В чем отличие обычной арматуры от преднапряженной

Обновлено: 10.01.2025

Какая польза от преднапряжения железобетона? Влияет ли преднапряжение на прочность конструкции?

Преднапряженный железобетон - Это элемент (конструкция), в котором до приложения внешней нагрузки искусственно создают внутренние напряжения, чаще всего, противоположные по знаку тем напряжениям, которые будут возникать при действии внешней нагрузки.

Как создают преднапряжение? Создают, в основном, за счет предварительного напряжения рабочей арматуры двумя способами. 1-й способ: заранее бетонируют конструкцию, оставляют в ней каналы, в них пропускают арматуру (пучки из проволок, канаты, стержни); после набора бетоном необходимой прочности арматуру натягивают, а ее концы закрепляют на торцах конструкции. Одновременно с натяжением арматуры происходит сжатие (обжатие) бетона. Поскольку усилие натяжения Р передается на затвердевший бетон, способ называется “натяжением на бетон” (рис. 13,а).

2-й способ: вначале натягивают арматуру и закрепляют ее концы на упорах стенда или формы, затем бетонируют изделие, а после набора бетоном необходимой прочности отпускают с упоров арматуру. Упруго укорачиваясь, арматура обжимает бетон за счет сил сцепления. Этот способ называется “натяжением на упоры” (рис. 13,б).

Преднапряжение можно создать и с помощью напрягающего цемента НЦ, при твердении которого бетон не уменьшается, а увеличивается в объеме, удлиняя за собой и арматуру: в ней возникают растягивающие напряжения, а сама она воздействует на бетон в виде сжимающих сил. Этот способ пока имеет очень ограниченное применение.

Прочность бетона должна набрать не меньше 70%, тогда арматуру можно отпускать. До какого уровня можно натягивать арматуру? Предельный уровень равен нормативной прочности, наименьший уровень = 0,3 нормативной прочности.

Какая польза? Польза в повышении трещиностойкости и жесткости конструкций. Сравним, как ведут себя балки с обычной S и напрягаемой S_р арматурой (рис. 14). У первой балки (а) прогиб f начинается с нуля и растет по мере роста нагрузки F. У второй балки (б) до приложения нагрузки F от действия силы обжатия Р уже имеется выгиб (отрицательный прогиб) f_cp. Очевидно, что при одинаковом значении F прогиб второй балки будет меньше прогиба первой. Подобное же влияние оказывает преднапряжение и на трещиностойкость. Трещиностойкость преднапряженного элемента по сравнению с обычным больше на величину силы обжатия, поэтому только в преднапряженных конструкциях трещины могут закрываться. Кроме того, преднапряжение позволяет применять высокопрочные бетоны и арматуру, что дает снижение расхода материалов и собственной массы конструкции. В высотках пренапрягают сжимающие конструкции (колонны), чтобы была меняше чистота колебаний.

Влияет ли преднапряжение на прочность конструкции? Прямо, непосредственно – нет. После образования трещин вся растягивающая сила N воспринимается только арматурой. Ее несущая способность N_s_u = R_sA_s и определяет прочность элемента, независимо от того, был он преднапряженным или нет. Это означает, что при одном и том же напряжении арматура все равно порвется.

Почему в качестве напрягаемой арматуры не применяют мягкую сталь? Почему в обычных конструкциях не применяют твердую сталь?

Почему не применяют мягкую сталь? Не потому, что она “мягкая“, а потому, что у нее низкая прочность. Если ее натянуть даже до предела текучести, то со временем от воздействия усадки, ползучести бетона и других причин от преднапряжения почти ничего не останется, арматура “потеряет” свои начальные напряжения почти полностью. Тем не менее “мягкую” сталь класса А-III можно использовать в качестве преднапряженной арматуры, если ее заранее натянуть (вытянуть) до напряжений 450…500 МПа, превышающих предел текучести, а затем отпустить. После такой процедуры прежняя площадка текучести исчезает, а новая, очень небольшая площадка находится примерно на 1/3 выше прежней (рис. 16). Такая сталь называется “сталью, упрочненной вытяжкой” и обозначается А-IIIв.

