Предварительно напряженные железобетонные конструкции: Преднапряженные конструкции в каркасном строительстве

Преднапряженные конструкции в каркасном строительстве

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

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.

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.

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 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.

Преднапряженные железобетонные конструкции: Предварительно напряженные железобетонные конструкции. | Пенообразователь Rospena

Предварительно напряженные железобетонные конструкции

Преднапряженный бетон относится к категории строительных материалов, для производства которого применяется стальная арматура высокой прочности и бетонная смесь. Благодаря особой технологии производства он сопротивляется значительному растягивающему напряжению. Преднапряженный железобетон характеризуется прочностью и повышенной трещиностойкостью.

Определение

Предварительно напряженными железобетонными конструкциями называют стройматериал, во время производства которого бетон поддается начальной расчетной напряженностью сжатия. Во время изготовления материала предварительно формируется напряжение растяжения в стальной арматуре, которая характеризуется высоким уровнем прочности. Она используется для обжатия бетона на участках, которые будут поддаваться напряжению во время эксплуатации.

При сжатии не наблюдается проскальзывания арматуры, так как она скрепляется с материалом и в торце имеет анкерное закрепление. Железобетонный состав армируется, что позволяет уравновесить напряженность. Если в процессе эксплуатации на стройматериал воздействуют полезные нагрузки, то это не приводит к образованию трещин, что продляет срок его службы.

Преимущества

Бетон предварительного напряжения по сравнению с аналогичными материалами обладает определенными преимуществами:

• Железобетонные балки хорошо работают на сжатие и прогиб относительно центра тяжести. Они характеризуются высоким уровнем прочности по всей длине, что предоставляет возможность увеличения длины перекрываемых пролетов. Это обеспечивает уменьшение размеров поперечного сечения, а также сокращение веса и размеров комплектующих.
• Бетон является химически нейтральным материалом, что исключает возможность коррозии и деформаций арматуры.
• Арматура обжимает бетон сборочных единиц, что исключает сопротивление сцепления и позволяет сократить расход металла на стыке.
• Железобетонные конструкции могут состоять из стыкуемых частей и иметь одинаковое поперечное сечение, что обеспечивает стойкость к внешней нагрузке. Конструкции характеризуются повышенной выносливостью, что обеспечивается компенсацией повторяющихся динамических воздействий.
• Призменная прочность дает возможность демпфирирования изменений в арматуре и бетоне, которые появляются при колебаниях внешней нагрузке.
• При использовании стройматериала исключается возможность деформаций бетона и арматуры, что гарантирует повышенную сейсмическую стойкость здания.

Предварительно напряженный вид конструкции является безопасным. Благодаря запредельному прогибу, который сигнализирует об исчерпании прочности, она не разрушается.

Недостатки

Для того чтобы обеспечить предварительное напряжение железобетонных конструкций, нужно использовать специальное оборудование. Продукция нуждается в бережном хранении, правильной транспортировке и профессиональном монтаже. Это не приведет к аварийному состоянию строительного материала еще до его эксплуатации.

Производство требует точного расчета предварительно напряженных железобетонных конструкций, который проводится высококвалифицированными специалистами. При просчетах в проектировании и неточностях в производстве создаваемая железобетонная конструкция может полностью разрушиться.

Продольное растягивающее усилие приведет к появлению трещин, которые снизят несущую способность.

Для обеспечения прочности на осевое растяжение нужно использовать  металлоемкую опалубку. Это увеличивает расход стали.

Для того чтобы обеспечить тепло- и звукопроводность,  нужно использовать компенсирующие материалы. Такие конструкции характеризуются более низким порогом огнестойкости.

В соответствии с сущностью предварительно напряженного железобетона можно сделать выводы, что он не переносит воздействие щелочей, солей, кислот и т.д. При этом наблюдается снижение несущей способности изделий, а также их разрушение. Недостатком конструкции является их внушительный вес.

Материалы для конструкций

Железобетон относится к категории многокомпонентных строительных материалов. Он состоит из бетона и стальной арматуры. Во время проектирования железобетона определяются параметры качества материалов в соответствии со стандартами ГОСТ.

Бетон

Для обеспечения предварительного напряжения и сопротивления бетона используются только тяжелые составы, плотность которых составляет 220-2500 килограмм на квадратный метр.

Смесь настаивается не менее 28 дней, что позволит получить предварительное напряжение материала. На начальном этапе эксплуатации может наблюдаться частичная утрата напряженного качества бетоном, что объясняется снижением напряженности стальных элементов. Определение нормального сечения железобетонного элемента осуществляется в соответствии с проектом и требованиями дальнейшей эксплуатации.

Арматура

Стальная арматура должна быть напряженной и стойкой к растяжению в процессе всего срока эксплуатации. Она способна выдерживать нагрузки длительное время, что исключит возможность раскрытия трещин на бетоне. Для производства стройматериала применяют высокопрочную сталь, которая имеет незначительную текучесть. Расчетные характеристики стали должны полностью соответствовать ползучести бетона.

Для того чтобы компенсировать эксплуатационную потерю определенной величины преднапряжения, во время производства устанавливается величина чуть выше, чем указана в проектной документации и требованиях к готовому материалу.

Изготовление железобетонных конструкций проводится с использованием арматурной проволоки:

• Пакетов;
• Прядей;
• Пучков.

Железобетонные конструкции изготавливаются с использованием холоднодеформированной, горячекатаной упрочненной арматуры, сварных каркасов, канатов. Площадь сечения арматуры напрямую зависит от размеров готового железобетонного изделия. Проволока и канаты имеют серповидное и кольцевое сечение, а арматура – гладкое и периодическое. Сталь должна иметь соответствующую поперечную силу. Текучесть металла по отношению к удлинению должна составлять 0,2 процента.

В соответствии с параметрами растянутого волокна класс прочности арматуры должен быть 0,95 и больше. Она должна характеризоваться холодостойкостью и пластичностью. Оптимальное усилие в напрягаемой арматуре обеспечивается благодаря формированию сложной пространственной поверхности. Именно поэтому материал должен поддаваться свариванию.

Напряжение арматуры во время производства обеспечивается механическими или электротермическими способами. В первом случае это достигается с применением грузов, домкратов и рычагов. Электротермический способ требует заготовить стержни нужной длины, на концах которых располагаются анкера. Их нагревают до 400 градусов, что приводит к их удлинению. В таком состоянии проводится закрепление арматуры на опорах. При охлаждении стержни укорачиваются, но анкера не дают это сделать, что приводит к появлению напряжения.

Области использования конструкций

Применение преднапряженных конструкций рекомендуется при нецелесообразности использования обычного железобетона. Они являются идеальным вариантом при необходимости обеспечения несущей прочности. Применение напряженных железобетонных конструкций осуществляется в различных сферах строительства – промышленной, гражданской, специальной, гидротехнической.

Железобетонные конструкции применяются для сооружения мостов, которые имеют широкие пролеты. Их рекомендовано использовать для строительства напорных трубопроводов и плотин. С помощью ЖБИ проводится монтаж водонепроницаемых емкостей.

Конструкции широко применяются для создания подпорных стен и ограждающих панелей. Если возникает необходимость в возведении фундамента или лестничного марша, то применяются железобетонные конструкции. Их используют для строительства помещений в сейсмо- и взрывоопасных районах. С помощью ЖБИ формируются сборно-монолитные конструкции. Они заключаются в соединении арматурой отдельных преднапряженных сборных элементов. С применением железобетонных конструкций возводятся колонны, а также столбы линий электропередач. С их применением создаются каркасы тоннелей.

Вывод

Преднапряженные ЖБИ характеризуются наличием большого количества преимуществ, поэтому их широко применяют в строительстве. Наличие недостатков объясняется недостаточным качеством проектирования, изготовления и монтажа. Благодаря положительным характеристикам конструкций они широко применяются в возведении разнообразных сооружений.

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.

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.

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.

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.

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.

Бетон

Формы для заливки бетона с прутьями для передачи предварительного напряжения.

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.

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.

Области использования конструкций

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

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.

Вывод

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

Преднапряженные конструкции в каркасном строительстве

Современные методы каркасного 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.

Предварительно напряженные железобетонные конструкции производственных зданий и инженерных сооружений. Бердичевский Г.И. 1969 | Библиотека: книги по архитектуре и строительству

Книга содержит данные по исследованию и применению предварительно напряженных безраскосных стропильных ферм для скатных покрытий предварительно напряженных плит покрытий с непрерывным армированием, новых решений емкостей для хранений сжиженных газов высокого давления, сборных силосов из объемных и плоских элементов. Рассматриваются вопросы совершенствования элементов и несущих конструкций и их расчета на основе исследований прочности и трещиностойкости опорных узлов, предварительно напряженных стропильных ферм, опорных участков балок с двухосным обжатием, стыков растянутых элементов и поясов ферм с прядевой арматурой, изгибаемых широкополочных элементов, ребристых плит и др. Книга предназначена для инженеров-проектировщиков и научных работников, связанных с расчетом, проектированием и исследованием предварительно напряженных железобетонных конструкций.

