- 1.3. Преднапряженный железобетон: его сущность и способы создания предварительного напряжения
- Что такое преднапряженный железобетон и как его производят?
- Что из себя представляет преднапряженное ЖБИ?
- Преимущества и недостатки
- Процесс производства
- Инструменты и материалы
- Преднапряжение и этапы работ
- Применение бетона в предварительно напряженном состоянии
- Предварительное напряжение стержневой и канатной арматуры в железобетонных конструкциях
- О ТЕХНОЛОГИИ
- ЭЛЕМЕНТЫ СИСТЕМЫ ПРЕДНАПРЯЖЕНИЯ арматурных канатов
- Элементы системы преднапряжения стержневой арматуры SAS
- Элементы системы преднапряжения стержневой арматуры DYWIDAG
- ПРЕИМУЩЕСТВА ПРИМЕНЕНИЯ ПРЕДНАПРЯЖЕНИЯ В МОНОЛИТНОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ
- УСЛУГИ
1.3. Преднапряженный железобетон: его сущность и способы создания предварительного напряжения
Иногда образование трещин в конструкциях, в которых недопустимо по условиям эксплуатации (например, в резервуарах; трубах; конструкциях, экспуатирующихся при воздействии агрессивных сред). Чтобы исключить этот недостаток железобетона, применяют предварительно напряженные конструкции. Таким образом, можно избежать появления трещин в бетоне и уменьшить деформации конструкции в стадии эксплуатации.
Рассмотрим краткое определение предварительно напряженного железобетона.
Предварительно напряженнойназывают такую железобетонную конструкцию, в которой в процессе изготовления которой создают значительные сжимающие напряжения в бетоне той зоны сечения конструкции, которая при эксплуатации испытывает растяжение (рис.2).
Как правило, начальные сжимающие напряжения в бетоне создают с использованием предварительно растягиваемой высокопрочной арматуры
За счет этого повышается трещиностойкость и жесткость конструкции, а также создаются условия для применения высокопрочной арматуры, что приводит к экономии металла и снижению стоимости конструкции.
Удельная стоимость арматуры снижается с увеличением прочности арматуры. Поэтому высокопрочная арматура значительно выгоднее обычной. Однако применять высокопрочную арматуру в конструкциях без преднапряжения не рекомендуется, т. к. при высоких растягивающих напряжениях в арматуре трещины в растянутых зонах бетона будут значительно раскрыты, снижая при этом необходимые эксплуатационные качества конструкции.
Рис. 2. К сущности преднапряженного железобетона:
а – конструкция в стадии обжатия бетона напрягаемой арматурой;
б – в стадии эксплуатации (N– внешняя нагрузка на конструкцию;Р– усилие предварительного обжатия в арматуре):
Преимуществапреднапряженного железобетона перед обычным – это, прежде всего, его высокая трещиностойкость; повышенная жесткость конструкции (за счет обратного выгиба, получаемого при обжатии конструкции); лучшее сопротивление динамическим нагрузкам; коррозионная стойкость; долговечность; а также определенный экономический эффект, достигаемый применением высокопрочной арматуры.
В предварительно напряженной балке под нагрузкой (рис. 2) бетон испытывает растягивающие напряжения только после погашения начальных сжимающих напряжений. На примере двух балок видно, что трещины в преднапряженной балке образуются при более высокой нагрузке, но разрушающая нагрузка для обеих балок близка по значению, поскольку предельные напряжения в арматуре и бетоне этих балок одинаковы. Гораздо меньше также и прогиб преднапряженной балки.
При производстве преднапряженных железобетонных конструкций в заводских условиях возможны две принципиальные схемы создания преднапряжения в железобетоне :
преднапряжение с натяжением арматуры на упоры и на бетон.
При натяжении на упорыарматуру заводят в форму до бетонирования элемента, один конец ее закрепляют на упоре, другой натягивают домкратом или иным приспособлением до контролируемого напряжения. Затем изделие бетонируется, пропаривается и после приобретения бетоном необходимой кубиковой прочности для восприятия обжатияRbpарматуру отпускают с упоров. Арматура, стремясь укоротиться в пределах упругих деформаций, при наличии сцепления с бетоном увлекает его за собой и обжимает его (рис. 3-а).
При натяжении арматуры на бетон(рис. 3-б)сначала изготавливают бетонный или слабоармированный элемент, затем по достижении бетоном прочностиRbpсоздают в нем предварительное сжимающее напряжение. Это осуществляется следующим образом: напрягаемую арматуру заводят в каналы или пазы, оставляемые при бетонировании элемента, и натягивают с помощью домкрата, упираясь прямо в торец изделия. При этом обжатие бетона происходит уже в процессе натяжения арматуры. При этом способе напряжения в арматуре контролируют после окончания обжатия бетона. Каналы в бетоне, превышающие диаметр арматуры на (515)мм создают укладкой извлекаемых впоследствии пустотообразователей (стальных спиралей, резиновых трубок и т.д.). Сцепление арматуры с бетоном достигается за счет того, что после обжатия инъецируют (нагнетают в каналы цементное тесто или раствора под давлением через заложенные при изготовлении элемента тройники – отводы). Если напрягаемую арматуру располагают с внешней стороны элемента (кольцевая арматура трубопроводов, резервуаров и т.п.), то навивку ее с одновременным обжатием бетона выполняют специальными навивочными машинами. В этом случае на поверхность элемента после натяжения арматуры наносят торкретированием защитный слой бетона.
