что такое предварительно напряженная арматура

Что такое напрягаемая арматура и где используется?

Один из способов сделать железобетон более прочным и долговечным — это использовать стальную арматуру с предварительным напряжением. Такой вариант позволяет изделию прослужить дольше и взять на себя большую нагрузку, однако при этом нуждается в более крупном вложении сил и средств.

Для чего требуется предварительно напряжённое армирование

Арматура в изделиях может быть ненапрягаемой и напрягаемой. Первый вид выполняет функцию пассивного армирования — оно не работает, пока плита не изогнётся от собственного веса или от воздействия поперечной нагрузки. Только в этот момент нижние армирующие стержни будут противодействовать растяжению, но бетон уже получит свою долю растяжения и отреагирует сетью мелких трещин.

Чтобы избежать их появления и повысить прочность плиты при воздействии изгибающих нагрузок, армирующие конструкции при изготовлении бетонных плит предварительно напрягают. Железобетон с напряжённой арматурой находится постоянно в активном состоянии.

Силы напряжения, сжимающие плиту в осевом направлении, компенсируют эксплуатационные силы, вызванные собственным весом и нагрузкой. Растрескивания в напряжённой плите практически не происходят, она способна выдерживать более высокие, чем ненапряжённая плита, нагрузки. Кроме того, напряжённую плиту делают тоньше (140 мм вместо 170), что снижает расход бетона.

Что из себя представляет преднапряженное ЖБИ?

В целях борьбы с низкой прочностью при растяжении искусственного бетонного камня создают напряжение на этапе производства в бетоне противоположной к эксплуатационным характеристикам, что позволяет эффективно применять свойства бетона при его сжатии. Арматурную сталь в железобетонном изделии растягивают, а по полному затвердевании залитого бетонного раствора ее избавляют от натяжения. Стальные прутья сжимаются и оказывают непосредственное влияние на слой бетона. Предварительное напряжение увеличивает предел растяжимости бетона за счет суммирования 2-х деформаций: растяжения и предсжатия.

Сжатие и растяжение материала делает его более устойчивым к нагрузкам.

Преднапряженный железобетон не подвержен растрескиванию бетонного слоя зоне конструкции с растяжением, а также при его применении сокращается количество используемой арматуры. Если при этом применять высокопрочный металл и бетон, можно добиться снижения весовых показателей железобетонных конструкций, увеличить их срок эксплуатации. Основные характеристики для этого вида ЖБИ установлены ГОСТом 26633–91, а значения и размеры арматуры установлены СП 52—101—2003.

Посмотреть «ГОСТ 26633-91-3» или

Посмотреть «СП 52-101-2003» или

Натяжение напрягаемой арматуры

При изготовлении плит (дорожных, перекрытия, аэродромных) применяют метод, называемый натяжение на упоры. Он заключается в том, что арматурные стержни, уложенные в форму до заливки бетона, подвергают растяжению. Его осуществляют двумя способами:

При механическом способе стержни анкеруют и растягивают гидравлическими домкратами. Заливают в форму бетон, уплотняют его и выдерживают до набора 70 %-й прочности. Затем зажимы снимают, и сила натяжения стержней через анкеры и рифление передаётся на бетон. Изделие становится плитой с предварительно напряжённой арматурой.

Электротермический способ заключается в пропускании через стержни тока большой силы. От его действия они разогреваются и удлиняются по оси. В этот момент заливают бетон. После его схватывания и упрочнения ток выключают, стержни остывают, но укорачиваться им мешает сцепление с бетоном, поэтому арматура напрягается. В промышленности чаще используют электротермический метод, как более простой.

Что такое напрягаемая арматура и где используется?

Самым прочным и распространенным материалом в строительстве считается бетон. Однако он имеет ряд недостатков и слабых сторон. Поэтому для того чтобы избавить материал от каких-либо слабых сторон, его стали усиливать арматурой. В свою очередь, арматура также может быть различных типов и сортов – напрягаемой или ненапрягаемой, или продольной/поперечной. Кроме того, арматура может быть анкерной, монтажной или конструктивной. В этой статье мы поговорим о напрягаемой арматуре и о том, в каких целях её используют и для чего она нужна.

