Напряженный железобетон: Предварительно напряженные железобетонные конструкции: использование

Предварительно напряженные железобетонные конструкции: использование

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

Определение

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

Вернуться к оглавлению

Преимущества

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

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

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

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

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

Вернуться к оглавлению

Недостатки

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

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

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

Вернуться к оглавлению

Материалы для конструкций

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

Вернуться к оглавлению

Бетон

Формы для заливки бетона с прутьями для передачи предварительного напряжения.

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

Вернуться к оглавлению

Арматура

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

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

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

Вернуться к оглавлению

Области использования конструкций

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

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

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

Вернуться к оглавлению

Вывод

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

Преднапряженные конструкции в каркасном строительстве



Преднапряжение железобетона

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

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

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

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

Преимущества технологии преднапряжения железобетона


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

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

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

Мировой опыт использования технологии преднапряжения



Телебашня в Торонто

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

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

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

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

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


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

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



Платформа «Тролл»

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

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



Мост «Нормандия»

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

Технология преднапряжения монолитного железобетона в России


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

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

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

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

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

Предварительно – напряженный железобетон.Сущность предварите…

Предварительно — напряженными называются такие ж/б элементы, в которых предварительно, т. е. в процессе изготовления, искусственно создаются в соответствие с расчетом начальные напряжения растяжения в рабочей арматуре и обжатия бетона. Обжатие бетона в предварительно — напряженной конструкции на заданную величину Gвр осуществляется предварительно натянутой арматурой, стремящейся после отпуска натяжных приспособлений возвратиться в первоначальное состояние.

При этом за счет сил трения арматура удерживается в бетоне, а при недостаточном сцепление арматуры с бетоном применяется специальная искусственная анкеровка торцов арматуры в бетоне.

«а»- заготовка арматуры.

«б»- вытяжка арматуры.

«в»- отпуск натяжных устройств.

«г»- упругое обжатие бетона.

1-    Арматура первоначальной длинны ls.

2-    Дополнительный анкер на концах арматуры (при необходимости)

3-    Заданное расчетом относительное удлинение арматуры Esp

4-    Сила P, обусловливающая заданное относительное удлинение арматуры.

5-    Бетон — прочность которого в момент отпуска натяжения составляет =70% Rвp

6-    Арматура, стремящиеся занять первоначальное положение, после отпуска натяжных устройств.

7-    Длина арматуры после обжатия бетона Eв

Напряженное состояние при предварительном напряжении арматуры бетон сжат, а арматура растянута

 Целью предварительного напряжения являются обжатие бетона в тех зонах конструкции, где под нагрузкой будет возникать растяжение.

 Растяжение арматуры являются лишь средством для обжатия бетона.

 Возникающие при работе под нагрузкой растягивающие напряжения только погашают предварительное обжатие бетона, а потому образование трещин значительно отдаляется. Рассмотрим эпюры напряжений в предварительно-  напряженных конструкциях:

1.     Эпюра напряжения при предварительном обжатии.

2.     Эпюра напряжений от нагрузки.

3-4. Суммарные эпюры напряжений.

 Мы видим, что эксплуатационные нагрузки, вызывающие в какой — либо зоне бетона растягивающие напряжения, будут складываться с предварительно созданными сжимающими напряжениями.

 Бетон начинает работать на растяжение только после полного погашения предварительного обжатия, но к этому времени к элементу уже приложена вся эксплуатационная нагрузка, поэтому трещиностойкость конструкции с предварительным напряжением арматуры значительно выше трещиностойкости той же конструкции без предварительного напряжения.

ПРЕИМУЩЕСТВА:

1. В предварительно напряженных конструкциях предоставляется возможность использования высокоэкономичной стержневой арматуры повышенной прочности и высокопрочной арматуры. Предварительное обжатие растянутых зон бетона значительно отдаляет момент образования

трещин в растянутых зонах элементов, ограничивает ширину их раскрытия и повышает жесткость элементов.

2. Предварительно напряженные конструкции часто оказываются экономичными для зданий с такими пролетами, нагрузками и условиями работы, при которых применение ж/б конструкций без предварительного напряжения технически невозможно или вызывает чрезмерно большой перерасход бетона и стали для обеспечения требуемой жесткости и несущей способности конструкций.

3.Предварительное напряжение конструкций позволяет расширить использование сборных и сборно-монолитных конструкций стального сечения, в которых бетон повышенной прочности применяется только в заранее изготовленных предварительно напряженных элементах, а основная часть конструкций выполняется из тяжелого или легкого бетона, не подвергаемого предварительного напряжению.

4.Повышается выносливость конструкций при работе на воздействие многократно повторяющихся нагрузок.

5.Повышается металлоемкость конструкций — это объясняется тем, что благодаря применению более прочных и легких материалов сечения предварительно напряженных конструкций оказываются меньшими по сравнению с ж/б конструкциями без предварительного напряжения, а следовательно, более гибкими и легкими.

НЕДОСТАТКИ.

1.Предварительно напрягаемые конструкции характеризуются повышенной трудоемкостью проектирования и изготовления. Они требуют большей тщательности в расчете и конструировании, при изготовлении.

Например, в торцах предварительно напрягаемых конструкций при сосредоточенном приложении усилий обжатия могут возникнуть продольные трещины, существенно снижающие их несущую способность. Если не учитывать специфики особенности создания предварительного напряжения, то условия работы нагрузкой всей конструкции или отдельных ее частей могут ухудшаться.

Большие усилия передаваемые напрягаемой арматурой на бетон конструкции в момент отпуска натяжных устройств, могут привести в самому разрушению ее в процессе обжатия или местному повреждению, к проскальзыванию напрягаемой арматуры вследствие нарушения ее сцепления с бетоном. Поэтому нормы требуют проверять прочность предварительно напряженных конструкций в стадии обжатия, при хранения, монтаже.

Предварительно напряженные конструкции требует усложнения и повышения металлоемкости опалубки, трудоемкости армирования, увеличения расхода металла на закладные детали и арматуры.

2.Предварительно напряженные конструкции несгораемы, но их огнестойкость ниже огнестойкость ж/б конструкций без предварительного напряжения. Это связано с тем, что критические температуры, до которых возможно безопасное нагревание предварительно напрягаемой арматуры, ниже по сравнению с ненапрягаемой арматурой.

3. Предварительно напрягаемые конструкции отличаются недостаточной коррозийной стойкостью. Коррозийные поражения резко снижают несущую способность и пластичные свойства высокопрочной арматуры, вызывают растрескивание термически — упрочненной арматуры, что вызывает хрупкое разрушение предварительно напряженных конструкций. Чтобы увеличить коррозийную стойкость, необходимо применять плотные и водонепроницаемые бетоны на специальных сульфатостойких цементах, защиту поверхности полимерными материалами, штукатуркой, оклеенной или обмазочной изоляцией; увеличение защитного слоя бетона до 25 мм.

Напряженный бетон — компания «ЮгМехТранс»

Напряжённый бетон набирает все большую популярность среди строительных материалов. Создается он путем соединения арматуры и бетона, которое входит в строительные элементы высокой прочности. Отличие такого железобетона от обычного — это высокий уровень сопротивления изгибающим искажениям. Кроме того, напряженный бетон меньше трескается, позволяет одним сечением покрывать большие территории.

Производство железобетона с напряженной арматурой возникло из-за того, что гражданское и промышленное строительства идут вперед, возникают потребности в создании чего-то более нового, прочного. Суть данной разработки состоит в том, что при изготовление железобетонного элемента, металлическая арматура растягивается. Благодаря этому сокращению бетонный элемент становится жестким, не дает балкам и перекрытиям провисать.

Существует несколько главных вариантов натяжения арматуры:

  • Электротермический — производится благодаря электротоку, который увеличивает температуру проволоки, растягивая до нужного размера.
  • Механический — производится с использованием домкратов.
  • Электротермомеханический — совмещает в себе два вышеперечисленных варианта.

Чаще всего, предварительно напряженный бетон создают так, чтобы в процессе использования на него не действовало растягивающее напряжение.

Для того, чтобы создавать напряженный бетон, необходимо обладать специальными материалами и оборудованием.  Станки для производства плит имеют гидравлические упоры, которые растягивают арматуру. Данный способ передать напряжение получил название “механический”.

Электрический ток, который проходит через арматуру, поднимает температуру проводников до 300-400 градусов. Нагретый каркас, который максимально натянут, остывая, производит нужное напряжение стержней, которое затем переходит в бетонный монолит после конца формования.

Чтобы приготовить железобетон хорошего качества должны быть выполнены следующие пункты:

  • Арматура для натяжения должна быть выполнена из проволоки высокой прочности. Кроме того, она должна обладать определенными характеристиками,чтобы участвовать в данном процессе. Арматура обязана не поддаваться высокому напряжению растяжения, то есть не вытягиваться.
  • Высокое сопротивление механическим нагрузкам бетона. Это обеспечивается твердыми минералами, прочным цементом и пластификаторами.
  • Хорошее вибрирование и увеличение плотности состава бетона вокруг напряженной проволоки увеличивает прочность железобетонной конструкции.

