Портал о строительстве и ремонтных работах

§ 16. Сущность предварительного напряжения

Прочность бетона на растяжение в несколько раз ниже проч­ности на сжатие. При действии нагрузки бетонная балка разру­шается от достижения в растянутой зоне предельных растягиваю — щих напряжений задолго до исчерпания прочности сжатой зоны. Разрушение происходит внезапно, одновременно с образованием трещин в бетоне средней части пролета или под грузами.

Наиболее эффективным мероприятием, обеспечивающим ис­пользование стали повышенной прочности в бетоне растянутой зоны железобетонных конструкций без снижения их эксплуатаци­онных качеств, является предварительное напряжение путем ис­кусственного натяжения арматуры и обжатия бетона.

Железобетонными предварительно напряженными называются такие конструкции, изделия и элементы, в которых предваритель­но, т. е. в процессе изготовления, искусственно создаются собст­венные напряжения сжатия всего или части бетона и растяжения всей или части арматуры. Напряжения должны быть оптимально распределены в элементах конструкции.

Сущность процесса предварительного напряжения железобето­на заключается в следующем. В железобетонной конструкции для арматуры применяют высокопрочную сталь. Перед укладкой бето­на в конструкцию стальной арматурный стержень растягивают до напряжений в нем, меньших предела упругости, и затем конструк­цию бетонируют. При затвердевании бетона происходит сцепление с ним растянутого стержня. Когда прочность бетона оказывается достаточной для обжатия, равной 0,7 или близкой к проектной, снимают усилия, растягивающие стержень. Стержень стремится вернуться к первоначальной (до приложения растягивающего уси­лия) длине. Бетон, сцепившийся со стержнем, не дает ему сокра­титься, воспринимая сжимающее усилие от стержня. В таком по­ложении бетон оказывается сжатым, а стержень — растянутым.

Повышение трещиностойкости и жесткости предварительно на­пряженных железобетонных конструкций можно проследить по схеме работы центрально растянутых обычных и предварительно напряженных железобетонных элементов (рис. 34). Из схемы вид­но, что если внешняя нагрузка не превышает усилий обжатия бетона, то в предварительно напряженном элементе не появля­ются трещины, если же внешняя нагрузка превышает усилие об­жатия, то трещины появляются, но после снятия нагрузки снова закрываются. В обычном железобетонном элементе трещины по­являются раньше, они раскрываются шире и не закрываются пос­ле снятия внешней нагрузки.

Предварительно напряженные железобетонные конструкции отличаются от обычных следующими преимуществами:

существенным снижением расхода стали; при стержневом арми­ровании расход стали сокращается в среднем на 30%, а при ар­мировании углеродистой (высокопрочной) проволокой, пучками и канатами — в среднем на 45%;

более высоким сопротивлением образованию и раскрытию тре­щин, что особенно важно для предохранения от коррозии конст­рукций, работающих в агрессивных средах, а также конструкций, к которым предъявляются повышенные требования непроницаемо-
ста (напорных труб, резервуаров и емкостей для хранения жид­костей и газов);

повышением жесткости или уменьшением прогиба; снижением расхода бетона и массы конструкций благодаря применению бетона высоких марок, уменьшению размеров попе­речных сечений элементов и рациональному их использованию.

предварительно напряжен­ный элемент

Комментарии закрыты.