Особенности проектирования предварительно напряженных ЖБК

Под предварительно напряженными понимают железобетонные конструкции, элементы, изделия, в которых предварительно, т. е. в процессе изготовления, искусственно созданы в соответствии с расчетом начальные напряжения растяжения в части или во всей рабочей арматуре и обжатие всего или части бетона.

Обжатие бетона в предварительно напряженных конструкциях на заданную величину осуществляется предварительно натянутой арматурой, стремящейся после отпуска натяжных устройств возвратиться в первоначальное состояние. При этом проскальзывание арматуры в бетоне исключается их взаимным естественным сцеплением, а при недостаточности естественного сцепления - специальной искусственной анкеровкой торцов арматуры в бетоне. Начальное предварительное напряжение арматуры, создаваемое в результате искусственного натяжения арматуры, после отпуска натяжных устройств снижается за счет относительного упругого обжатия бетона. С течением длительного времени потери предварительного напряжения арматуры существенно увеличиваются за счет усадки и ползучести бетона и арматуры, релаксации напряжений арматуры и многих других факторов.

Сущность предварительно напряженных железобетонных конструкций нетрудно проследить, например, посредством сопоставления диаграмм, центральнорастянутых элементов соответственно с напрягаемой и ненапрягаемой арматурой. Арматура, стараясь возвратиться в первоначальное положение, обжимает бетон с напряжением.

Установившееся предварительное напряжение растяжения в арматуре, будет уравновешиваться напряжением предварительного обжатия бетона. С этими предварительными напряжениями в арматуре и в бетоне железобетонный элемент поступает на строительную площадку. В последние годы применение предварительного напряжения стало одним из направлений совершенствования железобетонных конструкций. Оно позволяет уменьшить расход стали до 50% за счет использования арматуры высокой прочности; отдалить момент образования трещин в растянутых зонах элементов; ограничивать ширину их раскрытия; повысить жесткость и уменьшить прогибы; повысить выносливость конструкций при работе на воздействие многократно повторяющихся нагрузок; увеличить срок службы при эксплуатации в агрессивных средах; уменьшить расход бетона и снизить массу конструкций; расширить область применения железобетона, заменяя им дефицитную сталь в таких конструкциях, как напорные трубопроводы, резервуары, шпалы и т. п.

Указанные достоинства настолько значительны, что, несмотря на большую трудоемкость процесса изготовления, усложнение конструкции опалубки, опасность разрушения бетона в момент отпуска натяжных устройств, опасность проскальзывания арматуры вследствие нарушения сцепления с бетоном, предварительно напряженные конструкции выгодны и находят все более широкое применение в строительстве.

Предварительное обжатие конструкций выполняют в основном двумя способами: натяжением арматуры на упоры (до бетонирования) и на бетон (после бетонирования и затвердения бетона). Наибольшее распространение получил способ натяжения арматуры на упоры, потому что он в большинстве случаев оказывается более экономичным при массовом заводском производстве. Этот способ применяют в конструкциях малых и средних размеров, изготовляемых в заводских условиях. Арматуру укладывают в форму, натягивают до заданного напряжения и закрепляют на упорах стенда. После бетонирования и приобретения бетоном передаточной прочности, назначаемой не менее 11 МПа и не менее 50% принятого класса бетона, арматура освобождается от связи с упорами и, стремясь возвратиться к первоначальному состоянию, обжимает бетон.

Передаточная прочность равна кубиковой прочности в момент обжатия бетона. При натяжении на упоры стержней периодического профиля и канатов при достаточно высоком классе бетона (В25 и более) анкеровка арматуры обеспечивается ее сцеплением с бетоном. Высокопрочная проволока класса Вр-П должна закрепляться в бетоне с помощью специальных анкеров — колец с коротышами и т. п.

Устройство анкеров на торцах элемента всегда необходимо при натяжении арматуры на бетон. Типы анкеров весьма разнообразны и выбираются исходя из производственных возможностей, вида арматуры и арматурных изделий. Для стержневой арматуры используют анкеры с обжатыми шайбами, приваренными коротышами, высаженными головками, анкеры в виде гаек, навинчиваемых на нарезной конец стержня, и др. Наиболее рациональными являются анкеры в виде наконечников с обжатыми шайбами, так как при их применении отсутствуют горячие процессы, и прочностные свойства арматуры вблизи анкеров не снижаются за счет ее отжига.

Для предотвращения продольных трещин, раскола и нарушения сцепления арматуры с бетоном при ее отпуске приопорные участки элемента усиливаются путем увеличения их поперечного сечения, устройства поперечной и косвенной арматуры, охватывающей все продольные стержни.

Поиск по сайту: