Портал о строительстве и ремонтных работах

Предварительно напряженные железобетонные конструкции

Сущность предварительного напряжения сводится к тому, что арматуру натягивают заранее и в таком положении закрепляют на упорах. После приобретения бетоном прочности, равной 80% от проектной, арматуру освобождают от упоров, и она, стремясь укоротиться, сжимает бетон. Обычно предварительное напряжение арматуры, а следовательно, и сжатие бетона производят в той час­ти конструкции, которая при нагружении подвергается растяже­нию.

Благодаря предварительному сжатию в бетоне при нагружении не появляются опасные растягивающие напряжения, а лишь умень­шаются напряжения сжатия. В обычном железобетоне в растяну­той зоне даже при небольших нагрузках возможно появление тре­щин. В предварительно напряженном железобетоне сопротивление появлению трещин возрастает в несколько раз.

Предварительно напряженные железобетонные конструкции по сравнению с обычными железобетонными более экономичны в свя­зи с тем, что расход арматурной стали в них снижается до 60—80, а бетона — до 30—50%. Снижение расхода стали достигается в ре­зультате применения в предварительно напряженном железобетоне стали с пределом прочности до 2000 МПа, что в 3—5 раз больше, чем прочность обычной арматурной стали класса A-І или А-П.

В обычном железобетоне сталь высокой прочности не применя­

ло

ют, так как ее прочность на растяжение в связи с неизбежным об­разованием трещин в бетоне использовать полностью нельзя. Объ­ясняется это тем, что с повышением нагрузки, воспринимаемой сталью, пропорционально увеличивается ее удлинение. Высоко­прочная сталь без повреждений на каждый метр длины может удлиниться примерно на 3 мм, а в бетоне возникают трещины при его удлинении на 0,1—0,15 мм/м.

Трещинообразование нарушает сцепление арматуры с бетоном и может привести к разрушению конструкций.

При предварительном напряжении в качестве арматуры исполь­зуют высокопрочную проволоку (гладкую или периодического про­филя) классов В-11 и Вр-П с пределом прочности до 2000 МПа, прутковую сталь периодического профиля класса A-IV с пределом прочности 900 МПа, и сталь периодического профиля классов А-Пв и А-Шв с пределом прочности 500 и 600 МПа и др.

Предварительное напряжение можно создать натяжением арма­туры перед бетонированием или после него. Если арматуру натяги­вают до укладки бетонной смеси, то такой способ называют пред­варительным натяжением, если после укладки бетонной смеси и затвердевания бетона, то последующим.

Предварительное натяжение арматуры. При предварительном натяжении арматуру натягивают с помощью домкратов или под­весных грузов до напряжения, составляющего примерно 70—80% от предела прочности арматуры.

Если для натяжения используют гладкую проволоку, то ее осво­бождают от закрепления на упорах по достижении бетоном проч­ности 35 МПа. Если используют арматуру периодического профи­ля, имеющую повышенное сцепление с бетоном, достаточна проч­ность бетона при обычной стержневой арматуре 14—20 МПа, а при высокопрочной проволоке 20—30 МПа.

Возможность скольжения арматуры в бетоне должна исклю­чаться. Если по расчету сцепление арматуры с бетоном недостаточ­но, концы арматурных стержней дополнительно закрепляют спе­циальными заанкеривающими устройствами.

Предварительное натяжение арматуры осуществляют на спе­циальных стендах, оборудованных упорами, которые удерживают арматуру в натянутом состоянии, или непосредственно в формах, в которых бетонируется изделие. В последнем случае усилие напря­жения воспринимает форма.

Плоские и ребристые плиты, балки различной формы и длины и другие конструкции, армируемые предварительно натянутой вы­сокопрочной проволокой, изготовляют на стендах длиной 100— 200 м.

Тяжелые конструкции типа подкрановых балок под мостовые краны, мостовые балки, балки покрытий больших пролетов и ана­логичные конструкции, армируемые стержнями периодического профиля или пучками высокопрочной проволоки (в пучке бывает до 70 проволок диаметром 3 мм), изготовляют на стационарных стендах длиной до 70 м.

Различные предварительно напряженные конструкции (насти­лы, панели, шпалы), армируемые отдельными стержнями или про­волокой, изготовляют, как правило, в переносных силовых формах (рис. 107, а).

Арматуру натягивают переносным домкратом и закрепляют за­жимами, передающими усилия непосредственно на торцевой борт или поддон формы.

Зажим для арматуры периодического профиля (рис. 107, б) со­стоит из корпуса 1 с внутренней конической полостью, в которой помещен клин 4, и наружной гайки 3. Клином зажимают конец стержня, а домкрат, закрепленный за корпус 1 зажима, натягива-

ет стержень до проектного усилия. Затем гайку зажима пододви­гают вплотную к форме и снимают с зажима домкрат. По достиже­нии необходимой прочности зажим снимают, а концы стержней обрезают.

Широкое распространение получил также метод электротерми­ческого натяжения стержневой арматуры, который основан на уд­линении стали при ее нагреве электрическим током. Нагретый стер­жень, снабженный на концах анкерами, быстро укладывают в форму и заводят анкеры за упоры формы. Остывая, стержень стремится сократиться, но этому препятствуют упоры, вследствие чего стержень натягивается и получает заданное напряжение.

Нагревают стержни, как правило, до 350—400°С на специаль­ном стеллаже в течение 3—4 мин. Бетонную смесь укладывают в форму после остывания стержней до 80°С (примерно через 15— 16 мин после нагрева). Способ электротермического натяжения арматуры прост и экономичен.

Последующее натяжение арматуры. При последующем натяже­нии упором для арматуры служит затвердевший бетон конструк­ции.

При бетонировании конструкций в них оставляют сквозные ка­налы, в которые пропускают пучки высокопрочной проволоки или отдельные стержни арматуры большого диаметра. Пучки проволо­ки на концах снабжают анкерами или специальными стаканами, а стержни — винтовой нарезкой. Арматуру натягивают с помощью домкратов, после чего концы ее заанкеривают на торцах элемента с помощью анкера, состоящего из шайбы и конической пробки, или с помощью специальных стаканов. Стаканы предварительно за­крепляют на конце пучка и заполняют цементным раствором. Кон­цы стержней закрепляют навинчиваемыми на них гайками.

Пучковую арматуру, натягиваемую после затвердения бетона, применяют как для прямолинейных, так и криволинейных элемен­тов. После заанкеривания арматуры в торцах элементов в каналы, где проходит арматура, нагнетают цементный раствор, который, заполняя каналы, защищает арматуру от коррозии и создает сцеп­ление арматуры с бетоном.

Последующее натяжение арматуры широко применяют при сборке большепролетных конструкций, например при сборке балок и ферм на строительных площадках из заготовленных в полигон­ных условиях отдельных частей.

Натяжение арматуры на затвердевший бетон позволяет изго­товлять конструкции на любых площадках, не имеющих специаль­ных устройств или стендов для предварительного натяжения арма­туры.

Комментарии закрыты.