Почему не применяют твердую сталь? У “твердых” (высокопрочных) сталей расчетные сопротивления достигают 1000 МПа и более, в то время как при допустимом раскрытии трещин на ширину 0,2. 0,3 мм напряжения в арматуре составляют всего 250. 350 МПа. Ясно, что при таких напряжениях прочностные возможности высокопрочной арматуры используются слабо, поэтому ее применение попросту неэффективно.

В чем отличие запорной арматуры от запорно-регулирующей арматуры?

Добрый день Запорно-регулирующие детали различаются по назначению и способу работы. По назначению выделяют три разновидности: - Исключительно запорные используются, чтобы перекрывать поток жидкости или газа. Есть два положения клапан: пропускает поток внутренней среды и не пропускает поток внутренней среды. - Исключительно регулирующие. Они не. Читать далее

Комментировать ответ… Комментировать…

Молодой активный. 2 высших образования. Семьянин. Увлечения: стройка, авто.

С помощью запорно-регулирующей арматуры осуществляется как регулирование по заданной характеристике, так и уплотнение затвора по нормам герметичности для запорной арматуры. Тогда как запорная арматура предназначена для перекрытия потока среды.

Чем обычная арматура отличается от предварительно напряженной?

Предварительно напряженная арматура ограничивает процесс образования трещин в бетоне, позволяет экономить сталь, а также повысить несущую способность конструкции и снизить ее массу.

Комментировать ответ… Комментировать…

Обычная арматура не предохраняет бетон от появления трещин, а изделия — от увеличенного прогиба.

Предварительно напряженная арматура ограничивает процесс образования трещин в бетоне, позволяет экономить сталь, а также повысить несущую способность конструкции и снизить ее массу.

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:

механическим;
электротермическим;
комбинированным, сочетающим оба предыдущих.

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:

опрессованных в холодном состоянии шайб;
высаженных головок, получаемых разогревом и расплющиванием концов стержней;
привариваемых цилиндрических коротышей;
спиралей из проволоки;
инвентарных зажимов.

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:

А600, А600С и Ат600С — 5400 кгс/см²;
А800 и Ат800 — 6000 кгс/см²;
А800 и Ат800 — 7200 кгс/см² и другие.

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:

Высокие показатели растяжения и трещиностойкости, предохранение металла от образования коррозии. Это свойство необходимо для конструкции находящихся в постоянном контакте с водой, например, плотин, труб.
Уменьшение сечений и веса таких элементов до 30%, как следствие, меньший расход материала.
Лучшее сопротивление динамическим нагрузкам. Задействуют для строений, в которых типичные ЖБИ применять не рационально, например, за счет облегченной массы и объема, упрощения в сборке (подкрановые балки, плиты).
Сборно-монолитные блоки конструкции. С помощью таких блоков достигается более длительная эксплуатация. При возведении таких конструкций все отдельные части соединяют так, что в процессе эксплуатации они объединяются в целое и выполняют свои функции в одном направлении.
Уменьшение расхода арматуры до 40% вследствие более качественному применению свойств металла, помещенного в напряженное состояние.

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

Трудоемкость процесса изготовления.
Трудно проводимый контроль по проверке армирования изготовленного элемента.
Значительный вес ЖБИ. Только применяя легкие заполнители или пустотные конструкции с тонкими стенами достигают значительного уменьшения массы.
Необходимость привлечения высококвалифицированных специалистов.

Применение бетона в предварительно напряженном состоянии

Преднапряженный бетон используется в разных отраслях строительства для сооружения:

Из материала можно возводить телебашни.

высотных башен (в т. ч. телевизионных);
большепролетных перекрытия без существенного увеличения расхода бетона и арматуры периодического профиля и жилые здания;
резервуаров в форме яйца для очистных городских сооружений (применяется техника за рубежом с использованием монолитного преднапряженного железобетона);
водных плотин;
корпусов атомных реакторов 1-го поколения и герметичного ограждения атомных электростанций;
мостов.