Для изготовления качественного, сверхпрочного железобетонного строения используют напрягаемую арматуру. По своим свойствам, от обычной прутковой арматуры она отличается более высокой прочностью и стойкостью. Изготавливают её в виде проволоки или стержня, имеющего диаметр 5-35 мм.

Любой строительный материал, в том числе напрягаемая арматура, должна пройти сертификацию и получить допуск от соответствующих органов надзора, так как именно она играет одну из важнейших ролей в строении, прочности и долговечности конструкции здания. Напрягаемая арматура помогает бетонной конструкции выдерживать очень большие растягивающие нагрузки. Поэтому, при изготовлении материала арматуру натягивают (в зависимости от технологии, различными методами).

Напряжение арматуры помогает устранить растягивающие нагрузки во время эксплуатации. Наиболее распространенными способами напряжения являются механический и электротермический способы. При механическом напряжении арматуру «вытягивают» с помощью винтового или гидравлического домкрата. Используя электротермический способ, арматура поддается воздействию высокого значения электрического тока, под воздействием которого, арматура интенсивно нагревается и удлиняется до необходимых размеров. Также, существует электротермомеханический способ, в котором объединяются оба вышеописанных способа напряжения арматуры.

Бетонная конструкция с напрягаемой арматурой широко применяется в качестве основного материала для обустройства перекрытий, в высотном и многоэтажном строительстве. Напрягаемая арматура находит применение в зданиях с повышенной нагрузкой, в промышленном строительстве – например, для строительства защитной оболочки ядерного реактора, а также для строительства мостов, переправ и судостроения.

Технологий устройства арматуры в бетоне также бывает нескольких видов. Например, напрягаемую арматуру натягивают на упоры, которые в свою очередь приводят в опалубку еще до того, как заливается бетонная смесь. Другая технология заключается в натяжении арматуры уже после заливки бетонной смеси и её предварительном наборе прочности. Причем, использование второго способа предусматривает укладку арматуры в специальных чехлах из гофрированных или пластиковых труб.

Анкеровка напряжённой арматуры

Анкеровку или установку на стержни анкерных элементов выполняют с помощью:

Требования к предварительно напряжённой арматуре

Для изготовления напряжённых железобетонных конструкций применяют специальные виды арматурной стали, обладающие высокими значениями рабочих напряжений (от 5000 до 7200 кгс/см²). В перечень этих материалов входят арматурные стали:

Классы стали на напрягаемую арматуру устанавливают нормативные документы, по которым выпускаются изделия, в частности, ГОСТ 25912-2015 и другие. Расчет напряженной арматуры производится при проектировании изделия. Отклонения замеряемых напряжений от проектных значений не должно превышать 10 %.

Железобетонные изделия с предварительно напрягаемой арматурой являются основными конструктивными элементами, аэродромов, многоэтажных и высотных зданий, и масштабных сооружений. Например, в нашем ассортименте любые плиты перекрытия доступны для вашего выбора.

Способы напряжения

Если предварительно напрячь прокат, то растягивающая нагрузка во время использования снизится. Можно сделать это при помощи механики, применяя винтовой или гидравлический домкрат. Также применяется электротермический способ. В этом случае прутья подвергаются воздействию электротока, который разогревают металл, а потом удлиняют, то есть растягивают его.

Наконец, последний способ, самый технически совершенный — это электротермомеханический. Он соединяет в себе два первых варианта. Ток помогает разогреть и слегка удлинить металлопрокат, а механические приспособления более легко и точно вытягивают стержни.

Область применения

Чаще всего напрягаемая металлическая арматура нужна для возведения перекрытий между этажами при строительстве многоэтажного здания. Кроме того, ее часто используют для бетонных стен и колонн, которые возводятся в районе повышенной опасность, то есть, где возможен сход почв, землетрясения, взрывы и другие крупные колебания.

Напрягаемая арматура часто необходима в мостостроении, а также обязательно применяется при сооружении защитной оболочки в ядерной промышленности.

Наконец, ее можно взять просто для обустройства фундамента здания, в котором будет значительная нагрузка на основание.