Применение расширяющих цементов, которые могут сделать больше кристаллическую решетку, создает новое направление производству элементов из напряженного бетона. “Самонапряжение” железобетона делает больше все здание более устойчивым к провисанию, сдвигам.
Передать напряжение от натянутой проволоки можно даже после того, как бетон уложен в форму. Металлические стержни при этом натягиваются внутри специальных желобов. Для этого, когда плиты формируются, в них монтируются трубы из пластика нужного размера. После того, как бетон становится нужной прочности, проволоку натягивают механически и электротермически. Если изолировать металлические элементы от влажного бетона, то арматура будет эксплуатироваться большее количество времени.

Звоните +7 (863) 296-39-51 и наши менеджеры ответят на все Ваши вопросы.

История применения преднапряженного бетона (преднапряжения) в отечественном строительстве.

За многие годы эволюции строительных материалов ученые всегда стремились создать некий суррогат камня, как следствие появился бетон, увы обладающий весьма отрицательным качеством — невысокой прочностью при растяжении. Использование стальной арматуры, фибры позволяют бетону не разрушаться, но все же на его поверхности появляются трещины; данное условие можно исключить применив арматуру и фибру одновременно, но в этом случае конструкция будет материалоемка и экономически невыгодна. Поэтому, чтобы повысить эксплуатационные свойства конструкций в целом, требовалось найти новое решение данной проблемы. Оно было найдено. На стадии изготовления или строительства создается напряженное состояние в конструкции: знак напряжения в бетоне становится противоположен знаку напряжения от эксплуатационной нагрузки.

Преднапряжение было изобретено Эженом Фрейссине почти сто лет назад, хотя пальму первенства с ним может разделить и россиянин Виктор Васильевич Михайлов. Ещё в 1936 году прошлого века, при защите В. В. Михайловым диссертации, он не нашел всеобщего понимания в среде ученых. Трудность понимания заключалась в том, что не все могли понять, как можно предварительно натянуть арматуру почти до разрыва, а затем нагрузить конструкцию полной расчетной нагрузкой, и она при этом будет работать так, что трещины в растянутом бетоне конструкции не появятся вплоть до исчерпания её несущей способности. Тем не менее, данная теория с успехом была доказана и получила путевку в жизнь.

Хотя, в той же самой передовой Германии до последнего времени, нельзя было применять напрягаемую арматуру вне сечения бетонной конструкции, разрешение на применение данной технологии вышло совсем недавно, а сегментная сборка железобетонных мостов с помощью натяжения арматуры запрещена и по сей день.

В Советском Союзе использование предварительного напряжения было весьма популярным, оно применялось в промышленном, жилищном, транспортном и специальном строительстве. Предварительно напряженных конструкций выпускалось более 30 млн. м³ в год, что составляло порядка 20% общего объема производства сборного железобетона. Здесь мы действительно занимали передовые позиции.

Наибольшее распространение получила технология натяжения арматуры на упоры. Данный метод стал так хорошо использоваться, благодаря, прежде всего, внедрению электротермического способа натяжения стержневой арматуры.

Сущность данного способа натяжения арматуры заключается в том, что арматурную заготовку (стержневую, проволочную или прядевую), нагретую электрическим током до нужного удлинения, закрепляют в нагретом состоянии в жестких упорах или на торцах затвердевшего элемента. Специальные упоры и торцы препятствуют укорочению заготовки при остывании, благодаря чему в ней возникают заданные растягивающие напряжения. Требуемую арматурную заготовку, предназначенную для натяжения на упоры форм, поддонов или стендов, снабжают по концам анкерами, расположенными так, чтобы расстояние между внутренними (опорными) плоскостями анкеров было на заданную величину меньше расстояния между наружными гранями упоров. Удлиненная заготовка должна свободно укладываться в нагретом состоянии между упорами. Для стержневой арматуры максимальная температура нагрева не должна превышать 350°, а для проволочной — 300°С.

Благодаря авторам этого способа были сэкономлены миллионы тонн дефицитного тогда металла и резко улучшена технология и экономика конструкций.

Одновременно с этим способом был введен и электротермомеханический (комбинированный) способ натяжения. Он сочетает в себе электротермический и механический способ натяжения, осуществляемые одновременно. При электротермомеханическом способе натяжения около 50% напряжения обеспечивается механическим натяжением и 50% при остывании нагретой проволоки. Это вдвое увеличивает производительность машин, облегчает их конструкцию, позволяет повысить контролируемое предварительное напряжение. Особенно эффективен этот способ при натяжении арматуры на затвердевший бетон криволинейных элементов, так как он позволяет снизить неравномерность натяжения и уменьшить потери натяжения в результате трения.

Успех был закреплен в 60-х годах, на волне тотального увлечения сборным железобетоном, именно, предварительно напряженный рассматривался, как один из основных конструкционных материалов.

В этот период ученые и специалисты отрасли разработали значительный объем нормативно-технической литературы по расчету, проектированию и технологии изготовления предварительно напряженных железобетонных конструкций, что стало надежным фундаментом для дальнейшего эффективного развития этого направления. Одним из основных документов стал ВСН 117–65; хотя он и был разработан для мостов, в целом рассматривал почти все технологические аспекты предварительно напряженного бетона. Как следствие, используемый нами в настоящее время СНиП 2.03.01–84 прямо указывает: «При выборе элементов должны предусматриваться преимущественно предварительно напряженные конструкции…».

Дальнейшее развитие предварительного напряжения оказало серьезное влияние на технологии высокопрочных бетонов. В преднапряженных конструкциях появилась возможность максимально эффективно использовать повышенную прочность бетона при сжатии.

В Советском Союзе появились линии «Partek». Данные высокопроизводительные линии позволяли и позволяют производить плиты безопалубочным способом. Они установлены в Москве на ЖБК-17, в Санкт-Петербурге на объединении «Баррикада» и в Барнауле. Технология заключается в том, что арматура или тросы предварительно напрягаются и заливаются бетоном, впоследствии плиты разрезаются на требуемую длину. Главное — это избежать так называемого проскальзывания арматуры, т. е. когда её окончания углубляются в тело бетона относительно края плиты, таким образом, само преднапряжение, как таковое, ослабевает.

С началом перестройки процесс интенсивного развития преднапряженного железобетона был фактически остановлен. Мы потеряли темп развития строительной и железобетонной отрасли в частности. Повсеместно происходила остановка производств. Стенды, опалубка, металлоемкое оборудование уходило в металлолом. Только Москва сумела сохранить определенный задел в данной отрасли.

Сильнее всего пострадал и снизился объем применения сборных предварительно напряженных конструкций. Объем выпуска преднапряженных конструкций упал более, чем в 10 раз, в то время, как объем выпуска железобетонных конструкций без предварительного напряжения снизился в 6 раз. Этому есть несколько причин, в том числе и сильно подорожавшая электроэнергия, что сделало электротермический способ натяжения арматуры экономически невыгодным.

В настоящее время фактически все регионы в России обладают производственными мощностями, способными производить более 1 млн. м³ в год сборного, в том числе предварительно напряженного железобетона. Достаточно велика и номенклатура изделий, которые целесообразно изготавливать с предварительным напряжением: покрытия зданий, пролетные строения и опоры мостов, железобетонные сваи и трубы, шпалы, градирни, опоры ЛЭП и мачты освещения, телебашни, защитные оболочки, морские и шельфовые сооружения, плавучие доки, корпуса понтонов и многое другое.

Альтернативой традиционным шпалам и шпалам из фибробетона являются шпалы с использованием технологии предварительно напряженного бетона. Данные изделия показывают высокую эксплуатационную надежность предварительного напряжения. В мире, в настоящее время их установлено более миллиарда штук. Жесткие динамические нагрузки, ощутимые температурные перепады, увлажнение и высушивание, замораживание и оттаивание, воздействие нефтепродуктов и других агрессивных веществ предъявляют исключительно высокие требования к надежности и долговечности этих изделий. Есть участки железной дороги, где преднапряженные железобетонные шпалы прослужили более 40 лет и не имеют каких-либо существенных повреждений.

За рубежом из сборного предварительно напряженного железобетона все больше и больше наращивается объемов конструкций перекрытий и покрытий зданий различного назначения, значительная часть изделий, используемых в инженерных сооружениях и в транспортном строительстве; появились производства элементов наружного архитектурного оформления зданий. Если же обратиться к истории, то в 70-е годы в Советском Союзе получили широкое развитие пространственные конструкции покрытий, в качестве примера может служить здание торгового центра в Челябинске, построенное в 70-х годах прошлого века. Покрытие торгового зала с размером в плане 102×102 м, выполненное в виде сборно- монолитной железобетонной оболочки положительной гауссовой кривизны, опертой шарнирно только по контуру, является уникальной конструкцией. Проектирование сборно-монолитной преднапряженной железобетонной оболочки выполнил Ленинградский проектный институт № 1.

В США от общего объема производства сборных железобетонных изделий в 26 млн. м³ преднапряженные конструкции составляют 40%. Четверть из них — так называемые плиты Т и 2Т, в поперечном разрезе представляющие одинарную и двойную букву Т. Плиты «на пролет» широко производятся также в Великобритании, Германии, Венгрии, Польше и в других странах.