Предисловие

Клевцов В.А. — Исследование предварительно напряженных безраскосных ферм для покрытий с плоской кровлей

Калатуров Б.А., Медин С.М., Танаев В.А. — Предварительно напряженные железобетонные емкости для хранения сжиженных газов

Бердичевский Г.И., Дмитриев Ю.В., Коробейников H.Н. — Прочность по наклонным сечениям предварительно напряженных железобетонных стропильных балок с двухосным обжатием

Светов А. А., Фрейденфельд О.К. — Предварительно напряженные плиты размером 3×12 м с непрерывным армированием для покрытий производственных зданий

Семенов В.Б., Иссерс Ф.А., Хороший И.С. — Исследование работы объемных и плоских элементов стен квадратных силосов

Клевцов В.А., Цапко Н.П. — Исследование работы опорных узлов предварительно напряженных железобетонных ферм с арматурой, натягиваемой на упоры

Клевцов В.А., Надыршин Р.И. — Разработка и исследование стыков растянутых предварительно напряженных элементов несущих конструкций с прядевой и проволочной арматурой

Бердичевский Г.И., Коревицкая М.Г., Крамарь В.Г. — Исследование работы предварительно напряженных широкополочных изгибаемых элементов таврового сечения

Калатуров Б.А., Зикеев Л.Н. — Исследование работы внецентренно растянутых железобетонных элементов с малыми эксцентрицитетами

Портер Э.Г., Клевцов В.А., Бердичевский Г.И. — Исследование ширины раскрытия трещин в растянутых элементах железобетонных стержневых систем

Маркаров Н. А., Павлов С.П. — Исследование потерь напряжения от ползучести и усадки при Q_б/R₀ > 0,5 в образцах с высокопрочной проволочной арматурой

Чинков П.В. — Экспериментальные исследования работы тонкостенных железобетонных элементов прямоугольного сечения при изгибе

Светов А.А., Копылова В.И. — Прочность предварительно напряженных коротких внецентренно сжатых элементов с малыми эксцентрицитетами

Борисова М.А., Арафат М.З. — Исследование прочности и трещиностойкости предварительно напряженных элементов при косом изгибе

Калатуров Б.А., Кричевский А.П. — Влияние длительного воздействия температуры до 90°С на работу предварительно напряженных железобетонных элементов

Якушин В.А., Копилевич Л.X. — Исследование предварительно напряженных железобетонных изгибаемых образцов, армированных унифицированными проволочными пакетными элементами

Предисловие

Исследования, результаты которых составляют содержание статей настоящего сборника, выполнялись в течение 1964—1967 гг. в лаборатории предварительно напряженных конструкций НИИ бетона и железобетона в связи с разработкой новых предварительно напряженных конструкций производственных зданий и инженерных сооружений, изучением работы этих конструкций, их элементов и узлов, а также с целью совершенствования методов расчета предварительно напряженных элементов при различных сочетаниях силовых воздействий. В статьях канд. техн. наук В.А. Клевцова, инженеров П.П. Цапко, Р.И. Надыршина, Э.Г. Портера рассмотрены вопросы, связанные с совершенствованием и исследованием конструкций предварительно напряженных стропильных ферм и изучением работы их элементов — опорных узлов, растянутых стыков нижних поясов с напрягаемой арматурой из семипроволочных прядей, особенностей раскрытия трещин в растянутых элементах решетки и поясов ферм.

Статьи капд. техн. наук А.А. Светова, инж. О.К. Фрайденфельд, д-ра техн. наук Г.И. Бердичевского, канд. техн. наук В.Г. Крамаря, инж. М.Г. Коревицкой содержат результаты исследований в области новых плитных конструкций для покрытий производственных зданий, уточнения расчета их прочности, трещиностойкости и деформаций, экспериментального изучения особенностей работы изгибаемых предварительно напряженных широкополочных плитно-балочных конструкций.

В статьях кандидатов техн. наук Б.А. Калатурова, С.М. Медина, Ф.А. Иссерса, инженеров В.А. Танаева, В.Б. Семенова приводятся результаты проектно-изыскательских, экспериментально-теоретических и натурных исследований, связанных с разработкой новых конструктивных решений предварительно напряженных инженерных сооружений — железобетонных емкостей для сжиженного газа с нормативным избыточным давлением 16 атм, квадратных силосов для зерна из объемных и плоских сборных элементов.

Статьи д-ра техн. наук Г.И. Бердичевского, кандидатов техн. наук Ю.В. Дмитриева, H.Н. Коробейникова, П.В. Чичкова посвящены изучению новых конструкций стропильных балок с двухосным обжатием, исследованию устойчивости плоской формы изгиба предварительно напряженных тонкостенных балок.

В статьях кандидатов техн. наук А.А. Светова, Б.А. Калатурова, М.З. Арафата, Н.А. Маркарова, инженеров В.И. Копыловой, М.А. Борисовой, А.П. Кричевского, С.П. Павлова излагаются материалы исследований работы предварительно напряженных элементов при различных видах воздействий — внецентренного сжатия и растяжения с малыми эксцентрицитетами, косого изгиба, влияния длительного обогрева при температуре до 90°С, а также потерь предварительных напряжений при повышенных интенсивностях обжатия бетона.

Практическая направленность исследований, суммированных в настоящем сборнике, определяется тем, что большинство из них выполнялось в связи с решением реальных задач разработки и совершенствования эффективных предварительно напряженных конструкций и методов их расчета и проектирования. Ознакомление с этими работами широких кругов инженеров-проектировщиков, строителей и научных работников будет способствовать дальнейшему развитию предварительно напряженных железобетонных конструкций.

Дирекция НИИЖБ

Предварительно-напряженные железобетонные конструкции

Значительное распространение в настоящее время получают так называемые предварительно-напряженные железобетонные конструкции. В этих конструкциях арматура, натянутая до начала работы элемента под нагрузкой, стремится сжаться и передает при этом часть сжимающих усилий окружающему бетону. Поэтому прежде чем бетон в предварительно-напряженной конструкции, воспринимая расчетную нагрузку, начнет работать на растяжение, в нем должно быть погашено предварительно созданное сжатие. Таким образом, наличие предварительного напряжения позволяет увеличить нагрузку на конструкцию, по сравнению с конструкцией, армированной обычным способом, или при прежней величине нагрузки уменьшить размеры конструкции, т. е. достичь экономии бетона и стали. Следует отметить, что впервые идея предварительного напряжения (обжатия) элементов, работающих на растяжение, была предложена в 1861 г. русским ученым-артиллеристом, акад. А. В. Гадолиным.

Преимущества предварительно-напряженных железобетонных конструкций перед обычными следующие:

1. При работе на изгиб под нагрузкой в элементах конструкций из обычного железобетона, например в балках (см. рис. 32), прочность бетона используется не в полной степени, так как в зоне растяжения он почти не работает, а передача усилий осуществляется одной арматурой.

В балке с предварительно-напряженной арматурой способность бетона хорошо работать на сжатие используется во всем сечении. Это позволяет уменьшать сечения,  а следовательно, объем и вес предварительно-напряженных элементов и сократить расход материалов, в частности цемента.

2. Благодаря лучшему использованию свойств арматурной стали в предварительно-напряженных конструкциях по сравнению с обычными сокращается расход арматуры. Это сокращение особенно эффективно при применении для арматуры сталей с высоким пределом прочности.

3. Конструкции с предварительно-напряженной арматурой (напряженно-армированные) обладают повышенной трещино-устойчивостью, что, помимо предохранения арматуры от ржавления, важно для сооружений, находящихся под постоянным давлением воды или каких-либо других жидкостей и газа (трубы, плотины, резервуары и т. п.).

4. Вследствие уменьшения объема и веса напряженно-армированных железобетонных элементов облегчается применение сборных конструкций и увеличивается величина пролетов, которые целесообразно ими перекрывать.

В качестве арматуры предварительно-напряженных железобетонных конструкций наиболее часто применяют проволоку диаметром 3—5 мм, но может быть применена и круглая арматура других диаметров, а также стержни периодического профиля.

Изготовление некоторых видов железобетонных конструкций и изделий

Предварительно напряженные железобетонные конструкции по сравнению с обычными железобетонными более экономичны в связи с тем, что расход арматурной стали в них снижается до 60—80, а бетона — до 30—50%. Снижение расхода стали достигается в результате применения в предварительно напряженном железобетоне стали с пределом прочности до 2000 МПа, что в 3—5 раз больше, чем прочность обычной арматурной стали класса A-I или А-П.

В обычном железобетоне сталь высокой прочности не применяют, так как ее прочность на растяжение в связи с неизбежным образованием трещин в бетоне использовать полностью нельзя. Объясняется это тем, что с повышением нагрузки, воспринимаемой сталью, пропорционально увеличивается ее удлинение. Высокопрочная сталь без повреждений на каждый метр длины может удлиниться примерно на 3 мм, а в бетоне возникают трещины при его удлинении на 0,1—0,15 мм/м.

Трещинообразование нарушает сцепление арматуры с бетоном и может привести к разрушению конструкций.

При предварительном напряжении в качестве арматуры используют высокопрочную проволоку (гладкую или периодического профиля) классов В-П и Вр-И с пределом прочности до 2000 МПа, прутковую сталь периодического профиля класса A-IV с пределом прочности 900 МПа, и сталь периодического профиля классов А-Пв и А-Шв с пределом прочности 500 и 600 МПа и др.

Предварительное напряжение можно создать натяжением арматуры перед бетонированием или после него. Если арматуру натягивают до укладки бетонной смеси, то такой способ называют предварительным натяжением, если после укладки бетонной смеси и затвердевания бетона, то последующим.

Предварительное натяжение арматуры. При предварительном натяжении арматуру натягивают с помощью домкратов или подвесных грузов до напряжения, составляющего примерно 70—80% от предела прочности арматуры.

Если для натяжения используют гладкую проволоку, то ее освобождают от закрепления на упорах по достижении бетоном прочности 35 МПа. Если используют арматуру периодического профиля, имеющую повышенное сцепление с бетоном, достаточна прочность бетона при обычной стержневой арматуре 14—20 МПа, а при высокопрочной проволоке 20—30 МПа.

Возможность скольжения арматуры в бетоне должна исключаться. Если по расчету сцепление арматуры с бетоном недостаточно, концы арматурных стержней дополнительно закрепляют специальными заанкеривающими устройствами.

Предварительное натяжение арматуры осуществляют на специальных стендах, оборудованных упорами, которые удерживают арматуру в натянутом состоянии, или непосредственно в формах, в которых бетонируется изделие. В последнем случае усилие напряжения воспринимает форма.

Плоские и ребристые плиты, балки различной формы и длины и другие конструкции, армируемые предварительно натянутой высокопрочной проволокой, изготовляют на стендах длиной 100— 200 м.

Тяжелые конструкции типа подкрановых балок под мостовые краны, мостовые балки, балки покрытий больших пролетов и аналогичные конструкции, армируемые стержнями периодического профиля или пучками высокопрочной проволоки (в пучке бывает до 70 преволок диаметром 3 мм), изготовляют на стационарных стендах длиной до 70 м.

Различные предварительно напряженные конструкции (настилы, панели, шпалы), армируемые отдельными стержнями или проволокой, изготовляют, как правило, в переносных силовых формах (рис. 107, а).

Арматуру натягивают переносным домкратом и закрепляют зажимами, передающими усилия непосредственно на торцевой борт или поддон формы.

Зажим для арматуры периодического профиля (рис. 107, б) состоит из корпуса с внутренней конической полостью, в которой помещен клин, и наружной гайки. Клином зажимают конец стержня, а домкрат, закрепленный за корпус зажима, натягивает стержень до проектного усилия. Затем гайку зажима пододвигают вплотную к форме и снимают с зажима домкрат. По достижении необходимой прочности зажим снимают, а концы стержней обрезают.

