Предварительно напряженный железобетон

2.6.1 Сущность предварительного напряжения

Предварительно напряженными называют такие ЖБК, в которых в процессе изготовления искусственно создают значительные сжимающие напряжения в бетоне натяжением высокопрочной арматуры (рисунок 3.1).

В последние годы применение предварительного напряжения стало одним из основных направлений совершенствования ЖБК. Оно позволяет:

· существенно уменьшить расход стали за счет использования арматуры высокой прочности;

· повысить трещиностойкость конструкций, увеличить жесткость, уменьшить прогибы;

· повысить выносливость конструкций, работающих под воздействием многократно повторяющихся нагрузок (от кранов, автотранспорта и т.п.);

· увеличить срок службы конструкций в агрессивных средах;

· уменьшить расход бетона и снизить массу конструкций;

· расширить область применения железобетона, заменив им дефицитные сталь и дерево в таких конструкциях, как напорные трубопроводы, резервуары, шпалы и т.д.

Рисунок 2.11- Схема создания предварительного напряжения

а –заготовка арматуры; б – вытяжка арматуры;

в – отпуск натяжных устройств; г – упругое обжатие бетона

2.6.2 Способы создания предварительного напряжения

В производстве предварительно напряженных элементов возможны два способа создания предварительного напряжения: натяжение арматуры на упоры и натяжение ее на бетон.

Рисунок 2.12- Натяжение арматуры на упоры

Натяжение на упоры применяют в конструкциях малых и средних пролетов, изготовляемых в заводских условиях. Арматуру заводят в форму до бетонирования элемента, один конец ее закрепляют в упоре, другой натягивают до заданного контролируемого напряжения. После приобретения бетоном необходимой кубиковой прочности перед обжатием R_bp арматуру отпускают с упоров. Стремясь восстановить свою первоначальную длину, арматура обжимает бетон, поскольку имеет с ним надежное сцепление (рисунок 2.12).

Натяжениенабетонприменяют главным образом для большепролетных конструкций (ферм, мостов…). В этом случае изготовляют малоармированный или бетонный элемент, в котором устраивают каналы или пазы для размещения напрягаемой арматуры. Каналы имеют размеры на 5…15 мм больше диаметра арматуры и создаются путем укладки тонкостенных трубок, оставляемых в теле конструкции, или с помощью каналообразователей, извлекаемых из свежеуложенного бетона. Затем арматуру натягивают до заданного напряжения и закрепляют на торцах конструкции. В процессе натяжения арматуры происходит обжатие бетона. После этого канал заполняют цементным раствором под давлением (рисунок 2.13).

Рисунок 2.13- Натяжение арматуры на бетон

Натяжение арматуры на упоры производится механическим, электротермическим, электротермомеханическим способами, а на бетон – механическим.