Большая часть стропильных и подстропильных балок, ферм, ригелей, стеновых панелей изготовляют также предварительно-напряженными, с применением высокопрочной проволочной и стержневой арматуры и бетонов с прочностью до 70 МПа.

К сожалению, общий экономический кризис в области применения сборного, в том числе и преднапряженного железобетона, частично связан ещё и с тем, что у нас не получили должного изучения и применения предварительно напряженные конструкции с натяжением арматуры на бетон, в том числе в построечных условиях. В связи с этим, практически отсутствует современное, эффективное, отечественное оборудование для реализации такой технологии на практике. Но западные технологи не стояли на месте. Сегодня в мире из преднапряженного монолитного железобетона возводятся промышленные, гражданские и жилые здания, плотины и энергетические комплексы, телебашни и многое другое.

Высотные сооружения, особенно такие, как телебашни из монолитного преднапряженного железобетона, выглядят особенно эффектно, став достопримечательностями многих стран и городов. В качестве примера может служить телебашня в Торонто (Канада), она является самым высоким в мире отдельно стоящим железобетонным сооружением. Её высота 555 м. Конструкция поперечного сечения башни в виде трилистника оказалась весьма удачным решением 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.

За счет применения гидротехнических бетонов и преднапряжения в Германии и в Японии широко строятся тонкие оболочки яйцевидной формы для очистных сооружений. К настоящему времени такие резервуары возведены суммарной емкостью более 1,2 млн. м³. Отдельные сооружения этого типа имеют емкость от 1 до 12 тыс. м³. В западном полушарии, в таких странах как Канада и США, ежегодно возводится более 10 млн. м3 конструкций монолитных перекрытий увеличенного пролета с натяжением арматуры на бетон.

С развитием технологий 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. Данная технология наиболее часто используется при строительстве мостов, большепролетных перекрытий, высотных сооружений и других подобных объектов.

Где, как не при строительстве АЭС, можно применять монолитный предварительно напряженный железобетон? Именно в области атомной энергетики он нашел широкое применение, из него изготавливаются корпуса реакторов и защитных оболочек атомных электростанций. Суммарная мощность АЭС в мире превышает 150 млн. кВт, в том числе 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.

Широкое распространение преднапряженный бетон получил и в гидротехническом строительстве, ярким примером его строительных возможностей являются морские платформы для добычи углеводородов. В настоящее время таких сооружений возведено более двух десятков.

Ярким примером такой платформы может служить построенная в 1995 г. в Норвегии платформа «Тролл». Она 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 её изготовление было израсходовано 250 тыс. м³ высокопрочного бетона, 100 тыс. т обычной стали и 11 тыс. т напрягаемой арматурной стали. Расчетный срок службы платформы 70 лет.

Традиционно обширной областью применения предварительно напряженного железобетона является мостостроение. В США, например, сооружено более 500 тысяч железобетонных мостов с различными пролетами. За последнее время там построено более двух десятков вантовых мостов длиной 600–700 м с центральными пролетами от 192 до 400 м. Из предварительно напряженного железобетона сооружаются внеклассные мосты, которые строятся по индивидуальным проектам. Мосты пролетом до 50 м возводятся в сборном варианте из железобетонных преднапряженных балок. 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 да 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 прочностью при сжатии более 60 МПа. Гарантированный срок службы моста 120 лет по критерию долговечности бетона.

Начало массового строительства преднапряженных монолитных пролетных строений связано с реконструкцией МКАД и транспортных лучей от Москвы: Видновкая эстакада на Ново-Каширском шоссе, путепровод на 106 МКАД, Дмитровский и Ярославский путепроводы в теле МКАД, направленный съезд на Ленинградской развязке МКАД, уникальная транспортная развязка на пересечении Московского шоссе и КАД в Санкт-Петербурге и другие объекты. Эстакадная часть мостового перехода через р. Оку на Каширской трассе включает в себя даже три типа пролетных строений: cборные, сборно-монолитные и монолитные. Применение трех технологий на одном сооружении позволило сделать сравнительный анализ эффективности каждой из них и в дальнейшем применять их исходя из совокупности определенных построечных условий.

В 2006 году в Азербайджане в городе Баку введены в действие две эстакады с монолитными преднапряженными пролетными строениями, причем одно из них коробчатого сечения с пониженной высотой. Оборудование, материалы и технология преднапряжения — из России. В этом году азербайджанские коллеги строят ещё четыре сооружения.

С применением российских технологий и оборудования начинается строительство монолитного путепровода в столице Украины городе Киеве. У нас в России сейчас проектируется несколько мостовых переходов с использованием данной технологии. Лидером в проектировании таких мостовых переходов является институт «Стройпроект» и «Омскмост». Из последних проектов «Стройпроекта » можно выделить вантовый мост через реку Неву, он имеет название Обуховский. Большой Обуховский мост является частью Кольцевой автодороги. Первая очередь моста была открыта 15 декабря 2004 года. Полная длина мостового перехода — 2824 м, длина самого вантового моста — 994 м, длина руслового пролета — 382 м. Подмостовой габарит (расстояние от уровня воды до пролета моста) — 30 м. Ширина моста — 8 полос движения, по 4 в каждом направлении.

Но мостовые сооружения не занимают господствующее место в объеме капитального строительства России. Приоритетные объемы за объектами ПГС: жилищные комплексы, торговые центры, автостоянки, производственные и складские помещения. Кроме того, гигантскими темпами развивается строительство домов частного сектора, где работы выполняют в основном рабочие низкой квалификации. При проектировании несущих конструкций у большинства проектных организаций преобладает традиционный, сложившийся десятилетиями, подход: шаг несущих колонн — 6 -9 м, толщина плиты — 300 мм, класс бетона — не выше В20.

По последним данным в промышленно-гражданском строительстве, в европейских странах более 70% преднапряженнных железобетонных конструкций зданий (класс бетона не ниже В35), в США более 80%. Строят просторно, надежно. Если это торговый центр или офисные помещения-то почему бы не увеличить шаг колонн до 20 м и более, многоярусная парковка — пролеты не менее 17,5 м. В России тоже необходимо подходить к новому строительству с этих позиций.

Общую мировую тенденцию повышения эффективности сборных железобетонных конструкций можно показать на примере плит перекрытий. В России на долю этих изделий приходится более трети общего производства сборных элементов. За рубежом значительное распространение имеет безопалубочное Общую мировую тенденцию повышения эффективности сборных железобетонных конструкций можно показать на примере плит перекрытий. В России на долю этих изделий приходится более трети общего производства сборных элементов. За рубежом значительное распространение имеет безопалубочное формование плитных конструкций на длинных стендах. Там обычной практикой является производство плит пролетом до 17 м, высотой сечения 40 см под нагрузку до 500 кгс/м². В Финляндии железобетонные многопустотные плиты под такую же нагрузку выпускаются высотой сечения даже 50 см, с пролетом до 21 м, то есть применение предварительного напряжения позволяет выпускать сборные элементы качественно иного уровня. Натяжение канатной арматуры на таких стендах, как правило, групповое при мощности домкратов 300–600 т. Сегодня разработаны различные системы безопалубочного 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 плиту изготавливают 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 плиты «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.

Есть три основных типа арматурно-намоточных агрегатов:

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

Имея на производстве такие агрегаты, можно изготавливать обширную номенклатуру современных конструкций и изделий различного назначения, в том числе элементы городского благоустройства.

Как уже говорилось ранее, важное значение имеет расширение области применения предварительного напряжения. Например, его можно широко и эффективно использовать в гражданском и жилищном строительстве. Несущий каркас такого здания представляет собой стержневую систему, выполняемую в монолите или из отдельных элементов, с натяжением арматуры непосредственно в процессе строительства. Рассчитанный с использованием новейших методов, учитывающих геометрическую и физическую нелинейность, такой каркас на 20–40% легче, чем традиционные. Перекрытия и внутренние стены здания сооружаются путем заполнения соответствующих частей каркаса монолитным пенобетоном с необходимыми физико-механическими и эксплуатационными свойствами. В перекрытиях используется пенобетон с объемной массой 1000–1200 кг/м³. Для внутренних стен применяется пенобетон с объемной массой 450–550 кг/м³. Пенобетон с объемной массой до 200 кг/м³ используется в качестве монолитного утеплителя наружных стен. При этом внутренний и наружный слои таких стен могут быть из любых материалов, соответствующих архитектурным, эксплуатационным и другим требованиям.

