создают подпорные стены, ограждающие панели, лестничные марши, подкрановые балки, фундаменты, колонны, столбы ЛЭП, каркасы тоннелей, междуэтажные перекрытия и пр. Такая продукция незаменима и при возведении построек в условиях взрыво- и сейсмоопасности. Особенно эффективна она при формировании сборно-монолитных конструкций, когда отдельные преднапряженные сборные элементы соединяются в проектном положении арматурой так, что работают как одно целое.

Вернуться к оглавлению

Вывод

Преднапряженные изделия из железобетона имеют много достоинств. Их недостатки могут быть нивелированы качеством проектирования, производства и монтирования, способствующим длительной эксплуатации.

Предварительное напряжение — арматура — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 3

Предварительное напряжение — арматура

Cтраница 3

При определении потерь предварительного напряжения арматуры, а также при расчете по раскрытию трещин и по деформациям значение Ду5р допускается принимать равным нулю.  [31]

Различают два вида предварительного напряжения арматуры — до затвердения бетона и после приобретения бетоном определенной прочности. Если напряжение арматуры производится до бетонирования, то уложенная в форму арматура растягивается и в таком растянутом состоянии закрепляется в форме. После заполнения формы бетонной смесью и затвердения бетона арматура освобождается от натяжения, сокращается и увлекает за собой окружающий ее бетон, обжимая железобетонный элемент в целом.  [32]

Для установления влияния предварительного напряжения арматуры на огнестойкость изгибаемых элементов были испытаны образцы с напрягаемой и ненапрягаемой арматурой. Испытания показали, что предварительное напряжение арматуры не влияет на предел огнестойкости изгибаемых элементов при разрушении по растянутой арматуре.  [33]

От образования микротрещин предохраняет предварительное напряжение арматуры. Применение предварительного напряжения арматуры дает возможность устраивать напорные водоводы из железобетонных труб, что позволяет в 5 — 10 раз уменьшить расход металла и в 1 5 — 2 раза снизить стоимость водоводов.  [34]

Наибольшие и наименьшие величины предварительного напряжения арматуры и бетона нормируют, поскольку чрезмерное напряжение арматуры или обжатие бетона может снизить эффект предварительного напряжения или даже довести элемент до предельного состояния, а недостаточное будет растрачено на невозвратимые потери и погому не будет эффективно.  [35]

В конструкциях и элементах без предварительного напряжения арматуры достичь полной трещиностой-кости бетона можно лишь ценой примерно пятикратного увеличения расхода арматурной стали, что, кроме того, требует увеличения сечения конструкции, чтобы можно было разместить эту арматуру. Поэтому практически лишь в предварительно напряженных конструкциях и элементах можно обеспечить работу бетона без раскрытия поперечных трещин. Что касается конструкций с обычным армированием, то вопрос может стоять только о допустимом раскрытии трещин. Раскрытие трещин уменьшает жесткость железобетонных конструкций и ухудшает их эксплуатационные качества. Но, пожалуй, наиболее существенное влияние трещины оказывают на долговечность железобетонных конструкций.  [36]

В качестве основной расчетной характеристики предварительного напряжения арматуры ст0 и сто ( для арматуры, расположенной в зонах, работающих на растяжение и на сжатие) независимо от способа ее натяжения принимают предварительное растягивающее напряжение в арматуре до обжатия бетона либо равное ему напряжение в арматуре, соответствующее моменту снижения до нуля предварительного обжатия бетона вследствие воздействия на него внешних нагрузок.  [37]

Проведено экспериментальное испытание полуавтомата по предварительному напряжению арматуры. Осуществлен крупноблочный монтаж нефтеперерабатывающих установок, внедрены крупные изоляционные блоки.  [38]

Балки серии ПК-01-06 разработаны с предварительным напряжением арматуры на упоры стенда. В таблице приведены данные при применении стержневой арматуры. Варианты балок с проволочной и прядевой арматурой даны в той же серии ПК-01-06, вмп.  [40]

Как отмечают С.А. Дмитриев и Б.А. Калатуров, предварительное напряжение арматуры при разрушении изгибаемых элементов по бетону сжатой зоны повышает прочность элемента. Но после кратковременного воздействия огня из-за значительного развития пластических деформаций напряженная арматура полностью теряет свое предварительное напряжение, и поэтому сравнительно большая потеря прочности в балках с арматурой класса Ат-V объясняется потерей предварительного напряжения.  [41]

Для повышения трещиностойкости железобетонных конструкций применяют предварительное напряжение арматуры, которое создает дополнительное обжатие бетона. В настоящее время стойки, а также траверсы портальных опор изготовляют только с предварительно-напряженной арматурой. В качестве предварительно-напряженной арматуры для стоек опор применяют гладкую стальную круглую проволоку и стержневую арматуру, а также стальную проволоку периодического профиля. Для армирования некоторых типов стоек применяют семипроволочные стальные пряди.  [42]

Для повышения трещиностойкости железобетонных конструкций применяют предварительное напряжение арматуры, которое создает дополнительное обжатие бетона. В настоящее время стойки, а также траверсы портальных опор изготовляют только с предварительно напряженной арматурой.  [43]

В табл. 68 а0 — назначаемые предварительные напряжения арматуры без учета потерь, принимаемые по табл. 65; Аай-допустимое предельное отклонение предварительного напряжения, принимаемое по табл. 66; п — количество стержней, проволок, пучков или прядей, напрягаемых в отдельности, в элементе конструкции.  [45]

Страницы:      1    2    3    4

Предварительно напряженный железобетон

 Состояние и перспективы применения !              

        Основной строительный материал XX века, железобетон, во всем мире заслуженно пользуется вниманием ученых отрасли. Создав искусственный камень — бетон, свойства которого можно регулировать по своему усмотрению, ученые нашли и способ борьбы с его основным недостатком — низкой прочностью при растяжении. При металлической арматуре бетон хоть и не разрушается при растяжении, но трескается. Это отрицательно сказывается на эксплуатационных свойствах железобетонных конструкций и сооружений. Создание на стадии изготовления или строительства напряженного состояния в конструкции, когда знак напряжения в бетоне противоположен знаку напряжения от эксплуатационной нагрузки, является одним из крупнейших достижений инженерной мысли в XX столетии.

У истоков этой концепции стояли Эжен Фрейссине (Франция) и Виктор Васильевич Михайлов (Россия). В 1936 году при защите В.В. Михайловым диссертации, посвященной этому методу, два оппонента из трех выступили против. Даже видным ученым в то время трудно было понять, как можно предварительно натянуть арматуру почти до разрыва, а затем нагрузить конструкцию полной расчетной нагрузкой, и она при этом будет работать так, что трещины в растянутом бетоне конструкции не появятся вплоть до исчерпания ее несущей способности. Тем не менее защита диссертации тогда состоялась, поскольку Виктор Васильевич сумел в открытой дискуссии убедить ведущих ученых страны в своей правоте. 

Некоторые виды предварительного напряжения по разным соображениям до сих пор находятся под сомнением. Например, в Германии запрещена сегментная сборка железобетонных мостов с помощью натяжения арматуры, и только совсем недавно было разрешено применять в мостовых конструкциях напрягаемую арматуру, расположенную вне сечения.  

В СССР предварительное напряжение применялось весьма широко в промышленном, жилищном, транспортном и специальном строительстве. Преднапряженных конструкций выпускалось более 30 млн. м3 в год, что существенно больше, чем в какой-либо другой стране. На их долю приходилось более 20% общего объема производства сборного железобетона. Как правило, применяли натяжение арматуры на упоры. Широкая география технологии стала возможной благодаря, прежде всего, внедрению электротермического способа натяжения стержневой арматуры. Авторы этого способа по заслугам удостоены высокого звания лауреатов Ленинской премии, для народного хозяйства были сэкономлены миллионы тонн дефицитного металла. 

Шестидесятые годы были отмечены бурным развитием промышленности сборного железобетона, в том числе предварительно- напряженного. В этот период ученые и специалисты отрасли разработали значительный объем нормативно-технической литературы по расчету, проектированию и технологии изготовления предварительно-напряженных железобетонных конструкций, что стало надежным фундаментом для дальнейшего эффективного развития этого направления. В результате используемый нами в настоящее время СНиП 2.03.01-84 прямо указывает: «При выборе элементов должны предусматриваться преимущественно предварительно напряженные конструкции…». 

Развитие предварительного напряжения оказало серьезное влияние на прогресс в области технологии высокопрочных бетонов. В преднапряженных конструкциях появилась возможность максимально эффективно использовать повышенную прочность бетона при сжатии. 

