Предварително напрегнати конструкцииса структури или техни елементи, в които преди, т.е. по време на производствения процес първоначалните напрежения на опън в армировката и натиск в бетона се създават изкуствено в съответствие с изчислението.
Компресиране на бетон със стойност σ bpсе извършва от предварително напрегнати фитинги, които след освобождаването на опъващите устройства има тенденция да се върне в първоначалното си състояние. Приплъзването на армировката в бетона се изключва чрез взаимното им сцепление или специално закрепване на краищата на армировката в бетона.
Първоначалните напрежения на натиск се създават в онези области на бетона, които впоследствие изпитват напрежение.
Стоманобетонни елементи без предварително напрягане при наличие на пукнатини:
където 
- работно натоварване,
- натоварване, при което се образуват пукнатини;
- разрушаващо натоварване.
Стоманобетонните предварително напрегнати елементи работят под натоварване без пукнатини или с ограничен широчина отвор: 
.
Така предварителното напрягане не повишава здравината на конструкцията, а повишава нейната твърдост и устойчивост на напукване!
Предимства на предварително напрегнатите конструкции:
повишена твърдост и устойчивост на пукнатини на конструкцията;
възможността за използване на високоякостна армировка (A-IV и по-горе);
предварителното напрягане води до намаляване на сечението на елемента
възможността за извършване на ефективни съединения на сглобяеми елементи;
предварителното напрягане позволява производството комбинирани дизайни(например компресираната зона трябва да бъде направена от тежък бетон, а останалата част - от лек бетон);
повишена издръжливост при многократни, динамични натоварвания;
предварително напрегнатите конструкции са по-безопасни, т.к преди разрушаването те имат голямо отклонение и по този начин сигнализират, че здравината на конструкцията е почти изчерпана;
повишена сеизмична устойчивост;
повишена издръжливост.
Недостатъци на предварително напрегнатите конструкции:
повишена интензивност на труда и необходимостта от специално оборудване и класифицирани работници;
голяма маса;
висока топло- и звукова проводимост;
укрепването на предварително напрегнати конструкции винаги е по-трудно, отколкото без предварително напрягане;
по-ниска огнеустойчивост;
по време на корозия високоякостната армировка губи своите пластични свойства по-бързо и има опасност от крехко счупване.
10.1.1. Начини и методи за опъване на армировката
Методи за опъване на армировката:
На спирки(преди бетониране). Армировката се вкарва в матрицата преди бетонирането на елемента, единият край се фиксира в упора, другият се изтегля с крик до предварително определено напрежение σ sp . След това бетонът се излива във формата. След като бетонът достигне трансферна якост Р bpармировката се освобождава от ограничителите, докато притиска околния бетон. За да се избегне разрушаването на бетона в краищата на елементите, освобождаването на напрежението на армировката се извършва постепенно, като се намалява първо с 50%, а след това до 0.
На бетон. Първо правят бетонен елементв които са предвидени канали или канали. След като бетонът придобие преносна якост Rbp, работната армировка се подава в каналите и се изтегля върху бетона. След опъване краищата на армировката се фиксират с котви. За да се осигури адхезия на армировката към бетона, каналите и каналите се запълват под налягане с циментов разтвор.
Методи за опъване на арматурата:
Електротермичен- необходимото относително удължение на армировката esp се получава чрез електрическо нагряване на армировката до подходящата температура.
Механични- необходимото относително удължение на армировката се получава чрез разтягане на армировката с опъващи механизми (хидравлични и винтови крикове, лебедки, калибровъчни ключове, машини за навиване и др.).
Електротермомеханични- комбинация от механични и електротермични методи.
Физико-химични- се състои в самонапрягане на конструкцията поради използването на енергията на разширяващия се цимент.
Такива стоманобетонни конструкции се наричат предварително напрегнати, при които преди прилагането на натоварвания по време на производствения процес се създават изкуствено положителни напрежения на натиск в бетона чрез опъване на високоякостна армировка. Първоначалните напрежения на натиск се създават в онези зони на бетона, които впоследствие изпитват напрежение под въздействието на натоварвания. Това повишава устойчивостта на пукнатини на конструкцията и създава условия за използване на високоякостна армировка, което води до спестяване на метал и намаляване на цената на конструкцията.
Специфичната цена на армировката, равна на съотношението на нейната цена (рубли/тон) към изчисленото съпротивление Rs, намалява с увеличаване на якостта на армировката. Следователно арматурата с висока якост е много по-изгодна от горещо валцуваната арматура. Невъзможно е обаче да се използва високоякостна армировка в конструкции без предварително напрягане, тъй като при високи опънни напрежения в армировката и съответните деформации на удължение се появяват пукнатини със значителен отвор в зоните на опън на бетона, което лишава конструкцията от необходимата производителност.
Същността на предварително напрегнатия стоманобетон е в икономическия ефект, постигнат чрез използването на високоякостна армировка. В допълнение, високата устойчивост на напукване на предварително напрегнатия стоманобетон повишава неговата твърдост, устойчивост на динамични натоварвания, устойчивост на корозия и издръжливост.
В предварително напрегната греда под натоварване бетонът изпитва напрежения на опън само след като първоначалните напрежения на натиск са погасени. В този случай силата, която причинява образуването на пукнатини или тяхното отваряне, ограничено по ширина, надвишава натоварването, действащо по време на работа. С увеличаване на натоварването на гредата до пределната разрушителна стойност напреженията в армировката и бетона достигат граничните стойности.
Така стоманобетонните предварително напрегнати елементи работят под натоварване без пукнатини или с ограничен широчин отвор, докато конструкциите без предварително напрягане се експлоатират при наличие на пукнатини и при големи стойности на деформации. Това е разликата между конструкциите, предварително напрегнати и без предварително напрягане, с произтичащите от това особености на тяхното изчисляване, проектиране и производство.
При производството на предварително напрегнати елементи има два начина за създаване на предварително напрежение: напрежение на ограничители и напрежение върху бетон. При опъване на упори преди бетониране на елемента, армировката се въвежда във формата, единият й край се фиксира в упора, другият се изтегля с крик или друго устройство до предварително определено контролирано напрежение. След като бетонът придобие необходимата кубична якост преди компресия, армировката се освобождава от упорите. При възстановяване на еластични деформации при условия на сцепление с бетон, армировката притиска околния бетон. С така нареченото непрекъснато армиране, формата се поставя върху палет, оборудван с щифтове, армировъчната тел се навива около тръби, поставени върху палетните щифтове с дадена стойност на напрежението от специална машина за навиване, и краят му се фиксира с матрица скоба. След като бетонът придобие необходимата якост, продуктът с тръби се отстранява от щифтовете на палета, докато армировката притиска бетона.
Фитингите могат да се изтеглят върху ограничители по електротермичен метод. Пръчките с разстроени глави се нагряват токов удардо 300-350 ° C, те се вкарват във формата и се фиксират в краищата в ограничителите на матриците. Армировката по време на възстановяването на първоначалната дължина в процеса на охлаждане се опъва върху ограничителите.
При опъване на бетон първо се произвежда бетон или слабо армиран елемент, след което, когато бетонът достигне якост, в него се създава предварително напрежение на натиск. Предварително напрегнатата армировка се вкарва в каналите или жлебовете, останали при бетонирането на елемента и се изтегля върху бетона. С този метод напреженията в армировката се контролират след края на компресията на бетона. Каналите, надвишаващи диаметъра на армировката с 5-15 mm, се създават в бетон чрез полагане на извличащи се кухини (стоманени спирали, гумени маркучи и др.) или оставени гофрирани стоманени тръби и др. Адхезията на армировката към бетона се създава след компресиране чрез инжектиране - инжектиране в каналите на циментов тест или разтвор под налягане. Инжектирането се извършва през тройниците, положени при производството на елемента - завои. Ако предварително напрягащата армировка се намира с навънелемент (пръстеновидна армировка на тръбопроводи, резервоари и др.), тогава навиването му с едновременно компресиране на бетон се извършва от специални машини за навиване. В този случай, след опъване на армировката, тя се нанася върху повърхността на елемента чрез торкрет (под налягане) защитен слойбетон.
Напрежението при спирания, тъй като по-индустриалното е основният метод във фабричното производство.
Стоманобетонни конструкции - основа модерно строителство. Те обаче имат значителни недостатъци, свързани предимно с недостатъчна товароносимост и образуване на пукнатини в камъка при експлоатационни натоварвания. Подобряване на технологията на производство на бетонови изделия и стоманена армировкадоведе до създаването на предварително напрегнат бетон, който има редица предимства.
Определение
Предварително напрегнати бетонни конструкции - строителни продукти, чийто бетон на етапа на създаване принудително получава първоначалното проектно напрежение на натиск. Създава се поради предварителното образуване на напрежение на опън в работещата високоякостна армировка и нейното притискане на бетон в онези области, които ще изпитат напрежение (отклонение) по време на работа. При компресиране армировката не се плъзга, тъй като е свързана с материала или се задържа от анкерирането на армировката в краищата на продуктите. По този начин напрежението на опън, което стоманобетонната композиция придобива с помощта на армировка, балансира напрежението на предварителното компресиране на камъка.
Предимства
Предварително напрегнатият стоманобетон отлага времето на началото на образуването на разцепвания в продуктите, работещи за отклонение за дълго време, намалява дълбочината на отварянето им. В същото време продуктите придобиват повишена твърдост, без да намаляват здравината.
Предварително напрегнатите бетонни греди са склонни да работят добре при натиск и отклонение, като имат еднаква здравина по дължината, което ви позволява да увеличите ширината на припокриващите се участъци. В такива конструкции се намаляват размерите на напречното сечение, следователно обемът и теглото на компонентите се намаляват (с 20-30%), както и консумацията на цимент. | Повече ▼ рационално използванесвойствата на стоманата ви позволяват да намалите (прът и тел) до 50%, особено от класове с висока якост (A-IV и по-високи), които имат значителна якост на опън. Химичната неутралност на бетона към стоманата допринася за защитата на армировката от корозия. В същото време повишената устойчивост на пукнатини предпазва напрегнатата армировка от ръждясване в конструкции, които са под постоянно налягане на вода, други течности и газове.
Методите за изграждане на сгради, използвани при изграждането на рамката, се основават на технологията на предварително напрягане на стоманобетонни конструкции по време на строителния процес. Напрегната армировка, компресираща бетон монтажни единици, осигурява тяхното практично докинг чрез значително намаляване на разхода на метал на фугите. Сглобяемите и сглобяемите монолитни изделия от стоманобетонни напрегнати конструкции могат да се състоят от съединени части с еднакво напречно сечение, които са изработени от ненапрегнат лек (тежък) бетон по ръбовете, а натовареният фрагмент е предварително напрегнат стоманобетон. Такива продукти имат повишена издръжливост, компенсирайки повтарящи се динамични въздействия.
Това свойство ви позволява да намалите промените в напрежението в бетона и армировката, причинени от колебанията във външните натоварвания. Повишената сеизмична устойчивост на сградите се повишава поради високата конструктивна устойчивост на напрегнатия стоманобетон, който притиска отделните им фрагменти. Конструкцията в предварително напрегната форма осигурява по-голяма безопасност, тъй като нейното разрушаване се предшества от прекомерно отклонение, което сигнализира за изчерпване на здравината на конструкцията.
Недостатъци
Състоянието на предварително напрягане в материала се постига чрез специално оборудване, прецизни изчисления, трудоемко проектиране и скъпо производство. Продуктите изискват внимателно съхранение, транспортиране и монтаж, които не предизвикват аварийното му състояние дори преди употреба.
Концентрираните натоварвания могат да доведат до надлъжни пукнатини, които намаляват носимоспособност. Грешки в дизайна и технологията на производство могат да доведат до пълно унищожаване на стоманобетонния продукт, който се създава на хлинга. Предварително напрегнатите конструкции изискват металоинтензивен кофраж с повишена якост, повишен разход на стомана за вградени и арматурни пръти.