Закладка бетона

Есть два способа, которыми напрягаемую арматуру встраивают в бетон. Первый, классический, заключается в обработке стержней до заливки бетона, а затем в создании обычной железобетонной конструкции.

Второй осуществляется уже после того, как блок фундамента залит и застыл. В таком случае арматура кладется внутрь в специальном чехле (например, в виде гофрированной трубы), а лишь затем проводится процедура натяжения.

Мы предлагает различные варианты и комплексный заказ металлопроката — обсудите все нюансы с нашими менеджерами!

Преимущества и недостатки

Среди основных преимуществ выделяют следующие:

Производство позволяет тратить гораздо меньше арматуры на данный материал.
Предварительно напряженный железобетон имеет и свои минусы:

Применение бетона в предварительно напряженном состоянии

Преднапряженный бетон используется в разных отраслях строительства для сооружения:

Из материала можно возводить телебашни.

Из такого бетона создают стены, панели ограждения, лестничные марши, основу фундаментов, колонны, столбы линий электропередач, каркасы подземных тоннелей и прочее. Напрягающий цемент для производства изделий из железобетона обеспечит дополнительную водонепроницаемость и прочность конструкции.

Источник

Оборудование для натяжения арматурного каната от компании «Мостмеханика» активно применяется в строительcтве объектов гражданского и промышленного назначения.

Предварительное напряжение железобетонных конструкций увеличивает их жесткость и сопротивление к образованию трещин, повышает выносливость при работе под воздействием многократно повторяющихся нагрузок. Преднапряженные конструкции и здания возводятся в сейсмоопасных зонах, а технология преднапряжения используется при строительстве объектов с повышенными коэффициентами безопасности и надежности.

Инновационные методы возведения зданий, используемые в каркасном строительстве, базируются на технологии предварительного напряжения железобетонных конструкций в процессе строительства. Под предварительно напряженными понимают железобетонные конструкции, напряжение в которых создаётся искусственно во время изготовления путём натяжения части или всей рабочей арматуры на заданную величину.

Строительство включает установку колонн, их фиксацию и соединение с напрягаемой канатной арматурой. Фиксацию колонн осуществляют в нагруженном состоянии натяжением канатов с последующим бетонированием и отпуском канатов с образованием предварительно-напряженных ячеек каркаса здания. Применение такой технологии обеспечивает повышенную несущую способность здания с минимальными затратами арматуры и бетона, в среднем экономия до 50%.

Преимущества технологии преднапряжения

Для предварительного напряжения железобетонных конструкций компанией «Мостмеханика» предлагает полный комплекс оборудования:

Виды технологий преднапряжения стержневой и канатной арматуры

Со сцеплением с бетоном

Без сцепления с бетоном

Технология создания преднапряжения арматуры со сцеплением с бетоном, как наиболее перспективное направление развития монолитного строительства пролетных конструкций и промышленных резервуаров. Свою эффективность технология преднапряженного железобетона со сцеплением бетона с арматурой доказала при возведении массивных балочных конструкций и мостовых пролетов.

Технология преднапряжения со сцеплением с бетоном применяется для дополнительной защиты металлических тросов, на случай возникновения взрывов, пожаров и других аварийных ситуаций. Даже если трос на концах будет обрезан, при сцеплении арматуры с бетоном степень натяжения не будет зависеть от анкерных креплений. Сцепленный с бетоном трос способен выдержать усилия даже в случае разрыва по длине.

Особенности технологии

Преднапряжение арматуры со сцеплением с бетоном – это технология, основанная на создании в теле железобетонной конструкции усилия сжатия за счет натяжения стальных канатов без оболочки, снабженных на концах анкерными устройствами, которые обеспечивают передачу усилия на бетон.

Основным отличием системы преднапряжения со сцеплением напрягаемой арматуры с бетоном то, что каналообразователь, выполняемый из гофрированной стали или пластмассы, после натяжения находящихся в нем канатов, заполняется безусадочным цементным раствором. Каналообразователь обеспечивает в дальнейшем защиту и передачу усилия с канатов на бетон конструкции по всей длине каната.

Состав системы

Технология предварительного напряжения без сцепления с бетоном заключается в армировании бетонных конструкций стальными арматурными канатами (монострендами) покрытыми непрерывной полимерной оболочкой с прослойкой из специального антикоррозийного состава.