Рис. 107. Переносная силовая форма с предварительно напряженной стержневой арматурой для четырехпустотного настила: а — общий вид, б — деталь зажима стержневой арматуры; 1 — корпус зажима, 2—арматура, 3 — гайка зажима, 4 — клин

Широкое распространение получил также метод электротермического натяжения стержневой арматуры, который основан на удлинении стали при ее нагреве электрическим током. Нагретый стержень, снабженный на концах анкерами, быстро укладывают в форму и заводят анкеры за упоры формы. Остывая, стержень стремится сократиться, но этому препятствуют упоры, вследствие чего стержень натягивается и получает заданное напряжение.

Нагревают стержни, как правило, до 350—400°С на специальном стеллаже в течение 3—4 мин. Бетонную смесь укладывают в форму после остывания стержней до 80°С (примерно через 15— 16 мин после нагрева). Способ электротермического натяжения арматуры прост и экономичен.

Последующее натяжение арматуры. При последующем натяжении упором для арматуры служит затвердевший бетон конструкции.

При бетонировании конструкций в них оставляют сквозные каналы, в которые пропускают пучки высокопрочной проволоки или отдельные стержни арматуры большого диаметра. Пучки проволоки на концах снабжают анкерами или специальными стаканами, а стержни — винтовой нарезкой. Арматуру натягивают с помощью домкратов, после чего концы ее заанкеривают на торцах элемента с помощью анкера, состоящего из шайбы и конической пробки, или с помощью специальных стаканов. Стаканы предварительно закрепляют на конце пучка и заполняют цементным раствором. Концы стержней закрепляют навинчиваемыми на них гайками.

Пучковую арматуру, натягиваемую после затвердения бетона, применяют как для прямолинейных, так и криволинейных элементов. После заанкеривания арматуры в торцах элементов в каналы, где проходит арматура, нагнетают цементный раствор, который, заполняя каналы, защищает арматуру от коррозии и создает сцепление арматуры с бетоном.

Последующее натяжение арматуры широко применяют при сборке большепролетных конструкций, например при сборке балок и ферм на строительных площадках из заготовленных в полигонных условиях отдельных частей.

Натяжение арматуры на затвердевший бетон позволяет изготовлять конструкции на любых площадках, не имеющих специальных устройств или стендов для предварительного натяжения арматуры.

Отдельные виды изделий

Блоки фундаментов и стен подвалов изготовляют обычно в металлических или комбинированных из дерева и металла формах. Уплотняют бетонную смесь внутренними вибраторами ИВ-79 и ИВ-47. При бетонировании в блок заделывают подъемные петли.

При изготовлении блоков стен подвалов с пустотами в сборно-разборных формах на стенд устанавливают вкладыши и борта формы. После набора бетоном необходимой прочности борта формы снимают, блок приподнимают краном на 10—15 см и ударами молотка по патрубкам, прикрепленным сверху к вкладышам, выбивают вкладыши.

Блоки фундаментов и стен подвалов изготовляют также в неразъемных формах с немедленным распалубливанием. К формам жестко крепят по два или четыре наружных вибратора. После бетонирования форму сразу снимают с блока, а блок остается на стенде. Если бетон выдерживают с пропариванием, то блоки бетонируют непосредственно в пропарочной камере.

Пустотелые настилы перекрытий изготовляют обычно, уплотняя бетонную смесь на виброплощадках или вибросердечниками с виброщитами. Применять вибросердечники более выгодно, так как при этом колебания передаются непосредственно бетонной смеси. Однако способ уплотнения на виброплощадках значительно проще.

На рис. 108 показана установка для изготовления в условиях припостроечного полигона восьмипустотных настилов размерами 6390×1595×220 мм. Установка состоит из виброплощадки, стального съемного поддона коробчатой формы, накладных съемных бортов, виброщита, пустотообразующего агрегата с вибровкладышами 2 диаметром 160 мм, механизма для перемещения (каретки) вибровкладышей и самоходного бетоноукладчика 3. После установки арматурного каркаса в форму вводят одновременно все пустото-образующие вибровкладыши.

Самоходный бетоноукладчик состоит из бункера, снабженного роликовым затвором. Бункер покоится на четырех катках, два из которых приводные. На одном поддоне формуют по два настила длиной 6390 мм одновременно.

Рис. 108. Общий вид установки для изготовления многопустотных настилов:
1 — съемные борта формы, 2 — вибровкладыши, 3 — бетоноукладчик

Жесткую бетонную смесь укладывают в форму в два приема: сначала на половину высоты формы с вибрированием на виброплощадке и вибровкладышами, затем до верха формы с уплотнением на виброплощадке, вибровкладышами и при-грузочным виброщитом одновременно.

По окончании вибрирования виброщит снимают, извлекают пустото-образователи, снимают оснастку, а отформованный настил на поддоне перемещают в пропарочную камеру. Производительность установки в среднем около 15 настилов на смену.

Крупноразмерные панели на полигонах, как правило, изготовляют в формах-матрицах. Уложенную в матрицу бетонную смесь уплотняют переносными вибраторами и прогревают в течение 15—20 ч; затем изделие извлекают из матрицы. Иногда такие панели изготовляют в опрокидных металлических формах-матрицах с немедленным распалубливанием.

Наиболее распространен способ изготовления крупных панелей в вертикальных кассетах (рис. 109). Кроме панелей перекрытий и тонкостенных стеновых панелей на кассетных установках можно изготовлять также лестничные марши, площадки. Изделия, отформованные в кассетах, имеют точные размеры и гладкие поверхности, что позволяет до минимума сократить послемонтажные работы. При изготовлении изделий в кассетах применяют бетонные смеси с осадкой конуса от 4 до 25 см.

Рис. 109. Установка для производства железобетонных панелей кассетным способом:
« — вид с торца, б — план; 1 — станина, 2 — разводка пара, 3 — кронштейны опорных роликов, 4 — трап с ограждением, 5 — гидравлические домкраты, 6 — поддоны, 7 — привод насоса, 8 — формуемые панели, 9 — разделительные стенки

Изделия в кассетах изготовляют следующим образом. Разделительные и боковые стенки очищают и смазывают. В каждую кассету устанавливают каркасы. Затем гидравлическими домкратами все кассеты сжимают, оставляя между ними необходимые зазоры. Кассеты заполняют бетонной смесью посредством пневмонагне-тателя и одновременно внутрь коробов пускают пар температурой 120—130°С.

Вибрирование бетонной смеси осуществляют через арматуру с помощью специальной траверсы с вибраторами или вибраторами, прикрепленными к разделительным стенкам кассет.

По достижении бетоном температуры 100°С (через 1,5—2 ч) подачу пара прекращают и спустя 4 ч распалубливают изделия,! последовательно раздвигая разделительные стенки.

На кассетных установках изготовляют также предварительно напряженные панели путем натяжения арматуры на стенки кассеты. В настоящее время существует много типов механизированных и немеханизированных кассет. Мелкие ребристые плиты изготовляют в опрокидных формах или способом виброштампования с дополнительной пригрузкой, а также с немедленным распалублива-нием.

Рис. 110. Общий вид установки для изготовления крупных пустотелых блоков

Крупные стеновые блоки на полигонах изготовляют в основном стендовым способом. Пустотелые блоки формуют на специальной установке (рис. 110). Смесь уплотняют вибровкладышами, а иногда глубинными или наружными вибраторами, прикрепленными к стенкам формы. Фактурный слой из декоративного бетона наносят вручную (рейкой) или с помощью специальных машин.

Твердеют блоки в пропарочной яме при температуре 80—95°С в течение 10—20 ч. На некоторых предприятиях применяют электропрогрев блоков в специально оборудованных формах. Пустотообра-зователи извлекают из блока сразу после уплотнения бетона, а затем распалубливают и оставляют на поддоне формы.

Трубы изготовляют методом центрифугирования на установке, оборудованной роликами. На ролики свободно укладывают цилиндрическую форму (рис. 111). Формы бывают разъемные и неразъемные. Стенки неразъемных форм покрывают изнутри слоем расплавленного парафина толщиной 4—5 мм с помощью ложечных питателей, вводимых в форму при ее вращении. Затем в форму укладывают готовый арматурный каркас и в два-три приема посредством питателей заполняют ее равномерно по всей длине бетонной смесью.

При изготовлении труб диаметром 250—600 мм формы во время загрузки бетонной смеси вращают с частотой 150—170 об/мин.

После загрузки частоту вращения увеличивают; например, для труб диамером 600 м до 400 об/мин.

Бетонная смесь в формах уплотняется частично под действием центробежной силы, а частично — некоторой вибрации, возникаю; щей при вращении формы. Центрифугирование при максимальной частоте вращения продолжается 8—12 мин. По окончании уплотнения бетонной смеси форму снимают со станка, переносят краном к ямной пропарочной камере и устанавливают в вертикальном положении. После 2—3 ч пропаривания форму снимают с трубы и трубу оставляют в камере до приобретения необходимой-прочности. При изготовлении труб диаметром 1 м и более тепловлажностную обработку производят прямо на центробежном станке 6, закрывая его сверху колпаками и пуская под него пар. В этом случае производительность станка значительно снижается..

Железобетонные трубы изготовляют как с обычной ненапряженной арматурой, так и с предварительно напряженной. Причем при натяжении продольной арматуры концы ее предварительно закрепляют на фланцах в торцах формы.

Если труба предназначена для трубопроводов с напором воды более 0,3—0,4 МПа, то на отвердевшую трубу дополнительно навивают под натяжением проволочную арматуру и затем покрывают ее защитным слоем цементно-песчаного раствора.

Железобетон против предварительно напряженного бетона

Разница между железобетоном и предварительно напряженным бетоном

Железобетон и предварительно напряженный бетон армируются продольными и поперечными стальными стержнями. , также известный 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 RC, композитный материал, используемый в строительстве. Низкая прочность на разрыв и пластичность бетона усиливаются за счет добавления арматурных стальных стержней, обладающих более высокой прочностью на разрыв и пластичностью.. Во время строительства, стальные стержни помещаются внутрь опалубки перед заливкой бетона. Арматуру также можно заранее соединить вместе 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..

фигура 1: Прямоугольная бетонная балка, со стальной арматурой — пример железобетонного элемента

2.

Использование железобетона

Железобетон широко применяется благодаря удобоукладываемости., прочность, и доступность сырья. Он в основном используется в качестве основных элементов определенной структуры, например колонн., причалы, геморрой, балки, плиты, и опоры для зданий, дома, плотины, мосты, и другие подобные конструкции. Железобетону легко придать нестандартные формы, потому что он заполняет контейнер, который он поддерживает.. Это приводит к экстравагантным архитектурным сооружениям, которые иначе 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 укладываются в форму и подвергаются напряжению за счет растяжения стержней на каждом конце., создание напряжения в штанге. Бетон заливается в форму и вокруг стержней, пока они еще растягиваются.. Когда они будут выпущены, сталь пытается восстановить свой первоначальный, короче, длина, и добавляет сжимающую силу к бетону сбоку, дает ему прочность для преодоления больших расстояний, чем у обычного железобетона.