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

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

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

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

На практике эта идея была реализована в объемно-напряженных архитравах гидравлических прессов. В них бетон работал упруго при напряжениях, втрое превышающих его кубиковую прочность. Проще говоря, предварительное напряжение в трех направлениях позволяет создавать качественно иной железобетон. Причем повышение несущей способности материала достигается конструктивными, а не технологическими приемами.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Но у нас есть определенные проблемы с качеством канатов. На настоящий момент российские производители предлагают канаты не отвечающие современным требованиям по следующим позициям:

  • канаты при размотке имеют остаточную волнистость, что затрудняет формирование пучков, укладку в арматурный каркас и приводит к дополнительным потерям на трение при натяжении;
  • бухты канатов не сформированы по слоям, что приводит к невозможности заправки канатов в каналообразователи машинным способом;
  • отсутствует антикоррозионная упаковка на период транспортировки бухт. Как правило, на строительство бухты приходят, в лучшем случае, с налетом коррозии;
  • большой разброс характеристик упругости (модуль упругости и отрносительное удлинение) канатов как в пределах партии бухт, так и по длине отдельных бухт. Это приводит к большим разбросам в показаниях упругой вытяжки при натяжении и в постоянных комиссионных согласованиях результатов натяжения;
  • низкое временное сопротивление (1670 Н/мм²) позволяет натягивать каждый канат диаметром 15,2 мм только на 15 т. Зарубежные аналоги, с временным сопротивлением 1869 Н/мм² преднапрягаются на 20 т, что позволяет уменьшить общее количество канатов в конструкции;
  • большие потери от релаксации приводят к необходимости перезакладывать количество канатов;
  • отечественные заводы не покрывают канаты антикоррозионной смазкой «Дромос», которая снижает коррозию канатов на период использования и уменьшает потери на трение при натяжении;
  • отечественные заводы не выпускают канаты в двойной защите типа «Моностренд», потребность в которых, особенно в промышленно-гражданском строительстве, очень высока.

Перечисленные недостатки приводят к необходимости использования канатов зарубежного производства по высоким ценам, что очень часто приводит вообще к отказу от преднапряжения.

По нашим данным, в России за год в среднем в строительстве потребляется до 20 тыс. т канатов. В США — 350–400 тыс. т. Цифры говорят сами за себя.

Сегодня мы понимаем, что внедрение любых новых, или отличных от традиционно применяемых, строительных технологий всегда встречает определенное сопротивление со стороны проектировщиков и строителей.

Потребности России в новом капитальном строительстве огромны, и, по нашему мнению, строить надо в соответствии с современными требованиями, т. е. с применением современных технологий, оборудования и материалов.

Мы надеемся, что и строительный комплекс России в конечном итоге выйдет на необходимый современный уровень применения конструкций с преднапряженными несущими элементами. Нет сомнения, что развитие производства предварительно напряженного железобетона необходимо для дальнейшего совершенствования отечественного капитального строительства.

2009 год.

Предварительно напряжённый железобетон. История развития конструкции, изготовление, области применения

eilukha

размещено: 03 Апреля 2016

В настоящей книге даётся общий краткий обзор развития способов производства предварительно напряжённого железобетона и .применяемого для этого оборудования. Способы изготовления предварительно напряжённых железобетонных конструкций и деталей зависят от последовательности осуществления совместной работы бетона с арматурой после предварительного её натяжения.
Особый раздел книги посвящён некоторым способам предварительного натяжения, не получившим пока широкого распространения, а именно: предварительному напряжению, создаваемому в конструкции за счёт нагрузки от собственного веса, натяжению арматуры в результате укорочения её после нагрева и предварительному напряжению железобетонных изделий путём применения расширяющегося цемента.
Наряду с характеристикой стальной арматуры, применяемой для предварительно напряжённых конструкций, в книге описываются различные типы арматурных пучков, а также стеклянные волокна, обладающие высокой прочностью на растяжение. Очевидно, их применение получит распространение в недалёком будущем. Кроме того, приводятся примеры сооружений из предварительно напряжённого железобетона.
В книге даётся перечень немецких патентов в области предварительно напряжённого железобетона, заявленных после 1930 года.
Книга рассчитана на лиц, работающих в области производства предварительно напряжённого железобетона как сборного, заводского изготовления, так и монолитного, а также на конструкторов, рационализаторов и изобретателей. Автор стремился предоставить специалистам сводный, обобщённый материал о состоянии техники в данном вопросе. Более подробные сведения можно получить из литературы, перечень которой приведён в конце книги.
В целях освещения развития техники предварительно напряжённого железобетона были использованы издания немецкого патентного ведомства в Мюнхене. Эти материалы в значительной мере пополнены и обогащены данными, представленными в распоряжение автора инженерами и строительными организациями, занимающимися проектированием и возведением сооружений из предварительно напряжённого железобетона. Автор выражает глубокую благодарность всем, кто помог ему в работе над книгой.

Оглавление

Предисловие 4

1. Основные определения предварительно напряжённого железобетона 6

2. Краткий исторический очерк развития предварительно напряжённого железобетона 9

3. Предварительное напряжение с натяжением арматуры до затвердения бетона 18

3.1. Предварительно напряжённые строительные детали 18

3.1.1 Плиты Веттштейна 18

3.1.2. Предварительно напряжённые железобетонные детали и мачты Глезера 20

3.1.3. Предварительно напряжённые балки системы Фрейссине 21

3.1.4. Однослойные и многослойные пустотелые плиты системы Шефера 29

3.1.5. Комбинированные плиты фирмы Рем и из пемзобетона и тяжёлого бетона с предварительно напряжённой арматурой 32

3.1.6. Предварительно напряжённый железобетон без анкеров по Xойеру 33

3.2. Способы заводского производства предварительно напряжённых сборных железобетонных деталей и применяемые устройства 37

3.2.1. Напряжение стальных проволок путём растяжения их на определённую длину 37

3.2.2. Натяжение стальных проволок при помощи натяжных салазок и упоров 38

3.2.3. Натяжение стальных проволок путём скручивания или свивания 40

3.2.4. Способ натяжения с непрерывным армированием 42

3.3. Предварительно напряжённый железобетон в сочетании с керамическими блоками 43

4. Предварительное напряжение арматуры без сцепления с бетоном 47

4.1. Расположение напрягаемой арматуры вне сечения бетона 47

4.2. Напряжённые элементы, расположенные вне сечения бетона 53

4.2.1. Треугольные фермы 53

4.2.2. Железобетонные арки со стальной или железобетонной затяжкой 53

4.2.3. Несущая конструкция заданного очертания в виде балок на двух и более опорах 54

4.2.4. Защемлённая балка 57

4.2.5. Защемлённая плоская арка 58

4.2.6. Предварительно напряжённая трёхшарнирных плоская арка 60

4.2.7. Конструкция неразрезной балки, предложенной в Англии 61

4.2.8. Предварительно напряжённые, балки Бетеа 61

5. Предварительное напряжение с натяжением арматуры на затвердевший бетон 66

5.1. Немецкие способы натяжения 66

5.1.1. Анкеровка при помощи натяжных муфт и пластин, предварительно напряжённый железобетон «дивидаг» 66

5.1.2. Анкеровка клиньями и зажимами 72

5.1.2.1. Способ натяжения фирмы Поленски и Целльнер 72

5.1.2.2. Способ натяжения фирмы Филипп Гольцман 75

5.1.2.3. Крепление проволочных пучков стальной арматуры, выпускаемых металлургическим заводом Рейнгаузен 78

5.1.2.4. Способ натяжения фирмы Гельд и Франке 82

5.1.2.5. Способ натяжения фирмы Хохтиф 84

5.1.2.6. 40-тонная арматура фирмы Грюй и Бильфингер 89

5.1.3. Петлевая анкеровка 89

5.1.3.1. Способ натяжения Баур — Леонгардта 89

5.1.3.2. Способ натяжения Кани и Хорват. Предварительно напряжённая деталь из двух сопряжённых или смежных, взаимно подвижных составных элементов 98

5.1.4. Анкеровка арматуры за счёт использования сил сцепления и трения 102

5.1.4.1. Способ натяжения фирмы Бетон и Моньебау 102

5.1.4.2. Способ натяжения фирмы Грюни Бильфингер 106

5.2. Предварительно напряжённый железобетон системы Фрейссине, фирмы Вайс-Фрейтаг и Гийона 107

5.3. Бельгийские способы натяжения арматуры 113

5.3.1. Предварительно напряжённый железобетон по Маньель Блатон 113

5.3.2. Способ натяжения Франки-Смет 116

5. 4. Швейцарский способ напряжения В. В. R. V. 118

5.5. Предварительно напряжённый железобетон в Англии 121

5.5.1 Способ натяжения Ли-МакКолл 121

5.5.2. Анкеровка стальных проволок с помощью клиньев 124

5.6. Предварительно напряжённый железобетон в Швеции 125

5.7. Развитие предварительно напряжённого железобетона с натяжением арматуры на бетон в Италии 127

5.8. Предварительно напряжённый железобетон с натяжением арматуры на бетон в Советском Союзе 130

5.9. Предварительно напряжённый железобетон в Америке 132

6. Влияние сил трения при криволинейной арматуре 139

7. Особые случаи предварительного напряжения арматуры или бетона 141

7.1. Предварительное напряжение конструкций за счёт использования собственного веса 141

7.2. Натяжение арматуры путём её нагрева 146

7.3. Предварительное напряжение бетона за счёт расширяющегося цемента 147

8. Напряжённая арматура 155

8.1. Стали для напряжённого армирования 155

8.2. Армирование с применением предварительно напряжённых элементов 162

8.2.1. Гибкая предварительно напряжённая арматура по Шореру (США) 162

8.2.2. Предварительно напряжённый арматурный элемент конструкции Ленка (Германия) 164

8.2.3. Предварительно напряжённый арматурный стержень конструкции Беккера (Голландия) 167

8.2.4. Гибкая предварительно напряжённая арматура, конструкции Шало и Бет ей (Франция) 169

