Напряженный бетон

Мировой опыт использования технологии преднапряжения

Телебашня в Торонто

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.

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

Платформа “Тролл”

Мост “Нормандия”

Предварительно напряженные железобетонные конструкции

Сущность.

С течением длительного времени потери предварительного напряжения арматуры существенно увеличиваются за счет усадки и ползучести бетона и арматуры, релаксации напряжений арматуры и многих других факторов.

Установившееся предварительное напряжение растяжения в арматуре, (рис. 15, а, точка 2), будет уравновешиваться напряжением предварительного обжатия бетона (рис. 15, б и в).

С этими предварительными напряжениями в арматуре и в бетоне железобетонный элемент (см. рис. 15, в) поступает на строительную площадку.

Рассмотрим принципиальное отличие предварительно напряженных конструкций от конструкций без предварительного напряжения.

Еще до приложения внешней нагрузки в арматуре предварительно напряженных конструкций действуют значительные предварительные напряжения растяжения (см. рис. 15, а, точка 2), обжимающие бетон элементов (см. рис. 15, б и в).

Внешняя растягивающая сила N (рис. 15, г) вызывает относительное удлинение предварительно напряженного элемента. Вследствие этого предварительное обжатие бетона погасится.

С возрастанием внешней нагрузки N будет возрастать е вплоть до величины упругого обжатия бетона.

Преимущества.

Недостатки.

Железобетонным конструкциям с предварительно напряженной арматурой присущи следующие основные недостатки.

Большая тепло- и звукопроводность железобетона требует усложнения конструкции и дополнительного применения прокладок из тепло- и звукоизолирующих материалов.

Предварительно напряженные конструкции отличаются недостаточной коррозийной стойкостью.

Коррозия цементного камня в бетоне может происходить за счет:

1) выщелачивания из него извести мягкими водами, обусловливающего образование на поверхности бетона белых подтеков («белая смерть» бетона);

2) образования растворимых и уносимых водой продуктов, связанных с обменными реакциями при действии на бетон растворов кислот и некоторых солей;

Основные мероприятия по защите железобетона от коррозии сводятся к следующему:

– предупреждение образования трещин или ограничение их раскрытия;

– ограничение степени агрессивности окружающей среды;

– применение плотных и водонепроницаемых бетонов на специальных сульфатостойких цементах;

– защита поверхностей разнообразными полимерными материалами, кислотоупорной штукатуркой, керамической облицовкой, оклеечной и обмазочной изоляцией;

– перерасход арматуры до 10. 20%; увеличение защитного слоя бетона до 25 мм.

Нефть и ее погоны уменьшают сопротивление бетона растяжению, сжатию и сцепление с арматурой, вследствие чего бетон становится проницаемым для жидкостей.

Растительные и животные масла и жиры, особенно прогорклые, содержат жирную кислоту, которая омыляет известь бетона и образует разрушающее бетон известковое мыло.

Сахар, сиропы, патока образуют с известью растворимые соли — сахараты, которые быстро разрушают свежий бетон.

Вот почему, несмотря на короткую историю развития (

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: При сдаче лабораторной работы, студент делает вид, что все знает; преподаватель делает вид, что верит ему. 9941 – | 7563 – или читать все.

Что из себя представляет преднапряженное ЖБИ?

Сжатие и растяжение материала делает его более устойчивым к нагрузкам.

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).

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

При данном способе производства подготовленную арматуру нужно растянуть на торцах.

Арматурное напряжение производится механически, электротермически, комбинированно и физико-химически.

Преднапряженные железобетонные конструкции

Материалы для конструкций

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

Бетон

Арматура

Что такое предварительно напряженные железобетонные конструкции: преимущества и недостатки

Преимущества

Материалы для конструкций

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

Бетон

Арматура

Изготовление железобетонных конструкций проводится с использованием арматурной проволоки:

Преднапряжение бетона

Предварительно напряженный бетон изготавливается с натяжением арматуры следующими способами: механическим, электротермическим и электротермомеханическим (комбинированным).