2. Использование 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 усиления, отсутствие прочности бетона на растяжение может привести к его разрушению без поддержки в середине.

Вот три основных варианта реализации предварительно напряженного бетона.:

• Предварительно натянутый бетон: Бетон заливается вокруг стальных стержней или кабелей под натяжением. . Бетон естественным образом связывается с этими «сухожилиями», пока затвердевает.. 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., балки, и перемычки.
• Связанный бетон после натяжения: Сжатие применяется на месте во время отверждения. Воздуховод из алюминия, пластик, или сталь используется при литье и следует за областью, где в бетоне может возникнуть растяжение. Сухожилия проталкиваются через проток, затем натягивается гидравлическим домкратом после закалки. Когда-то сухожилия’ растяжение соответствует проектным требованиям, они заклиниваются и канал залит.
• Несвязанный бетон после натяжения: Вот, отдельные сухожилия сохраняют свободу движения относительно бетона. Сухожилия покрыты смазкой на литиевой основе., затем получил пластиковую «оболочку», сформированный путем экструзии. Стальные тросы натянуты на анкера, размещенные по периметру плиты.. Такая конструкция обеспечивает возможность снятия напряжения с заделанных сухожилий перед ремонтом..

фигура 2: Простая схема предварительно напряженного бетона.

Программное обеспечение SkyCiv для проектирования железобетона

SkyCiv предлагает простое в использовании программное обеспечение для проектирования железобетона, чтобы помочь анализировать и проектировать железобетонные элементы. Использование SkyCiv Beam Software, можно анализировать нагрузки на член, затем спроектируйте свой конкретный член, используя наши Программное обеспечение для проектирования железобетона.

Программное обеспечение для железобетона

Предварительно напряженный бетон — Проектирование зданий

Предварительно напряженный бетон представляет собой конструкционный материал, который позволяет прикладывать к элементам заданные инженерные напряжения для противодействия напряжениям, возникающим при воздействии на них нагрузки. Он сочетает в себе высокую прочность на сжатие бетона с высокой прочностью на растяжение стали.

В обычном железобетоне напряжения воспринимаются стальной арматурой, тогда как предварительно напряженный бетон поддерживает нагрузку за счет индуцированных напряжений во всем элементе конструкции.Это делает его более устойчивым к ударам и вибрации, чем обычный бетон, и способным формировать длинные тонкие конструкции с гораздо меньшей площадью сечения, чтобы выдерживать эквивалентные нагрузки.

Предварительно напряженный бетон был запатентован сан-францисканским инженером П. Х. Джексоном в 1886 году, хотя он не был признан общепринятым строительным материалом до 50 лет спустя, когда дефицит стали в сочетании с технологическими достижениями сделал предварительно напряженный бетон строительным материалом. выбора во время послевоенной реконструкции Европы.

В настоящее время широко используется для балок перекрытий, свай и железнодорожных шпал, а также таких конструкций, как мосты, резервуары для воды, крыши и взлетно-посадочные полосы. Как правило, 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 пролетов 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 относительно того, какой вариант является наиболее подходящим.

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

Проволока изготавливается путем холодного волочения стержня из высокоуглеродистой стали через ряд редукционных штампов. Диаметр проволоки обычно составляет от 3 до 7 мм, она может быть круглой, гофрированной или с зазубринами для повышения прочности соединения. Другая форма сухожилия — это прядь, состоящая из проволоки с прямым сердечником, вокруг которой спирально намотаны дополнительные проволоки, чтобы получить такие форматы, как 7 проволок (6 на 1) и 19 проволок (9 на 9 на 1). Как и проволочные жилы, пряди можно использовать по отдельности или группами для формирования кабелей.

Процесс изготовления предварительно напряженного бетона может осуществляться как с предварительным, так и с последующим натяжением.

Этот процесс включает натяжение проводов или кабелей путем их закрепления на конце металлической опалубки, длина которой может достигать 120 м.Гидравлические домкраты натягивают проволоку по мере необходимости, часто добавляя 10% для компенсации ползучести и других потерь предварительного напряжения, которые могут возникнуть. Затем закрепляют боковые формы и заливают бетон вокруг натянутых проволок. Бетон затвердевает и сжимается, захватывая сталь по всей длине, передавая напряжение от домкратов, чтобы создать сжимающую силу в бетоне.

После достижения бетоном необходимой прочности натянутые тросы снимаются с домкратов. Типичная прочность бетона 28 Н/мм2 может быть достигнута при 24-часовой выдержке паром, а также при использовании добавок.

Для создания более коротких элементов в любой точке вдоль элемента можно разместить разделительные пластины, которые при снятии позволяют обрезать провода.

Этот метод следует методу, обратному предварительному натяжению, при котором бетонный элемент отливается, а предварительное напряжение происходит после затвердевания бетона. Этот метод часто используется, когда 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 блоке перед бетонированием, но сцепление с бетоном предотвращается за счет использования гибкого канала или резиновой оболочки, которая сдувается и удаляется после затвердевания бетона.

Натяжение производят после затвердевания бетона с помощью гидравлических домкратов, действующих с одного или обоих концов элемента. Из-за высоких местных напряжений в местах анкеровки обычно в конструкцию включают винтовую (спиральную) арматуру.Когда требуемое напряжение достигнуто, проволока или тросы закрепляются для поддержания предварительного напряжения. Концы агрегата герметизируются цементным раствором для предотвращения коррозии из-за любой захваченной влаги и для облегчения распределения напряжений.

Крепления, используемые при последующем натяжении, зависят от того, должны ли быть нагружены сухожилия по отдельности или в группе. В большинстве систем используются клинья или захваты с разрезным конусом, которые воздействуют на форму подшипника или прижимной пластины.

Существует множество различных систем пост-натяжения.Например, система Freyssinet позволяет одновременно натягивать напрягаемые пряди с помощью натяжных домкратов с центральным отверстием, закрепленных коническими губками. Подходит для предварительного напряжения элементов длиной до 50 м.

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

К преимуществам предварительно напряженного бетона относятся:

К недостаткам предварительно напряженного бетона относятся:

[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)

Что такое предварительно напряженный бетон? Как это работает?

Предварительно напряженный бетон представляет собой форму бетона, в которой перед приложением внешней нагрузки бетону придается начальное сжатие, так что напряжение от внешних нагрузок компенсируется желаемым образом в течение периода службы. Это начальное сжатие создается высокопрочной стальной проволокой или сплавами (называемыми «напряжениями»), расположенными в бетонной секции.

Зачем нужен предварительно напряженный бетон?

Теперь вопрос, зачем нам эта сложность?

Хорошо, прежде чем начать, давайте вернемся к основам. Мы знаем, что бетон хорош на сжатие, но очень слаб на растяжение. И так мы видим после внешнего нагружения в нижней части бетона образовалась зона растяжения. Итак, он пытается быть удлиненным, и знаете что? Он трескается.Вот почему мы добавляем несколько стальных стержней в нижней части, чтобы она могла выдерживать большую часть напряжения и предохраняла бетон от растрескивания. Это наша традиционная структура RC. А как насчет некоторых мегаструктур с большим пролетом балки? Подумайте об эстакаде или знаменитом мосту Gateway Bridge в Австралии, мосту Incheon в Южной Корее или ядерном реакторе Ringhals в Швеции, где внешняя нагрузка очень высока.

В соответствии с традиционными железобетонными конструкциями, для этих больших пролетов балок мы должны обеспечить большую глубину, которая часто слишком велика, так как для моста через реку не будет достаточно места под мостом для прохода судов. А вот и новая концепция — Предварительно напряженный бетон. Концепция предварительно напряженного бетона не так сложна. На самом деле, практика предварительного напряжения очень старая в нашей повседневной жизни. Представьте себе бочку из деревянных клепок и металлических полос. Тунг-Йен Лин, профессор гражданского строительства Калифорнийского университета, объяснил это во вводной главе своей книги «Проектирование предварительно напряженных бетонных конструкций». веревки или металлические ленты были намотаны на деревянные доски, образуя бочку (см. Рисунок 1).Когда ленты были натянуты, они находились под предварительным растягивающим напряжением, которое, в свою очередь, создавало сжимающее предварительное напряжение между планками и позволяло им противостоять кольцевому напряжению, создаваемому внутренним давлением жидкости. Другими словами, полосы и клепки были предварительно напряжены до того, как они подверглись каким-либо эксплуатационным нагрузкам.

Таким образом, в предварительно напряженном бетоне начальное сжатие должно быть уравновешено будущей нагрузкой, которая создаст растяжение.

Как работает предварительно напряженный бетон?

[Источник изображения: Википедия]

Итак, у меня есть наша концепция.Мы узнали, почему и когда мы должны использовать предварительно напряженный бетон. Итак, как это работает? В реальной жизни стальные проволоки с высокой прочностью на растяжение вставляются в секцию балки, натягиваются и закрепляются, а затем освобождаются. Теперь стальная арматура хочет набрать свою первоначальную длину, а растягивающие напряжения преобразуются в сжимающие напряжения в бетоне. Теперь после нагрузки на балку действуют два вида сил:

1. Внутреннее усилие предварительного напряжения
2. Внешние силы (стационарная нагрузка, динамическая нагрузка и т. д.)

Которые должны противодействовать друг другу. Наблюдая за диаграммой моментов, мы найдем что-то вроде этого

[Источник изображения: ptsindia.net]

Предварительно напряженные бетонные материалы

Согласно AASHTO, высокопрочная семипроволочная проволока, высокопрочная стальная проволока или сплавы марки и типа ( как указано проектировщиком) следует использовать в предварительно напряженном бетоне. Кроме того, для предварительно напряженного железобетона требуется более прочный бетон, чем для обычного железобетона. Как правило, необходимо использовать бетон с минимальной 28-дневной прочностью в 5000 фунтов на квадратный дюйм.Итак, почему этот высокопрочный бетон? Что ж, если бетон недостаточно прочен, он может треснуть или выйти из строя при напряжении сухожилий. Наряду с высокой прочностью на сжатие обеспечивает более высокое сопротивление растяжению и сдвигу, что желательно для предварительно напряженного бетона.

Кроме того, высокопрочный бетон меньше подвержен усадочному растрескиванию. Он имеет более высокий модуль упругости и меньшую деформацию ползучести. В результате потери предварительного напряжения невелики.