8.3. Арматура из стекла и нейлона 172

9. Области применения предварительно напряжённого железобетона 177

9.1. Многоэтажное строительство 177

9.2. Мостостроение 194

9.2.1. Мосты из сборных предварительно напряжённых железобетонных элементов 195

9.2.2. Мосты из монолитного предварительно напряжённого железобетона 201

9.2.3. Навесная сборка (без подмостей) мостов из предварительно напряжённого железобетона 217

9.2.4. Висячие мосты 230

9.3. Дорожное строительство 231

9.4. Гидротехническое строительство 241

9.5. Предварительно напряжённые железобетонные трубы 252

9.6. Железнодорожные шпалы 262

9.7. Сваи 272

Дополнение 276

5.1.2.6. 40-тоннын пучок напряжённой арматуры фирмы Грюн и Бильфингер 276

5.1.2.7. Способ натяжения фирмы Загер и Вёрнер 278

Приложение. Перечень немецких патентов в области предварительно напряженного железобетона, заявленных после 1930 г. 281

Литература 296

Оглавление 304

Предварительно напряжённый железобетон. История развития конструкции, изготовление, области применения. Ганс Мёлль. 1958 | Библиотека: книги по архитектуре и строительству

Предисловие

В настоящей книге дается общий краткий обзор развития способов производства предварительно напряженного железобетона и применяемого для этого оборудования. Способы изготовления предварительно напряженных железобетонных конструкций и деталей зависят от последовательности осуществления совместной работы бетона с арматурой после предварительного ее натяжения.

Особый раздел книги посвящен некоторым способам предварительного натяжения, не получившим пока широкого распространения, а именно: предварительному напряжению, создаваемому в конструкции за счет нагрузки от собственного веса, натяжению арматуры в результате укорочения ее после нагрева и предварительному напряжению железобетонных изделий путем применения расширяющегося цемента.

Наряду с характеристикой стальной арматуры, применяемой для предварительно напряженных конструкций, в книге описываются различные типы арматурных пучков, а также стеклянные волокна, обладающие высокой прочностью на растяжение. Очевидно, их применение получит распространение в недалеком будущем. Кроме того, приводятся примеры сооружений из предварительно Напряженного железобетона.

В книге дается перечень немецких патентов в области предварительно напряженного железобетона, заявленных после 1930 года.

Книга рассчитана на лиц, работающих в области производства предварительно напряженного железобетона как сборного, заводского изготовления, так и монолитного, а также на конструкторов, рационализаторов и изобретателей. Автор .стремился предоставить специалистам сводный, обобщенный материал о состоянии техники в данном вопросе. Более подробные сведения можно получить из литературы, перечень которой приведен в конце книги.

В целях освещения развития техники предварительно напряженного железобетона были использованы издания немецкого патентного ведомства в Мюнхене. Эти материалы в значительной мере пополнены и обогащены данными, представленными в распоряжёние автора инженерами и строительными организациями, занимающимися проектированием и возведением сооружений из предварительно напряженного железобетона. Автор выражает глубокую благодарность всем, кто помог ему в работе над книгой.

ГАНС МЁЛЛЬ
Мюнхен, январь 1954 года

Предисловие

1. Основные определения предварительно напряжённого железобетона

2. Краткий исторический очерк развития предварительно напряжённого железобетона

3. Предварительное напряжение с натяжением арматуры до затвердения бетона
3.1. Предварительно напряжённые строительные детали
3.1.1 Плиты Веттштейна
3.1.2. Предварительно напряжённые железобетонные детали и мачты Глезера
3.1.3. Предварительно напряжённые балки системы Фрейссине
3.1.4. Однослойные и многослойные пустотелые плиты системы Шефера
3.1.5. Комбинированные плиты фирмы Рем и из пемзобетона и тяжёлого бетона с предварительно напряжённой арматурой
3.1.6. Предварительно напряжённый железобетон без анкеров по Xойеру
3.2. Способы заводского производства предварительно напряжённых сборных железобетонных деталей и применяемые устройства
3.2.1. Напряжение стальных проволок путём растяжения их на определённую длину
3.2.2. Натяжение стальных проволок при помощи натяжных салазок и упоров
3.2.3. Натяжение стальных проволок путём скручивания или свивания
3.2.4. Способ натяжения с непрерывным армированием
3.3. Предварительно напряжённый железобетон в сочетании с керамическими блоками

4. Предварительное напряжение арматуры без сцепления с бетоном
4.1. Расположение напрягаемой арматуры вне сечения бетона
4.2. Напряжённые элементы, расположенные вне сечения бетона
4.2.1. Треугольные фермы
4.2.2. Железобетонные арки со стальной или железобетонной затяжкой
4.2.3. Несущая конструкция заданного очертания в виде балок на двух и более опорах
4.2.4. Защемлённая балка
4.2.5. Защемлённая плоская арка
4.2.6. Предварительно напряжённая трёхшарнирных плоская арка
4.2.7. Конструкция неразрезной балки, предложенной в Англии
4.2.8. Предварительно напряжённые, балки Бетеа

5. Предварительное напряжение с натяжением арматуры на затвердевший бетон
5.1. Немецкие способы натяжения
5.1.1. Анкеровка при помощи натяжных муфт и пластин, предварительно напряжённый железобетон «дивидаг»
5.1.2. Анкеровка клиньями и зажимами
5.1.2.1. Способ натяжения фирмы Поленски и Целльнер
5.1.2.2. Способ натяжения фирмы Филипп Гольцман
5.1.2.3. Крепление проволочных пучков стальной арматуры, выпускаемых металлургическим заводом Рейнгаузен
5.1.2.4. Способ натяжения фирмы Гельд и Франке
5.1.2.5. Способ натяжения фирмы Хохтиф
5.1.2.6. 40-тонная арматура фирмы Грюй и Бильфингер
5.1.3. Петлевая анкеровка
5.1.3.1. Способ натяжения Баур — Леонгардта
5.1.3.2. Способ натяжения Кани и Хорват. Предварительно напряжённая деталь из двух сопряжённых или смежных, взаимно подвижных составных элементов
5.1.4. Анкеровка арматуры за счёт использования сил сцепления и трения
5.1.4.1. Способ натяжения фирмы Бетон и Моньебау
5.1.4.2. Способ натяжения фирмы Грюни Бильфингер
5.2. Предварительно напряжённый железобетон системы Фрейссине, фирмы Вайс-Фрейтаг и Гийона
5.3. Бельгийские способы натяжения арматуры
5.3.1. Предварительно напряжённый железобетон по Маньель Блатон
5.3.2. Способ натяжения Франки-Смет
5. 4. Швейцарский способ напряжения В. В. R. V.
5.5. Предварительно напряжённый железобетон в Англии
5.5.1 Способ натяжения Ли-МакКолл
5.5.2. Анкеровка стальных проволок с помощью клиньев
5.6. Предварительно напряжённый железобетон в Швеции
5.7. Развитие предварительно напряжённого железобетона с натяжением арматуры на бетон в Италии
5.8. Предварительно напряжённый железобетон с натяжением арматуры на бетон в Советском Союзе
5.9. Предварительно напряжённый железобетон в Америке

6. Влияние сил трения при криволинейной арматуре

7. Особые случаи предварительного напряжения арматуры или бетона
7.1. Предварительное напряжение конструкций за счёт использования собственного веса
7.2. Натяжение арматуры путём её нагрева
7.3. Предварительное напряжение бетона за счёт расширяющегося цемента

8. Напряжённая арматура
8.1. Стали для напряжённого армирования
8.2. Армирование с применением предварительно напряжённых элементов
8.2.1. Гибкая предварительно напряжённая арматура по Шореру (США)
8.2.2. Предварительно напряжённый арматурный элемент конструкции Ленка (Германия)
8.2.3. Предварительно напряжённый арматурный стержень конструкции Беккера (Голландия)
8.2.4. Гибкая предварительно напряжённая арматура, конструкции Шало и Бет ей (Франция)
8.3. Арматура из стекла и нейлона

9. Области применения предварительно напряжённого железобетона
9.1. Многоэтажное строительство
9.2. Мостостроение
9.2.1. Мосты из сборных предварительно напряжённых железобетонных элементов
9.2.2. Мосты из монолитного предварительно напряжённого железобетона
9.2.3. Навесная сборка (без подмостей) мостов из предварительно напряжённого железобетона
9.2.4. Висячие мосты
9.3. Дорожное строительство
9.4. Гидротехническое строительство
9.5. Предварительно напряжённые железобетонные трубы
9.6. Железнодорожные шпалы
9.7. Сваи

Дополнение
5.1.2.6. 40-тоннын пучок напряжённой арматуры фирмы Грюн и Бильфингер
5.1.2.7. Способ натяжения фирмы Загер и Вёрнер
Приложение. Перечень немецких патентов в области предварительно напряженного железобетона, заявленных после 1930 г.
Литература

Железобетон и предварительно напряженный бетон

Разница между железобетоном и предварительно напряженным бетоном

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

Давайте посмотрим на различия между двумя композитными материалами и их использование.

Железобетон

1.Что такое железобетон?