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.

Что такое напряженная арматура и зачем делают предварительное напряжение арматуры? Что такое предварительно напряженная арматура.

Железобетонные конструкции — основа современного строительства. Однако они имеют существенные изъяны, связанные, в первую очередь, с недостаточной нагрузочной способностью и образованием трещин в камне при эксплуатационных нагрузках. Усовершенствование технологии изготовления изделий из бетона и стальной арматуры привело к созданию преднапряженного железобетона, который обладает рядом преимуществ.

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.

Вернуться к оглавлению

Что такое предварительно напряженная арматура

Что такое предварительно напряженная арматура В строительстве при изготовлении железобетонных конструкций широко применяется предварительно напряженная арматура. Предварительное напряжение заключается в том, что рабочая арматура перед бетонированием натягивается электротермическим способом или специальными домкратами. После затвердения бетона натяжение арматуры снимается. Она при этом стремится занять свое первоначальное состояние и передает окружающему бетону часть сжимающих усилий.
Предварительно напряженные железобетонные конструкции по сравнению с обычными могут выдерживать более значительные нагрузки. Это позволяет уменьшить сечение самой конструкции, а, следовательно, сократить расход арматуры и бетона. Железобетонные брусья, при изготовлении которых была использована преднапряженная арматура, широко применяются при производстве сборных железобетонных конструкций, которые используются в жилищном и гражданском строительстве (плиты междуэтажных перекрытий, элементы лестниц, балконов), а также для сооружения водонапорных башен, железнодорожных шпал, цилиндрических резервуаров, силосов, сводов оболочек и пр.Плоские или пространственные арматурные каркасы и сетки изготавливаются на арматурно-сварочных заводах или в специальных арматурных мастерских, оснащенных высокопроизводительным современным оборудованием. На этих предприятиях рационально производить укрупненную сборку элементов арматуры, но при этом необходимо учитывать допускаемые габариты транспорта и грузоподъемность монтажных механизмов. При изготовлении предварительно напряженного изделия в бетоне необходимо создать предварительное обжатие по всему сечению конструкции или только в той зоне, где действуют растягивающие напряжения. Величина этого обжатия должна превышать значение напряжений растяжения, возникающих в бетоне во время его эксплуатации и обычно составляет 50 – 60 кГс/ кв. см. Обжатие бетона осуществляют с помощью сил упругого последействия, которые создает напряжение арматуры.В качестве напрягаемой арматуры обычно применяют высокопрочную проволоку, прутковую или горячекатанную арматурную сталь. Выбор арматуры зависит от типа изделия и оборудования, которое используется для натяжения арматуры.При изготовлении преднапряженных железобетонных изделий применяют одноосное или объемное обжатие бетона. Одноосное обжатие выполняется пучками проволок или отдельными стержнями, которые располагаются вдоль продольной оси будущего изделия. Для объемного обжатия используют навивку напряженной проволоки в нескольких направлениях. Проволоку еще можно навивать на готовое изделие, но с последующей защитой арматуры определенным слоем бетона.Многих людей может заинтересовать вопрос, как сделать преднапряженную арматуру? Для этого существуют различные способы: механический, электротермический, электромеханический, химический.При механическом способе арматуру растягивают осевой нагрузкой, которую создают домкратами или натяжными устройствами. Арматуру сначала натягивают до усилия, составляющего пятьдесят процентов проектного напряжения. Затем это натяжение доводят до величины на десять процентов большей, чем проектное напряжение и выдерживают арматуру в таком состоянии пять минут. Затем натяжение уменьшают до проектной величины.Электротермический способ натяжения состоит в том, что арматуру удлиняют за счет электрического нагрева до определенной температуры. Затем нагретый стержень закрепляется в специальных упорах, препятствующих укорочению стержня после его охлаждения. Арматурные стержни освобождаются от упоров после отвердения бетона, а усилие натяжения передается от арматуры на бетон. Для электротермического натяжения арматурных элементов используют установки с одновременным или последовательным натяжением сразу нескольких стержней. По сравнению с механическим способом, этот метод обладает преимуществами и по простоте оборудования, и по трудоемкости.Передача предварительного напряжения от арматуры на бетон происходит тремя способами: • С помощью сцепления арматурных стержней диаметром 2,5 – 3 миллиметра с бетоном. Если используется арматура большего диаметра, то сцепление обеспечивается за счет устройства вмятин на поверхности арматуры, свивкой специальных прядей, состоящих из двух – трех проволок или использованием арматуры переменного профиля. • С помощью сцепления арматурных прутьев с бетоном, усиленного еще дополнительными анкерными устройствами. • С помощью передачи на бетон усилий натяжения посредством анкерных устройств, расположенных на концах арматурных элементов и без учета сцепления бетона и арматуры.