Преимущества и недостатки преднапряженного железобетона

Преднапряженный железобетон устанавливается в строительные конструкции уже в напряженном на сжатие состоянии. Он обладает рядом преимуществ:

Среди недостатков натяжения на бетон можно выделить высокую трудоемкость и сложность работ, что обусловлено необходимостью особо тщательных расчетов. Также конструкции из преднапряженного железобетона обладают низкой огнестойкостью.

Объекты, реализованные с применением преднапряженного бетона

Технологии создания преднапряженного бетона

Выделяют следующие технологии:

• натяжение на упоры (до укладки в опалубочную систему);
• натяжение на бетон (после укладки и набора марочной прочности).

Преимущества и недостатки преднапряженного железобетона

Преднапряженный железобетон устанавливается в строительные конструкции уже в напряженном на сжатие состоянии. Он обладает рядом преимуществ:

Среди недостатков натяжения на бетон можно выделить высокую трудоемкость и сложность работ, что обусловлено необходимостью особо тщательных расчетов. Также конструкции из преднапряженного железобетона обладают низкой огнестойкостью.

Объекты, реализованные с применением преднапряженного бетона

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).

Инструменты и материалы

К материалам ЖБИ с преднапряжением применяют требования согласно существующим нормативным документам:

• ГОСТ 5781–82;
• СП 52—102—2004.

Посмотреть «ГОСТ 5781-82» или cкачать в PDF (462.7 KB)

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

При данном способе производства подготовленную арматуру нужно растянуть на торцах.

Арматурное напряжение производится механически, электротермически, комбинированно и физико-химически.

Схемы работы элементов под нагрузкой

В качестве арматуры применяют стальные стержни, проволо­ки, прокатные профили, а также стекловолокно, синтетические ма­териалы, деревянные бруски, бамбуковые стволы.

Преимущества и недостатки предварительно напряженного железобетона

Преимущества

1) высокая прочность на растяжение и трещиностойкость

Преднапряженный бетон имеет высокий запас прочности на растяжение, и поэтому способен нести большие нагрузки без образования трещин или провалов.

2) Ниже глубины

3) Продолжительности

4) быстрое и надежное строительство

Недостатки

1) Большая сложность здания

2) Увеличение стоимости строительства

3) необходимость контроля качества и инспекции

Особенности расчета преднапряженных конструкций

Статический момент приведенного сечения относительно оси 1-1, проходящей по нижней грани сечения,

где А — площадь части сечения; уi — расстояние от центра тяжести i-й части сечения до оси 1-1.

Расстояние от центра тяжести приведенного сечения до оси 1-1

Момент инерции приведенного сечения относительно оси, проходящей через центр тяжести приведенного сечения где Ii — момент инерции i-й части сечения относительно оси, проходящей через центр тяжести этой части сечения.

Расстояния до верхней и нижней границы ядра сечения от центра тяжести приведенного сечения составляют:

Значение eR определяют по формуле

Расчет по прочности сечений изгибаемых элементов производят из условия

Допускается напряжение os определять по формуле

где z — расстояние от центра тяжести арматуры, расположенной в растянутой зоне сечения, до точки приложения равнодействующей усилий в сжатой зоне элемента; еsp — расстояние от центра тяжести той же арматуры до точки приложения усилия Np.

Для элементов прямоугольного поперечного сечения при отсутствии (или без учета) сжатой арматуры значение z определяют по формуле

где xN — высота сжатой зоны, определяемая с учетом влияния усилия предварительного обжатия Np.

Напряжения. os, определяемые по формулам (93), не должны превышать Rs,ser—osp. В остальном расчет аналогичен расчету элементов с ненапрягаемой арматурой.

Допускается для элементов прямоугольного сечения высоту сжатой зоны определять по формуле

Кривизну изгибаемых преднапряженных элементов можно определять по формуле

Технология преднапряжения монолитного железобетона в России

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

Применение бетона в предварительно напряженном состоянии

Преднапряженный бетон используется в разных отраслях строительства для сооружения:

Из материала можно возводить телебашни.

Необходимые качества

Наиболее высокую прочность можно получить, используя жесткие и жирные смеси. Для укладки, как правило, применяют вибраторы.

В начальный период эксплуатации потеря предварительного напряжения выше, чем в более поздний. В целом потеря напряжения может составить около 16%.