Предварительно напряженные бетонные материалы [Источник изображения: журнальная статья с сайта www.mdpi.com]

Что такое предварительно напряженный бетон и как он работает?

Большинство специалистов по бетону понимают, что практически в любой работе, даже в той, которая считается успешной, их бетон, скорее всего, треснет в той или иной степени. Однако не все трещины одинаковы. Основная цель большинства бетонных конструкций — попытаться свести к минимуму количество движений, происходящих под нагрузкой, например, мост, раскачивающийся под сильным ветром. Вот почему железобетон так популярен. Однако, когда вы комбинируете жесткое вещество, такое как сталь, с чем-то хрупким по своей природе, например, с бетоном, могут возникнуть трещины.Узнайте больше о предварительно напряженном бетоне.

Маленькая, эстетичная трещина — это одно. Но глубокие структурные трещины создают множество проблем, от открытия отверстия для проникновения воды до нарушения целостности всей конструкции. Тем не менее, существует метод создания напряжения в бетоне перед объединением со сталью, чтобы создать что-то более универсальное и прочное, чем конечный железобетонный продукт. Это было бы практикой предварительно напряженного бетона.Итак, от предварительно напряженных бетонных плит до предварительно напряженных железобетонных балок, вот все, что вам нужно знать об этом важном строительном компоненте и о том, как он работает.

Фото Thanate Rooprasert

Понимание конструкции предварительно напряженного бетона

Итак, что такое предварительно напряженный бетон?? Чтобы объяснить это, нам сначала нужно поговорить об обычном железобетоне в качестве сравнения. Обычно все нагрузки веса на железобетонную конструкцию воспринимаются стальной арматурой.Предварительно напряженные железобетонные конструкции создают напряжения во всей конструкции. Конечным результатом является продукт, который лучше справляется с вибрациями и ударами, чем обычный бетон. Кроме того, это позволяет формировать более длинные и тонкие конструкции, способные выдерживать более тяжелые нагрузки.

Чаще всего это наблюдается в более длинных конструкциях, в том числе с большим пролетом балки. Примеры:

— напольные балки

— мосты

— резервуары для воды

— взлетно-посадочные полосы

— крыши

— железнодорожные галстуки

— полюсы

Фотографии Губин Юрий

Какой лучший способ проиллюстрировать значение предварительного напряжения?

Допустим, у вас есть стопка книг, которую нужно переместить по комнате. Если вы попытаетесь удерживать их только снизу, скорее всего, книги будут раскачиваться, и их будет трудно удержать в устойчивом положении. Однако, если вы держите их снизу и удерживаете руками по бокам, вам будет намного легче удерживать вещи на месте. Мы использовали этот основной принцип на протяжении большей части нашей истории. Например, столетия назад вокруг деревянных бочек надевали металлические ленты, чтобы лучше удерживать их содержимое на месте. Предварительно напряженный бетон берет эту скромную концепцию и применяет ее к нашим современным конструкциям и надстройкам.

Предварительно напряженный бетон означает дополнительные расходы для подрядчиков. Сюда входит стоимость дополнительных материалов и сам акт предварительного напряжения. Это также более сложно в целом, чем использование железобетона. Тем не менее, со всеми этими предостережениями вы получаете основные преимущества, в том числе:

— Более высокая эффективность материалов в целом

— Возможность работы с пролетами более 35 метров

— Повышенная долговечность, прочность на сдвиг и сопротивление усталости

— Отсутствие трещин даже в условиях максимальной нагрузки

В результате, решающим фактором при выборе этого варианта обычно является необходимость дополнительной нагрузки или работа с более длинным пролетом.

Фото Yes058

Как реализовать предварительно напряженный бетон

Итак, теперь мы понимаем необходимость и ценность предварительного напряжения. А как на самом деле это делается? Сжимающие напряжения, которые придают предварительно напряженному бетону устойчивость, обычно вводятся одним из двух способов: предварительным натяжением или последующим натяжением.

При использовании предварительного натяжения сталь растягивается перед укладкой бетона. Это влечет за собой установку стальных сухожилий между двумя опорами, которые затем растягиваются примерно до 80% их прочности.Затем бетон заливается в формы вокруг них и затвердевает. Когда бетон затвердевает и имеет нужную прочность, сталь высвобождается. Сталь попытается вернуться к своей первоначальной длине, создавая растягивающее напряжение, которое становится прочностью бетона на сжатие.

Последующее натяжение

Последующее натяжение аналогично, но сталь не растягивается до тех пор, пока бетон не затвердеет. Здесь бетон заливают вокруг нерастянутой стали, но не в непосредственном контакте с ней.Как правило, воздуховоды формируются внутри агрегата с помощью тонкостенных стальных профилей. После того, как бетон растягивается до нужной длины, те же самые стальные арматуры вставляются и натягиваются на блок. Это создает сжатие в бетоне. Это предпочтительный метод для монолитного монтажа, а также для некоторых более крупных проектов, таких как мосты и плиты перекрытий.

При пост-натяжении, как правило, также необходимо выполнить дополнительный шаг, обычно связанный с воздуховодами.Это либо клеевая конструкция, либо несвязанная конструкция. Тампонажное строительство предполагает заполнение пространства между арматурой и воздуховодом цементным раствором. Обычно это делается для того, чтобы помочь стали свести к минимуму коррозию, но также обычно увеличивает общую прочность конструкции. Этот конкретный раствор изготавливается из цемента, воды, а иногда и с добавками, без песка.

Несвязанная конструкция – это когда между этим пространством не используется цементный раствор. В этом случае, чтобы уменьшить коррозию, вместо этого используется метод водостойкой гальванизации.

Фото Dark Caramel

Заключительные мысли

Когда дело доходит до добавления нового компонента в набор услуг вашей конкретной компании, вы в идеале обращаетесь к совершенно новой группе клиентов. Однако в то же время вы также существенно увеличиваете потенциальные расходы для своего бизнеса. Это может варьироваться от затрат на профессиональное развитие до фактического обучения тому, как использовать вещи для покрытия затрат на материалы / оборудование, такие как предварительно напряженные железобетонные цилиндрические трубы.В этих обстоятельствах важно, чтобы конкретные подрядчики имели как можно более четкое представление о своих финансах. Это поможет определить, имеет ли смысл расширяться сейчас или позже.

Для этого вам понадобится лучшее программное обеспечение для управления проектами, а это означает использование eSub. Возможности нашего облачного хранилища означают, что вся ваша команда может ознакомиться с соответствующими финансовыми данными, чтобы узнать, сколько в настоящее время стоит операция и какую выгоду может принести вам добавление предварительно напряженного бетона в смесь. Мы также можем помочь с отслеживанием оборудования и сотрудников после того, как вы начнете.