Големите стойности на звука и топлопроводимостта изискват вмъкване на компенсиращи материали в тялото на камъка. Такива стоманобетонни конструкции осигуряват по-нисък праг на огнеустойчивост (поради по-ниския критична температураотопление предварително напрегнати армировъчна стомана) в сравнение с конвенционалния стоманобетон. За предварително напрегнати бетонна конструкцияизлугване, разтвори на киселини и сулфати, соли, водещи до корозия, са критични циментов камък, отваряне на пукнатини и корозия на армировката. Това може да доведе до рязък спадносеща способност на стомана и внезапно крехко счупване. Също така, значителното тегло на продуктите трябва да се отдаде на минусите.
Конструктивни материали
Стоманобетонът е многокомпонентен материал, основните компоненти на който са бетон и стоманена армировка. Определят се качествените им параметри специални изискванияпри проектиране към конструктивни елементи на мястото на използване.
Бетон
Форми за изливане на бетон с пръти за пренасяне на предварително напрежение. Предварителното напрягане в стоманобетон се осигурява от използването на тежки състави със средна плътност от 2200 до 2500 kg / m3, които имат класове на аксиална якост на опън над Bt0,8, якост от B20 и повече, степен на водоустойчивост W2 и повече, замръзване съпротивление на F50. Продуктовите изисквания гарантират на бетона нормативна якост не по-ниска от установената с вероятност 0,95 (в 95% от случаите). Сместа трябва да отлежава най-малко 28 дни преди получаване на материала предварително напрягане. На ранни стадииексплоатация бетонен камъке в състояние частично да загуби напрегнатото качество поради цялостното намаляване на напрежението в стоманата (до 16%). Коефициентът на надеждност на материала за опън и компресия в гранични състояния се задава за експлоатационна годност не по-ниска от 1,0.
предварително напрегнат бетон (предварително напрегнат бетон) - това е строителни материалипредназначени за преодоляване на неспособността на бетона да устои на значителни напрежения на опън. Конструкциите от предварително напрегнат стоманобетон, в сравнение с ненапрегнатите, имат значително по-ниски деформации и повишена устойчивост на пукнатини, като имат еднаква якост, което позволява припокриване големи разстоянияс еднакво сечение на елемента.
При производството на стоманобетон се полага стоманена армировка с висока якост на опън, след което стоманата се опъва със специално устройство и се полага бетонната смес. След втвърдяване, силата на предварително опъване на освободената стоманена тел или кабел се прехвърля към околния бетон, така че да се компресира. Това създаване на напрежения на натиск дава възможност за частично или пълно премахване на опънните напрежения от товара.
Методи за опъване на армировката:
Grants Pass, предварително напрегнат бетонен мост в ботаническа градина, Орегон, САЩ
Според вида на технологията устройството се разделя на:
- напрежение на ограничители (преди поставяне на бетон в кофража);
- напрежение върху бетона (след полагане и втвърдяване на бетона).
По-често вторият метод се използва при изграждането на мостове с големи участъци, където един участък се прави на няколко етапа (захващания). Стоманен материал (кабел или армировка) се поставя в калъп за бетониране в кутия (гофриран тънкостенен метал или пластмасова тръба). След производството монолитна конструкциякабелът (армировката) със специални механизми (крикове) е опънат до известна степен. След това течен циментов (бетон) разтвор се изпомпва в кутията с кабел (армировка). По този начин се осигурява здрава връзка на сегментите на участъка на моста.
Юджийн Фрейсине (Франция) и Виктор Василиевич Михайлов (Русия) бяха в началото на създаването на предварително напрегнат стоманобетон
Фондация Уикимедия. 2010 г.