Раскладка арматуры выполняется строго по эпюре момента в поперечных и продольных направлениях. В пролетной части канатная арматура изгибается вниз, а над опорами вверх.

Передача усилий от каната на бетон осуществляется через установленные на торцах конструкции анкерные устройства. Которые разделяют на глухие и тяжные анкеры. Глухой анкер фиксирует конец каната на торце конструкции, а тяжной анкер закрепляет канат после напряжения.

После натяжения в затвердевшем бетоне арматурный высокопрочный трос остается в полимерной оболочке, которая изолирует стальной канат от воздействия бетона при его натяжении. Наличие смазки обеспечивает минимальный коэффициент трения каната о стенки оболочки и соответственно минимальные потери от трения. Двойная антикоррозионная защита (оболочка+смазка) защищает канат от воздействия солей и электрических токов в течение всего срока эксплуатации.

За счет конструктивной схемы система без сцепления с бетоном имеет небольшие габариты, поэтому может быть использована для тонких конструкций и обеспечивает максимальные эксцентриситеты напрягаемой арматуры в бетоне, гарантируя эксплуатацию всех положительных эффектов от преднапряжения. Таких как обжатие и разгружающие моменты.

Состав системы

При выполнении преднапряжения арматуры со сцеплением с бетоном с оборудованием «Мостмеханика» используется инъекционная установка MP 4000-2 компании DYWIDAG-Systems International (сокр. DSI). В каналообразователь, выполняемый из гофрированной стали или пластмассы, после натяжения находящихся в нем канатов, заполняется безусадочным цементным раствором. Это обеспечивает в дальнейшем защиту и передачу усилия с канатов на бетон конструкции по всей длине каната.

Свою эффективность технология преднапряженного железобетона со сцеплением бетона с арматурой доказала при возведении массивных балочных конструкций и мостовых пролетов.

Технология преднапряжения со сцеплением с бетоном применяется для дополнительной защиты металлических тросов, на случай возникновения взрывов, пожаров и других аварийных ситуаций. Даже если трос на концах будет обрезан, при сцеплении арматуры с бетоном степень натяжения не будет зависеть от анкерных креплений. Сцепленный с бетоном трос способен выдержать усилия даже в случае разрыва по длине.

2021 © ООО «Мостмеханика»
Адрес: г. Санкт-Петербург, Ленинский проспект, 151
Служба продаж: +7 812 331-59-29

Источник

Что такое предварительно напряженная арматура

12 лет с вами!

Оптовые и розничные продажи
металлопроката

Режим работы:
пн-вс: 8°°-20°°

Многоканальный телефон
+7 (812) 748-28-29

Многоканальный телефон
+7 (812) 748-28-29

Что такое напрягаемая стальная арматура

Бетонный фундамент, который лежит в основании каждого здания, должен быть прочным и надежным. Однако у него тоже есть свои слабые места, поэтому строители разрабатывают различные технологии, чтобы свести их на нет.

Один из способов сделать железобетон более прочным и долговечным — это использовать стальную арматуру с предварительным напряжением. Такой вариант позволяет изделию прослужить дольше и взять на себя большую нагрузку, однако при этом нуждается в более крупном вложении сил и средств.

Что это такое?

Напрягаемый арматурный прокат отличается от обычных стальных прутков с рифлением повышенной прочностью и пластичностью за счёт дополнительной обработки. Она бывает в форме проволоки (тонкий вариант) или прутка, диаметром 5-36 миллиметров.

Чтобы применять такой арматурный прокат, нужно иметь допуск от Стройнадзора. Дело в том, что используется напрягаемая арматура на объектах повышенной ответственности и опасности.

Использование этого материала помогает железобетону выдерживать более сильные тянущие нагрузки. Напряжение арматуры, как правило, получается за счет ее растяжения разными способами, которое выполняет профессионал.

Способы напряжения

Если предварительно напрячь прокат, то растягивающая нагрузка во время использования снизится. Можно сделать это при помощи механики, применяя винтовой или гидравлический домкрат. Также применяется электротермический способ. В этом случае прутья подвергаются воздействию электротока, который разогревают металл, а потом удлиняют, то есть растягивают его.