Натяжение на упоры является более индустриальным способом в заводском производстве. Натяжение на бетон применяется главным образом для крупноразмерных конструкций, создаваемых непосредственно на месте их возведения.
Натяжение арматурына упоры можно осуществлять не только с помощью домкрата, но и электротермическим способом. Для этого стержни с высаженными головками разогревают электротоком до 300 — 350С, заводят в форму и закрепляют в упорах форм. При восстановлении начальной длины в процессе остывания арматура оказывается растянутой. Арматуру можно также натягивать электротермомеханическим способом (представляет собой комбинацию первых двух способов).
Рис. 3. Способы создания предварительного напряжения в железобетоне:
а – с натяжением арматуры на упоры;
б – с натяжением на бетон.
Области применения железобетона.
Железобетон находит применение практически во всех областях промышленного и гражданского строительства:
В промышленных и гражданских зданиях из железобетона выполняют: фундаменты, колонны, плиты покрытий и перекрытий, стеновые панели, балки и фермы, подкрановые балки, т.е. практически все элементы каркасов одно- и многоэтажных зданий.
Специальные сооружения при строительстве промышленных и гражданских комплексов — подпорные стены, бункеры, силосы, резервуары, трубопроводы, опоры линий электропередач и т.д.
В гидротехническом и дорожном строительстве из железобетона выполняют плотины, набережные, мосты, дороги, взлетные полосы и т.д.
Тема: ОСНОВНЫЕ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА БЕТОНА И АРМАТУРЫ
Источник
Что такое преднапряженный железобетон и как его производят?
Конструкции из сборного железобетона и предварительно напряженные железобетонные конструкции получили массовое применение в строительной сфере. Это позволяет расширять архитектурно-планировочные характеристики и функциональность. Преднапряжение препятствует трещиностойкости, снижает показатели деформаций.
Что из себя представляет преднапряженное ЖБИ?
В целях борьбы с низкой прочностью при растяжении искусственного бетонного камня создают напряжение на этапе производства в бетоне противоположной к эксплуатационным характеристикам, что позволяет эффективно применять свойства бетона при его сжатии. Арматурную сталь в железобетонном изделии растягивают, а по полному затвердевании залитого бетонного раствора ее избавляют от натяжения. Стальные прутья сжимаются и оказывают непосредственное влияние на слой бетона. Предварительное напряжение увеличивает предел растяжимости бетона за счет суммирования 2-х деформаций: растяжения и предсжатия.
Сжатие и растяжение материала делает его более устойчивым к нагрузкам.
Преднапряженный железобетон не подвержен растрескиванию бетонного слоя зоне конструкции с растяжением, а также при его применении сокращается количество используемой арматуры. Если при этом применять высокопрочный металл и бетон, можно добиться снижения весовых показателей железобетонных конструкций, увеличить их срок эксплуатации. Основные характеристики для этого вида ЖБИ установлены ГОСТом 26633–91, а значения и размеры арматуры установлены СП 52—101—2003.
Преимущества и недостатки
Среди основных преимуществ выделяют следующие:
- Высокие показатели растяжения и трещиностойкости, предохранение металла от образования коррозии. Это свойство необходимо для конструкции находящихся в постоянном контакте с водой, например, плотин, труб.
- Уменьшение сечений и веса таких элементов до 30%, как следствие, меньший расход материала.
- Лучшее сопротивление динамическим нагрузкам. Задействуют для строений, в которых типичные ЖБИ применять не рационально, например, за счет облегченной массы и объема, упрощения в сборке (подкрановые балки, плиты).
- Сборно-монолитные блоки конструкции. С помощью таких блоков достигается более длительная эксплуатация. При возведении таких конструкций все отдельные части соединяют так, что в процессе эксплуатации они объединяются в целое и выполняют свои функции в одном направлении.
- Уменьшение расхода арматуры до 40% вследствие более качественному применению свойств металла, помещенного в напряженное состояние.
Производство позволяет тратить гораздо меньше арматуры на данный материал.
Предварительно напряженный железобетон имеет и свои минусы:
- Трудоемкость процесса изготовления.
- Трудно проводимый контроль по проверке армирования изготовленного элемента.
- Значительный вес ЖБИ. Только применяя легкие заполнители или пустотные конструкции с тонкими стенами достигают значительного уменьшения массы.
- Необходимость привлечения высококвалифицированных специалистов.
Процесс производства
Существует несколько способов натяжения арматуры:
Производство материала может выполняться по электротермической методике.
- механический (домкраты винтового или гидравлического типа);
- электротермический (стального пруток удлиняется до нужных значений с применением электротока;
- электротермомеханический (комбинация первого и второго метода).