Список | Предварительно напряженные железобетонные конструкции

#	Имя	Год	Местоположение	Статус
1	издательство «таз»	2018	Берлин (БЫТЬ)	в использовании
2	Стадион 700-летия	1995 г.	Чиангмай	в использовании
3	А.Штаб-квартира MA Insurance	2008 г.	Мадрид	в использовании
4	Башня ворот квартала Абрадж 1	2016	Доха	в использовании
5	Башня ворот квартала Абрадж 2	2016	Доха	в использовании
6	Акбар Отель	1969 г.	Дели	в использовании
7	Башня Аль-Турайя		Доха	в использовании
8	Торговый зал Альхесираса	1934 г.	Альхесирас	завершенный
9	Резервуары СПГ Bal Haf	2008 г.	Бал Хаф	в использовании
10	Базилика Святого Пия X	1958 г.	Лурдес (65)	в использовании
11	Бавария Билдинг	1965 г.	Богота	в использовании
12	Зал Шварцвальд	1953 г.	Карлсруэ (ЧБ)	в использовании
13	Штаб-квартира БМВ	1972 г.	Мюнхен (ОТ)	в использовании
14	Бонайре Алдайя	2000 г.	Алдайя	в использовании
15	Бурк Плейс	1990 г.	Мельбурн (ВИК)	в использовании
16	Терминал СПГ в Брунее — Резервуар 4		Лумут	в использовании
17	CaixaForum Мадрид	2008 г.	Мадрид	в использовании
18	Камерон СПГ Танки	2009 г.	Кэмерон (Луизиана)	в использовании
19	Казерн де Помпье	1971 г.	Париж (75)	в использовании
20	Станция метро Cassina de’ Pecchi	1972 г.	Кассина де Пекки (ЛМ)	в использовании
21	Centrale die Esercizio Pollegio (CEP)	2014	Поллегио (ТИ)	в использовании
22	Центр конгрессов Роберта Шумана	2018	Мец (57)	в использовании
23	Терминал 2A аэропорта Шарля де Голля	1982 г.	Трамбле-ан-Франс (93)	в использовании
24	Терминал 2B аэропорта Шарля де Голля	1981 г.	Трамбле-ан-Франс (93)	в использовании
25	Кьеза-ди-Сан-Мартино-Урбано	1961 г.	Тревизо (ВН)	в использовании
26	Клирпойнт Резиденции	2017	Шри Джаяварденепура Котте	в использовании
27	Здание CNBK		Бергондо	в использовании
28	Colegio de la congregación de la Asunción		Мадрид	в использовании
29	Терминал 1 аэропорта Кельн/Бонн	1969 г.	Кёльн (Северный Рейн-Вестфалия)	в использовании
30	Башни Колон	1976 г.	Мадрид	в использовании
31	CRAM (Региональная касса медицинской помощи)	1980 г.	Вильнев-д’Аск (59)	в использовании
32	Бункер для сахара Чумра	2005 г.	Конья	в использовании
33	Здание ДАФНЕ	1968 г.	Фраскати (ЛЗ)	в использовании
34	DumeklemmerHalle — Stadthalle Ratingen		Ратинген (Северный Рейн-Вестфалия)	в использовании
35	DUO Офисная и гостиничная башня	2017	Сингапур	в разработке
36	ДУО Резиденции	2017	Сингапур	в разработке
37	Резервуар СПГ EcoElectrica	2000 г.	Пеньюэлас (США-PR)	в использовании
38	Башня ЭДФ	1977 г.	Лион (69)	в использовании
39	Фарватер SkyGardens		Шри Джаяварденепура Котте	в использовании
40	Культурный центр Фернана Гомеса де ла Вилья	1977 г.	Мадрид	в использовании
41	Резервуары для сжиженного природного газа Fos-Cavaou	2010	Фос-сюр-Мер (13)	в использовании
42	Центральная башня Галисии	2006 г.	Буэнос айрес	в использовании
43	Немецкий музей футбола	2015	Дортмунд (Северный Рейн-Вестфалия)	в использовании
44	Зеленый зал 2	2017	Вильнюс	в разработке
45	Спортзал клуба Athletico Paulistano	1961 г.	Сан-Паулу (СП)	в использовании
46	Зал государств	1982 г.	Дели	в использовании
47	Хайни-Клопфер-Skiflugschanze	1973 г.	Оберстдорф (ОТ)	в использовании
48	Хиндон Ривер Миллс	1973 г.	Газиабад	в использовании
49	Дом культур мира	1957 г.	Берлин (БЫТЬ)	в использовании
50	Международный стадион Йокогама	1997 г.	Йокогама	в использовании
51	Джавахар Вьяпар Бхаван	1988 г.	Дели	в использовании
52	Резервуары для сжиженного нефтяного газа Джонуб	2005 г.	Джонуб	в использовании
53	Танки для сжиженного природного газа в Корее	2002 г.	Инчхон	в использовании
54	Лаборатории ДЖОРБА	1967 г.	Мадрид	разрушен
55	Солидарность	1980 г.	Бордо (33)	в использовании
56	Резервуары СПГ Loon-Plage	2015	Лун-Пляж (59)	в использовании
57	Здание Мапфре		Барселона	в использовании
58	Марина COM-05		Доха	в разработке
59	Здание Матиньон	1976 г.	Париж (75)	в использовании
60	Завод сборных железобетонных изделий Мэтьюз и Мамби	1959 г.	Дентон (ГБ-АНГЛИЙСКИЙ)	в использовании
61	Аудитория Мориса Равеля	1975 г.	Лион (69)	в использовании
62	Миллениум Отель	1963 г.	Миннеаполис (Миннесота)	в использовании
63	Силос глинозема Mozal	1999 г.	Мапуту	в использовании
64	Центр спортивного образования Мюлиматт	2010	Виндиш (АГ)	в использовании
65	Мюнгерсдорфер Стадион	1975 г.	Кёльн (Северный Рейн-Вестфалия)	разрушен
66	Женевский музей этнографии	2014	Женева (GE)	в использовании
67	Музей цивилизаций Европы и Средиземноморья	2013	Марсель (13)	в использовании
68	Здание Национальной кооперативной корпорации развития	1980 г.	Дели	в использовании
69	Здание муниципального совета Нью-Дели	1983 г.	Дели	в использовании
70	Спортивный зал Онешть	1966 г.	Онешть	в использовании
71	Аудитория PE Janson Свободного университета Брюсселя		Иксель	в использовании
72	Парк де Пренс	1972 г.	Париж (75)	в использовании
73	Павильон 52	2016	Лион (69)	в использовании
74	Пасо-дус-Депортис-де-Риасор	1970 г.	Ла-Корунья	в использовании
75	Административное здание Филипс	1964 г.	Вена	в использовании
76	Португальский павильон (Экспо 1998)	1998 г.	Лиссабон	в использовании
77	Резервуар этилена Пулау Улар		Сингапур	в использовании
78	Резервуары СПГ Qatar Gas 1, 2 и 3	2007 г.	Рас Лаффан	в использовании
79	Цементные силосы Кена		Кена	в использовании
80	Quai de la Bourse Парковка Гараж	1951 г.	Руан (76)	частично в эксплуатации
81	Квинсленд Кертис-Айленд Резервуары СПГ	2014	Остров Кертис (Квинсленд)	в использовании
82	Резервуары СПГ Рас Лаффан 4 и 5	2005 г.	Рас Лаффан	в использовании
83	Рейнштадион	1975 г.	Дюссельдорф (Северный Рейн-Вестфалия)	разрушен
84	Манеж Club de Campo Villa de Madrid	1968 г.	Мадрид	в использовании
85	Галерея Руан Рив Гош		Руан (76)	в использовании
86	Королевский государственный дворец	1982 г.	Джидда	в использовании
87	Руди Седлмайер Холл	1972 г.	Мюнхен (ОТ)	в использовании
88	Резервуары СПГ Сагунто		Сагунто	в использовании
89	Святилище Торресьюдад	1975 г.	Секастилья	в использовании
90	Церковь Санта-Ана	1965 г.	Мадрид	в использовании
91	Сфера Комплекс	1987 г.	Дели	в использовании
92	Зеебад Кальдаро	2006 г.	Кальтерн-ан-дер-Вайнштрассе (ТТ)	в использовании
93	Сенатор Билдинг	2012	Варшава (МЗ)	в использовании
94	Резервуары для хранения газа на терминале Сэнбоку		Осака	в использовании
95	Крытый спортивный стадион Шер-и-Кашмир	1982 г.	Шринагар	в использовании
96	Скай Резиденс Клуб	2009 г.	Тегусигальпа	в использовании
97	Резервуары для СПГ Snøhvit		Мелкойя	в использовании
98	Спелман Холлс	1973 г.	Принстон (Нью-Джерси)	в использовании
99	Стейплс Центр	1999 г.	Лос-Анджелес (Калифорния)	в использовании
100	Станция F	1929 г.	Париж (75)	в использовании

Почему предварительное напряжение?

Типы, преимущества и история предварительно напряженного бетона.

Абдул Хан

Чем больше, тем лучше, как сказали бы многие производители строительных материалов и мостов, и это, безусловно, верно в отношении сборных железобетонных изделий. Стальные арматурные стержни придают большую прочность крупным бетонным изделиям, но сами по себе арматурные стержни не могут обеспечить прочность на растяжение, необходимую для сборных изделий, которые растягиваются на большие длины. Есть немного волшебства, которое придает достаточную прочность этим огромным изделиям, и оно называется предварительным напряжением.

Разработка

Чтобы понять, как работает предварительное напряжение, представьте себе бочку, сделанную из деревянных клепок и металлических лент. По крайней мере, так Т.Ю. Лин, профессор гражданского строительства Калифорнийского университета, описал это во вводной главе своей книги «Проектирование предварительно напряженных железобетонных конструкций».

Лин говорит, что основной принцип предварительного напряжения применялся в строительстве, возможно, несколько столетий назад, когда веревки или металлические ленты наматывались на деревянные брусья, образуя бочку (см. рис. 1).Когда ленты были натянуты, они находились под предварительным растягивающим напряжением, которое, в свою очередь, создавало сжимающее предварительное напряжение между планками и позволяло им противостоять кольцевому напряжению, создаваемому внутренним давлением жидкости. Другими словами, полосы и клепки были предварительно напряжены до того, как они подверглись каким-либо эксплуатационным нагрузкам.

В более формальном смысле предварительное напряжение означает преднамеренное создание постоянных напряжений в конструкции или узле для улучшения их поведения и прочности в различных условиях эксплуатации.

Предварительно напряженные арматуры (как правило, из высокопрочных стальных канатов или стержней) используются для обеспечения зажимной нагрузки, которая создает сжимающее напряжение для компенсации растягивающего напряжения, которое в противном случае испытывал бы сжимающий бетонный элемент из-за изгибающей нагрузки (см. Рисунок 2).

Классификация и типы

Предварительно напряженные железобетонные конструкции можно классифицировать несколькими способами в зависимости от особенностей их конструкции и конструкции. Следующие типы предварительного напряжения могут быть выполнены тремя способами: предварительно напряженный бетон, а также связанный и несвязанный постнапряженный бетон.

Предварительно напряженный бетон. Предварительно напряженный бетон заливается вокруг уже натянутых арматурных стержней. Этот метод обеспечивает хорошее сцепление между арматурой и бетоном, что одновременно защищает арматуру от коррозии и обеспечивает прямую передачу напряжения. Затвердевший бетон прилипает к стержням и при снятии напряжения передается бетону в виде сжатия за счет статического трения. Однако для этого требуются прочные точки крепления, между которыми должно быть натянуто сухожилие, поэтому сухожилие обычно образует прямую линию.

Большинство изделий из предварительно напряженного бетона изготавливаются на заводе и должны транспортироваться на строительную площадку, что ограничивает их размер. Примерами предварительно напряженных изделий являются элементы балконов, перемычки, колонны, сплошные плиты, многопустотные плиты, тройники, стены, сэндвич-панели, ригели, двутавровые балки, балки-тавры и фундаментные сваи.

Связанный бетон с последующим натяжением. Связанный бетон с постнапряжением — это описательный термин для метода применения сжатия после заливки бетона и процесса отверждения (на месте).Бетон заливается вокруг изогнутых каналов из пластика, стали или алюминия, которые размещаются в зоне, где в бетонном элементе может возникнуть напряжение. Перед заливкой бетона через каналы протягивается набор сухожилий. Как только бетон затвердевает, арматура натягивается гидравлическими домкратами, которые воздействуют на бетонный элемент. Когда арматура достаточно растянута, в соответствии с проектными требованиями, они заклиниваются на месте и сохраняют натяжение после удаления домкратов, передавая давление на бетон.Отверстия воздуховодов затем залиты цементным раствором, чтобы защитить сухожилия от коррозии.

Этот метод обычно используется для создания монолитных плит для строительства домов в местах, где обширные грунты создают проблемы для типичного фундамента по периметру. Все напряжения от сезонного расширения и сжатия подстилающего грунта воспринимаются всей растянутой плитой, поддерживающей здание без значительных изгибов.

Последующее напряжение также используется при строительстве различных мостов, как после затвердевания бетона после поддержки опалубкой, так и при сборке сборных секций, как в сегментном мосту. Преимущества этой системы по сравнению с несвязанным пост-натяжением:

• Значительное снижение традиционных требований к армированию
• Сухожилия можно легко «сплести», что позволяет использовать более эффективный подход к проектированию
• Более высокий предел прочности благодаря связи, образующейся между прядью и бетоном
• Отсутствие долгосрочных проблем с поддержанием целостности анкера/тупика

Несвязанный бетон с пост-напряжением. Несвязанный бетон с последующим натяжением отличается от связанного с последующим натяжением тем, что обеспечивает постоянную свободу перемещения каждого отдельного троса относительно бетона.Для этого каждое отдельное сухожилие покрывается смазкой и пластиковой оболочкой, сформированной в процессе экструзии. Передача напряжения на бетон достигается за счет того, что стальной трос воздействует на стальные анкеры, заделанные по периметру плиты.

Недостатком клеевого пост-натяжения является тот факт, что кабель может разгрузиться и вырваться из плиты при повреждении (например, во время ремонта плиты). Преимущества этой системы по сравнению с клеевым пост-натяжением:

• Возможность индивидуальной регулировки кабелей в зависимости от плохих полевых условий
• Отсутствует цементация после стресса
• Способность снять напряжение с сухожилий перед ремонтом

Материалы

Согласно AASHTO, предварительно напряженная арматура должна быть из высокопрочной семипроволочной проволоки, высокопрочной стальной проволоки или стержней из высокопрочного сплава той марки и типа, которые указаны инженером-проектировщиком.Непокрытая семипроволочная скрутка должна соответствовать требованиям AASHTO M 203 (ASTM A 416). Дополнение S1 (низкая релаксация) применяется, если указано.