Наконец, последний способ, самый технически совершенный — это электротермомеханический. Он соединяет в себе два первых варианта. Ток помогает разогреть и слегка удлинить металлопрокат, а механические приспособления более легко и точно вытягивают стержни.

Область применения

Чаще всего напрягаемая металлическая арматура нужна для возведения перекрытий между этажами при строительстве многоэтажного здания. Кроме того, ее часто используют для бетонных стен и колонн, которые возводятся в районе повышенной опасность, то есть, где возможен сход почв, землетрясения, взрывы и другие крупные колебания.

Напрягаемая арматура часто необходима в мостостроении, а также обязательно применяется при сооружении защитной оболочки в ядерной промышленности.

Наконец, ее можно взять просто для обустройства фундамента здания, в котором будет значительная нагрузка на основание.

Закладка бетона

Есть два способа, которыми напрягаемую арматуру встраивают в бетон. Первый, классический, заключается в обработке стержней до заливки бетона, а затем в создании обычной железобетонной конструкции.

Второй осуществляется уже после того, как блок фундамента залит и застыл. В таком случае арматура кладется внутрь в специальном чехле (например, в виде гофрированной трубы), а лишь затем проводится процедура натяжения.

Мы предлагает различные варианты и комплексный заказ металлопроката — обсудите все нюансы с нашими менеджерами!

Источник

Что такое напрягаемая арматура и где используется?

Один из способов сделать железобетон более прочным и долговечным — это использовать стальную арматуру с предварительным напряжением. Такой вариант позволяет изделию прослужить дольше и взять на себя большую нагрузку, однако при этом нуждается в более крупном вложении сил и средств.

Для чего требуется предварительно напряжённое армирование

Арматура в изделиях может быть ненапрягаемой и напрягаемой. Первый вид выполняет функцию пассивного армирования — оно не работает, пока плита не изогнётся от собственного веса или от воздействия поперечной нагрузки. Только в этот момент нижние армирующие стержни будут противодействовать растяжению, но бетон уже получит свою долю растяжения и отреагирует сетью мелких трещин.

Чтобы избежать их появления и повысить прочность плиты при воздействии изгибающих нагрузок, армирующие конструкции при изготовлении бетонных плит предварительно напрягают. Железобетон с напряжённой арматурой находится постоянно в активном состоянии.

Силы напряжения, сжимающие плиту в осевом направлении, компенсируют эксплуатационные силы, вызванные собственным весом и нагрузкой. Растрескивания в напряжённой плите практически не происходят, она способна выдерживать более высокие, чем ненапряжённая плита, нагрузки. Кроме того, напряжённую плиту делают тоньше (140 мм вместо 170), что снижает расход бетона.

Преимущества технологии преднапряжения

Натяжение напрягаемой арматуры

При изготовлении плит (дорожных, перекрытия, аэродромных) применяют метод, называемый натяжение на упоры. Он заключается в том, что арматурные стержни, уложенные в форму до заливки бетона, подвергают растяжению. Его осуществляют двумя способами:

При механическом способе стержни анкеруют и растягивают гидравлическими домкратами. Заливают в форму бетон, уплотняют его и выдерживают до набора 70 %-й прочности. Затем зажимы снимают, и сила натяжения стержней через анкеры и рифление передаётся на бетон. Изделие становится плитой с предварительно напряжённой арматурой.

Электротермический способ заключается в пропускании через стержни тока большой силы. От его действия они разогреваются и удлиняются по оси. В этот момент заливают бетон. После его схватывания и упрочнения ток выключают, стержни остывают, но укорачиваться им мешает сцепление с бетоном, поэтому арматура напрягается. В промышленности чаще используют электротермический метод, как более простой.

Что из себя представляет преднапряженное ЖБИ?

В целях борьбы с низкой прочностью при растяжении искусственного бетонного камня создают напряжение на этапе производства в бетоне противоположной к эксплуатационным характеристикам, что позволяет эффективно применять свойства бетона при его сжатии. Арматурную сталь в железобетонном изделии растягивают, а по полному затвердевании залитого бетонного раствора ее избавляют от натяжения. Стальные прутья сжимаются и оказывают непосредственное влияние на слой бетона. Предварительное напряжение увеличивает предел растяжимости бетона за счет суммирования 2-х деформаций: растяжения и предсжатия.

Сжатие и растяжение материала делает его более устойчивым к нагрузкам.

Преднапряженный железобетон не подвержен растрескиванию бетонного слоя зоне конструкции с растяжением, а также при его применении сокращается количество используемой арматуры. Если при этом применять высокопрочный металл и бетон, можно добиться снижения весовых показателей железобетонных конструкций, увеличить их срок эксплуатации. Основные характеристики для этого вида ЖБИ установлены ГОСТом 26633–91, а значения и размеры арматуры установлены СП 52—101—2003.

Посмотреть «ГОСТ 26633-91-3» или

Посмотреть «СП 52-101-2003» или

Анкеровка напряжённой арматуры

Анкеровку или установку на стержни анкерных элементов выполняют с помощью:

Требования к предварительно напряжённой арматуре

Для изготовления напряжённых железобетонных конструкций применяют специальные виды арматурной стали, обладающие высокими значениями рабочих напряжений (от 5000 до 7200 кгс/см²). В перечень этих материалов входят арматурные стали:

Классы стали на напрягаемую арматуру устанавливают нормативные документы, по которым выпускаются изделия, в частности, ГОСТ 25912-2015 и другие. Расчет напряженной арматуры производится при проектировании изделия. Отклонения замеряемых напряжений от проектных значений не должно превышать 10 %.

Железобетонные изделия с предварительно напрягаемой арматурой являются основными конструктивными элементами, аэродромов, многоэтажных и высотных зданий, и масштабных сооружений. Например, в нашем ассортименте любые плиты перекрытия доступны для вашего выбора.

Арматурные изделия

1. Арматурные сетки (обычно с перпендикулярным расположением рабочих стержней).

2. Каркасы – плоские и пространственные.

Сварные плоские сетки изготавливают шириной до 3800мм с продольной и поперечной рабочей арматурой. Расстояние между осями продольных и поперечных стержней обычно принимают кратным 50 мм. Плоские каркасы применяют для армирования изгибаемых элементов. Продольные рабочие и монтажные стержни размещают с одной стороны поперечных стержней, так как это исключает трудоемкое переворачивание стержней при изготовлении каркасов. Допускается размещение рабочих стержней в два и более рядов, если это оправдано экономически. Пространственные каркасы собирают из плоских каркасов или сваривают целиком, что позволяет снизить трудоёмкость работ.

Деформативность
– это характеристика пластичности стали, определяет величину угла изгиба, ползучесть стали.
Удлинение стали при разрыве оценивают величиной равномерного относительного удлинения при разрыве (без учёта длины шейки) эталонного образца. Этой величиной характеризуется разрушение конструкции. Конструкции, армированные напрягаемой высокопрочной проволокой, могут терять прочность внезапно из-за хрупкого разрыва без явных признаков разрушения, поэтому необходим более высокий запас надёжности. Это связано с тем, что при недостаточных пластических деформациях стали и увеличения предварительных напряжений, напряжения не полностью погашаются, а суммируются с напряжениями от внешней нагрузки. Именно поэтому в преднапряжении запрещено применять хрупкие стали.

3.Напряжение в ненапрягаемой арматуре

В ненапрягаемой арматуре предварительно напряжённых элементов под влиянием совместных с бетоном деформаций возникают начальные сжимающие напряжения: при обжатии бетона, равные потерям от быстронатекающей ползучести: σs =σ6, а перед загружением элемента, равные также и потерям от усадки и ползучести бетона: σs=σ6+σ8+σ9.

Для ненапрягаемой арматуры, расположенной в зоне, растянутой при обжатии элемента принимают σs=σ8.

Усилие предварительного обжатия бетона

Усилие предварительного обжатия бетона принимают равным равнодействующей усилий в напрягаемой и не­напрягаемой арматуре

а эксцентриситет этого усилия относительно центра тя­жести приведенного сечения определяют из условия ра­венства моментов равнодействующей и составляющих (рис. 2.2):

Рисунок — 2.2. Предварительно напряженный элемент а — схема распределения усилия обжатия; б — схема к определению геометрических характеристик приведенного сечения; I—5 элементарные фигуры; 6—9 арматура

Приведенное сечение

Чтобы определить напряжения

в сечениях предвари­тельно напряженных железобетонных элементов в
ста­дииI
до образования трещин, рассматривают приведен­ное бетонное сечение, в котором
площадь сечения
арма­туры заменяют
эквивалентнойплощадью
сечения
бетона
. Исходя из равенства деформаций арматуры и бетона, приведение выполняют по отношению модулей упругости двух материалов
v=Es/Eb.
Площадь приведенного сече­ния элемента составит:

Статический момент приведенного сечения относи­тельно оси /—/, проходящей по нижней грани сечения:

— — площадь части сечения;
yi
— расстояние от центра тяжести
i—
й части сечения до оси /—/.

Расстояние от центра тяжести приведенного сечения до оси /—/

yо
=Sred/Ared.
Момент инерции приведенного сечения относительно оси, проходящей через центр тяжести приведенного се­чения:

— момент инерции
i
-й части сечения относительно оси, прохо­дящей через центр тяжести этой части сечения.

Расстояние до верхней и нижней границы ядра сечения от центра тяжести приведенного сечения составят:

r=Ired/Ared
y0; rinf=Ired/(Ared(h-y0))
6. Последовательность изменения предварительных напряжений в элементах после загружения внешней нагрузкой

. При изготовлении элемента арматуру натягивают до начального контроли­руемого напряжения σcon на упоры форм, производят бе­тонирование, тепловую обработку и выдерживают в фор­ме до приобретения бетоном необходимой передаточной прочности
Rbp.
В этом состоянии
1
произошли первые по­тери σlos1в основной их части (рис. 2.3). Затем при осво­бождении с упоров форм и отпуске натяжения арматуры благодаря сцеплению материалов создается обжатие бе­тона, развиваются деформации быcтронатекающей пол­зучести и происходят потери σ
6—
состояние
2
.

С течением времени происходят вторые потери σlos2,

. Предварительное напряжение в арматуре с учетом полных потерь и упругого обжатия бетона в этом состоянии равно
σcon– σlos— νσbp1
После загружения элемента при постепенном увеличе­нии внешней нагрузки напряжения в бетоне от предва­рительного обжатия погашаются — состояние 4

. Предва­рительное напряжение в арматуре с учетом потерь на уровне нулевого напряжения в бетоне в этом состоянии равно
σsp=
σcon – σlos

Дальнейшее увеличение нагрузки приводит к появле­нию в бетоне предельных растягивающих напряжений Rbtn
—
состояние
5
, т. е. конец стадии I напряженно-де­формированного состояния.

Приращение напряжений в растянутой арматуре пос­ле погашения обжатия в бетоне исходя из предельной растяжимости бетона εubt=2Rbtn/Eb и совместности де­формаций двух материалов

Оно превышает соответствующее напряжение в элементах без предварительного напряжения на σsp
,
что повышает сопротивление образованию трещин. После образования трещин в стадии II напряженно-деформированного состо­яния растягивающее усилие воспринимается арматурой. По мере увеличения нагрузки трещины раскрываются. При дальнейшем увеличении нагрузки напряжения в ар­матуре становятся предельными и происходит разруше­ние — стадия III.

При натяжении арматуры на бетон последователь­ность напряженных состояний аналогичная. Отличие в пе­риод изготовления и до загружения элемента внешней нагрузкой заключается в том, что начальное контроли­руемое напряжение арматуры определяют с учетом об­жатия бетона.