Напряженный бетон изготавливается с помощью прокладки металлических составляющих с высокой прочностью на растяжение, растягивая ее специальным аппаратом и сверху производят заливку бетона. Когда смесь затвердевает напряженность стальной проволоки переходит к бетону вокруг арматуры, что частично или целиком позволяет убрать напряжение от эксплуатационной нагрузки конструкции.
Инструменты и материалы
К материалам ЖБИ с преднапряжением применяют требования согласно существующим нормативным документам:
Армируют ЖБИ конструкции преднапряженного типа следующими материалами:
- арматура периодического профиля класса А-Шв горячекатаная с вытяжкой в ее холодном состоянии;
- листовая сталь горячего катания класса Ат-V;
- арматурные проволочные пряди из свитых проволок.
Для осуществления процесса необходимо подготовить следующие материалы и инструменты:
Для такой работы понадобятся монтажные прутки.
- прутки (монтажные, распределительные);
- вязальная проволока;
- инструмент для нарезания прутков;
- щиты для опалубки при заливки бетонной смесью.
Преднапряжение и этапы работ
Обжатие может происходить 2 методами: с натяжением стали на упоры и на бетон. При первом методе арматура растягивается на торцах и бетонируется, после освобождая элемент. Второй метод заключается в изготовлении формы с пазами. После заливки и набирания прочности вводится арматура в подготовленные пазы натягивая и заанкеривая ее. Далее заполняют каналы смесью. Этот процесс могут проводить специальные навивочные строительные аппараты.
При данном способе производства подготовленную арматуру нужно растянуть на торцах.
Арматурное напряжение производится механически, электротермически, комбинированно и физико-химически.
Применение бетона в предварительно напряженном состоянии
Преднапряженный бетон используется в разных отраслях строительства для сооружения:
Из материала можно возводить телебашни.
- высотных башен (в т. ч. телевизионных);
- большепролетных перекрытия без существенного увеличения расхода бетона и арматуры периодического профиля и жилые здания;
- резервуаров в форме яйца для очистных городских сооружений (применяется техника за рубежом с использованием монолитного преднапряженного железобетона);
- водных плотин;
- корпусов атомных реакторов 1-го поколения и герметичного ограждения атомных электростанций;
- мостов.
Из такого бетона создают стены, панели ограждения, лестничные марши, основу фундаментов, колонны, столбы линий электропередач, каркасы подземных тоннелей и прочее. Напрягающий цемент для производства изделий из железобетона обеспечит дополнительную водонепроницаемость и прочность конструкции.
Источник
Предварительное напряжение стержневой и канатной арматуры в железобетонных конструкциях
Принципиальные схемы систем преднапряжения стержневой арматуры и арматурных канатов «на бетон».
О ТЕХНОЛОГИИ
Преднапряженный бетон – строительный материал способный выдержать высокие нагрузки на прогиб. Достигаются эти уникальные свойства путем натяжения части или всех задействованных в работе арматурных канатов во время изготовления железобетонной конструкции.
Существует два основных способа создания предварительного напряжения.
Первый способ называется «на упоры»: напрягаемая арматура натягивается и фиксируется на специальной несущей раме, имеющей большую жесткость. После бетонирования и набора бетоном необходимой прочности происходит обрезка или расклинка натянутой арматуры. Этот способ характерен для изготовления сборных железобетонных элементов на ЖБИ заводах, с которых транспортируется на строительную площадку.
Компания «ПСК-Строитель» использует второй, более современных способ, применяемый в монолитном строительстве, который называется «на бетон». При таком способе существенно экономятся расходы на транспортировку, так как железобетонная конструкция формируется на строительной площадке, на объект доставляются только материалы и элементы систем. В качестве основных напрягаемых элементов мы предлагаем использовать канатную и/или стержневую арматуру.
ЭЛЕМЕНТЫ СИСТЕМЫ ПРЕДНАПРЯЖЕНИЯ арматурных канатов
Элементы системы преднапряжения стержневой арматуры SAS
Элементы системы преднапряжения стержневой арматуры DYWIDAG
- Гладкая высокопрочная арматура DYWIDAG
- Высокопрочная арматура винтового профиля DYWIDAG
- Соединительная муфта DYWIDAG
- Глухой анкер для системы без сцепления с бетоном DYWIDAG
- Тяжной анкер для системы без сцепления с бетоном DYWIDAG
- Глухой анкер для системы со сцеплением с бетоном DYWIDAG
- Тяжной анкер для системы со сцеплением с бетоном DYWIDAG
ПРЕИМУЩЕСТВА ПРИМЕНЕНИЯ ПРЕДНАПРЯЖЕНИЯ В МОНОЛИТНОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ
- Создание пролетов более 8 метров
- Сокращение толщины перекрытия и/или балки
- Увеличение чистой высоты помещения
- Снижение прогибов
- Снижение нагрузок от собственного веса на вертикальные конструкции и фундаменты
- Повышение трещиностойкости
- Увеличение прочности и срока эксплуатации
- Снижение расхода материалов
- Снижение стоимости конструкции
УСЛУГИ
Обеспечиваем полный комплекс услуг по устройству преднапряжения в построечных условиях.
Источник