Для предварительно напряженных конструкций обычно требуется более прочный бетон, чем для армированных. Существующая практика требует, чтобы минимальная 28-дневная прочность баллона составляла 5000 фунтов на квадратный дюйм. Высокая прочность необходима в предварительно напряженном бетоне по нескольким причинам. Во-первых, в целях минимизации затрат коммерческие анкерные крепления для предварительно напряженной стали всегда проектируются для высокопрочного бетона.Следовательно, более слабый бетон либо потребует специальных креплений, либо может разрушиться под действием предварительного напряжения. Кроме того, бетон с высокой прочностью на сжатие обладает высокой устойчивостью к растяжению и сдвигу, а также к связям и подшипникам, и желателен для предварительно напряженных бетонных элементов, различные части которых подвергаются более высоким напряжениям, чем обычный железобетон.

Еще одним фактором является то, что высокопрочный бетон меньше подвержен усадочным трещинам. Он также имеет более высокий модуль упругости и меньшую деформацию ползучести, что приводит к меньшим потерям предварительного напряжения в стали.

Преимущества предварительно напряженного бетона

Предварительно напряженный бетон является одним из самых надежных, долговечных и широко используемых строительных материалов в строительстве и строительстве мостов по всему миру. Компания внесла значительный вклад в развитие строительной отрасли, производства сборных железобетонных изделий и цементной промышленности в целом. Это привело к огромному количеству структурных применений, включая здания, мосты, фундаменты, гаражи, водонапорные башни, ядерные реакторы, телебашни и морские буровые платформы.

К преимуществам предварительно напряженного бетона относятся:

• Более низкая стоимость строительства
• Более тонкие плиты, которые особенно важны в высотных зданиях, где экономия толщины пола может привести к дополнительным этажам по той же или более низкой цене
• Меньшее количество стыков, так как расстояние, на которое могут натягиваться плиты с последующим натяжением, превышает расстояние, на которое может быть уложена усиленная конструкция той же толщины
• Увеличение длины пролета увеличивает полезную незанятую площадь в зданиях и парковочных сооружениях
• Меньшее количество соединений приводит к снижению затрат на техническое обслуживание в течение расчетного срока службы конструкции, поскольку соединения являются основным уязвимым местом в бетонных зданиях.

История предварительного напряжения

Искусство предварительного напряжения бетона развивалось в течение многих десятилетий и из многих источников, но мы можем указать на несколько избранных случаев в истории, которые привели к появлению этой технологии.

В Соединенных Штатах инженер Джон Реблинг в 1841 году основал фабрику по производству канатов из железной проволоки, которую он первоначально продал для замены пенькового каната, используемого для подъема автомобилей по железной дороге в центральной Пенсильвании. Позже Роблинг использовал проволочные тросы в качестве подвесных тросов для мостов и разработал технику скручивания тросов на месте.

В 19 веке низкозатратное производство железа и стали в сочетании с изобретением портландцемента в 1824 году привело к развитию железобетона. В 1867 году Жозеф Монье, французский садовник, запатентовал метод укрепления тонких бетонных цветочных горшков путем встраивания в бетон сетки из железной проволоки. Позже Монье применил свои идеи к патентам на здания и мосты.

Использование швейцарским инженером Робером Майяром железобетона, начиная с 1901 года, произвело революцию в строительном искусстве.Майяр, все основные мосты которого расположены в Швейцарии, был первым дизайнером, который полностью порвал с традициями каменной кладки, придав бетону формы, технически соответствующие его свойствам, но визуально удивительные. Его радикальное использование железобетона произвело революцию в конструкции каменных арочных мостов.

Идея предварительного напряжения бетона была впервые применена Эженом Фрейсине, французским инженером-строителем, в 1928 году как метод преодоления естественной слабости бетона при растяжении.Предварительно напряженный бетон теперь можно использовать для изготовления балок, перекрытий или мостов с более длинным пролетом, чем это возможно из обычного железобетона.

Абдул Кан — директор технических служб NPCA и бывший президент ASCE — Illinois Section 2006.

Что такое предварительно напряженный бетон? — Конструктор

🕑 Время чтения: 1 минута

Предварительно напряженный бетон — это система, в которой преднамеренно создаются внутренние напряжения без каких-либо внешних нагрузок для улучшения ее характеристик.Внутренние напряжения, возникающие в бетонной конструкции, используются для противодействия напряжениям, возникающим от приложения внешней нагрузки.
Здесь кратко описаны концепция и методы в системе предварительно напряженного бетона.

Концепция предварительного напряжения

Как упоминалось ранее, предварительное напряжение — это приложение начальной нагрузки к бетонной конструкции, чтобы конструкция могла противодействовать или выдерживать напряжения, возникающие из-за эксплуатационных нагрузок. Концепцию можно наглядно понять на примере бочки.Бочка, использовавшаяся в старину для перевозки жидкостей и зерна, туго обмотана металлическими лентами, как показано на рисунке 1. Эти металлические ленты установлены настолько плотно, что создают кольцевое сжатие вокруг ствола. Когда эта бочка заполнена жидкостью, она создает кольцевое натяжение.
Кольцевое сжатие, создаваемое металлическими полосами, помогает противодействовать кольцевому напряжению, создаваемому жидкостью внутри. Это система предварительного напряжения.

Рис.1. Концепция предварительного напряжения в бочке

Точно так же эффективные внутренние напряжения индуцируются в бетоне с помощью натянутых стальных стержней до того, как бетонная конструкция подвергнется каким-либо эксплуатационным нагрузкам.Этот стресс противодействует внешним стрессам.

Потребность в предварительно напряженном бетоне

Необходимость предварительного напряжения в бетоне может быть обоснована следующим вопросом:

1. Бетон слаб на растяжение и прочен на сжатие. Это слабое место бетона, которое приводит к ранним трещинам при изгибе, в основном в изгибаемых элементах, таких как балки и плиты. Чтобы предотвратить это, бетон намеренно вызывает сжимающее напряжение (предварительное напряжение), и это напряжение противодействует растягивающему напряжению, которому конструкция подвергается во время эксплуатации. Следовательно, шансы на изгибные трещины уменьшаются.
2. Предварительное сжатие, вызываемое как часть предварительного напряжения, помогает увеличить способность к изгибу, сдвигу и скручиванию изгибаемых элементов.
3. Сила предварительного напряжения сжатия может быть приложена концентрически или эксцентрично в продольном направлении элемента. Это предотвращает появление трещин в критических промежуточных пролетах и ​​поддерживает эксплуатационную нагрузку.
4. Предварительно напряженная бетонная секция ведет себя упруго.
5. В случае предварительно напряженного бетона можно использовать полную мощность сжимаемого бетона по всей глубине при полной нагрузке.

Методы предварительного напряжения

Предварительное напряжение может быть выполнено двумя способами:

1. Предварительное натяжение
2. Последующее натяжение

1. Предварительное натяжение

В методе предварительного натяжения напряжение создается за счет первоначального натяжения стальных напрягающих элементов. Это проволока или пряди, натянутые между концевыми креплениями.После этого процесса натяжения выполняется заливка бетона.
Как только залитый бетон достаточно затвердеет, установленные концевые анкеры освобождаются. Это освобождение передает усилие предварительного напряжения бетону. Связь между бетоном и стальными арматурами облегчает эту передачу напряжения.
Как показано на рис. 2, торчащие на концах сухожилия обрезаются, и получается законченный вид. Чтобы вызвать усилие предварительного напряжения в методе предварительного натяжения, используется большое количество арматуры и проволоки.Следовательно, такое расположение требует большой площади поверхностного контакта, чтобы сделать возможной связь и передачу напряжения.

Рис.2. Процесс предварительного натяжения

2. Последующее натяжение

Процедура пост-натяжения показана на рисунке 3 ниже. Здесь сталь подвергается предварительному напряжению только после того, как балка отлита, отверждена и наберет прочность, чтобы выдержать предварительное напряжение. Внутри обшивки заливают бетон. Для прохождения стальных тросов в бетоне формируются каналы.

Рис.3. Процесс пост-натяжения

После того, как залитый бетон полностью затвердеет, натягиваются сухожилия.Один конец сухожилия фиксируется, а другой конец натягивается. В некоторых случаях натяжение может быть выполнено с любой стороны и закреплено впоследствии.
После завершения предварительного напряжения между арматурой и каналом остается пространство. Это ведет к:

1. Склеенная конструкция
2. Несвязанная конструкция

1. Склеенная конструкция
В клеевой конструкции пространство между воздуховодом и арматурой заполняется цементным раствором. Процесс цементации помогает стали в значительной степени противостоять коррозии.Предел прочности увеличивается, так как этот метод увеличивает сопротивление действию временных нагрузок. Растворная смесь состоит из цемента и воды в сочетании с добавками или без них. В этой затирке не используется песок.
2. Несклеенная конструкция
Если для заполнения пространства между воздуховодом и сухожилием не используется цементный раствор, это называется несвязанной конструкцией. Здесь сталь оцинкована для защиты от коррозии. Для оцинковки используется гидроизоляционный материал.
Подробнее: Предварительное и последующее натяжение при расчете предварительно напряженной бетонной смеси

Преимущества предварительно напряженного бетона

Основные преимущества предварительно напряженного бетона:

1. Предварительное напряжение бетона с использованием высокопрочной стали повышает эффективность материалов
2. Система предварительного напряжения работает для пролетов более 35м.
3. Предварительное напряжение повышает прочность бетона на сдвиг и сопротивление усталости
4. Плотность бетона обеспечивается системами предварительного напряжения, что повышает долговечность
5. Лучший выбор для строительства изящных и стройных конструкций.
6. Предварительное напряжение способствует снижению статической нагрузки на бетонную конструкцию
7. Предварительно напряженный бетон не растрескивается даже в условиях рабочей нагрузки, что доказывает эффективность конструкции
8. Композитная конструкция с использованием предварительно напряженного бетонного блока и монолитного блока обеспечивает экономичную конструкцию

Недостатки предварительно напряженного бетона

1. Более высокие материальные затраты
2. Предварительное напряжение оплачивается дополнительно
3. Опалубка более сложная, чем для ЖБ (полки, тонкие стенки) – таким образом, сборный железобетон не такой пластичный, как ЖБ

Предварительно напряженный бетон – определение, метод, преимущества, недостатки

Что такое предварительно напряженный бетон?