При натяжении на упоры форм верхнюю и нижнюю арматуру натягивают на величину начальных контролируемых напряжений σcon
,
σ`
соп
(рис. 2.3). Обычно принимают что они равны. После бетонирова­ния и твердения в процессе тепловой обработки происхо­дит основная часть первых потерь предварительных на­пряжений в арматуре — состояние
1
. После приобретения бетоном необходимой прочности арматура освобождает­ся с упоров форм и обжимает бетон; предварительные напряжения в арматуре в результате быстронатекающей ползучести и упругого обжатия бетона уменьшаются — состояние
2
. При этом вследствие несимметричного арми­рования
Asp>A`sp
и внецентренного обжатия элемент получает выгиб. С течением времени происходят вторые по­тери напряжений арматуры σ
los2—
состояние
3
. После за­гружения внешней нагрузкой погашаются напряжения обжатия в бетоне — состояние
4
. Предварительное напря­жение в арматуре на уровне нулевого напряжения в бе­тоне в зоне, растянутой от действия внешней нагрузки, в этом состоянии

σcon
—
σ
los
При увеличении нагрузки напряжения в бетоне растя­нутой зоны достигают предельных Rbtn
—
состояние
5
. Это и будет концом стадии I напряженно-деформирован­ного состояния при изгибе. В этой стадии напряжение в арматуре равно σ
sp+ 2vRbtn.
При изгибе, как и при рас­тяжении, перед образованием трещин напряжение в рас­тянутой арматуре превышает соответствующее напряже­ние в арматуре элементов без предварительного напря­жения на σ
sp.
Этим и определяется значительно более высокое сопротивление образованию трещин при изгибе предварительно напряженных элементов. При увеличе­нии нагрузки в растянутой зоне появляются трещины, на­ступает стадия II напряженно-деформированного состоя­ния. С дальнейшим увеличением нагрузки растягивающие напряжения в арматуре и бетоне достигают предельных, происходит разрушение — стадия III. Напрягаемая арматура площадью сечения
A`sp
расположенная в зоне, сжатой от действия внешней нагрузки, деформируется совместно с бетоном сжатой зоны, при этом предвари­тельные растягивающие напряжения в ней уменьшаются. При предельных сжимающих напряжениях в бетоне на­пряжения в напрягаемой арматуре этой зоны

Напряжение σ`sp определяют с коэффициентом точно­сти натяжения γsp>1 и с учетом потерь. При σ`sp Rsc
растяну­та и в этом случае несколько снижается несущая способ­ность предварительно напряженного элемента.

Рисунок 2.3 — Последовательность изменения напряжений в предварительно напряженном центрально-растянутом элементе и изгибаемом элементе

Преимущества напряженных ж/б каркасов

Определение

Предварительно напряженные железобетонные конструкции — строительные изделия, бетон которых на этапе создания принудительно получает начальную расчетную напряженность сжатия. Она создается за счет предварительного формирования напряжения растяжения в рабочей высокопрочной арматуре и обжатия ею бетона на тех участках, которым предстоит испытывать растяжение (прогиб) при эксплуатации. Сжимаясь, арматура не проскальзывает, так как сцеплена с материалом или удерживается анкерным закреплением арматуры на торцах изделий. Таким образом, напряжение растяжения, которое приобретает железобетонный состав с помощью армирования, уравновешивает напряженность заблаговременного обжатия камня.

Недостатки

Состояние предварительного напряжения в материале достигается спецоборудованием, точными расчетами, трудоемким конструированием и затратным производством. Продукция требует бережного хранения, транспортировки и монтажа, которые не вызывают ее аварийного состояния еще до начала использования.

Сосредоточенные нагрузки могут способствовать возникновению продольных трещин, которые снижают несущую способность. Просчеты в проектировании и технологии производства могут вызывать полное разрушение создаваемого железобетонного изделия на стапеле. Предварительно напряженные конструкции требуют металлоемкой опалубки повышенной прочности, увеличенного расхода стали на закладные и арматуру.

Большие значения звуко– и теплопроводности требуют закладывания в тело камня компенсирующих материалов. Подобными железобетонными конструкциями обеспечивается более низкий порог огнестойкости (ввиду меньшей критической температуры нагрева преднапряженной арматурной стали) по сравнению с обычным железобетоном. На преднапряженную бетонную конструкцию критично воздействуют выщелачивание, растворы кислот и сульфатов, солей, приводящие к коррозии цементного камня, раскрытию трещин и коррозии арматуры. Это может приводить к резкому снижению несущей способности стали и внезапному хрупкому разрушению. Также к минусам стоит отнести значительный вес изделий.

Сейчас читают: Бетон В15 – сфера использования

Источник