Преимущества

Предварительно напряженный железобетон долгосрочно отодвигает время начала формирования расколов в изделиях, работающих на прогиб, сокращает глубину их раскрывания. Вместе с тем изделия приобретают повышенную жесткость, не снижая прочности.

Предварительно напряженным железобетонным балкам свойственно хорошо работать на сжатие и прогиб, имея одинаковую прочность по длине, что позволяет увеличивать ширину перекрываемых пролетов. В таких конструкциях уменьшаются размеры поперечного сечения, следовательно, сокращаются объем и вес комплектующих элементов (на 20 – 30%), а также расход цемента. Более рациональное использование свойств стали позволяет сокращать расход арматуры (стержневой и проволочной) до 50%, особенно из высокопрочных марок (A-IV и выше), имеющих значительный предел прочности. Химическая нейтральность бетона к стали способствует предохранению арматуры от коррозии. Вместе с тем повышенная трещиностойкость предохраняет напряженную арматуру от ржавления в сооружениях, которые находятся под постоянным давлением воды, иных жидкостей, газов.

Методы возведения зданий, используемые в строительстве каркаса, базируются на технологии предварительного напряжения конструкций из железобетона в процессе строительства.

Напряженная арматура, обжимающая бетон сборочных единиц, обеспечивает практичную их стыковку путем значительного сокращения расходования металла на стыках. Сборные и сборно-монолитные изделия из железобетонных напряженных конструкций могут состоять из стыкуемых частей с одинаковым поперечным сечением, которые по краям выполняются из ненапряженных облегченных (тяжелых) бетонов, а нагружаемый фрагмент — преднапряженный железобетон. Такая продукция имеет повышенную выносливость, компенсируя повторяющиеся динамические воздействия.

Данное свойство позволяет демпфировать изменения напряжений в бетоне и арматуре, вызываемые колебаниями внешних нагрузок. Повышенная сейсмическая стойкость зданий повышается за счет большой конструкционной устойчивости напряженного железобетона, обжимающего отдельные их фрагменты. Конструкция в предварительно напряженном виде обеспечивает большую безопасность, так как ее разрушению предшествует запредельный прогиб, сигнализирующий об исчерпании конструкцией прочности.

Вернуться к оглавлению

Преднапряженное армирование

Как известно, бетон очень устойчив к силам сжатия и неустойчив к силам растяжения (прочность бетона при растяжении составляет приблизительно 10% от прочности растяжения). Традиционые железобетонные конструкции перекрытия (плита, балка) при воздействии нагрузки приобретают определенный изгиб, в результате нижняя часть (зона растяжения) поперечного сечения приобретает удлинение. Даже незначительное удлинение достаточно для появления трещин. Стальная арматура, которая обычно размещается в зоне растяжения, чтобы ограничить ширину трещин и взять на себя напряжение растяжения, работает как «пассивное» армирование — она не воспринимает воздействие сил (не включается в общую работу конструкции) до момента, когда бетонная конструкция приобретает изгиб, достаточный для образования трещин.