К сожалению, процесс интенсивного развития преднапряженного железобетона был остановлен в годы общего экономического спада в России. Период всеобщей «железобетонизации» сменился столь же повсеместным развалом промышленности сборного железобетона. Исключение, видимо, составляет только Москва. Особенно сильно снизился объем применения сборных предварительно-напряженных конструкций. Выпуск преднапряженных конструкций упал более чем в 10 раз, в то время как объем выпуска железобетонных конструкций без предварительного напряжения снизился в 6 раз. Этому есть несколько причин, в том числе и сильно подорожавшая электроэнергия, что сделало электротермический способ натяжения арматуры экономически невыгодным.  

Тем не менее такое резкое снижение в России объемов применения сборных предварительно-напряженных конструкций следует однозначно квалифицировать как регресс железобетона в целом. Неоправданный поворот на 180 градусов в политике строительства из сборного железобетона ведет к неэффективному ускоренному старению основных фондов этой отрасли строительной индустрии. И если их активная часть — технологическое оборудование и оснастка — морально устарела и все равно требует радикальной модернизации, то пассивная часть — здания и сооружения — ветшает неоправданно. Потребуется много времени и капитальных затрат, чтобы построить все заново. Если же модернизацию начать уже сегодня, то можно сэкономить большие средства. 

Среди регионов, располагающих производственными мощностями более 1 млн. м3 в год сборного, в том числе предварительно- напряженного железобетона, следует назвать Москву, Республики Татарстан и Башкортостан, Челябинскую, Свердловскую, Тюменскую, Пермскую, Новосибирскую, Омскую, Московскую, Самарскую, Ленинградскую, Иркутскую, Воронежскую, Вологодскую, Кемеровскую, Ростовскую области, Приморский и Красноярский края. Весьма обширна и номенклатура изделий, которые целесообразно изготавливать с предварительным напряжением: покрытия зданий, пролетные строения и опоры мостов, железобетонные сваи и трубы, шпалы, градирни, опоры ЛЭП и мачты освещения, телебашни, защитные оболочки, морские и шельфовые сооружения, плавучие доки, корпуса понтонов и многое другое. 

В высшей степени убедительной демонстрацией эксплуатационной надежности предварительного напряжения сборного железобетона является его успешное использование для производства железнодорожных шпал. В мире в настоящее время их установлено более миллиарда штук. Жесткие динамические нагрузки, ощутимые температурные перепады, увлажнение и высушивание, замораживание и оттаивание, воздействие нефтепродуктов и других агрессивных веществ предъявляют исключительно высокие требования к надежности и долговечности этих изделий. Есть участки железной дороги, где преднапряженные железобетонные шпалы прослужили более 40 лет и не имеют каких-либо существенных повреждений.  

В большинстве развитых зарубежных стран из сборного предварительно-напряженного железобетона во все возрастающих объемах изготавливают конструкции перекрытий и покрытий зданий различного назначения, значительную часть изделий, используемых в инженерных сооружениях и в транспортном строительстве; появились производства элементов наружного архитектурного оформления зданий. 

В структуре сборных конструкций в США из общего объема производства сборных железобетонных изделий в 26 млн. м3 преднапряженные конструкции составляют 40%. Четверть из них — плиты Т и 2Т. Плиты «на пролет» широко производятся также в Великобритании, Германии, Венгрии, Польше и в других странах. Значительная часть стропильных и подстропильных балок, ферм, ригелей, стеновых панелей изготовляют также предварительно-напряженными с применением высокопрочной проволочной и стержневой арматуры и бетонов с прочностью до 70 МПа. 

Затянувшийся российский застой в области применения преднапряженного железобетона частично связан еще и с тем, что у нас не получили должного изучения и применения предварительно-напряженные конструкции с натяжением арматуры на бетон, в том числе в построечных условиях. В связи с этим практически отсутствует современное эффективное отечественное оборудование для реализации такой технологии на практике. 

Между тем в мире из преднапряженного монолитного железобетона возводятся промышленные гражданские и жилые здания, плотины и энергетические комплексы, телебашни и многое другое. 

Телебашни из монолитного преднапряженного железобетона выглядят особенно эффектно, став достопримечательностями многих стран и городов. Телебашня в Торонто является самым высоким в мире отдельно стоящим железобетонным сооружением. Ее высота 555 м. 

Поперечное сечение башни в виде трилистника оказалось весьма удачным для размещения напрягаемой арматуры и бетонирования в скользящей опалубке. Ветровой опрокидывающий момент, на который рассчитана эта башня, составляет почти полмиллиона тоннометров при собственном весе наземной части башни чуть более 60 тыс. т. 

В Германии и в Японии из монолитного преднапряженного железобетона широко строятся резервуары яйцевидной формы для очистных сооружений. К настоящему времени такие резервуары возведены суммарной емкостью более 1,2 млн. м3. Отдельные сооружения этого типа имеют емкость от 1 до 12 тыс. м3. 

За рубежом все более широкое применение находят монолитные перекрытия увеличенного пролета с натяжением арматуры на бетон. Только в США таких конструкций ежегодно возводится более 10 млн. м3. Значительный объем таких перекрытий сооружается в Канаде. 

В последнее время напрягаемая арматура в монолитных конструкциях все чаще применяется без сцепления с бетоном, т.е. не производится инъецирование каналов, а арматуру от коррозии или защищают специальными защитными оболочками, или обрабатывают антикоррозионными составами. Такая технология используется при строительстве мостов, большепролетных перекрытий, высотных сооружений и других подобных объектов. 

Помимо традиционных строительных целей монолитный предварительно-напряженный железобетон нашел широкое применение для корпусов реакторов и защитных оболочек атомных электростанций. Суммарная мощность АЭС в мире превышает 150 млн. кВт, из них мощность станций, корпуса реакторов и защитные оболочки которых построены из монолитного преднапряженного железобетона, составляет почти 40 млн. кВт. Защитные оболочки для реакторов АЭС стали обязательными. Именно отсутствие такой оболочки явилось причиной чернобыльской катастрофы. 

Ярким примером строительных возможностей преднапряженного железобетона являются морские платформы для добычи нефти. В мире таких грандиозных сооружений возведено более двух десятков. 

Построенная в 1995 г. в Норвегии платформа «Тролл» имеет полную высоту 472 м, что в полтора раза выше Эйфелевой башни. Платформа установлена на участке моря с глубиной более 300 м и рассчитана на воздействие ураганного шторма с высотой волны 31,5 м. На ее изготовление было израсходовано 250 тыс. м3 высокопрочного бетона, 100 тыс. т обычной стали и 11 тыс. т напрягаемой арматурной стали. Расчетный срок службы платформы 70 лет. 

Традиционно обширной областью применения предварительно напряженного железобетона является мостостроение. В США, например, сооружено более 500 тысяч железобетонных мостов с различными пролетами. За последнее время там построено более двух десятков вантовых мостов длиной 600-700 м с центральными пролетами от 192 до 400 м. Из предварительно-напряженного железобетона сооружаются внеклассные мосты, которые строятся по индивидуальным проектам. Мосты пролетом до 50 м возводятся в сборном варианте из железобетонных преднапряженных балок. 

Достижения в мостостроении из преднапряженного железобетона имеются и в других странах. В Австралии, в г. Брисбен, построен балочный мост с центральным пролетом 260 м, наибольшим среди мостов этого типа. Вантовый мост «Баррнос де Луна» в Испании имеет пролет 440, «Анасис» в Канаде — 465, мост в Гонконге — 475 м. Арочный мост в Южной Африке имеет наибольший пролет — 272 м. Мировой рекорд для вантовых мостов принадлежит мосту «Нормандия», где пролет 864 м. Ненамного уступает ему мост «Васко де Гама» в Лиссабоне, построенный к Всемирной выставке ЭКСПО-98. Общая протяженность этого мостового перехода превышает 18 км. Основные его несущие конструкции — пилоны и пролетные строения — выполнены из бетона с прочностью при сжатии более 60 МПа. Гарантированный срок службы моста 120 лет по критерию долговечности бетона (в России же в последнее время большепролетные мосты чаще строятся из стали). 

Возможности повышения эффективности сборных железобетонных конструкций можно показать на примере плит перекрытий. В России на долю этих изделий приходится более трети общего производства сборных элементов. За рубежом значительное распространение имеет безопалубочное формование плитных конструкций на длинных стендах. Там обычной практикой является производство плит пролетом до 17 м, высотой сечения 40 см под нагрузку до 500 кгс/м2. В Финляндии железобетонные многопустотные плиты под такую же нагрузку выпускаются высотой сечения даже 50 см с пролетом до 21 м, то есть применение предварительного напряжения позволяет выпускать сборные элементы качественно иного уровня. Натяжение канатной арматуры на таких стендах, как правило, групповое при мощности домкратов 300-600 т. Сегодня разработаны различные системы без-опалубочного формования на длинных стендах «Спайрол», «Спэнкрит», «Спандек», «Макс Рот», «Партек» и других, отличающиеся высокой производительностью, применяемой арматурой, технологическими требованиями к бетону, формой поперечного сечения панелей и другими параметрами. На стендах длиной до 250 м изготавливают плиту со скоростью до 4 м/мин, по высоте в пакете можно бетонировать 6 плит. Ширина плит достигает 2,4 м, при максимальном пролете 21 м. Только плит «Спэнкрит» применяют в США более 15 млн. м2 ежегодно. 

В свое время длинные стенды для безопалубочного формования по технологии «Макс Рот» появились и в России. Однако эта технология не получила дальнейшего распространения. В широко используемых у нас конструктивных системах зданий соединение элементов осуществляется через закладные детали. В плитах, изготавливаемых на длинных стендах, как правило, методом экструзии, возможности размещения закладных деталей ограничены. Однако для сборно-монолитных зданий плиты без закладных деталей могут найти самое широкое распространение, что и имеет место за рубежом, особенно в Скандинавских странах и в США.  

Позднее в России появились линии «Партек» (на заводе ЖБК-17 в Москве, Санкт-Петербурге, Барнауле), что свидетельствует о появлении спроса на такие плиты. Совершенствование конструктивных систем зданий, безусловно, даст толчок к развитию технологии производства плитных изделий. 

Весьма эффективным для заводской технологии может быть применение арматурно-намоточных агрегатов с предварительным напряжением, разработанных в НИИЖБ. 

Есть три основных типа арматурно-намоточных агрегатов: 

стационарный арматурно-намоточный автомат, предназначенный для работы в составе агрегатно-поточной линии; 
арматурно-намоточный агрегат с вращающейся платформой для навивки арматуры на объемные, криволинейные или круглые элементы емкостей, тоннелей, водоводов и др. сооружений; 
арматурно-намоточный комплекс в составе стенда длиной до 72 м, самоходной арматурно-намоточной машины, машин для обрезки арматуры, для укрывания изделий при ТВО и для чистки стенда после снятия с него изделия. Этот комплекс позволяет изготавливать практически любые необъемные изделия с двухосным напряженным или ненапряженным армированием, в том числе формы с напряженным армированием всех элементов решетки и обоих поясов. 
Имея на производстве такие агрегаты, можно изготавливать обширную номенклатуру современных конструкций и изделий различного назначения, в том числе элементы городского благоустройства. 

Важное значение имеет расширение области применения предварительного напряжения. Например, его можно широко и эффективно использовать в гражданском и жилищном строительстве. 

Несущий каркас такого здания представляет собой стержневую систему, выполняемую в монолите или из отдельных элементов, с натяжением арматуры непосредственно в процессе строительства. Рассчитанный с использованием новейших методов, учитывающих геометрическую и физическую нелинейность, такой каркас на 20-40% легче, чем традиционные. Перекрытия и внутренние стены здания сооружаются путем заполнения соответствующих частей каркаса монолитным поробетоном с необходимыми физико-механическими и эксплуатационными свойствами. В перекрытиях используется поробетон с объемной массой 1000-1200 кг/м3. Для внутренних стен применяется поробетон с объемной массой 450-550 кг/м3. Поробетон с объемной массой до 200 кг/м3 используется в качестве монолитного утеплителя наружных стен. При этом внутренний и наружный слои таких стен могут быть из любых материалов, соответствующих архитектурным, эксплуатационным и другим требованиям. 

При сооружении зданий по предлагаемой технологии используются новые приемы возведения преднапряженного каркаса, а все работы по приготовлению и укладке монолитного поробетона выполняются одним агрегатом, что позволяет снизить суммарные трудозатраты на строительство более чем в два раза. Собственный вес здания снижается в 2-2,5 раза, и почти вдвое снижается его себестоимость. Таким образом, вместо одного обычного здания получаются два в безригельном исполнении, с увеличенными пролетами и с широкими возможностями для планировки. Кроме прочего, такие здания обладают высокой сейсмостойкостью, надежностью и долговечностью, а после исчерпания срока службы могут быть легко разобраны, чего не скажешь о зданиях со сварными соединениями в каркасе.  

На базе этой технологии может быть сделан существенный шаг вперед в области высотного строительства, где основная проблема связана с тем, что верхние этажи чрезвычайно нагружают нижние. В предлагаемом варианте этажность здания может быть увеличена вдвое без повышения нагрузки на нижний этаж и основание. 

Зарубежный опыт показывает высокую эффективность применения предварительного напряжения в монолитных плитных фундаментах большой протяженности, в монолитных безбалочных перекрытиях, в опорных устройствах и постаментах под тяжелое оборудование, в несущих монолитных конструкциях подземных сооружений, в том числе многоэтажных. Имеются интересные примеры предварительного напряжения при реставрации памятников старины. 

Исключительно плодотворной является идея двух- и трехосного напряжения конструкций. Обширные исследования в этой области были проведены профессором В.В. Михайловым и его учениками. В.В. Михайлов разработал даже проект башни высотой 2 км, смонтированной из трехосно предварительно-напряженных элементов заводского изготовления. Расчетные сопротивления сжатию в стойках башни составляли 150 МПа. Между тем, эти конструкции, имеющие спиральную преднапряженную арматуру, запроектированы из бетона с прочностью всего 60 МПа. При реальных их испытаниях напряжения в элементе достигали 300 МПа с сохранением линейной связи между напряжениями и деформациями до напряжений в 150 МПа. 

На практике эта идея была реализована в объемно-напряженных архитравах гидравлических прессов. В них бетон работал упруго при напряжениях, втрое превышающих его кубиковую прочность. 

Иными словами, предварительное напряжение в трех направлениях позволяет создавать качественно иной железобетон. Причем повышение несущей способности материала достигается конструктивными, а не технологическими приемами. 

Предварительное напряжение бетона в конструкции демонстрирует новые возможности и определяет перспективу развития железобетона в качестве материала для возведения современных зданий и сооружений. 

Идея применения предварительного напряжения в железобетоне в свое время оказалась настолько плодотворной, что в 1953 году была основана Международная федерация по предварительно напряженному железобетону — ФИП. Первым ее президентом стал Эжен Фрейссине. Почти за полвека своего существования федерация получила значительное развитие. В последнем, XIII, конгрессе ФИП в Амстердаме, приняли участие более полутора тысяч человек. На этом конгрессе ФИП объединилась с Европейским комитетом по бетону — ЕКБ, и теперь называется ЕКБ-ФИП или ФИБ. Членами ФИБ являются национальные ассоциации по железобетону многих стран, в том числе и России. 

Поступательному развитию производства преднапряженного железобетона способствует дальнейшее улучшение прочностных и технологических свойств применяемых материалов. Конец XX века ознаменовался разработкой особо прочных бетонов и неметаллической арматуры на основе углепластиков, открывающих новые возможности совершенствования конструктивно-технологических решений зданий и сооружений и методов предварительного напряжения. Этому также должно способствовать расширение исследований новых материалов высоких технологий, разработка конструктивных и проектных решений принципиально нового уровня. 

В XXI столетии по всей стране должно развернуться массовое строительство автомобильных дорог, что потребует возведения большого количества мостов малых, средних и больших пролетов. Международный опыт говорит, что автодорожные мосты целесообразно строить из преднапряженного железобетона. 

В производстве конструкций для зданий различного назначения целесообразно существенно увеличить долю механического натяжения арматуры, расширить выпуск непрерывно армированных и самонапряженных конструкций, увеличить применение зданий с натяжением арматуры в построечных условиях. 

Имеет смысл большее внимание уделить разработке различных предсамонапряженных железобетонных конструкций, в которых комплексно используются механическое натяжение высокопрочной арматуры и преимущества напрягающего бетона. 

Для крупных инженерных сооружений следует применять предварительно-напряженные железобетонные конструкции с натяжением арматуры на бетон, а для напрягаемой арматуры использовать канаты и высокопрочную стержневую арматуру больших диаметров, производство которых должно быть освоено металлургической промышленностью. 

Широкое использование преднапряженного железобетона открывает значительные возможности для снижения расхода стали в строительстве. Это может быть достигнуто главным образом за счет уменьшения металлоемкости ряда железобетонных несущих и ограждающих конструкций, а также путем замены металлических конструкций железобетонными. 