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

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

2. Применение железобетона

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

Предварительно напряженный бетон

1. Что такое предварительно напряженный бетон

Проще говоря, это бетон, сформированный под напряжением. Арматурные стержни размещаются по форме и подвергаются напряжению за счет растяжения стержней на каждом конце, вызывая напряжение в стержне. Бетон заливается в форму и вокруг стержней, пока они еще растягиваются. Когда они высвобождаются, сталь пытается вернуться к своей первоначальной, более короткой длине и добавляет сжимающую силу к бетону в поперечном направлении, давая ему прочность для покрытия 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 армирования бетон из-за отсутствия прочности на растяжение мог бы разрушиться без опоры 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 сцепляется с этими «сухожилиями» в процессе отверждения. Сжатие за счет статического трения передает напряжение на бетон после его снятия. Впоследствии любое напряжение в бетоне легко передается на сухожилия. Предварительно напряженные бетонные элементы часто используются в плитах перекрытий, балках и перемычках.
  • Бетон с последующим натяжением со связующим: сжатие применяется на месте во время отверждения. При отливке используется канал из алюминия, пластика или стали, который следует за областью, где в бетоне может возникнуть растяжение.Сухожилия проталкиваются через канал, а затем после затвердения натягиваются гидравлическим домкратом. Как только растяжение сухожилий соответствует проектным спецификациям, они заклиниваются на месте, и канал заливается раствором.
  • Несвязанный бетон с последующим натяжением: здесь отдельные арматуры сохраняют свободу движения относительно бетона. Сухожилия приготавливаются с покрытием из консистентной смазки на литиевой основе, а затем получают «оболочку» на основе пластика, формируемую путем экструзии. Стальные тросы натянуты на анкеры, размещенные по периметру плиты.Такая конструкция обеспечивает возможность снятия напряжения с заделанных сухожилий перед ремонтом.

Рисунок 2: Простая схема предварительно напряженного бетона.

Программное обеспечение SkyCiv для проектирования железобетона

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

Программное обеспечение для железобетона

Что такое предварительно напряженный бетон? — Практическая инженерия

Поговорите с любым специалистом по бетону, и он скажет вам, что первое правило бетона таково: он почти гарантированно треснет.Но не все трещины считаются одинаковыми, и есть способ укрепить бетон, чтобы минимизировать его негативное воздействие. Привет, я Грейди, и это практическая инженерия. Сегодня мы говорим о предварительно напряженном бетоне.

Несмотря на свои превосходные качества конструкционного материала, бетон также имеет некоторые недостатки. В предыдущих видео мы обсуждали то, что у него почти нет силы против напряжения. Бетон может выдерживать огромное количество сжимающих напряжений, но когда вы пытаетесь его разорвать, он легко сдается.Другая слабость бетона в том, что он хрупкий. У него нет «податливости», растяжения или пластичности. Объедините эти две слабости, и вы получите трещины. Бетон любит трескаться. А если вы проектируете или строите что-то из бетона, понимание того, сколько и где оно потрескается, может стать решающим фактором между успехом и неудачей вашей конструкции.

Чтобы понять, как инженер проектирует железобетонные конструкции, мы сначала должны понять критерии проектирования — или цели конструкции.Очевидная цель, которую мы все понимаем, — не упасть. Когда автомобиль проезжает по мосту и мост не разрушается, конструкция соответствует расчетному критерию предельной прочности. Но во многих случаях при проектировании конструкций предотвращение обрушения на самом деле не является ограничивающим критерием проектирования. Другая важная цель — избежать прогиба или движения под нагрузкой. Большинство структурных элементов довольно сильно отклоняются, прежде чем фактически выйдут из строя, и это может быть плохой новостью. Первая причина — восприятие.Люди не чувствуют себя в безопасности на конструкции, которая изгибается и изгибается. Мы хотим, чтобы наши мосты и здания казались прочными и неподвижными. Другая причина заключается в том, что предметы, прикрепленные к конструкции, такие как гипс или стекло, могут разбиться, если они слишком сильно отклонятся.

В случае железобетона прогиб оказывает другое воздействие: трещины. Армирование в бетоне обычно делается из стали, причем сталь намного более эластична, чем бетон. Итак, чтобы мобилизовать прочность стали, сначала она должна немного растянуться.Но, в отличие от стали, бетон хрупкий — не растягивается, он трескается. Так что часто это означает, что бетон должен треснуть, прежде чем арматурный стержень сможет принять на себя какое-либо растягивающее напряжение элемента. Эта демонстрация из теста в предыдущем видео, показывающем традиционную железобетонную балку. Вернитесь и посмотрите это видео, если вы его еще не видели. Обратите внимание, как эта балка выдерживает нагрузку на нее, хотя внизу она треснула. Он соответствует конструктивному критерию № 1 — без сбоев удерживает нагрузку (в данном случае 6 тонн).Но он не соответствует критерию проектирования № 2 (пригодность к эксплуатации) — он слишком сильно прогибается и бетон треснет. Эти трещины не только плохо выглядят, но и в реальной конструкции могут позволить воде и загрязнениям контактировать с арматурой, что в конечном итоге приведет к ее коррозии, ослаблению и даже разрушению.

Одним из решений этой проблемы прогиба в бетонных элементах является предварительное напряжение или приложение сжимающего напряжения к элементу конструкции перед его вводом в эксплуатацию. Обычно это достигается путем натяжения арматуры в бетоне.Это дает элементу сжимающее напряжение, которое уравновешивает растягивающие напряжения, возникающие в элементе после его ввода в эксплуатацию. Традиционно армированный бетонный элемент не испытывает никакого сжатия с самого начала, поэтому он будет слишком сильно отклоняться, прежде чем окажется в опасности оказаться недостаточно прочным, чтобы удерживать нагрузку. Таким образом, с обычным армированием вы даже не сможете полностью использовать структурную прочность элемента. Когда вы предварительно напрягаете арматуру в бетоне, вы не обязательно увеличиваете ее прочность, но уменьшаете ее прогиб.Это уравновешивает максимальную нагрузку, разрешенную в соответствии с каждым из критериев проектирования конструкции, позволяя вам более полно использовать преимущества прочности каждого материала.

Есть два основных способа предварительного напряжения арматуры в бетоне, и, конечно же, я построил пару балок для демонстрации. Первый метод — это предварительное натяжение. И да, эта терминология немного сбивает с толку. Он предварительно напряжен, потому что сталь подвергается напряжению перед вводом элемента в эксплуатацию, но предварительно напряжен, потому что сталь подвергается напряжению до того, как бетон затвердеет.Чтобы это сработало, мне пришлось построить небольшую раму вокруг моей бетонной балки. Эта рама будет удерживать сталь в напряжении, пока бетон застывает. Я установил резьбовые стержни через форму и раму, а затем натянул эти стержни, затянув гайки. Я попытался использовать высоту звона, чтобы добиться примерно одинакового натяжения, и вы можете увидеть, насколько моя рама изгибается от силы, действующей в этих стальных стержнях. Другой метод предварительного напряжения стали — это последующее напряжение. При последующем напряжении сталь подвергается напряжению после затвердевания бетона, но еще до того, как элемент будет введен в эксплуатацию.В этой балке я отлил в форму гладкие пластиковые рукава. Стальные стержни могут легко скользить внутри гильз.

Когда обе формы были подготовлены, я залил их бетоном. И наконец, я получил вибратор для бетона строительного класса. Эта машина помогает удалить все пузырьки воздуха из свежего бетона до того, как он затвердеет. Этот процесс называется консолидацией. После того, как бетон успеет застыть, пора проверить балки. На предварительно натянутой балке я могу открутить гайки и снять эту раму.Поскольку бетон вокруг болтов затвердел, стальные стержни все еще находятся под напряжением внутри этой балки. Я положил его под гидравлический пресс для тестирования, и результаты легко увидеть. В балке, армированной обычным способом, где сталь просто заливают в бетон без какого-либо напряжения, трещины начинают образовываться при весе около 4 тонн. В предварительно натянутой балке трещины не появлялись, пока сила не увеличилась вдвое — около 8 тонн. Натяжение, уже находящееся в стали, способно выдержать усилие пресса, не требуя изгиба балки.

Для балки с последующим натяжением я вставил стальную арматуру после того, как бетон затвердел. Затем я затянул болты на стержнях, чтобы предварительно натянуть сталь. Под гидравлическим прессом результаты практически идентичны. Напряжение в стальной балке удерживало сжатие намного дольше, чем это могло бы сделать элемент, армированный обычным способом. Конечно, трещины со временем появляются, но для того, чтобы они появились, требуется гораздо больше усилий. Это потому, что добавление силы к балке не создает напряжения, а просто снижает сжатие, которое уже было вызвано растяжением в стальных стержнях.

Важно отметить, что мы не обязательно делали эти балки более прочными. И сталь, и бетон имеют такую ​​же прочность, как и без предварительного напряжения стали. Но мы увеличили удобство обслуживания элемента, уменьшив прогиб под нагрузкой. Конечно, ни один из этих примеров на самом деле не потерпел неудачу из-за подкрепления, и это не было целью демонстрации. Но еще веселее все проверять до отказа. Предварительно напряженный бетон используется во всех видах конструкций, от мостов до зданий, силосов и резервуаров.Это отличный способ минимизировать растрескивание и более полно использовать невероятную прочность железобетона. Спасибо за просмотр и дайте мне знать, что вы думаете!

Предварительно напряженный бетон — Designing Buildings Wiki

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

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

Предварительно напряженный бетон был запатентован сан-францисканским инженером П. Х. Джексоном в 1886 году, хотя он не стал общепринятым строительным материалом до 50 лет спустя, когда из-за нехватки стали в сочетании с технологическими достижениями предварительно напряженный бетон стал предпочтительным строительным материалом в Европе. послевоенное восстановление.

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

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

Сталь

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

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

Предварительно напряженный бетон может производиться путем предварительного или последующего натяжения.

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

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

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

Это соответствует методу, обратному предварительному натяжению, когда бетонный элемент заливается, 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 их сцепление с бетоном предотвращается с помощью гибкого воздуховода или резиновой оболочки, которая сдувается и удаляется после затвердевания бетона.

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

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

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

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

К преимуществам предварительно напряженного бетона можно отнести:

К недостаткам преднапряженного бетона можно отнести:

[править] Внешние ссылки

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

ПОЧЕМУ ЖЕЛЕЗНЫЙ БЕТОН СИЛЬНЕЕ, ЧЕМ ОБЫЧНЫЙ ЖЕЛЕЗНЫЙ БЕТОН?

Когда дело доходит до строительства коммерческого здания, которое может одинаково выдерживать стрессы времени и штормы, легко удивиться разнообразию материалов и различию между схожими вариантами звучания. Бетон, безусловно, является очень прочным строительным материалом, но некоторые формы бетона даже прочнее других.

Предварительно напряженный бетон — один из самых прочных вариантов, и вы должны понять несколько простых принципов, лежащих в основе всей этой прочности, прежде чем выбирать его для своего коммерческого здания.

Врожденные слабости бетона
Все самые прочные строительные материалы в мире, включая сталь и бетон, обладают определенными типами сил, против которых они все еще слабы. Например, вы можете надавить на бетонную плиту, не повреждая ее, до тех пор, пока на небольшой площади не возникнет давление в несколько тысяч фунтов.Однако, если потянуть за кусок бетона, он повредит его с гораздо меньшим усилием.
Давление на бетон называется сжимающей силой, а растягивание или изгибание бетона — растягивающей силой. Бетон не так устойчив к растягивающим силам, поэтому для противодействия этим естественным слабостям используется арматура.

Каждый тип арматуры предназначен для борьбы с определенным типом напряжения, и предварительное напряжение бетона делает его особенно устойчивым к растягивающим силам.Этот факт является причиной того, что предварительно напряженный бетон чаще всего используется на подвесных мостах, где металлические тросы постоянно натягиваются на бетон, но его можно использовать и в зданиях, а также для более надежных фундаментов, свай и несущих стен.

Не весь железобетон подвергается предварительному напряжению. Вставка металлических стержней, известных как арматура, в бетон во время его заливки является наиболее распространенной формой армирования, наряду с использованием листов металлической сетки. Стальные стержни и сетка используются, потому что сталь имеет высокую прочность на растяжение, поэтому силы передаются на металл, находящийся внутри.

Волокнистые и химические добавки также могут значительно повысить прочность бетона как в целом, так и против определенных сил. Однако ни один из этих методов не может сравниться с предварительным напряжением.

Предварительно напряженные бетонные конструкции
Процесс предварительного напряжения выходит за рамки простого комбинирования бетона и стали и основан на двух других их свойствах. Во-первых, бетон становится прочнее от сжатия и сжатия. Во-вторых, сталь так же прочнее, когда она растягивается и пытается вернуться к своей нормальной длине.Эти две концепции объединяются в производственном процессе, который состоит из:

  • Растяжение больших стальных тросов до определенного уровня натяжения между наборами опор
  • Заливка бетона в форму вокруг натянутых тросов
  • Отверждение бетона с тросами, все еще находящимися под натяжением
  • Отсоединение тросов, чтобы они начали тянуть назад вместе и одновременно прижимая бетон.

Этот процесс создает огромное напряжение внутри куска бетона, но с таким напряжением лучше всего справляются и бетон, и сталь.Внутреннее напряжение используется для уравновешивания сил, действующих на бетон. Например, натяжение тросов у основания плиты увеличивает напряжение вверх и заставляет бетон изгибаться. Если на него действует сильная сила, они уравновешиваются, а не повреждают бетон.

Предварительно напряженный бетон не требуется для каждого коммерческого проекта, но он может помочь вам создавать конструкции, которые, как вы думали, были невозможны из бетона. Эти сборные детали можно соединить вместе, как головоломку, чтобы создать кривые, колонны, арки и другие структурные формы, которые часто сложно создать с помощью одного только железобетона.Сообщите нам подробности о своем проекте, и мы в Southport Concrete Corp можем помочь вам решить, подходит ли этот материал для вашего здания.

Чем отличается железобетон по сравнению с предварительно напряженным бетоном?

Вспышка COVID-19 затронула предприятия и рынки по всему миру.

В BrickKicker наша репутация продолжает оставаться устойчивой в эти времена неопределенности, как и в течение последних 30 лет. Мы продолжаем стремиться к обеспечению прозрачности и надежности, гарантируя, что наши клиенты и дальше будут полагаться на нас.При этом для нас важно рассказать, как мы управляем нашим бизнесом в эти нестабильные времена.

В первую очередь, мы продолжим следить за всеми трансляциями ВОЗ, CDC и DOC, чтобы: а) гарантировать, что BrickKicker способствует сохранению безопасности и здоровья нашего сообщества, и б) использовать дополнительные ресурсы, доступные для обеспечения комфорта. как нашим сотрудникам, так и клиентам.

Наша команда в BrickKicker будет по-прежнему привержена предоставлению полной оперативной поддержки в течение ближайших недель и месяцев.Для обеспечения постоянной безопасности всех наших сотрудников и персонала мы по-прежнему просим свести к минимуму количество присутствующих на инспекции, если таковое будет вообще. Наши инспекторы имеют доступ к SentriLock (при наличии соответствующего разрешения агента) и делают много фотографий во время инспекции, чтобы составить очень подробный отчет. Да, и не нужно беспокоиться об упущенной ценной информации или стрессе из-за сроков, наша команда отлично умеет выпускать отчеты в течение 24 часов или часто в тот же день.

Каждый инспектор будет дезинфицировать все инструменты, себя и транспортные средства после каждой проверки и может даже надеть перчатки и маски на виду. Это поможет свести к минимуму распространение этой болезни в максимально возможной степени.

Кроме того, наши сотрудники полностью доступны, как если бы мы никогда не закрывались, по телефону или через веб-сайт, чтобы ответить на любые вопросы, возникающие после просмотра отчета об инспекции. Инспекция часто бывает просветительской, мы не должны упускать ее из виду. Чтобы сделать вещи максимально эффективными и безопасными, наше соглашение об осмотре и оплата могут быть сделаны в электронном виде с помощью электронного письма с подтверждением, которое было отправлено после бронирования.

Мы хотим напомнить нашим клиентам, что у нас есть команда полного обслуживания, которая поддерживает все ваши потребности, и именно сила нашей команды позволит нам поддерживать высокий уровень обслуживания в предстоящие месяцы.

Фактически, The BrickKicker не останавливается на достигнутом, чтобы обслуживать наших клиентов в это трудное время. Мы расширили нашу доступность и будем помогать с проблемами ценообразования по мере их возникновения, чтобы услуги продолжали работать.

Несмотря на все меры предосторожности, мы настоятельно рекомендуем нашим клиентам связаться с нами по поводу изменения дат проверки в краткосрочной перспективе и заранее задать нам любые вопросы, которые у них возникнут, чтобы мы могли гарантировать, что все получим ответы к моменту отчета поставляется.

Наконец, не стесняйтесь обращаться ко мне по электронной почте или звонить по любым вопросам или вопросам, которые могут у вас возникнуть.

Спасибо,

Президент

Эндрю Фокс

Что такое предварительно напряженный бетон? | Five Dredge & Marine

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

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

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

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

Как используется?

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

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

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

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

Железобетон vs.предварительно напряженный бетон

В чем разница между обычным железобетоном и предварительно напряженным бетоном?

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

Плиты после натяжения | Журнал Concrete Construction

Бетон с последующим натяжением — это термин, который сегодня все чаще звучит в строительной отрасли. Этот метод армирования бетона позволяет проектировщику воспользоваться значительными преимуществами, предоставляемыми предварительно напряженным бетоном, при сохранении гибкости, предоставляемой методом монолитного строительства бетонных конструкций.

Последующее натяжение — это просто метод производства предварительно напряженного бетона, кирпичной кладки и других конструктивных элементов.Термин «предварительное напряжение» используется для описания процесса приложения внутренних сил (или напряжения) к бетонному или каменному элементу во время процесса строительства, чтобы противодействовать внешним нагрузкам, прилагаемым при вводе конструкции в эксплуатацию (известные как эксплуатационные нагрузки). Эти внутренние силы прикладываются путем натяжения высокопрочной стали, что может быть сделано до или после укладки бетона. Когда сталь натягивается перед укладкой бетона, этот процесс называется предварительным натяжением.Когда сталь растягивается после укладки бетона, этот процесс называется последующим натяжением. Поскольку для предварительного натяжения требуются отливки специальной конструкции, его обычно используют в процессе производства сборных железобетонных изделий для изготовления простых форм, которые можно транспортировать на строительную площадку. Последующее натяжение выполняется на месте путем установки арматуры после натяжения внутри бетонной опалубки аналогично установке арматуры.

Что делает пост-натяжение?

Когда бетонная плита подвергается напряжению методом пост-натяжения, это означает, что сталь растягивается, а бетон сжимается.Сжатие — это сила, которая сжимает или раздавливает, а напряжение — это сила, которая что-то разрывает. Как строительный материал, бетон очень прочен на сжатие, но относительно слаб на растяжение. Сталь очень прочна на растяжение. Если бетонная плита подвергнется сжатию, а сталь — растяжению, прежде чем будут приложены какие-либо существенные эксплуатационные нагрузки, оба строительных материала станут наиболее прочными. В результате получается более жесткая бетонная плита, которая активно сжимается и обладает большей способностью противостоять силам растяжения.

Джим Роджерс
Пост-натяжные перекрытия все чаще используются в высотном строительстве.

Когда бетонная плита перекрытия подвергается воздействию сил, она прогибается и изгибается. Эти силы являются результатом силы тяжести, притягивающей плиту, в то время как к верхней части плиты прилагается дополнительный вес. Изгиб и изгиб создают высокие растягивающие усилия, которые могут вызвать растрескивание бетонной плиты перекрытия (см. Рисунок 1). Именно здесь становится важным использование армирования.Поскольку сталь обладает высокой способностью противостоять растягивающим усилиям, она может быть встроена в бетон в зонах растяжения — областях, где могут возникать разрушения при растяжении, — позволяя усилиям растяжения воспринимать арматурную сталь.

Добавление арматуры с последующим напряжением вместо одной только арматуры сочетает в себе действие по усилению зон растяжения с преимуществами сжатия бетонной плиты. Дополнительные преимущества получаются, когда арматура после натяжения устанавливается в профиль с драпировкой, а не по прямой.Типичный задрапированный профиль на возвышении бетонной плиты будет направлять арматуру после натяжения через высокую точку над опорами плиты и через низкую точку между этими опорами (см. Рисунок 2). Теперь достигается оптимальная эффективность, поскольку арматура с последующим натяжением располагается в зонах растяжения, бетон сжимается, а арматура с последующим натяжением создает подъемную силу в середине пролета, где она больше всего необходима.

Общие применения и преимущества

Считается, что первое применение постнапряжения было задумано Юджином Фрейсине в 1933 году для основания морского терминала во Франции, а эта технология была представлена ​​в Соединенных Штатах в 1950-х годах.Пост-натяжение теперь широко используется в мостах, надземных плитах (парковочные конструкции, жилые или коммерческие здания), жилых фундаментах, стенах и колоннах.

Джим Роджерс
Изгиб и изгиб создают высокие растягивающие силы, которые могут привести к растрескиванию бетонной плиты перекрытия.

Использование арматуры с последующим натяжением для строительства плит перекрытия может привести к получению более тонких бетонных секций и / или более длинных промежутков между опорами. Дизайнеры обычно используют этот метод для создания зданий и сооружений с чистыми открытыми пространствами, обеспечивающими большую архитектурную свободу.Уменьшение толщины каждого несущего этажа в здании может уменьшить общий вес конструкции и уменьшить потолок до высоты пола каждого уровня. В нижних этажах это может означать меньшее количество земляных работ, а в надземных — меньшую общую высоту здания. В областях с ограничениями по высоте зданий экономия от 8 до 12 дюймов (или более) высоты на каждом уровне может сложиться к тому времени, когда вы достигнете 10 или 12 уровней. Пост-натяжение обычно применяется к конструкции «плоская плита» или «плоская плита» в многоуровневых конструкциях.Более длинные пролеты сокращают количество необходимых колонн и дают проектировщику больше свободы при планировке здания. Еще более длинные пролеты могут быть достигнуты за счет использования конструкции из балок и плит, например, в конструкции парковки, где типичные балки после натяжения могут иметь длину от 60 до 65 футов.

Нет никаких особых требований или требований к опалубке, кроме той, которая используется в строительстве без пост-напряжения, и формы настила можно менять, как только арматура подвергается нагрузке, что сокращает время цикла строительства.

Строительный процесс

Основным элементом системы пост-натяжения является сухожилие. Арматура после натяжения состоит из одного или нескольких кусков предварительно напряженной стали, покрытых защитным покрытием и помещенных внутри канала или оболочки. На каждом конце сухожилия есть якоря для передачи усилий в конструкцию. У длинных сухожилий могут быть промежуточные анкеры по всей длине, чтобы учесть напряжение в строительных швах. Сталь для предварительного напряжения изготавливается в соответствии с требованиями ASTM A-416, и типичные размеры прядей равны 0.Диаметр 50 и 0,60 дюйма. Вся арматура в сборе должна соответствовать требованиям ACI 423 и должна производиться и производиться на заводе, сертифицированном по такой программе, как Программа сертификации заводов Института пост-натяжения (см. Www.post-tensioning.org). Чтобы получить представление о высокой прочности этого типа стали, типичная стальная прядь, используемая для последующего натяжения, дает давление около 243000 фунтов на квадратный дюйм. Напротив, типичный кусок арматуры дает давление около 60 000 фунтов на квадратный дюйм.

Джим Роджерс
Типичный драпированный профиль на возвышении бетонной плиты будет направлять арматуру после натяжения через высокую точку над опорами плиты и через низкую точку между этими опорами.

Обращение и установка арматуры после натяжения требует специальных навыков и знаний. Обученные слесари-слесари установят арматуру в точных местах, указанных инженером-регистратором и показанных на чертежах размещения поля после натяжения. Высокая и низкая точки драпированного профиля (см. Рисунок 2) имеют решающее значение для поддержания, и допуск для размещения в этих местах может составлять до ± дюйма. Другие специалисты, работающие на настиле перед укладкой бетона, должны знать, что они не могут беспокоить или перемещать сухожилия для выполнения своей работы.В конструкции приподнятых перекрытий арматуры обычно группируются в пучки, чтобы увеличить расстояние между арматурой и улучшить конструктивность плиты.

После того, как бетон уложен, он должен достичь надлежащей прочности до того, как арматура будет натянута. Обычно это 75% от расчетной 28-дневной прочности бетона, которая указывается в проектной документации. Натяжение сухожилий, также известное как операция натяжения, достигается с помощью гидравлического домкрата. По крайней мере, один конец каждой арматуры должен быть установлен с отрезком предварительно напряженной стали, выступающим через кромочную опалубку и за кромку плиты; это известно как напряженный хвост.В этом месте также будет установлен пластиковый кармашек для создания кармана напряжения (см. Рисунок 3). Когда кромочная форма и формирователь кармана удаляются, хвостовая часть пряди и нагружающий карман открываются, что позволяет слесарю использовать натяжной домкрат для приложения усилия к сухожилию.

Силы, возникающие при нагрузке на сухожилия, достаточно высоки, чтобы повредить конструкцию или даже нанести травму людям, работающим на работе, если установка и напряжение не выполняются должным образом.Лица, выполняющие установку и нагрузку системы пост-натяжения, должны быть сертифицированы независимой сторонней программой сертификации, такой как Программа сертификации металлургов после натяжения (www.ironworkercertification.com), чтобы гарантировать, что человек прошел надлежащее обучение и продемонстрировал знания, необходимые для правильного выполнения работы.

Джим Роджерс
Пластиковый формирователь кармана, установленный в этом месте, создает кармашек для напряжения.

Безопасность при нагрузке включает в себя обеспечение того, чтобы никто не работал в зоне, где сухожилие подвергается нагрузке. Натяжение осуществляется с усилием, равным 80% прочности на разрыв пряди. Для типичной пряди класса 270 диаметром ½ дюйма прядь натягивается с усилием 33 000 фунтов. По мере того как происходит растяжение, сталь удлиняется, а бетон сжимается. Когда достигается надлежащая сила натяжения, предварительно напряженная сталь закрепляется на месте. Анкеры предназначены для обеспечения постоянного механического соединения, удерживая сталь в напряжении, а бетон — в сжатии.

Относительное удлинение стали измеряется и записывается для каждой арматуры. Это измерение проверяется, чтобы определить и проверить наличие надлежащей силы в каждом сухожилии. После того, как измерения удлинения будут утверждены, напряженные хвосты можно отрезать прямо по краю бетонной плиты, а нагружающий карман заполнить безусадочным раствором, чтобы обеспечить покрытие и защиту на конце предварительно напряженной стали.

Действие напряжения арматуры передает усилие от опалубки на арматуру, которая переносит усилие на колонны или другие опоры.Это означает, что формы настила могут быть удалены и перемещены для следующего размещения, как только будет определено, что все арматуры в текущей плите были должным образом напряжены.

Джим Роджерс — управляющий директор компании Evaluation and Certification Services LLC, которая управляет программой сертификации рабочих-металлистов Post Tensioning в США и Канаде и издает журнал Post-Tension.

.