В случае с постнапряженной железобетонной конструкцией ее армирование работает, как «активное» армирование. Так как канаты подвергнуты напряжению, армирование эффективно (включается в общую работу конструкции), даже если трещины в бетоне не появились. Таким образом, постнапряженные железобетонные конструкции при полной нагрузке могут быть запроектированы с минимальным изгибом и образованием трещин.

Существует два типа систем постнапряженного армирования: несвязанные и связанные.

Несвязанная система постнапряженного армирования

В несвязанной системе постнапряженного армирования канаты с бетоном не находятся в прямой связи. Самые распространенные несвязанные системы постнапряженного армирования – это системы типа одного каната, которые используются для балок и плит перекрытия зданий, для многоэтажных автостоянок и плит на грунте. Элемент системы армирования типа одного каната состоит из семи проволок, покрытых антикоррозийной смазкой и помещенных в пластиковую оболочку и анкеровки, состоящей из литого металлического элемента (анкера) и конического трехлепесткового клина – для заклинивания каната. Для анкерования каната используются два анкера (на каждом конце по одному), которые передают силу сжатия на конструкцию. Один из анкеров выполняет функцию пассивного анкера, второй — функцию активного анкера. Через активный анкер выполняется растяжение каната, в свою очередь, пассивный анкер обеспечивает анкерование на другом конце каната. В случае длинного элемента системы армирования типа одного каната по длине могут быть введены промежуточные анкеры.

Связанная система постнапряженного армирования

В связанной системе постнапряженного армирования канаты в пластиковой или металлической оболочке расположены два или более каната. Эти канаты подвержены напряжению большими многоарматурными гидравлическими домкратами и заанкерованы в соответствующих анкерах. После выполнения напряжения оболочка каната заполняется цементным раствором, который обеспечивает антикоррозийную защиту, а также связывает канат с бетоном расположенным вокруг оболочки. Связанные системы армирования используются для мостов, вантовых мостов. На стройках эти системы обычно используются только для очень сильно нагруженных балок.

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: Водонепроницаемый цемент

Вернуться к оглавлению

Варианты заглубления и оборудование

Вертикальное и наклонное погружение свай призматической формы может производиться:

копрами рельсовыми – универсальными (с наличием траверсной тележки или без нее) и простыми. Оборудуются воздушными, дизельными или паровоздушными молотами;
копрами колесными – на базе автокранов или на пневмоходу. Комплектуются дизельными молотами;
копрами гусеничными – на базе тракторов, экскаваторов и кранов на гусеничном ходу. Оснащаются навесным погружным оборудованием с паровоздушными, дизельными или механическими молотами;
копрами плавучими – оборудуются молотами паровоздушного типа;
вибропогружателями и вибромолотами;
вибровдавливающим оборудованием, навешиваемым на тракторы.

Работы могут производиться на спланированных площадках, имеющих свободный выезд, или в стесненных условиях, на косогорах и насыпях. Для каждого случая техника и оборудование подбирается индивидуально, в зависимости от сложившейся ситуации. На основании планов составляется проект производства работ, помогающий более рационально и безопасно использовать механизмы.

Копры

Универсальные копры представляют собой механизмы, обеспечивающие:

полноценный поворот платформы, на которой располагается копровое оборудование;
трансформацию вылета;
возможность погружения железобетонных свай в наклонном положении.

Полууниверсальные механизмы выполняют одну из функций – либо поворот, либо наклон. Простые копры подобных узлов в конструкции не имеют, так как являются копровым оборудованием.

Полноценная сваебойная техника выполняет весь рабочий цикл, начиная от перемещения свай к месту установки и заканчивая их погружением до проектной отметки. Механизмы самостоятельно передвигаются и не требуют дополнительных приспособлений. Для навесных копров используются базовые машины, а само оборудование подготавливают к функционированию на каждом новом объекте, основываясь на заводской инструкции.

С одной позиции универсальная техника может монтировать несколько свай.

Копры на колесной базе достаточно мобильны, поэтому они удобны при работе на рассредоточенных объектах – строительстве технологических трасс, трубопроводов, сельскохозяйственных комплексов. Оборудование в течение четверти часа укладывается в транспортное положение, в большинстве случаев – даже без снятия молота.

