Портал о строительстве и ремонтных работах

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

Преимущества предварительно-напряженных железобетонных конструкций перед обычными следующие:

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

В балке с предварительно-напряженной арматурой способность бетона хорошо работать на сжатие используется во всем сечении. Это позволяет уменьшать сечения, а следовательно, объем и вес

Рис. 56. Виды армирования предварительно-напряженных конструкций и

способы натяжения арматуры:

а — струнобетониые балки различных сечений; б — балка перед растяжением армату-
ры; в — балка после растяжения арматуры со вложенными шайбами; г — схема уста-
новки гидравлического домкрата на конце балки (план):

1 — анкерная колодка; 2 — захват; 3 — траверсная балка; 4 — домкрат; 3 — ар­матурный пучок; 6—анкерная шайба; д — анкерная шайба; с — общий вид механиче­ского домкрата с электроприводом: I—ходовая тележка; 2— электродвигатель; 3 — натяжной механизм; 4 — подъемное устройство; 5 — рама натяжного механизма; 6 — упорное устройство; ж — разрез гидравлического домкрата: 1 — гайковерт; 2 — шток: — 3 — шестеренчатая передача; «/ — поршень; Л — гндроцнлнндр; Л — ось шестерни 7 — ручка; 8 — маховичок; 9 — место конца стержня

а _ арматурные пупки, заключенные в трубки; б — тип железобетонной балки с арматурой в виде пучков; в — об­щий вид передвижной установки для последующего натяже­ния пучков арматуры: 1 — балка, собранная пз отдельных блоков; 2 — гидравлический домкрат; 3 — поворотная кон­соль с блоком для подвешивания домкрата; 4 — манометр; 5 — масляный насос; 6 — тележка; с —• зажим для закреп­ления арматурных проволок в пучок: / — стержень с резь­бой; 2 — специальная обжимная гильза; 3 — арматурные

проволоки

предварительно-напряженных элементов и сократить расход мате­риалов, в частности цемента.

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

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

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

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

Армирование предварительно-напряженных конструкций мо­жет выполняться двумя способами.

В первом случае арматуру перед укладкой бетона натягивают, ■бетонируют конструкцию при натянутой арматуре и после отверде­вания бетона натяжные приспособления снимают. При этом сжа­тие бетона достигается за счет сцепления между стремящимися сжаться арматурными стержнями и бетоном. Такой бетон, равно­мерно армированный в зоне растяжения стальными проволоками, называют также струнобетоном (рис. 56,а).

Для того чтобы предварительно (перед бетонированием) на­тянуть арматурный стержень, один конец его обычно неподвижно закрепляют, а ко второму концу прикладывают растягивающее усилие.

Простейший метод растяжения заключается в том, что на кон­цы арматурного стержня, имеющие винтовую резьбу, навинчива­ются гайки, и одну из гаек вручную затягивают гаечным ключом. По мере растягивания (удлинения) стержня, под гайку подклады­ваются шайбы, как это показано на рис. 56,в.

В настоящее время такой медленный и трудоемкий способ за­меняют механизированным, при котором растяжение стержня до необходимого усилия производится специальным домкратом.

На рис. 56,г показано место расположения домкрата в установ­ке для предварительного натяжения арматуры. Домкрат 4 разме­щают между металлической формой, в которой будет бетониро­ваться изделие, и специальной траверсной балкой 3. При работе домкрата приводится в движение траверсная балка с прикреплен-

ными к ней захватами или зажимами 2, в которые закладываются отдельные арматурные стержни или пучки стержней.

Для растяжения применяются как механические, так и гидрав­лические домкраты.

Общий вид механического домкрата с электроприводом приве­ден на рис. 56,е. Тележка 1 служит для облегчения передвижения домкрата вдоль установленных металлических форм с приготов­ленной для натяжения арматурой. Натяжной механизм 3распо­ложенный в центре конструкции домкрата и укрепленный на ра­ме 5может подниматься и опускаться при помощи специального устройства 4. Рама снабжена упорными устройствами 6, упирае­мыми при работе домкрата в стенку металлической формы.

Операция по натяжению арматуры производится в последова­тельности, описанной ниже. Тележка домкрата и натяжной меха­низм устанавливаются так, чтобы ось натяжного механизма сов­падала с осью натягиваемого стержня или пучка стержней. После этого арматурный стержень закрепляют в зажимах и включают электродвигатель 2. Через вал червяка вращение передается чер­вячной шестерне. При вращении шестерни натяжной винт движет­ся поступательно, производя натяжение арматуры.

Домкраты описанной конструкции могут развивать натягива­ющее усилие до 10 т.

Более мощными и удобными являются гидравлические дом­краты. На рис. 56,ж показан разрез гидравлического домкрата усилием до 50 т для натяжения арматуры. Для того чтобы растя­гиваемый стержень мог быть присоединен к домкрату, он должен иметь на конце резьбу с навинченной на нее гайкой.

При надевании домкрата на подготовленный стержень,

шток 2, находящийся в корпусе домкрата, вращением маховичка 8 навинчивается своим резьбовым концом на конец стержня, и при этом находящаяся на стержне гайка входит в от­верстие гайковерта 1. Шток навинчивается до тех пор,

пока поршень 4 не упрется в гидроцилиндр 5 домкрата (такое положение поршня показано на рисунке). После этого в цилиндр начинают нагнетать масло; поршень, отходя назад под давлени­ем масла, упирается в заплечики штока и тянет его вместе с при­винченным арматурным стержнем. Степень натяжения стержня определяется по показаниям манометра. Когда натяжение стерж­ня достигает необходимой величины, гайка подкручивается гайко­вертом до упирання в анкерную шайбу и удерживает затем стер­жень после снятия домкрата в натянутом (напряженном) состоя­нии до укладки в форму бетонной смеси и ее затвердевания.

Вращение гайковерту передается через шестеренчатую переда­чу 3 при вращении гаечным ключом оси 6 одной из шестеренок, находящейся в корпусе ручки 7.

Для удобства пользования гидравлический домкрат обычно монтируют на одной тележке с масляным насосом, масляным бач­ком и комплектом шлангов (см. рис. 57,в).

При армировании конструкции пучками проволок небольшого диаметра предварительное натяжение пучка производят, закреплял проволоки в специальном зажиме. Это может быть сделано также при помощи гидравлического домкрата двойного действия.

Рис. 58. Схема установки для непрерывного армирования предварительно-напряженной проволокой: 1 — бухты проволоки; 2 — механизм лебедки; 3 — проволока в I или 2 нитки, натянутая между точками Л и Б до заданной величины; 4 — вращающаяся платформа; 5 — поддон со штыпямн; 6—панто­граф (водило); 7 — натяжная станция с грузовой клетыо

Домкрат двойного действия имеет два поршня. При движении одного из поршней натягиваются все проволоки арматурного

Рис — 59. Панель перекрытия, армированная по способу непрерывного армирования

пучка, а при движении второго поршня производится их закрепле­ние. При натяжении проволоки пупки закрепляются в желобках специального конусообразного анкера.

Наконечник домкрата делается обычно сменным; это позволяет использовать домкрат для натяжения отдельных стержней разных диаметров или пучков из проволок разного количества и диаметра.

Во втором случае проволоку, применяемую для армирования, соединяют в іпучки (рис. 57,а). Эти пучки пропускают в сталь­ные трубки, заранее забетонированные в толще конструкции, и потом натягивают до необходимого, определенного расчетом пре­дела. При этом способе, который называется методом последующе­го натяжения, сцепление арматуры с бетоном не ^играет роли. В трубки с пучками арматуры после ее натяжения обычно нагне­тают цементный раствор для предохранения внутренней поверх­ности трубки и арматурных проволок от ржавления. На рис. 57,6 показана железобетонная балка для покрытий одноэтажных про­мышленных зданий, изготовленная по способу армирования пуч­ками напряженной арматуры. Пунктиром показано направление пучков.

Сборка балок из отдельных блоков делается в вертикальном положении. Первоначально, с помощью ручной лебедки в канал, оставленный для пучка, протягивают тонкий стальной трос и за­тем прикрепленный к специальному наконечнику весь пучок. После этого к пучку присоединяют гидравлический домкрат, как пока­зано на рис. 57,в.

На рис. 57,г показана конструкция зажима для соединения про­волок в пучок перед их натяжением. Стержень с резьбой присоеди­няется к домкрату.

Все описанные выше операции, а также нагнетание в швы меж­ду блоками балки и в трубку с пучками проволоки цементного рас­твора выполняют два рабочих. Специальные трубки для нагнета­ния раствора выводятся через 3 м по длине балки для обеспечения равномерного заполнения раствором основной трубки, в которой проходит пучок арматурных проволок.

В Советском Союзе разработан и применяется также способ так называемого непрерывного армирования. По этому способу железобетонная деталь, например плита, армируется одной не­прерывной нитью арматурной проволоки, пронизывающей бетон в различных направлениях.

На рис. 58 изображена схема устройства для автоматизирован­ного непрерывного армирования.

Проволока непрерывно разматывается из бухты при помощи специального механизма подачи, вращаемого электродвигателем. Натяжение проволоки осуществляется при прохождении ее через натяжную станцию, в раме которой подвешен груз, вес которого, в следовательно, и степень натяжения проволоки можно изменять.

Напряженная проволока наматывается в определенном поряд­ке на штыри, вставленные во вращающийся поддон, образуя ар­матурный каркас. После затвердевания бетона штыри удаляются (выпрессовываются) из поддона и натяжение арматуры воспри­нимается бетоном изделия.

В качестве примера на рис. 59 показана панель для перекры­тия, армированная по описанному способу.

Так как изготовление конструкций с предварительно напря­женной арматурой требует дополнительного сложного оборудова­ния, то применять ее целесообразно только при массовом изготов­лении сборных железобетонных изделий на заводах или при осу­ществлении метода последующего натяжения в конструкциях, со­бранных из отдельных блоков.

Преимущества напряженно-армированных конструкций обес­печивают им широкое внедрение в строительство.

Комментарии закрыты.