Бетон

может выдерживать большое сжимающее напряжение, но имеет очень низкую прочность на растяжение. Из-за низкой прочности на растяжение бетон дает трещин при воздействии максимальной нагрузки.

Как видно из названия, предварительно напряженный бетон представляет собой форму бетона, в которую перед применением вводятся внутренние напряжения, чтобы он мог противодействовать растягивающим напряжениям, возникающим в бетоне из-за внешней нагрузки.

Когда мы проектируем бетонную конструкцию, мы рассчитываем ее на предельную прочность, это означает, что в худшем случае конструкция не должна разрушиться.

Другим важным критерием проектирования является отсутствие моментов или прогибов при воздействии на конструкцию нагрузки.

Почему используется предварительно напряженный бетон?

Перед разрушением любой бетонной конструкции в бетоне образуются трещины, а затем конструкция разрушается и образуются трещины из-за прогиба или момента в конструкции. Когда вода вступает в контакт с этими трещинами, сталь подвергается коррозии.

Во избежание этих трещин, для повышения прочности элемента и уменьшения прогиба производится предварительное напряжение.

Предварительное напряжение означает натяжение арматуры.

, например, просто возьмем мост через реку, если мы попытаемся построить этот мост из традиционного бетона, тогда нам придется увеличить глубину пролета, чтобы под мостом не было достаточно места для прохода судов. Таким образом, чтобы иметь меньшую глубину, больший пролет и большую прочность, выполняется предварительное напряжение.

  См. также  -   Сливовый бетон – назначение, соотношение, технические характеристики и применение   

Что такое предварительное напряжение?

Чтобы понять предварительное напряжение, посмотрите на изображение ниже, когда мы прикладываем нагрузку к бетонному элементу, элемент изгибается вот так

Вы можете видеть, что сжатие развивается в верхней части, а растяжение развивается в нижней части, и из-за этого удлинения в нижней части бетона появляются трещины.

Вот почему мы добавляем несколько стальных стержней в нижнюю часть и растягиваем ее, чтобы она могла выдерживать большую часть напряжения и предохраняла бетон от растрескивания. Это называется предварительным напряжением, и этот тип бетона известен как предварительно напряженный бетон.

При предварительном напряжении арматура растягивается вдоль оси и заливается бетоном.

После этого, когда сухожилия освобождаются, в нижней части создается сжатие, которое пытается уравновесить сжатие из-за нагрузки в верхней части балки .

Силы, направленные вверх по длине балки, противодействуют рабочим нагрузкам, приложенным к элементу.

Предварительное напряжение

устраняет конструктивные ограничения обычного бетона и позволяет строить полы крыш, мосты и стены с более длинными пролетами без опоры.

Благодаря этой способности предварительно напряженный бетон используется в школьных аудиториях, торговых центрах, спортзалах, гаражах и столовых.

В настоящее время он широко используется для балок перекрытий, свайных и железнодорожных шпал, а также таких конструкций, как резервуары для воды и взлетно-посадочные полосы.

  Также прочтите  -     Разница между предварительным натяжением и последующим натяжением     

Метод предварительного напряжения

• Предварительное натяжение
• Последующее натяжение

Что такое предварительное натяжение?

В процессе предварительного натяжения сталь растягивается перед укладкой бетона. Проволока из высокопрочной стали (предел прочности 2100 Н/мм2) или арматура используются между двумя концами и растягиваются до 70-80% их предела прочности.

После этого вокруг сухожилий заливают бетон и дают ему застыть. Как только бетон набирает необходимую прочность, силы растяжения снимаются.

Когда сильно напряженная сталь пытается сжаться, бетон сжимается, после чего бетон будет находиться в постоянном состоянии, сохраняя предварительно напряженную прочность.

Как правило, предварительно напряженные бетонные элементы изготавливаются на заводе и должны быть доставлены на строительную площадку.

Вместо напрягаемых проволочных прядей или тросов для предварительного натяжения также можно использовать высокопрочные стальные стержни.примерами сборных железобетонных изделий с предварительным натяжением являются фундаментные сваи железной дороги, шпалы, электрические или осветительные опоры, перекрытия, плитные балки, перегородки из труб и т. д.

  Также читайте  -     Соотношение бетонной смеси, типы, дозировка бетонной смеси и методы     

Что такое пост-натяжение?

При последующем натяжении сталь растягивается после затвердевания бетона, в отличие от работ по предварительному натяжению, последующее натяжение обычно выполняется на объекте.В случае предварительного натяжения в бетонную конструкцию помещается воздуховод.

Бетон заливают и дают затвердеть. Когда бетон достигает необходимой прочности, арматура растягивается и фиксируется анкерами.

Затем отрезаются лишние концы арматуры, а канал заливается цементным раствором и покрывается бетоном для предотвращения ржавчины.

Примеры — дороги, мосты, железные дороги, туннели, дамбы, фундаменты, здания, промышленные объекты, резервуары, резервуары, подземные сооружения, аэропорты и морские порты, специальные конструкции или любые формы конструкций из предварительно напряженного бетона и т. д.

Бетон, используемый для предварительно напряженных работ

Бетон, используемый для предварительно напряженных работ, должен иметь кубическую прочность 35 Н/мм ²  для системы с последующим натяжением и 45 Н/мм ²  для системы с предварительным натяжением.

  См. также  -   Марки бетона и их применение   

Преимущества предварительно напряженного бетона

С помощью предварительно напряженного бетона можно построить гладкие и тонкие бетонные конструкции. за счет этого снижается статическая нагрузка конструкции.

• Уменьшается расход таких материалов, как бетон, сталь.
• Могут быть изготовлены более длинные пролеты балок и балок, что дает свободное пространство на полу и парковочные места.
• Обладает длительным сроком службы.
• Вероятность коррозии стали и последующего износа бетона снижается, поскольку бетон не имеет трещин.
• Мосты из предварительно напряженного бетона не так легко повреждаются огнем, они обладают превосходной огнестойкостью и низкими затратами на техническое обслуживание по сравнению с железобетонными.
• Предварительно напряженный бетон обладает большей устойчивостью к нагрузкам и ударам.
• Прочность бетона на сжатие и прочность стали на растяжение используются в полной мере.

Недостатки предварительно напряженного бетона

• Предварительно напряженный бетон требует качественного плотного бетона высокой прочности.
• Требуется высокопрочный бетон при производстве, укладке и уплотнении.
• Требуется высокопрочная сталь 2.В 5-3,5 раза дороже, чем низкоуглеродистая сталь.
• Процесс предварительного напряжения требует сложного натяжного оборудования и очень дорогих анкерных устройств.
• Предварительно напряженная бетонная конструкция требует очень хорошего контроля качества и надзора.
• Предварительно напряженный бетон нуждается в квалифицированных рабочих.
• Предварительное напряжение неэкономично для коротких пролетов и легких нагрузок.

Почему для предварительного напряжения требуется высокопрочный бетон?

• Если бетон недостаточно прочен, он может треснуть или разрушиться при растяжении натяжениями, кроме того, высокопрочный бетон меньше подвержен усадочным трещинам.Он имеет более высокий модуль упругости и меньший предел ползучести.
• Поскольку напрягающие элементы прикладывают к элементу большие силы предварительного напряжения, в конце анкерными устройствами создаются высокие напряжения смятия.
• Напряжения разрыва, возникающие на концах балки, не могут быть удовлетворительно выдержаны низкопрочным бетоном.
• Когда передача напряжения на бетон должна происходить за счет действия сцепления, бетон должен иметь высокое напряжение сцепления, которое может быть обеспечено высокопрочным бетоном.

  См. также  -     Бетон с номинальной смесью и бетон с расчетной смесью     

Почему для предварительного напряжения требуется высокопрочная сталь?

Мягкая сталь, используемая в обычном железобетоне, имеет предел текучести от 200 Н/мм ² до 300 Н/мм ² .

Если используется такая сталь и даже если она подвергается напряжению, скажем, 200 Н/мм ²  на этапе растяжения, мы обнаруживаем, что из-за ползучести и усадки бетона остаточное чистое растягивающее напряжение будет чрезвычайно низким.

Расчетная потеря предварительного напряжения из-за усадки бетона и ползучести бетона и стали при расчете предварительно напряженного железобетона составляет порядка 200 Н/мм ² .

Но сталь с высоким напряжением имеет предел прочности 2100 Н/мм ²  и если изначально, скажем, 1000 Н/мм ²  , после вычета потери предварительного напряжения в арматуре все еще будет большое напряжение.

Часто задаваемые вопросы

Что понимается под предварительно напряженным бетоном?

Как видно из названия, предварительно напряженный бетон представляет собой форму бетона, в которую перед применением вводятся внутренние напряжения, чтобы он мог противодействовать растягивающим напряжениям, возникающим в бетоне из-за внешней нагрузки.

Для чего используется предварительно напряженный бетон?

Предварительное напряжение

устраняет конструктивные ограничения обычного бетона и позволяет строить крыши, полы, мосты и стены с более длинными пролетами без поддержки. Благодаря этой способности предварительно напряженный бетон используется в школьных аудиториях, торговых центрах, спортзалах, гаражах и столовых.

Какие существуют типы предварительно напряженного бетона?

По способу возведения предварительно напряженный бетон бывает двух видов.

Бетон с предварительным натяжением
Бетон с последующим натяжением

Каков основной принцип предварительно напряженного бетона?

Основной принцип предварительно напряженного бетона заключается в том, чтобы вызвать внутренние сжимающие напряжения высокопрочными стальными арматурами к бетону до приложения нагрузки, чтобы он мог противодействовать растягивающим напряжениям, возникающим в бетоне из-за внешней нагрузки.

Заключение

Итак, друзья, я надеюсь, что в этой статье я изложил всю информацию о предварительно напряженном бетоне .

Если вы что-то узнаете, обязательно поделитесь этим с тем, кому это может быть полезно. Если вы хотите добавить какую-либо информацию, которая отсутствует в этой статье, вы можете указать это в разделе комментариев.

Наконец, спасибо, что прочитали эту статью.

Также прочитайте

Каковы свойства свежего бетона?

Водоцементное отношение – определение, значение и расчет

Что такое удобоукладываемость бетона? – Факторы, влияющие на работоспособность

OPC и PPC – разница между OPC и PPC Cement

Смета здания в Excel – важность, подготовка

Оценка строительных работ – метод длинной стены, метод короткой стены, метод осевой линии

Калькулятор стоимости строительства дома Лист Excel

Утопленная плита – использование, преимущества и недостатки

.