Рельсовые копры устанавливаются стационарно на весь период работы, поэтому их применяют при возведении крупных объектов. Если размеры свайного поля не позволяют с одного рельсового пути дотянуться до всех точек расположения свай, то на площадке предусматривают поэтапное или параллельное проведение работ. Одним из вариантов рельсовых копров является мостовой тип установки. В этом случае с обеих сторон вдоль выемки укладываются рельсы по дну или бровкам котлована, а сам «мост» с оборудованием нависает над свайным полем. Такие копры применяются в массовом строительстве жилых и промышленных объектов или в районах с присутствием водонасыщенных грунтов. Рельсовая техника приводятся в движение электродвигателями.

Молоты

Призматические сваи забивают молотами, состоящими из:

ударника – падающей части;
наковальни (шабота) – стационарной части, зафиксированной на оголовке железобетонной сваи;
подъемного устройства для ударника;
направляющей части.

В строительстве используется четыре вида свайных молотов:

механические — металлическая отливка массой не более 5т сбрасывается с определенной высоты на заглубляемую сваю, после чего вновь поднимается вверх;
дизельные – штанговые и трубчатые. Процесс работы основан на сжатии и сгорании топливно-воздушной смеси;
паровоздушные – одиночного или двойного действия. Ударная часть установки перемещается посредством поршневой системы и сжатого воздуха, или пара;
гидравлические – силовое воздействие на железобетонные сваи оказывает боек, совмещенный с поршнем и приводимый в движение за счет перекачивания насосом жидкости.

Виброоборудование

Железобетонные сваи заглубляются вибропогружателями и вибромолотами за счет искусственно вызванных колебаний, направленных вдоль оси фундаментного столба. В результате, сопротивление грунта резко снижается, а свая постепенно занимает требуемое положение. Вибропогружатели оборудуются дебалансными парами, нередко – несколькими. В водонасыщенных песках и супеси они показывают лучшую производительность, по сравнению с молотом, но срок их службы недолог.

Отличием между вибромолотами и вибропогружателями является место размещения дебалансов. В первом случае они располагаются в отдельном корпусе, соединенном с наголовником сваи амортизационными пружинами. Колебания происходят с большой амплитудой, позволяющей бойку выполнять удары по наковальне, насаженной на сваю. Во втором случае, установка с дебалансными парами контактирует непосредственно с наголовником.

Материалы для конструкций

Железобетон — многокомпонентный материал, основными составляющими которого являются бетон и стальная арматура. Параметры их качества определяются особыми требованиями при проектировании к элементам конструкций на месте применения.

Вернуться к оглавлению

Бетон

Формы для заливки бетона с прутьями для передачи предварительного напряжения.

Предварительное напряжение в железобетоне обеспечивается применением тяжелых составов средней плотности от 2200 до 2500 кг/м3, которые имеют классы по прочности на осевое растяжение выше Bt0,8, по прочности от В20 и больше, марки по водонепроницаемости от W2 и выше, по морозостойкости от F50. Требования к продукции гарантируют бетону нормативную прочность не ниже установленной с вероятностью 0,95 (в 95% случаев). Смесь должна набрать возраст не меньше 28 суток до получения материалом предварительных напряжений. На ранних стадиях эксплуатации бетонный камень способен частично утерять напряженное качество за счет общего снижения напряженности стали (до 16%). Коэффициент надежности материала на растяжение и сжатие в предельных состояниях установлен для эксплуатационной пригодности не ниже 1,0.

Вернуться к оглавлению

Арматура

Стальная начинка должна оставаться напряженной в железобетонном изделии на всем интервале эксплуатации, выдерживая без вытяжения длительно приложенные нагрузки. В преднапряженных изделиях из железобетона используется высокопрочная сталь с незначительной текучестью, соответствующей параметрам ползучести бетона.