Вижте какво е "Предварително напрегнат бетон" в други речници:
предварително напрегнат бетон- - [А.С. Голдбърг. Английски руски енергиен речник. 2006] Теми енергия като цяло EN предварително напрегнат бетон …
предварително напрегнат бетон със стоманена обвивка- (например за производството на защитни черупки в атомни електроцентрали) [A.S. Goldberg. Английски руски енергиен речник. 2006] Теми енергия като цяло EN стоманено облицован предварително напрегнат бетон … Наръчник за технически преводач
стоманобетон, предварително напрегнат- Сглобяеми или монолитни стоманобетонни конструкции, чиято армировка е напрегната до дадена проектна стойност [Терминологичен речник за строителство на 12 езика (VNIIIS Gosstroy of the USSR)] Теми други строителни продукти EN предварително напрегнати ... ... Наръчник за технически преводач
Стоманобетон, предварително напрегнат- Предварително напрегнат стоманобетон - сглобяеми или монолитни стоманобетонни конструкции, чиято армировка е напрегната до дадена проектна стойност [Терминологичен речник за строителство на 12 езика (ВНИИИС Госстрой на СССР)] ... ... Енциклопедия на термини, дефиниции и обяснения на строителни материали
Сглобяеми или монолитни стоманобетонни конструкции, чиято армировка е напрегната до дадена проектна стойност ( български език; Български) предварително пресован стоман бетон ( чешки; Čeština) předpjatý železobeton ( Немски;… … Строителен речник
Диаграма на предварителното напрежение Предварително напрегнатият бетон (предварително напрегнат бетон) е строителен материал, предназначен да преодолее неспособността на бетона да устои на значителни напрежения на опън. Когато ... ... Уикипедия
Диаграма на предварителното напрежение Предварително напрегнатият бетон (предварително напрегнат бетон) е строителен материал, предназначен да преодолее неспособността на бетона да устои на значителни напрежения на опън. Когато ... ... Уикипедия
Фитинги за стоманобетонни конструкции... Уикипедия
Комбинация от бетон и стоманена армировка, монолитно свързани и работещи заедно в конструкция. Терминът "J." често се използва като събирателно наименование за стоманобетонни конструкции и продукти (вижте Стоманобетонни конструкции и продукти) ... Голяма съветска енциклопедия
Основните предимства на стоманобетон са: висока якост, огнеустойчивост, издръжливост, лекота на оформяне. Бетонна греда (фиг. по-долу), която при огъване изпитва напрежение под неутралната ос и компресия над нея, има ниска носимоспособност поради слабата устойчивост на бетона на опън. В същото време якостта на бетона в компресираната зона не се използва напълно. В тази връзка неармиран бетон не се препоръчва за използване в конструкции, проектирани да работят при огъване или опън, тъй като размерите на такива елементи биха били непосилни.
Бетонните конструкции се използват главно, когато работят на натиск (стени, фундаменти, подпорни конструкции, опори и др.) и само понякога при работа при огъване при ниски напрежения на опън, които не надвишават якостта на опън на бетона.
Стоманобетонните конструкции, подсилени в зоната на опън с армировка, имат значително по-висока носимоспособност. Да, носимоспособност стоманобетонна греда(фиг. по-долу) с положена армировка отдолу е 10-20 пъти по-голяма от носещата способност на бетонна греда със същите размери. В този случай здравината на бетона в компресираната зона на гредата се използва напълно.
Схеми на работа на елементите под натоварване
Стоманени пръти, жици, валцувани профили, както и фибростъкло, синтетични материали, дървени пръти, бамбукови стволове.
Конструкциите се подсилват не само когато работят на опън и огъване, но и при компресия (фиг. по-горе). Тъй като стоманата има висока якост на опън и натиск, включването й в компресирани елементи значително увеличава тяхната носеща способност. Съвместната работа на материали с различни свойства, като бетон и стомана, се осигурява от следните фактори:
- адхезия на армировка към бетон, която възниква по време на втвърдяване бетонна смес; поради сцепление и двата материала се деформират заедно;
- коефициенти на линейни температурни деформации близки по стойност (за бетон 7 10 -6 -10 10 -6 1 / градус, за стомана 12 10 -6 1 / град), което елиминира появата на начални напрежения в материалите и хлъзгане на армировката в бетона при температурни промени до 100 °С;
- надеждна защита на стоманата, затворена в плътен бетон, от корозия, директно действие на огън и механични повреди.
Характеристика на стоманобетонните конструкции е възможността за напукване в зоната на опън под действието на външни натоварвания. Отворът на тези пукнатини в много конструкции по време на етапа на експлоатация е малък (0,1-0,4 мм) и не причинява корозия на армировката или нарушаване на нормалната работа на конструкцията. Въпреки това, има конструкции и конструкции, в които, според експлоатационните условия, образуването на пукнатини е неприемливо (напр. тръбопроводи под налягане, тави, резервоари и др.) или ширината на отваряне трябва да бъде намалена. В този случай тези зони на елемента, в които се появяват опънни сили под действието на експлоатационни натоварвания, се подлагат на интензивно компресиране предварително (преди прилагането на външни натоварвания) чрез предварително опъване на армировката. Такива конструкции се наричат предварително напрегнати. Предварителното компресиране на конструкциите се извършва главно по два начина: чрез опъване на армировката върху ограничители (преди бетониране) и върху бетон (след бетониране).
В първия случай, преди бетониране на конструкцията, армировката се опъва и фиксира върху ограничителите или краищата на матрицата (фиг. по-долу). След това елементът се бетонира. След като бетонът придобие необходимата якост за поемане на силите на предварително натиск (преносна якост), армировката се освобождава от упорите и, опитвайки се да се скъси, притиска бетона. Прехвърлянето на сила към бетона се осъществява поради сцеплението между армировката и бетона, както и чрез специални анкерни устройства, разположени в бетона на конструкцията, ако сцеплението не е достатъчно.
Във втория случай първо се прави бетонен или леко армиран елемент с канали или канали (фиг. по-долу). Когато бетонът достигне необходимата преносна якост, армировката се вкарва в каналите (браздовете), тя се издърпва с обтегач, опрян в края на елемента и се закрепва. По този начин бетонът се компресира. За да се създаде адхезия на армировка с бетон, цимент или цимент се инжектира в каналите. циментово-пясъчен разтвор. Ако армировката за предварително напрежение е разположена върху външна повърхностелемент (пръстеновидно укрепване на тръбопроводи, резервоари и др.), тогава неговото навиване с едновременно компресиране на бетон се извършва от специални машини за навиване. След опъване на армировката се нанася защитен слой бетон върху повърхността на елемента чрез изстрелване. Армировката може да бъде опъната чрез механични, електротермични, комбинирани и физико-химични методи.
Начини за създаване на предварително напрежение
а - напрежение на упорите; б - напрежение върху бетон; I - напрежение на армировката и бетониране на елемента; II, IV - завършен елемент; III - елемент при напрежение на армировката; 1 - ударение; 2 - крик; 3 - котва
При механичния метод армировката се опъва с хидравлични или винтови крикове, навиващи машини и други механизми. При електротермичния метод армировката се нагрява с електрически ток до 300-350 ° C, поставя се във форма и се фиксира върху ограничителите. По време на охлаждане армировката се скъсява и получава предварителни опънни напрежения. Комбинираният метод на опън комбинира електротермичен и механични методинапрежение на армировката, извършено в същото време. При физико-химичния метод опъването на армировката се постига в резултат на разширяване на бетон, приготвен върху специален опъващ цимент (НЦ) в процеса на неговата хидротермична обработка.
Вградената в бетона армировка предотвратява увеличаването на неговия обем и се разтяга, а в бетона възникват напрежения на натиск. Опъването на армировката върху ограничителите се извършва механично, електротермично или комбинирани начини, а върху бетон - само механично.
Основното предимство на предварително напрегнатите конструкции е високата устойчивост на пукнатини. При натоварване на предварително напрегнат елемент външно натоварванев бетона на зоната на опън предварително създадените напрежения на натиск се гасят и едва след това възникват опънните напрежения. Колкото по-висока е якостта на бетона и стоманата, толкова повече предварителна компресия може да се създаде в елемента.
Използването на високоякостни материали позволява да се намали консумацията на армировка с 30-70% в сравнение с ненапрегнатия стоманобетон. Разходът на бетон и масата на конструкцията също се намаляват. В допълнение, високата устойчивост на пукнатини на предварително напрегнатите конструкции повишава тяхната твърдост, водоустойчивост, устойчивост на замръзване, устойчивост на динамични натоварвания и издръжливост.
Недостатъците на предварително напрегнатия стоманобетон включват факта, че процесът е значително трудоемко производство на конструкции. Освен това се създава необходимост от използване на специално оборудване и висококвалифицирани работници.
Напрегнато-деформираните състояния на предварително напрегнати елементи след образуване на пукнатини в бетона на опънната зона са подобни на елементите без предварително напрягане.
Зареждане...