Нет сомнения, что развитие производства предварительно-напряженного железобетона необходимо для дальнейшего совершенствования отечественного капитального строительства. В прошлом году в экономике России произошел некоторый позитивный сдвиг. Надо полагать, что и предварительно-напряженный железобетон в России также откроет новую страницу в своей истории.

Предварительное напряжение арматуры — это… Что такое Предварительное напряжение арматуры?

Предварительное напряжение арматуры – напряжение растяжения арматуры, создаваемое до нагружения конструкции механическим, электротермическим, электротермомеханическим способами и самонапряжением бетона.

[Терминологический словарь по бетону и железобетону. ФГУП «НИЦ «Строительство» НИИЖБ им. А. А. Гвоздева, Москва, 2007 г. 110 стр.]

Рубрика термина: Виды арматуры

Рубрики энциклопедии: Абразивное оборудование, Абразивы, Автодороги, Автотехника, Автотранспорт, Акустические материалы, Акустические свойства, Арки, Арматура, Арматурное оборудование, Архитектура, Асбест, Аспирация, Асфальт, Балки, Без рубрики, Бетон, Бетонные и железобетонные, Блоки, Блоки оконные и дверные, Бревно, Брус, Ванты, Вентиляция, Весовое оборудование, Виброзащита, Вибротехника, Виды арматуры, Виды бетона, Виды вибрации, Виды испарений, Виды испытаний, Виды камней, Виды кирпича, Виды кладки, Виды контроля, Виды коррозии, Виды нагрузок на материалы, Виды полов, Виды стекла, Виды цемента, Водонапорное оборудование, Водоснабжение, вода, Вяжущие вещества, Герметики, Гидроизоляционное оборудование, Гидроизоляционные материалы, Гипс, Горное оборудование, Горные породы, Горючесть материалов, Гравий, Грузоподъемные механизмы, Грунтовки, ДВП, Деревообрабатывающее оборудование, Деревообработка, ДЕФЕКТЫ, Дефекты керамики, Дефекты краски, Дефекты стекла, Дефекты структуры бетона, Дефекты, деревообработка, Деформации материалов, Добавки, Добавки в бетон, Добавки к цементу, Дозаторы, Древесина, ДСП, ЖД транспорт, Заводы, Заводы, производства, цеха, Замазки, Заполнители для бетона, Защита бетона, Защита древесины, Защита от коррозии, Звукопоглащающий материал, Золы, Известь, Изделия деревянные, Изделия из стекла, Инструменты, Инструменты геодезия, Испытания бетона, Испытательное оборудование, Качество цемента, Качество, контроль, Керамика, Керамика и огнеупоры, Клеи, Клинкер, Колодцы, Колонны, Компрессорное оборудование, Конвеера, Конструкции ЖБИ, Конструкции металлические, Конструкции прочие, Коррозия материалов, Крановое оборудование, Краски, Лаки, Легкие бетоны, Легкие наполнители для бетона, Лестницы, Лотки, Мастики, Мельницы, Минералы, Монтажное оборудование, Мосты, Напыления, Обжиговое оборудование, Обои, Оборудование, Оборудование для производства бетона, Оборудование для производства вяжущие, Оборудование для производства керамики, Оборудование для производства стекла, Оборудование для производства цемента, Общие, Общие термины, Общие термины, бетон, Общие термины, деревообработка, Общие термины, оборудование, Общие, заводы, Общие, заполнители, Общие, качество, Общие, коррозия, Общие, краски, Общие, стекло, Огнезащита материалов, Огнеупоры, Опалубка, Освещение, Отделочные материалы, Отклонения при испытаниях, Отходы, Отходы производства, Панели, Паркет, Перемычки, Песок, Пигменты, Пиломатериал, Питатели, Пластификаторы для бетона, Пластифицирующие добавки, Плиты, Покрытия, Полимерное оборудование, Полимеры, Половое покрытие, Полы, Прессовое оборудование, Приборы, Приспособления, Прогоны, Проектирование, Производства, Противоморозные добавки, Противопожарное оборудование, Прочие, Прочие, бетон, Прочие, замазки, Прочие, краски, Прочие, оборудование, Разновидности древесины, Разрушения материалов, Раствор, Ригеля, Сваи, Сваизабивное оборудование, Сварка, Сварочное оборудование, Свойства, Свойства бетона, Свойства вяжущих веществ, Свойства горной породы, Свойства камней, Свойства материалов, Свойства цемента, Сейсмика, Склады, Скобяные изделия, Смеси сухие, Смолы, Стекло, Строительная химия, Строительные материалы, Суперпластификаторы, Сушильное оборудование, Сушка, Сушка, деревообработка, Сырье, Теория и расчет конструкций, Тепловое оборудование, Тепловые свойства материалов, Теплоизоляционные материалы, Теплоизоляционные свойства материалов, Термовлажносная обработка бетона, Техника безопасности, Технологии, Технологии бетонирования, Технологии керамики, Трубы, Фанера, Фермы, Фибра, Фундаменты, Фурнитура, Цемент, Цеха, Шлаки, Шлифовальное оборудование, Шпаклевки, Шпон, Штукатурное оборудование, Шум, Щебень, Экономика, Эмали, Эмульсии, Энергетическое оборудование

Источник: Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов. — Калининград. Под редакцией Ложкина В.П.. 2015-2016.

Предварительно напряженные ЖБИ — Стройкомплект

Главная / Статьи / Предварительно напряженные ЖБИ

Железобетон предварительно напряжённый — разновидность железобетона, в котором предварительно в процессе изготовления или возведения искусственно создаются напряжения сжатия в бетоне всего сечения конструкции или её части при растяжении всей или части арматуры. Железобетон предварительно напряжённый применяют для снижения расхода стали путём эффективного использования арматуры повышенной и высокой прочности, увеличения сопротивления сечений элементов конструкций образованию трещин обеспечения раскрытия трещин в заданных пределах, повышения жесткости и уменьшения деформации конструкций, подвергаемых воздействию многократного нагружения, и снижения их массы за счет применения бетонов высокой прочности.

1. ЖБИ с обычным армированием и предварительно напряженные
2. Технология производства предварительно напряженных ЖБИ
3. Классификация предварительно напряжённых ЖБИ
4. Практическое применение предварительно напряженных ЖБИ

ЖБИ с обычным армированием и предварительно напряженные

Все железобетонные изделия подразделяются, в зависимости от способа армирования, на изделия или конструкции с обычным армированием и предварительно напряженные.

При обычном армировании происходит значительное усиление бетона за счет использования металлической арматуры, сеток, стержней. Бетон обладает высокой прочностью на сжатие, но низкой прочностью на растяжение, в ЖБИ эту функцию несет металл. Однако при обычном армировании, бетон, чья растяжимость в 5-6 раз ниже, чем у металла, не защищен от образования трещин при нагрузках на растяжение, если изделие используется при строительстве элементов, подверженных изгибу. В дальнейшем в образовавшиеся трещины может попадать влага, что приведет к коррозии арматурного каркаса и разрушению бетона. Также трещин увеличивают прогиб железобетонного элемента.

Для получения изделий с повышенной устойчивостью к растяжению и, как следствие, образованию трещин и прогибов, используют технологию предварительного сжатия бетона за счет растяжения арматуры. Трещины в таком бетоне могут появиться только в том случае, если действие растяжения превысит значение предварительного сжатия.

Технология производства предварительно напряженных ЖБИ

В 1886 году П.Джексон (США) получил патент на конструкцию сводчатых железобетонных перекрытий, при изготовлении которых арматурные стержни натягивались на опалубку до укладки бетонной смеси и отпускались после приобретения бетоном требуемой прочности. В 1888 году В.Деринг (Германия) предложил способ натяжения арматуры плит до приложения нагрузки. Эти и последующие предложения в начале XX века не нашли применения, так как небольшая величина натяжения арматуры не позволяла выявить положительное влияние предварительного напряжения.

В 1950-х гг. в нашей стране и США началось изготовление и применение сборных крупноразмерных предварительно напряжённых балочных и плитных конструкций. В настоящее время предварительно напряжённые ЖБИ получили широкое развитие в мировой практике.

 

Существует два способа предварительного напряжения арматуры:

• На упоры — до бетонирования. Арматуру заводят в форму до бетонирования элемента, один конец закрепляют в упоре, другой – натягивают домкратом до заданного напряжения. Затем в форму заливают бетон. После достижения бетоном частичного твердения арматуру отпускают с упоров, при этом она сжимает окружающий бетон. Чтобы избежать разрушения бетона в торцах элементов, отпуск натяжения арматуры производят постепенно, снижая сначала на 50%, а затем до 0.
• Натяжение на бетон — после укладки и набора прочности бетона. Сначала изготавливают бетонный элемент, в котором предусматривают каналы или пазы. После затвердения бетона в каналы пропускают рабочую арматуру и натягивают ее на бетон. После натяжения концы арматуры закрепляют анкерами. Для обеспечения сцепления арматуры с бетоном каналы и пазы заполняют под давлением цементным раствором.

Одной из особенностей предварительно напряжённых ЖБИ является изменение во времени напряжённого состояния бетона и арматуры. В процессе изготовления и эксплуатации ЖБ-конструкций за счёт усадки, ползучести бетона и ряда других факторов происходят потери части напряжений сжатия в бетоне. Поэтому предварительное напряжение арматуры должно быть достаточно высоким, чтобы перекрыть эти потери, но величина натяжения арматуры, реализуемая при изготовлении предварительно напряжённого железобетона, не должна превосходить значений нормативных сопротивлений арматуры.

Классификация предварительно напряжённых ЖБИ

Предварительно напряжённые ЖБИ могут быть:

• Сборными. Для изготовления сборных предварительно напряжённых ЖБИ применяют тяжёлые, мелкозернистые и лёгкие бетоны классов не ниже В15-В30 в зависимости от вида и класса напрягаемой арматуры, её диаметра и наличия анкеров (при высокопрочной гладкой проволоке). Эффективное использование высокопрочных бетонов позволяет снизить массу конструкций за счёт уменьшения объёма бетона, а при равных размерах сечений дополнительно сократить расход стали.
• Сборно-монолитными. В сборно-монолитных конструкциях из бетона высокой прочности выполняют лишь армирующие элементы (в виде предварительно напряжённых брусков, балок, плит и т.п.)
• Монолитными. Монолитный бетон принимают меньшей прочности. В монолитных предварительно напряжённых конструкциях обычно принимают бетон классов В15 — В30.

Предварительно напряженные ЖБИ конструкции могут быть: одно-, двух- и трёхосно-напряженными.

• В одноосно-напряженных изделиях предварительному напряжению подвергают только продольную арматуру, такой вид растяжения используют в элементах, работающих на осевое растяжение, изгибаемых балочных и плитных конструкциях.
• Двухосное напряжение используют в ЖБИ конструкциях, изгибаемых в двух направлениях: плитах, опёртых по контуру, напорных трубах, в ЖБИ конструкциях, воспринимающих большие поперечные силы: подкрановых балках, пролётных строениях мостов и т.п. В этом случае осуществляют предварительное напряжение продольной и поперечной арматуры или напрягаемую продольную арматуру размещают по кривой или ломаной линии.
• Трёхосное напряжение применяют при возведении высотных сооружений, корпусов атомных реакторов, станин прессов и прокатных станов.

Практическое применение предварительно напряженных ЖБИ

Предварительно напряженные ЖБИ в нашей стране получили наибольшее распространение в производстве массовых изделий заводского изготовления для жилых, общественных, промышленных зданий и инженерных сооружений, как правило, в виде типовых решений. На предварительно напряжённые конструкции приходится 20-25% общего объёма железобетона. При этом основной объём составляют плоскостные и стержневые конструкции, в т.ч. плиты и панели покрытий (многопустотные, сплошные, ребристые длиной 6-12м, а также на пролёт 18м), ригели, стропильные и подстропильные балки, фермы пролётом 24м, сваи, дорожные плиты, опоры ЛЭП, шпалы, напорные трубы, резервуары и т.п.

В производстве сборных ЖБИ конструкций развитыми странами мира основной объём составляют ребристые плиты на пролёт 12-24м, многопустотные плиты, конструкции инженерных сооружений.

Предварительно напряженный бетон

Хотя предварительно напряженный бетон был запатентован инженером из Сан-Франциско в 1886 году, он стал общепринятым строительным материалом лишь полвека спустя. Дефицит стали в Европе после Второй мировой войны в сочетании с технологическими достижениями в области высокопрочного бетона и стали сделали предварительно напряженный бетон предпочтительным строительным материалом во время послевоенного восстановления Европы. Однако первая в Северной Америке конструкция из предварительно напряженного бетона, Мемориальный мост Уолнат-Лейн в Филадельфии, штат Пенсильвания, была построена только в 1951 году.

В обычном железобетоне высокая прочность стали на растяжение сочетается с большой прочностью бетона на сжатие, образуя конструкционный материал, устойчивый как на сжатие, так и на растяжение. Принцип, лежащий в основе предварительно напряженного бетона, заключается в том, что сжимающие напряжения, создаваемые арматурой из высокопрочной стали в бетонном элементе до приложения нагрузок, уравновешивают растягивающие напряжения, возникающие в элементе во время эксплуатации.

Предварительное напряжение устраняет ряд конструктивных ограничений, накладываемых обычным бетоном на пролет и нагрузку, и позволяет строить крыши, перекрытия, мосты и стены с более длинными пролетами без опоры.Это позволяет архитекторам и инженерам проектировать и строить более легкие и мелкие бетонные конструкции без ущерба для прочности.

Принцип предварительного напряжения применяется, когда ряд книг перемещается с места на место. Вместо того, чтобы складывать книги вертикально и переносить их, книги можно перемещать в горизонтальном положении, оказывая давление на книги в конце ряда. Когда прикладывается достаточное давление, сжимающие напряжения возникают во всем ряду, и весь ряд может быть поднят и перенесен в горизонтальном направлении одновременно.

Прочность на сжатие добавлена ​​

Напряжения сжатия возникают в предварительно напряженном бетоне в результате предварительного или последующего напряжения стальной арматуры.

При предварительном натяжении сталь растягивается перед укладкой бетона. Стальные арматуры из высокопрочной стали помещают между двумя упорами и растягивают до 70–80% от их предельной прочности. Бетон заливают в формы вокруг сухожилий и дают застыть. Когда бетон достигает необходимой прочности, растягивающие силы снимаются.По мере того как сталь восстанавливает свою первоначальную длину, растягивающие напряжения преобразуются в сжимающее напряжение в бетоне. Типичными изделиями для предварительно натянутого бетона являются плиты крыши, сваи, столбы, мостовые балки, стеновые панели и железнодорожные шпалы.

При последующем напряжении сталь растягивается после затвердевания бетона. Бетон заливается по периметру, но не соприкасается с нерастянутой сталью. Во многих случаях воздуховоды в бетонном блоке формируются с использованием тонкостенных стальных форм. Как только бетон затвердеет до требуемой прочности, стальные стержни вставляются и растягиваются по концам блока и закрепляются снаружи, что приводит к сжатию бетона.Пост-напряженный бетон используется для монолитного бетона и мостов, больших балок, плит перекрытий, кожухов, крыш и тротуаров.

Предварительно напряженный бетон получил наибольший рост в области коммерческих зданий. Для таких зданий, как торговые центры, преднапряженный бетон является идеальным выбором, поскольку он обеспечивает длину пролета, необходимую для гибкости и изменения внутренней конструкции. Предварительно напряженный бетон также используется в школьных аудиториях, гимназиях и кафетериях из-за его акустических свойств и его способности создавать длинные открытые пространства.Одно из самых распространенных применений предварительно напряженного бетона — гаражи.

Для получения дополнительной информации о предварительно напряженном бетоне щелкните здесь.

Что такое предварительно напряженный бетон? | Five Dredge & Marine

Что такое предварительно напряженный бетон, как он применяется к железобетону?

Все мы знаем, что бетон прочен на сжатие и слаб на растяжение. Это причина для обеспечения арматуры (в виде стальных стержней), чтобы противостоять силе растяжения / растяжения, действующей на балки / колонны / плиты и т. Д.

Ж / б конструкции под эксплуатационной нагрузкой подвергаются прогибу, в результате чего нижняя часть балки (зона растяжения) удлиняется, вызывая трещины. Предусмотрены стальные стержни, чтобы ограничить ширину трещин и противостоять растягивающей силе, которой не хватает в бетоне.

Здесь арматурный стержень действует как «пассивная арматура» . Арматура (стальная арматура), расположенная в нижней части стержня, не несет никаких сил, пока бетон уже не прогибается достаточно, чтобы трескаться.

Как используется?

Здесь вступает в действие предварительное напряжение.Принцип, лежащий в основе предварительно напряженного бетона, заключается в том, что сжимающие напряжения, создаваемые арматурой из высокопрочной стали в бетонном элементе до приложения нагрузок, уравновешивают растягивающие напряжения, возникающие в элементе во время эксплуатации.

Проще говоря, постоянное предварительное сжатие производится в областях, подверженных растяжению, с использованием стальной проволоки или сплавов с высокой прочностью на разрыв. Теперь часть растягивающего напряжения нейтрализуется, тем самым уменьшая площадь поперечного сечения стальной арматуры.

В результате бетон не растрескивается, потому что предварительное напряжение уменьшило растягивающее напряжение в секции ниже напряжения растрескивания.Следовательно, конструкция из предварительно напряженного бетона отличается от обычной железобетонной конструкции из-за приложения начальной нагрузки к конструкции перед ее использованием.

Начальная нагрузка или предварительное напряжение применяется, чтобы позволить конструкции противодействовать напряжениям, возникающим в период ее эксплуатации. Предварительное напряжение конструкций было введено в конце девятнадцатого века. Концепция предварительного напряжения существовала до того, как бетон стал рассматриваться как эластичный материал.

Железобетон vs.предварительно напряженный бетон

В чем разница между обычным железобетоном и предварительно напряженным бетоном?

В предварительно напряженном бетоне внутренние напряжения вводятся путем сжатия бетона, так что растягивающим напряжениям, возникающим в результате рабочих нагрузок, можно противодействовать в желаемой степени. Предварительное напряжение создается за счет натяжения сухожилий. Наличие предварительного напряжения позволяет бетону выдерживать более высокие нагрузки без образования трещин. С предварительно напряженным бетоном инженер может также спроектировать более длинные пролеты, используя балку той же глубины.

Железобетон и предварительно напряженный бетон

Разница между железобетоном и предварительно напряженным бетоном

Железобетон и предварительно напряженный бетон армируются продольными и поперечными стальными стержнями, также известными как арматура. Основная функция арматуры — укреплять бетон, когда он испытывает растягивающее напряжение.

Давайте посмотрим на различия между двумя композитными материалами и способы их использования.

Железобетон

1. Что такое железобетон?

Железобетон, или ЖБИ, представляет собой композитный материал, используемый в строительстве. Низкая прочность на разрыв и пластичность бетона усиливаются за счет добавления арматурных стальных стержней, имеющих более высокие прочность на разрыв и пластичность. Во время строительства стальные стержни помещаются внутрь опалубки перед заливкой бетона. Арматуру также можно заранее соединить проволокой в ​​стальную клетку. Затем бетон заливается в опалубку и подвергается вибрации для удаления воздушных пустот в свежем бетоне и обеспечения консолидации заполнителей в бетонной смеси.Крайне важно, чтобы бетон полностью окружал каждую планку, чтобы обеспечить прочное соединение.

Рисунок 1: Прямоугольная бетонная балка со стальной арматурой является примером железобетонного элемента.

2. Применение железобетона

Железобетон широко используется из-за его удобоукладываемости, прочности и доступности сырья. Он в основном используется в качестве основных элементов конкретной конструкции, такой как колонны, опоры, сваи, балки, плиты и опоры для зданий, домов, плотин, мостов и других подобных конструкций.Железобетону легко придать нестандартные формы, потому что он заполняет контейнер, который он поддерживает. Это приводит к экстравагантным архитектурным сооружениям, которые в противном случае было бы сложно построить из других материалов, таких как сталь и дерево. Железобетон также обычно используется при строительстве дорожных покрытий и тротуаров. Армирование бетона стальными стержнями обеспечивает прочность на растяжение композитного профиля, что позволяет получить прочный и полезный композитный строительный материал.

Предварительно напряженный бетон

1. Что такое предварительно напряженный бетон

Проще говоря, это бетон, сформированный под напряжением. Арматурные стержни размещаются по форме и подвергаются напряжению за счет растяжения стержней на каждом конце, вызывая напряжение в стержне. Бетон заливается в форму и вокруг стержней, пока они еще растягиваются. Когда они высвобождаются, сталь пытается вернуться к своей первоначальной, более короткой длине и добавляет сжимающую силу к бетону в поперечном направлении, давая ему прочность для покрытия более длинных расстояний, чем у обычного железобетона.

2. Применение предварительно напряженного бетона

Предварительное напряжение используется для изготовления композитных балок и опор в крупномасштабном строительстве, таком как путепроводы на автомагистралях и коммерческие здания. Это позволяет бетонной балке выдерживать вес между опорами с обеих сторон; Без такого армирования бетон из-за отсутствия прочности на растяжение мог бы разрушиться без опоры в середине.

Вот три основных варианта реализации предварительно напряженного бетона:

• Бетон с предварительным натяжением: Бетон заливается вокруг стальных стержней или кабелей под натяжением.Бетон естественным образом сцепляется с этими «сухожилиями» в процессе отверждения. Сжатие за счет статического трения передает напряжение на бетон после его снятия. Впоследствии любое напряжение в бетоне легко передается на сухожилия. Предварительно напряженные бетонные элементы обычно используются в плитах перекрытий, балках и перемычках.
• Бетон со связующим после натяжения: Сжатие применяется на месте во время отверждения. При отливке используется канал из алюминия, пластика или стали, который следует за областью, где в бетоне может возникнуть растяжение.Сухожилия проталкиваются через канал, а затем после затвердения натягиваются гидравлическим домкратом. Как только растяжение сухожилий соответствует проектным спецификациям, они заклиниваются на месте, и канал заливается раствором.
• Несвязанный бетон после натяжения: Здесь отдельные жилы сохраняют свободу движения относительно бетона. Сухожилия приготавливаются с покрытием из консистентной смазки на литиевой основе, а затем получают «оболочку» на основе пластика, формируемую путем экструзии. Стальные тросы натянуты на анкеры, размещенные по периметру плиты.Такая конструкция обеспечивает возможность снятия напряжения с заделанных сухожилий перед ремонтом.

Рисунок 2: Простая схема предварительно напряженного бетона.

Программное обеспечение SkyCiv для проектирования железобетона

SkyCiv предлагает простое в использовании программное обеспечение для проектирования железобетонных конструкций, которое помогает анализировать и проектировать железобетонные элементы. Используя программное обеспечение SkyCiv Beam, вы можете проанализировать нагрузки на элемент, а затем спроектировать свой бетонный элемент с помощью нашего программного обеспечения для проектирования железобетонных конструкций.

Программное обеспечение для железобетона

Чем отличается железобетон по сравнению с предварительно напряженным бетоном?

Что такое железобетон?

Железобетон — один из наиболее широко используемых композитных материалов в строительстве. Он прост в применении, он прочен и доступен практически везде. При использовании железобетона в опалубку заблаговременно закладываются стальные стержни. Опалубку заливают бетоном, а вибрации удаляют воздушные карманы, равномерно распределяя материалы.Поскольку бетон заливается в индивидуальную форму, он позволяет строителю выбирать как обычные, так и нетрадиционные формы, что действительно может открыть ваши архитектурные возможности. Некоторые из наиболее распространенных применений железобетона включают:

• — Колонны
• — Балки
• — Фундаменты
• — Плотины
• — Мосты
• — Мощение шоссе
• — Тротуары

Что такое предварительно напряженный бетон?

В то время как железобетон формируется в состоянии покоя, предварительно напряженный бетон формируется под напряжением.Стальные стержни укладываются в форму и растягиваются с обоих концов по мере заливки бетона. Это придает конечному продукту большую прочность на растяжение, что делает его обычным выбором для крупномасштабных проектов, таких как путепроводы на автомагистралях и коммерческие здания. Предварительно напряженный бетон также попадает в многочисленные подкатегории, которые вы можете узнать, в том числе:

• — Предварительно напряженный бетон: Сухожилия натягиваются перед заливкой бетона.
• — Связанный бетон после натяжения: Сухожилия склеиваются после натяжения сухожилий.
• — Несвязанный бетон после натяжения: Сухожилия сохраняют свободное движение относительно бетона, перемещаясь внутри пластикового покрытия со смазкой на основе лития.

Узнайте больше с BrickKicker

BrickKicker здесь, чтобы помочь со всеми вашими строительными и инспекционными потребностями. Мы предлагаем наш опыт как на жилом, так и на коммерческом рынках. Не стесняйтесь обращаться к нам со своими вопросами, и мы будем рады помочь.

Железобетонные конструкции: традиционный железобетон vs.Предварительно напряженный бетон

Термины, которые вы должны знать:

• последующее напряжение: метод предварительного напряжения, при котором стальные пряди натягиваются после заливки бетона
• предварительно напряженный: бетон, который подвергается внутренним напряжениям от арматурных стальных нитей, чтобы компенсировать растягивающее напряжение будущих нагрузок
• предварительное натяжение: метод предварительного напряжения, при котором стальные пряди натягиваются перед заливкой бетона
Арматура
• : название арматурного стержня, который используется для увеличения прочности бетона на разрыв
Арматурный стержень (арматура)
• : стальные стержни, пряди или металлическая ткань, помещенные в бетонные плиты, балки или колонны для увеличения их прочности
• железобетон (RC): композит из двух материалов: бетона и арматурной стали (стержней и сетки), использующий лучшее из обоих свойств

Механика материалов

Механика материалов — это термин, используемый для описания того, как различные типы материалов ведут себя под нагрузкой.В этой статье основное внимание уделяется тому, как бетон ведет себя при сжимающих и растягивающих напряжениях. Мы также рассмотрим некоторые методы, применяемые для устранения недостатков материала, которые, в результате, делают бетон прочным и, следовательно, обычным материалом, используемым в качестве структурного компонента в коммерческих зданиях.

Стандартный бетон хорошо реагирует на сжимающее напряжение, но плохо на растягивающее; поэтому армирование используется для повышения прочности материала. Бетон выдерживает сжимающее напряжение, а арматура обеспечивает прочность против растягивающего напряжения.

ПРИМЕЧАНИЕ: Бетон расширяется или растягивается под действием растягивающего напряжения, а также сжимается или укорачивается под воздействием сжимающего напряжения .

Бетон обычно считается хрупким материалом; таким образом, без армирования он будет испытывать хрупкое разрушение как вид разрушения. Хрупкое разрушение — это режим разрушения при растяжении, означающий, что до полной потери прочности материал практически не проявляет никаких признаков того, что что-то не так. Окончательный провал происходит относительно внезапно.Армирование в бетоне изменяет режим разрушения при хрупком разрушении на вязкое разрушение; поэтому до полной потери прочности станут видны трещины. Следовательно, есть видимое предупреждение перед окончательным отказом.

Механика бетона говорит нам, что бетон сам по себе не может быть хорошим конструкционным материалом, тем более что бетон в процессе эксплуатации подвержен значительным растягивающим напряжениям и различным нагрузкам. Таким образом, весь бетон армирован, чтобы противостоять приложенным растягивающим усилиям и контролировать развитие растрескивания под нагрузкой.

Железобетон

Железобетон (ЖБИ) представляет собой смесь двух материалов: бетона и арматурной стали (стержней и сетки). Арматурная сталь, также называемая арматурой, заделывается в бетон, так что два материала могут вместе противостоять приложенным силам. Обратите внимание, что стальную арматуру, установленную таким образом, часто называют обычной или обычной арматурой.

Обычная арматура — это форма пассивной арматуры, при которой арматурная сталь не сопротивляется растяжению до тех пор, пока она не растягивается, что часто означает, что бетон должен растрескаться, прежде чем арматурная сталь сможет противостоять растягивающему напряжению.Другими словами, растрескивание может активировать прочность арматурной стали, поэтому прогиб бетона может присутствовать, но для материала поддается регулированию. Арматурную сталь часто кладут сверху и снизу плит.

Традиционно армированный бетон можно также дополнить прядями стальной арматуры для предварительного или последующего натяжения. Когда эти методы применяются, материал в совокупности называется предварительно напряженным бетоном. Это форма активного армирования, которая, как следует из названия, означает, что бетон подвергается предварительному напряжению перед вводом в эксплуатацию.Оно предварительно напряжено путем растяжения (натяжения) стальных стержней арматуры.

Два метода предварительного напряжения описаны ниже:

1. Предварительное натяжение: Бетон заливается вокруг предварительно натянутых прядей стальной арматуры. Эти пряди натянуты на бетонный каркас между двумя точками анкерного крепления. Бетон приклеивается к стальным прядям, и как только бетон достигает заданной прочности на сжатие, стальные арматурные стержни освобождаются. В этом методе, когда бетон затвердевает и стальные стержни арматуры, предварительно натянутые на растяжение, высвобождаются, напряжение передается внутри бетона в виде сжатия за счет трения с арматурой.
2. Последующее натяжение: Бетон заливается вокруг рукавов или каналов, и пряди стальной арматуры для предварительного натяжения продеваются через них. Как только бетон достигает заданной прочности на сжатие, пряди стальной арматуры растягиваются с помощью гидравлических домкратов и прочно закрепляются на каждом конце. Рукава или трубки обычно заполняются раствором. Пост-натяжение также достигается за счет предоставления стальным арматурным стержням в некоторой степени свободы перемещения внутри бетона. В этом случае прядь стальной арматуры смазывается антикоррозийной смазкой и покрывается оболочкой.Это называется пост-натяжением без сцепления. В этом методе к бетону прикладывается постоянное сжатие, когда стальная арматура постоянно закреплена.

В обоих методах предварительного напряжения растяжение прядей является формой напряжения, которое сжимает бетон. Это, в свою очередь, создает внутренние напряжения, которые противодействуют напряжению растяжения от будущих эксплуатационных нагрузок. Подводя итог, предварительное напряжение увеличивает прочность бетона на растяжение, поскольку будущие эксплуатационные нагрузки должны нейтрализовать предварительное напряжение сжатия.Предварительно напряженный бетон часто используется в проектах гражданского строительства, таких как настилы мостов, а также в следующих элементах коммерческих зданий: балконы, перемычки, плиты перекрытия, балки, фундаментные слои и конструкции парковок.

Общие дефекты железобетона

Трещины — это часто встречающийся и легко заметный дефект железобетона. Инспекторам следует учитывать, что не все наблюдаемые трещины могут отрицательно повлиять на структурную целостность бетонных элементов.Один тип растрескивания называется оседанием пластика, и обычно он образуется над стальной арматурой и выравнивается по ней. Другой тип растрескивания называется коррозией арматуры, и он также образуется над арматурой. Некоторые дефекты появляются в течение нескольких часов после затвердевания бетона, в то время как на развитие других уходят годы. В любом случае инспекторы должны сообщать о признаках трещин в соответствии с их местонахождением и характеристиками.

Требуется ли усиление бетона как элемента конструкции?

Стандартный бетон без армирования не подходит в качестве конструктивного элемента в коммерческих зданиях, поскольку он имеет низкую прочность на разрыв и под нагрузкой развивается растрескивание.Естественно, бетон хорошо реагирует на сжимающее напряжение; таким образом, арматура используется для обеспечения прочности против растягивающего напряжения и для подавления растрескивания (и полного разрушения).

При этом бетон, который испытывает значительные приложенные нагрузки, должен иметь армирование. Но хотя армирование делает бетон более прочным, некоторые бетонные конструкции и элементы могут не иметь армирования или нуждаться в нем. Сюда входят подъездные пути к жилым домам, этажи гаражей и ступеньки.

Заключение

Решения о том, какие материалы использовать при строительстве различных типов коммерческих сооружений, принимаются на стадии предварительного проектирования.Бетонные структурные компоненты могут включать балки и колонны, рамы, диафрагмы и / или стены, работающие на сдвиг. Инспекторам по коммерческой недвижимости важно понимать основные принципы работы с общими материалами и методами, включая предварительное напряжение бетона, чтобы компетентно проверять и составлять отчеты о большинстве коммерческих структур.

Бетонные конструкции и методы, применяемые для их строительства, могут быть довольно сложными. Инспекторы по коммерческой недвижимости должны иметь в своей группе специализированных консультантов профессионального инженера или специалиста по ремонту и обслуживанию бетона.Некоторые инженеры проводят всю свою карьеру, изучая и специализируясь на методах строительства из бетона.

Дополнительные ресурсы для инспекторов по коммерческой недвижимости:

Предварительно напряженный бетон — Designing Buildings Wiki

Предварительно напряженный бетон — это конструкционный материал, который позволяет помещать в элементы заранее определенные инженерные напряжения, чтобы противодействовать напряжениям, возникающим, когда они подвергаются нагрузке. Он сочетает в себе высокую прочность бетона на сжатие с высокой прочностью на растяжение стали.

В обычном железобетоне напряжения воспринимаются стальной арматурой, тогда как предварительно напряженный бетон поддерживает нагрузку за счет индуцированных напряжений по всему элементу конструкции. Это делает его более устойчивым к ударам и вибрации, чем обычный бетон, и позволяет формировать длинные тонкие конструкции с гораздо меньшими площадями сечения, чтобы выдерживать эквивалентные нагрузки.

Предварительно напряженный бетон был запатентован сан-францисканским инженером П. Х. Джексоном в 1886 году, хотя он не стал общепринятым строительным материалом до 50 лет спустя, когда из-за нехватки стали в сочетании с технологическими достижениями предварительно напряженный бетон стал строительным материалом. выбора во время послевоенного восстановления Европы.

В настоящее время он обычно используется для изготовления балок перекрытий, свай и шпал железных дорог, а также таких конструкций, как мосты, резервуары для воды, крыши и взлетно-посадочные полосы. Обычно предварительно напряженный бетон не требуется для колонн и стен, однако его можно экономично использовать для высоких колонн и высоких подпорных стен с высокими напряжениями изгиба.

Как правило, традиционный железобетон является наиболее экономичным методом для пролета до 6 м. Предварительно напряженный бетон более экономичен при пролетах более 9 м.Между 6 и 9 м необходимо рассмотреть два варианта в соответствии с конкретными требованиями, чтобы выбрать наиболее подходящий вариант.

Сталь

, используемая для предварительного напряжения, может быть в форме проволоки или арматуры, которые могут быть сгруппированы в кабели. Также можно использовать сплошные стержни.

Проволока изготавливается путем холодного волочения прутка из высокоуглеродистой стали через ряд переходных штампов. Диаметр проволоки обычно составляет от 3 до 7 мм и может быть круглым, гофрированным или зубчатым, чтобы обеспечить лучшую прочность соединения.Другая форма жилы — это жила, которая состоит из проволоки с прямым сердечником, вокруг которой спиралью наматывают другие проволоки, образуя такие форматы, как 7 проволок (6 на 1) и 19 проволок (9 на 9 на 1). Подобно жилам проводов, прядь может использоваться индивидуально или группами для формирования кабелей.

Обработка предварительно напряженного бетона может осуществляться путем предварительного или последующего натяжения.

Этот процесс включает в себя напряжение проводов или кабелей путем закрепления их на конце металлической формы, длина которой может достигать 120 м.Гидравлические домкраты нагружают провод по мере необходимости, часто добавляя 10% для компенсации ползучести и других потерь предварительного напряжения, которые могут возникнуть. Затем фиксируются боковые формы и бетон укладывается вокруг натянутых тросов. Бетон твердеет и сжимается, захватывая сталь по всей длине, передавая напряжение от домкратов и создавая сжимающую силу в бетоне.

Когда бетон достигнет желаемой прочности, натянутые тросы снимают с домкратов. Типичная прочность бетона 28 Н / мм2 может быть достигнута при 24-часовом отверждении паром, а также при использовании добавок.

Для создания более коротких элементов разделительные пластины могут быть размещены в любой точке вдоль элемента, что при снятии позволяет разрезать проволоку.

Метод соответствует методу, обратному предварительному натяжению, когда бетонный элемент заливается, а предварительное напряжение происходит после затвердевания бетона. Этот метод часто используется там, где напряжение должно быть выполнено на месте после заливки компонента на месте или когда ряд сборных железобетонных элементов должен быть соединен вместе, чтобы сформировать требуемый элемент.

Провода, кабели или стержни могут быть размещены в установке перед бетонированием, но их сцепление с бетоном можно предотвратить с помощью гибкого воздуховода или резиновой оболочки, которая сдувается и удаляется после затвердевания бетона.

Напряжение выполняется после затвердевания бетона с помощью гидравлических домкратов, действующих с одного или обоих концов элемента. Из-за высоких местных напряжений в местах анкеровки в расчет обычно включается спиральная (спиральная) арматура.Когда необходимое напряжение достигнуто, провод или кабели закрепляют для поддержания предварительного напряжения. Концы агрегата заделаны цементным раствором для предотвращения коррозии из-за захваченной влаги и для облегчения распределения напряжений.

Крепления, используемые при последующем натяжении, зависят от того, должны ли сухожилия подвергаться нагрузке индивидуально или в группе. В большинстве систем используются разрезные конические клинья или губки, которые действуют против опоры или прижимной пластины.

Существует множество различных систем постнатяжения.Например, система Freyssinet позволяет одновременно натягивать стренги с помощью натяжных домкратов с центральным отверстием, закрепленных с помощью конических губок. Это подходит для элементов предварительного напряжения длиной до 50 м.

Система Macalloy, с другой стороны, предполагает приложение напряжения к бетону с помощью сплошного стержня, обычно диаметром 25-75 мм. Штанга закрепляется на каждом конце специальной гайкой, которая упирается в концевую пластину для распределения нагрузки.

К преимуществам предварительно напряженного бетона можно отнести:

К недостаткам предварительно напряженного бетона можно отнести:

[править] Внешние ссылки

• «Справочник по строительству зданий» (6-е изд.), ЧАДЛИ Р., ГРИНО Р., Баттерворт-Хайнеманн (2007)
• «Введение в гражданское строительство» (3-е изд.), Холмс, Р., Колледж управления недвижимостью (1995)

ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ПРИЗМ В КАЧЕСТВЕ УСИЛЕНИЯ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТРЕЩИНАМИ

СПОСОБ УСИЛЕНИЯ БЕТОНА ПАЛУБА ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОСТИ И УПРАВЛЕНИЯ ТРЕЩИНАМИ ЯВЛЯЕТСЯ «ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ПОДГОТОВКА». ЧАСТЬ ИЛИ ВЕСЬ УКРЕПЛЕНИЕ ПАЛУБА ЗАМЕНЯЕТСЯ ДЛИННЫМИ ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫМИ ПРИЗМАМИ ИЗ ЦЕНТРАЛЬНО ПРЕССОВАННОГО БЕТОНА.КОГДА ЭТО СДЕЛАНО, ОГРАНИЧЕННЫЙ ПРОШЛЫЙ ОПЫТ ПОКАЗАЛ, ЧТО ЗАЛИВНЫЙ БЕТОН, ОКРУЖАЮЩИЙ ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ БЕТОН, ЗАЩИЩЕН ОТ ТРЕЩИН. СТРУКТУРА ВЕДЕТ ТАК, КАК ОНА БЫЛА НАЖАТА. АРМИРОВАНИЕ ДЕФОРМИРОВАННЫХ ПРУТОВ, КОМБИНАЦИИ ДЕФОРМИРОВАННЫХ БАЛКОВ И ПЕРВОГО БЕТОНА, А также ДЕФОРМИРОВАННЫХ ПРУТОВ И ПРЕПРЕССОВАННОЙ СТАЛИ СРАВНИЛИ В ИСПЫТАНИЯХ СЕМЬ ТРОЙНИКОВ С ТРЕМЯ РАЗЛИЧНЫМИ НАБОРАМИ ПОПЕРЕЧНЫХ СЕЧЕНИЙ. ПРИЗМЫ БЫЛИ ЛИБО 1-1 / 2 Х 1-1 / 2 ДЮЙМА. ИЛИ 2 X 2 ДЮЙМА. В ПЕРЕСЕЧЕНИИ И СОДЕРЖИТСЯ ЛИБО А 0.162-В. ПРОВОД ИЛИ 1/4 ДЮЙМА. НИТЬ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ. Т-образные балки БЫЛИ ИСПЫТАНЫ В ОТРИЦАТЕЛЬНОМ МОМЕНТЕ ИЗГИБА НА ЦЕНТРАЛЬНОЙ ОПОРЕ. СРАВНЕНИЯ БЫЛИ ОСНОВАНЫ НА МОМЕНТ ТРЕЩИН, ШИРИНА ТРЕЩИНЫ, ПРОГИБ И ПРЕДЕЛЬНАЯ ПРОЧНОСТЬ. ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ ПРИЗМЫ, РАЗМЕЩЕННЫЕ КАК ЧАСТЬ УСИЛЕНИЯ В ПАЛУБЕ НАД ОПОРами Т-БАЛК, ОБНАРУЖЕНЫ В ИСПЫТАНИЯХ, ОФИЦИРОВАННЫХ ЗДЕСЬ, ИСПОЛЬЗУЮЩИХСЯ В КАЧЕСТВЕ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ УСИЛЕНИЯ. МОМЕНТ ИЗГИБА ПРИ ПЕРВОЙ ТРЕЩИНЕ УВЕЛИЧИЛСЯ НАЛИЧИЕМ ПРЕЗМЕНТОВАННОГО БЕТОНА. Общий эффект был аналогичен прямому прессованию настила бетона.ПРЕДЕЛЬНАЯ ПРОЧНОСТЬ СЕМЬ ИСПЫТАТЕЛЬНЫХ БАЛКОВ УДОВЛЕТВОРЕННО ПРЕДНАЗНАЧЕНА УРАВНЕНИЯМИ, УПРАВЛЯЮЩИМИ УРОВЕНЬ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ ГИБКОСТИ. Считается, что эта новая методика готова к испытаниям в полевых условиях.

• Наличие:
• Дополнительные примечания:
  • Том 14, № 5, PP 14-31, 16 FIG, 4 TAB, 13 REF
• Авторов:
• Дата публикации: 1969-10

Информация для СМИ

Предмет / указатель терминов

Информация для подачи

• Регистрационный номер: 00209183
• Тип записи: Публикация
• Файлы: TRIS
• Дата создания: 19 мая 1970 г.