С целью компенсирования эксплуатационной потери некоторой величины преднапряжения при изготовлении ее значение устанавливают чуть выше, чем предусмотрено строительными требованиями для конструкционного элемента. В продукции применяют горячекатаную упрочненную, холоднодеформированную арматуру, арматурную проволоку (пучки, пакеты, пряди), канаты, сварные каркасы и пр. Поперечное сечение арматуры может быть гладким, периодическим, а укладка проволоки и канатов серповидной и кольцевой.

Сталь должна гарантированно соответствовать установленному классу относительно прочности по преднапряженному растяжению (текучесть металла должна находиться в пределах 0,2% относительного удлинения) с вероятностью от 0,95 и выше. Арматуре необходимо быть пластичной, хладостойкой, свариваемой и пр. Надежное сцепление с бетонной смесью обеспечивается формированием арматурой сложных пространственных поверхностей.

Вернуться к оглавлению

Назначение конструкций

В строительных работах для формирования ж/б каркасов все чаще стали использовать предварительно напряженную арматуру. Особенность ее напряжения в том, что рабочий элемент в начале процесса бетонировки испытывает натяжение в результате электротеплового или механического (домкратного) воздействия. По окончании затвердевания бетонной смеси данное натяжение убирается, из-за чего она, пытаясь вернуть свою исходную форму, передает бетону остаточную силу сжатия.

Такой вид ж/б материалов в сравнении с традиционными способен выдерживать многократно увеличенные нагрузки, обладает повышенной трещиностойкостью и жесткостью. Эти качества позволяют снизить непосредственное сечение каркасов, уменьшив таким образом расходование вспомогательных элементов: арматуры и цементной смеси.

Полученные в результате использования преднапряженной арматуры ж/б брусья, активно задействуются при выпуске комплексных ж/б конструкций для жилищно-гражданского строительного сектора (межэтажные перекрытия, основные части лестничных пролетов, балконов), конструировании водонапорных станций, ж/д шпал, цилиндровых баков, контейнеров для силосования и прочего.

Области использования конструкций

Предварительно напряженный бетон позволяет сократить до 50% расхода арматурной стали.

Преднапряженные изделия используются, когда применение обычного железобетона нецелесообразно (перерасход материалов, рост веса и стоимости, невозможность обеспечить несущую прочность и пр.). Сферами их использования являются гражданское, промышленное, специальное и гидротехническое строительство. Объекты — каркасы и мосты с широкими пролетами, напорные трубопроводы, плотины, водонепроницаемые емкости и пр.

А также из них создают подпорные стены, ограждающие панели, лестничные марши, подкрановые балки, фундаменты, колонны, столбы ЛЭП, каркасы тоннелей, междуэтажные перекрытия и пр. Такая продукция незаменима и при возведении построек в условиях взрыво- и сейсмоопасности. Особенно эффективна она при формировании сборно-монолитных конструкций, когда отдельные преднапряженные сборные элементы соединяются в проектном положении арматурой так, что работают как одно целое.

Вернуться к оглавлению

Штуцерная арматура

Немецкое происхождение термина «штуцер» от глагола stutzen (подрезать, нарезать) выдает даже его звучание. Так из-за наличия нарезного ствола именовали использовавшиеся для вооружения армий вплоть до XIX столетия мушкеты. В современной технике это существительное применяется для определения короткого отрезка трубы (другими словами ─ втулки) с резьбой на обоих концах, служащего для присоединения труб и трубопроводной арматуры к агрегатам, установкам и резервуарам. В штуцерном соединении присоединительный конец арматуры с наружной резьбой посредством накидной гайки подтягивается к трубопроводу. Его используют для арматуры малого и сверхмалого (с номинальным диаметром до 5,0 мм) диаметров. Как правило, это лабораторная или иная специальная арматура. Например, редукторы, устанавливаемые на баллонах со сжатым газом. С помощью штуцерного соединения в трубопроводные сети «вживляются» различные контрольно-измерительные приборы (КИП), монтируются испарители, термостаты, многие виды оборудования, входящие в состав технологических линий химического производства.

Читайте также: