Предварително напрегнат и конвенционален стоманобетон. Предварително напрегнати стоманобетонни конструкции. Голяма сложност на сградата

Опън бетон

Основата на цимента за предварително напрягане е портланд циментов клинкер (около 2/3 от състава), към който се добавя повече по време на смилането. в сравнение с портландцимента, количеството гипс, както и допълнително високоалуминатни шлаки, които по правило са отпадъци от металургията и промишлеността. Разширяване на обемациментовият камък се дължи на образуването по време на неговата хидратация на калциев хидросулфоалуминат (т.нар. „циментов бацил“), който има обем, по-голям от сумата от обемите на първоначалните компоненти.

Има т.нар свободно разширение, когато циментовият камък, циментът за предварително напрягане и бетонът на негова основа не са възпрепятствани отвън. ограничения под формата на смесени конструктивни елементи (на фуга, шев), армировка, свързана с него чрез свързване или котви, или противодействаща външно. сила При наличието на такива ограничения или влияния възниква свързано разширяване. В този случай циментовият камък или бетонът развива натиск върху препятствието, което се проявява под формата на разширение в шевове и фуги или разтягане на армировката, независимо от нейната посока в бетона.

Свободното разширение се контролира, като правило, само по време на производството на опън цимент, тъй като е по-чувствителен. индикатор, той е 0,2-2,5%. Свързаното разширение се контролира по време на производството на цимент (в циментово-пясъчен разтвор 1: 1), като се фиксира под формата на степен на самонапрежение - NTs-10, NTs-20, NTs-30 и NTs-40 ( съответно собственото напрежение е не по-малко от 0 ,7, 2, 3 и 4 MPa), както и да се определи действителното. клас самонапрягащ се бетон, когато това е предвидено в проекта на конструкцията.

Свързано разширяване в допълнение към енергията St. в цимент и бетон зависи от степента на ограничение на разширението, поради което изпитванията B.n. извършено върху стандартни призмени проби с размери, вариращи от 4 x 4 x 16 cm за цимент до 1 x 10 x 40 cm за бетон, като се използват стандартни динамометри. проводници с подходящ стандартен размер, създаващи в формованите в тях образци еластична устойчивост на разширение, еквивалентна на наличието на 1% надлъжна армировка в образците.

Избор на състава на Б.Н. по отношение на якостта на натиск не се различава от избора на състава на обикновения бетон с помощта на портланд цимент, но консумацията на свързващо вещество може да бъде намалена с почти 10%. Може да се получи бетон от класове B15-B40 и по-високи. При същата якост на натиск на бетона B.n. има якост на опън с 20% по-висока от портланд циментовия бетон. Има редица степени за собствен стрес от Sp0,6 до Sp4 (в MPa).

За да се получи определен проектен клас за самонапрягане, е необходимо да се вземе предвид не само активността на цимента за предварително напрягане по отношение на самонапрягане, но също така и консумацията на свързващо вещество, съотношението вода-цимент и в някои случаи, условията на влажност на втвърдяване.

Предварително напрегнатият бетон се характеризира със степен на водоустойчивост най-малко W12, поради което конструкциите, направени от него, не изискват хидроизолационни устройства и много други. случаи на антикорозия. защита.

Съществува разновидност на Б.н. - бетон с компенсирано свиване, характеризиращ се с това, че при запазване на всички други свойства, степента на самонапрежение в него не е стандартизирана. За производството на такъв бетон обикновено се използва цимент за предварително напрягане от марките NTs-10 или NTs-20. Компенсиран бетон Препоръчително е да се използва свиване вместо конвенционален портланд циментов бетон за почти всички конструкции, което осигурява компенсация за свиване и ще го отмени. последствия както на етапа на производство на конструкции (от образуване на технологични пукнатини), така и по време на работа.

Технологичен Св.Б.Н. са подобни на свойствата на бетона на базата на портландцимент, но на по-високи нива. температури (30 ° C и повече), има тенденция към по-забележимо ускоряване на втвърдяването (увеличаване на якостта) и частично втвърдяване на сместа. Това ви позволява да съкратите продължителността и да намалите температурата на топлинна и влажна обработка на фабрично произведени продукти. Времето за втвърдяване на бетона и разтворите с помощта на цимент за предварително напрягане се регулира в широк диапазон: от ускоряване на втвърдяването до 1-2 минути, което се използва за спиране на течове при ремонт на конструкции под хидростат. налягане, докато втвърдяването се удължи до 2-3 часа (при необходимост и повече, транспортиране на сместа). За целта се добавят ускорители и пластификатори и се използва методът на т.нар. пре-хидратация, частична хидратация, която се състои от предварително смесване (преди смесване) на опън цимент с частично навлажнен агрегат или двустепенно смесване на сместа. Като се вземат предвид характеристиките на B.N., използването му е особено ефективно в конструкции, към които се налагат по-високи изисквания. водоустойчивост и устойчивост на пукнатини (включително при използване на мобилни смеси), специални. В този случай не се изисква хидроизолация. Те са сглобяеми и монолитни капацитивни, подземни конструкцииразграждане предназначение и съединения в тях, напорни и безнапорни тръби, транспорт и съобщения. тунели, безролкови покриви, подови настилки, пътища, летища и пътни мостове, както и основи за изкуства, писти за кънки и ледени полета без шевове или с разширение. разстоянието между тях, елементи на обемно жилищно строителство. Използвайте B.n. за запечатване и защита от източници на радиация. радиация, както и за производство на предварително напрегнати. конструкции за компенсиране на загубите на напрежение от свиване и други видове конструкции и конструкции, вкл. е.-бет. масово произвеждани конструкции, вместо конвенционален бетон, както тежки, така и леки.

Основните предимства на стоманобетона са: висока якост, огнеустойчивост, издръжливост, лекота на оформяне. Бетонна греда (фиг. по-долу), която изпитва напрежение под неутралната ос и компресия над нея по време на огъване, има ниска носеща способност поради слабата якост на опън на бетона. В този случай якостта на бетона в компресираната зона не се използва напълно. В тази връзка неармиран бетон не се препоръчва за използване в конструкции, предназначени за работа на огъване или опън, тъй като размерите на такива елементи биха били прекалено големи.

Бетонните конструкции се използват предимно при работа на натиск (стени, основи, подпорни конструкции, опори и др.) И само понякога при работа на огъване при ниски напрежения на опън, които не надвишават якостта на опън на бетона.

Стоманобетонните конструкции, подсилени в зоната на опън с армировка, имат значително по-голяма носимоспособност. И така, товароносимостта на желязото бетонна греда(фиг. по-долу) с положена отдолу армировка е 10-20 пъти по-голяма от носещата способност на бетонна греда със същите размери. В този случай якостта на бетона в компресираната зона на гредата се използва напълно.

Схеми на работа на елементи под товар

Стоманени пръти, телове, валцувани профили, както и фибростъкло, синтетични материали, дървени блокове, бамбукови стволове.

Конструкциите се подсилват не само при работа на опън и огъване, но и при натиск (фиг. по-горе). Тъй като стоманата има висока якост на опън и натиск, включването й в компресираните елементи значително увеличава тяхната носеща способност. Съвместната работа на материали с различни свойства, като бетон и стомана, се осигурява от следните фактори:

1. адхезия на армировка към бетон, която възниква по време на втвърдяване бетонова смес; благодарение на адхезията и двата материала се деформират заедно;
2. линейни температурни коефициенти на деформация, които са близки по стойност (за бетон 7·10 -6 -10·10 -6 1/deg, за стомана 12·10 -6 1/deg), което елиминира появата на първоначални напрежения в материалите и приплъзване армировка в бетон при температурни промени до 100 °C;
3. надеждна защита на стомана, обвита в плътен бетон от корозия, пряко действие на огън и механични повреди.

Характеристика на стоманобетонните конструкции е възможността за образуване на пукнатини в зоната на опън под действието на външни натоварвания. Отворът на тези пукнатини в много конструкции по време на експлоатация е малък (0,1-0,4 mm) и не причинява корозия на армировката или нарушаване на нормалната работа на конструкцията. Има обаче конструкции и конструкции, в които поради условията на работа е неприемливо образуването на пукнатини (например тръбопроводи под налягане, тави, резервоари и др.) Или трябва да се намали ширината на отвора. В този случай тези зони на елемента, в които се появяват сили на опън под въздействието на експлоатационни натоварвания, се подлагат на интензивно компресиране предварително (преди прилагане на външни натоварвания) чрез предварително опъване на армировката. Такива конструкции се наричат ​​предварително напрегнати. Предварителното компресиране на конструкциите се извършва главно по два начина: чрез опъване на армировката върху ограничители (преди бетониране) и върху бетон (след бетониране).

В първия случай, преди бетонирането на конструкцията, армировката се опъва и закрепва към ограничителите или краищата на формата (фиг. по-долу). След това елементът се бетонира. След като бетонът придобие необходимата якост, за да издържи на силите на предварителен натиск (преносна якост), армировката се освобождава от ограничителите и тя, опитвайки се да се съкрати, компресира бетона. Прехвърлянето на сила върху бетона се осъществява поради сцеплението между армировката и бетона, както и чрез специални анкерни устройства, разположени в бетона на конструкцията, ако сцеплението е недостатъчно.

Във втория случай първо се изработва бетонен или леко армиран елемент с канали или жлебове (фиг. по-долу). Когато бетонът достигне необходимата якост на пренасяне, армировката се вкарва в каналите (жлебовете), опъва се с опъващо устройство, опряно в края на елемента, и се анкерира. Така бетонът се компресира. За създаване на адхезия между армировка и бетон, цимент или циментово-пясъчен разтвор. Ако напрегнатата армировка е разположена върху външна повърхностелемент (пръстенообразни фитинги на тръбопроводи, резервоари и др.), След това навиването му с едновременно компресиране на бетон се извършва с помощта на специални машини за навиване. След опъване на армировката, тя се нанася върху повърхността на елемента с торкрет бетон. защитен слойбетон. Армировката може да бъде опъната чрез механични, електротермични, комбинирани и физико-химични методи.

Методи за създаване на предварително напрежение

а - напрежение на ограничителите; b - напрежение върху бетон; I - опъване на армировка и бетониране на елемента; II, IV - готов артикул; III - елемент по време на опъване на армировка; 1 - акцент; 2 - жак; 3 - котва

При механичния метод армировката се опъва хидравлично или винтови крикове, навиващи машини и други механизми. При електротермичния метод армировката се нагрява токов удардо 300-350 °C, поставя се във форма и се закрепва на ограничители. По време на процеса на охлаждане армировката се скъсява и получава предварителни напрежения на опън. Комбинираният метод на напрежение съчетава електротермични и механични методиопъването на армировката се извършва едновременно. При физико-химичния метод опънът на армировката се постига в резултат на разширението на бетон, приготвен със специален опън цимент (NC) по време на хидротермичната му обработка.

Армировката, вложена в бетона, предотвратява увеличаването на обема му и се разтяга, а в бетона възникват напрежения на натиск. Армировката се опъва върху ограничителите по механичен, електротермичен или комбиниран начин, а върху бетон - само механично.

Основното предимство на предварително напрегнатите конструкции е тяхната висока устойчивост на пукнатини. При натоварване на предварително напрегнат елемент с външен товар в бетона на зоната на опън, предварително създадените напрежения на натиск се погасяват и едва след това възникват напрежения на опън. Колкото по-висока е якостта на бетона и стоманата, толкова по-голяма е предварителната компресия, която може да се създаде в елемента.

Използването на материали с висока якост позволява да се намали консумацията на армировка с 30-70% в сравнение с ненапрегнатия стоманобетон. Разходът на бетон и теглото на конструкцията също са намалени. В допълнение, високата устойчивост на пукнатини на предварително напрегнатите конструкции повишава тяхната твърдост, водоустойчивост, устойчивост на замръзване, устойчивост на динамични натоварвания и издръжливост.

Недостатъците на предварително напрегнатия стоманобетон включват факта, че процесът е много трудоемък за производството на конструкции. Освен това има нужда от използване на специално оборудване и висококвалифицирани работници.

Напрегнато-деформираните състояния на предварително напрегнатите елементи след образуване на пукнатини в бетона на зоната на опън са подобни на елементите без предварително напрежение.

Стоманобетонни конструкции - основа модерно строителство. Те обаче имат значителни недостатъци, свързани предимно с недостатъчна товароносимост и образуване на пукнатини в камъка при експлоатационни натоварвания. Подобренията в технологията за производство на бетонови изделия и стоманена армировка доведоха до създаването на предварително напрегнат стоманобетон, който има редица предимства.

Определение

Предварително напрегнати стоманобетонни конструкции- строителни продукти, чийто бетон на етапа на създаване принудително получава първоначалното изчислено напрежение на натиск. Създава се поради предварителното образуване на напрежение на опън при работеща високоякостна армировка и нейното компресиране на бетон в онези зони, които ще изпитат напрежение (огъване) по време на работа. Когато се компресира, армировката не се плъзга, тъй като е залепена за материала или се държи чрез анкериране на армировката в краищата на продуктите. По този начин напрежението на опън, което стоманобетонната композиция придобива с помощта на армировката, балансира напрежението на предварителната компресия на камъка.

Предимства

Предварително напрегнатият стоманобетон дългосрочно забавя времето, в което започват да се образуват пукнатини в продуктите, работещи на деформация, и намалява дълбочината на отварянето им. В същото време продуктите придобиват повишена твърдост, без да намаляват якостта.

Предварително напрегнати стоманобетонни гредиса склонни да работят добре при компресия и деформация, като имат еднаква якост по дължината, което ви позволява да увеличите ширината на покритите участъци. При такива конструкции размерите са намалени напречно сечениеВ резултат на това обемът и теглото на съставните елементи намаляват (с 20–30%), както и консумацията на цимент. По-рационалното използване на свойствата на стоманата позволява да се намали стоманата (прът и тел) с до 50%, особено от класове с висока якост (A-IV и по-високи), които имат значителна якост на опън. Химическата неутралност на бетона към стоманата помага за защита на армировката от корозия. В същото време повишената устойчивост на пукнатини предпазва напрегнатата армировка от ръжда в конструкции, които са под постоянно наляганевода, други течности, газове.

Напрегнатата армировка, която компресира бетона на монтажните единици, осигурява тяхното практично свързване, като значително намалява разхода на метал в ставите. Сглобяеми и сглобяеми монолитни изделия от стоманобетонни напрегнати конструкции могат да се състоят от допиращи се части със същото напречно сечение, които по ръбовете са направени от ненапрегнат лек (тежък) бетон, а натовареният фрагмент е предварително напрегнат стоманобетон. Такива продукти имат повишена издръжливост, компенсирайки повтарящи се динамични въздействия.

Това свойство ви позволява да смекчите промените в напрежението в бетона и армировката, причинени от колебанията във външните натоварвания. Повишената сеизмична устойчивост на сградите се повишава поради високата структурна стабилност на предварително напрегнатия стоманобетон, компресиращ отделните им фрагменти. Предварително напрегнатата конструкция осигурява по-голяма безопасност, тъй като нейното разрушаване е предшествано от екстремно огъване, сигнализиращо, че конструкцията е изчерпала своята здравина.

недостатъци

Състоянието на предварително напрежение в материала се постига чрез специално оборудване, прецизни изчисления, трудоемко проектиране и скъпо производство. Продуктите изискват внимателно съхранение, транспортиране и монтаж, които не ги карат да станат опасни дори преди употреба.

Концентрираните натоварвания могат да допринесат за образуването на надлъжни пукнатини, които намаляват носещата способност. Грешките в дизайна и технологията на производство могат да доведат до пълно унищожаване на създаденото стоманобетонен продуктна хелинга. Предварително напрегнатите конструкции изискват металоемък кофраж с повишена якост и повишена консумация на стомана за вградени части и армировка.

Големите стойности на звуко- и топлопроводимост изискват поставянето на компенсиращи материали в тялото на камъка. Такива стоманобетонни конструкции осигуряват по-нисък праг на огнеустойчивост (поради по-ниската критична температура на нагряване на предварително напрегната армировъчна стомана) в сравнение с конвенционалния стоманобетон. При предварително напрежение бетонна конструкцияИзлужването, разтворите на киселини и сулфати, соли, водещи до корозия на циментов камък, отваряне на пукнатини и корозия на армировката, са критично засегнати. Това може да доведе до рязък спад носимоспособностстомана и внезапно крехко счупване. Също така, недостатъците включват значителното тегло на продуктите.

Материали за конструкции

Стоманобетонът е многокомпонентен материал, чиито основни компоненти са бетон и стоманена армировка. Качествените им параметри се определят от специалните изисквания за проектиране на конструктивните елементи на мястото на приложение.

Бетон

Предварителното напрежение в стоманобетон се осигурява чрез използването на тежки състави със средна плътност от 2200 до 2500 kg/m3, които имат класове на якост на аксиален опън по-високи от Bt0.8, класове на якост от B20 и по-високи, степени на водоустойчивост от W2 и по-високи, класове на устойчивост на замръзване от F50 . Изискванията към продукта гарантират стандартна якост на бетона не по-ниска от установената с вероятност 0,95 (в 95% от случаите). Сместа трябва да старее най-малко 28 дни, преди материалът да получи предварително напрежение. На ранни стадииПо време на работа бетонният камък може частично да загуби качеството си на опън поради общо намаляване на якостта на опън на стоманата (до 16%). Коефициент на надеждност на материала при опън и компресия гранични състояниянастройка за работоспособност да бъде поне 1.0.

Под предварително напрегнати имаме предвид стоманобетонни конструкции, елементи, продукти, в които първоначалните напрежения на опън в част или цялата работна армировка и компресия на целия или част от бетона са предварително, т.е. по време на производствения процес, изкуствено създадени в съответствие с изчисление.

Компресирането на бетона в предварително напрегнатите конструкции до определено количество се извършва от предварително напрегната армировка, която се стреми да устройства за опъванесе върне в първоначалното си състояние (фиг. 14). В този случай приплъзването на армировката в бетона се елиминира чрез взаимното им естествено сцепление, а ако естественото сцепление е недостатъчно, чрез специално изкуствено закрепване на краищата на армировката в бетона. Първоначалното предварително напрежение на армировката, създадено в резултат на изкуствено опъване на армировката, след освобождаване на опъващите устройства се намалява поради относителната еластична компресия на бетона.

За дълъг период от време загубата на предварително напрежение на армировката се увеличава значително поради свиване и пълзене на бетона и армировката, релаксация на напреженията на армировката и много други фактори.

Същността на предварително напрегнатите стоманобетонни конструкции може лесно да се проследи, например, чрез сравняване на диаграми на централно опънати елементи, съответно с предварително напрегната и ненапрегната армировка (фиг. 15). Армировката, опитвайки се да се върне в първоначалното си положение, притиска бетона с напрежение (фиг. 15, b).

В този случай образецът (фиг. 15, c) ще се свие с размера на еластичната компресия на бетона (за по-голяма яснота приемаме, че загубата на предварително напрежение на армировката от свиване и пълзене на бетона, пълзене на армировката, релаксацията на напрежението на стоманата все още не е имала време да се прояви).

Установеното предварително напрежение на опън в армировката (фиг. 15, а, точка 2) ще се балансира от напрежението преди натиск на бетона (фиг. 15, б и в).

С тези предварителни напрежения в армировката и в бетона стоманобетонният елемент (виж фиг. 15, в) пристига на строителната площадка.

Нека помислим фундаментална разликапредварително напрегнати конструкции от конструкции без предварително напрягане.

Още преди приложението външно натоварванев армировката на предварително напрегнатите конструкции действат значителни предварителни напрежения на опън (виж фиг. 15, а, точка 2), компресиращи бетона на елементите (виж фиг. 15, б и в).

Външна сила на опън н(фиг. 15, г) предизвиква относително удължение на предварително напрегнатия елемент. В резултат на това предварителното компресиране на бетона ще бъде потушено.

С увеличаване на външното натоварване н e ще се увеличи до стойността на еластичната компресия на бетона.

При големината на външната сила Н,равна на силата на предварително напрягане на армировката (фиг. 15, d), предварителната компресия на бетона е напълно изгасена. При по-нататъшно увеличаване на външното натоварване в бетона ще се появят напрежения на опън, които ще се увеличат до проектното съпротивление (якост на опън на бетона) (фиг. 15, д), точно както при стоманобетонните елементи (виж фиг. 15 , а, крива III ), без предварително напрежение. Веднага щом относителното удължение на бетона достигне максималната си стойност, в предварително напрегнатия елемент ще се появи пукнатина, както в стоманобетонен елемент без предварително напрежение.

Следователно устойчивостта на пукнатини на предварително напрегнати конструкции е 2...3 пъти по-голяма от устойчивостта на пукнатини на стоманобетонни конструкции без предварително напрежение. Това се дължи на факта, че предварителното компресиране на бетона чрез армировка значително надвишава крайната деформация на опън на бетона. Точка 9 характеризира образуването на пукнатини в стоманобетонни конструкции, а точката 11 - впредварително напрегнати конструкции.

Колкото по-високо е напрежението на армировката и колкото по-силно е натискането на бетона, толкова по-малък парцел 12... 13, върху които се образуват и отварят пукнатини. Когато точките съвпадат 12 И 13 пукнатини не се образуват в предварително напрегнатия елемент, докато армировката не се счупи. При разтягане на стоманобетонен елемент бетонът може да се деформира заедно с армировката само в рамките на сечението 0...9 (виж фиг. 15, а) и в целия участък 9...13 и тогава в него се образуват нови пукнатини и се отварят стари.

Силата на предварително напрегнатите конструкции не зависи от стойностите на предварителното напрежение на армировката. Ето защо изчисляването на якостта на всички предварително напрегнати конструкции не се различава от изчисляването на якостта на стоманобетонни конструкции без предварително напрягане.

Всичко по-горе ни позволява да заключим, че естеството на предварително напрегнатите конструкции е същото като това на стоманобетонните конструкции без предварително напрягане. Създаването на предварителни напрежения на опън в армировката и компресията на бетона преди прилагането на експлоатационни натоварвания не оказва значително влияние върху основните физични и механични свойства на стоманобетона.

Предварително напрегнатите конструкции са общ изгледстоманобетонни конструкции, а стоманобетонните конструкции без предварително напрягане са само частният им случай. Трябва да се има предвид, че предварителното компресиране на бетона значително увеличава устойчивостта на пукнатини на наклонените участъци и границата на повторното армиране и може значително да намали якостта на компресираната зона на участъка.

Предимства.

В предварително напрегнатите конструкции е възможно да се използва високоикономична високоякостна армировка от пръти и армировка от високоякостна тел, което позволява средно да се намали консумацията на дефицитна стомана в строителството с до 50%. Предварителното компресиране на зоните на опън на бетона значително забавя образуването на пукнатини в зоните на опън на елементите, ограничава ширината на отвора им и повишава твърдостта на елементите, практически без да засяга тяхната здравина.

Предварително напрегнатите конструкции често се оказват икономични за сгради и конструкции с такива разстояния, натоварвания и експлоатационни условия, при които използването на стоманобетонни конструкции без предварително напрягане е технически невъзможно или причинява прекомерно голям преразход на бетон и стомана, за да се осигури необходимата твърдост и натоварване -носеща способност на конструкциите. Използването на предварително напрягане позволява най-ефективно да се направят фугите на сглобяемите конструктивни елементи, като се кримпват с армировка за предварително напрягане. В същото време консумацията на допълнителен метал в ставите е значително намалена или необходимостта от използването му е напълно елиминирана.

Предварителното напрягане дава възможност за по-голямо използване на сглобяеми и сглобяеми композитни поточни конструкции, при които бетон с висока якост се използва само в сглобяеми предварително напрегнати елементи, а основната или значителна част от конструкцията е направена от тежък или лек бетон, който не е предварително напрегнат.

Предварителното напрягане, което повишава устойчивостта на конструкциите срещу образуване на пукнатини, увеличава тяхната издръжливост при многократни натоварвания. Това се обяснява с намаляване на разликата в напрежението в армировката и бетона, причинено от промяна в големината на външното натоварване. Правилно проектираните предварително напрегнати конструкции са безопасни в експлоатация, тъй като показват значителни деформации преди повреда, предупреждавайки за аварийното състояние на конструкциите.

С увеличаване на процента на армировка, сеизмичната устойчивост на предварително напрегнатите конструкции в много случаи се увеличава (особено когато Т-образни сеченияс рафт в компресирани зони и лек бетон). Това се обяснява с факта, че поради използването на по-здрави и по-леки материали сеченията на предварително напрегнатите конструкции в повечето случаи са по-малки в сравнение със стоманобетонните конструкции без предварително напрягане със същата товароносимост и следователно по-гъвкави и по-леки. Увеличаването на сеизмичната устойчивост се улеснява и от пространствената работа на сградите и конструкциите като цяло, получена чрез компресиране на отделните им части с предварително напрегната армировка. Най-устойчиви на земетресение са напрегнати конструкции, които имат значително превишаване на носещата способност над границата на устойчивост на пукнатини.

недостатъци.

Стоманобетонните конструкции с предварително напрегната армировка имат следните основни недостатъци.

Предварително напрегнатите конструкции се характеризират с повишена трудоемкост при проектиране и производство. Те изискват по-голямо внимание при изчисляване и проектиране, по време на производство, съхранение, транспортиране и монтаж, тъй като дори преди да бъдат приложени външни натоварвания, в сеченията на техните елементи могат да възникнат недопустими напрежения на натиск или опън, което може да доведе до аварийно състояние. Например, в краищата на предварително напрегнати конструкции, при концентрирано и неравномерно прилагане на натискни сили, могат да се появят надлъжни пукнатини, които значително намаляват тяхната носеща способност. Ако не вземете предвид специфични особеностисъздавайки предварително напрежение, тогава условията на работа при натоварване на цялата конструкция или отделните й части могат да се влошат.

Големите сили, предавани от напрегнатата армировка към бетона на конструкцията в момента на освобождаване на опъващите устройства, могат да доведат до нейното пълно разрушаване в процеса на компресия или локално увреждане, до приплъзване на напрегнатата армировка поради нарушаване на нейната адхезия към бетона. Следователно стандартите изискват задължителенвнимателно проверете здравината на предварително напрегнатите конструкции по време на етапа на компресия, по време на съхранение, транспортиране и монтаж и изпълнете предписаните изисквания за проектиране. Предварително напрегнатите конструкции изискват по-голяма сложност и увеличен разход на метал за кофраж, трудоемка армировка и увеличен разход на метал за вградени части и монтажни елементи.

Поради използването на материали с повишена якост, масата на предварително напрегнатите конструкции се оказва значително по-малка от масата на стоманобетонните конструкции без предварително напрягане, но остава по-висока от масата на метала и особено дървени конструкции. Широко разпространено въвеждане в практиката на изграждане на конструкции от леки и клетъчен бетон, армирана циментова, ажурна тънкостенна пространствена, мрежеста и висящи конструкциидава възможност значително да се доближи масата на предварително напрегнатите конструкции до масата на металните конструкции.

Високата топло- и звукопроводимост на стоманобетона изисква по-сложна конструкция и допълнителна употребауплътнения от топло- и звукоизолиращи материали.

Укрепването на предварително напрегнати конструкции не е по-трудно от укрепването на стоманобетонни конструкции, но много по-трудно от укрепването на стоманени и особено дървени конструкции. Работата по укрепване на предварително напрегнати конструкции е много сложна, трудоемка и скъпа.

Предварително напрегнатите конструкции са огнеупорни, но тяхната огнеустойчивост е по-ниска от огнеустойчивостта на стоманобетонните конструкции без предварително напрягане. Това се дължи на факта, че критичните температури, до които предварително напрегнатата армировка може да бъде безопасно нагрята, са по-ниски в сравнение с ненапрегнатата армировка. Например, якостта на тел с висока якост, подложена на студена обработка (закалена), започвайки от температура 200 ° C, значително намалява и при 600 ° C е около 2/3 от първоначалната якост. Армировката с периодичен профил, укрепена чрез изтегляне, губи втвърдяване при температури над 400 °C. По този начин, в случай на пожар, огнеустойчивостта на предварително напрегнатите конструкции ще бъде осигурена, ако критичната температура за от този типфитинги. Това може да се постигне само чрез увеличаване на защитния слой на бетона.

Стандартите позволяват използването на предварително напрегнати конструкции от тежък и лек бетон с циментово свързващо вещество при систематично периодично излагане на повишени температури (температурата на нагряване не трябва да се променя повече от веднъж на ден с 30°C и веднъж седмично със 100°C) и стационарно излагане на технологични температури до 200°C С. При високи температури се препоръчва използването на топлоустойчив стоманобетон.

Предварително напрегнатите конструкции се характеризират с недостатъчно устойчивост на корозия.

Корозията на циментовия камък в бетона може да възникне поради:

1) излугване на вар от него с меки води, което води до образуване на бели петна по повърхността на бетона („бяла смърт“ на бетона);

2) образуването на разтворими и водни продукти, свързани с метаболитни реакции, когато разтвори на киселини и някои соли действат върху бетона;

3) образуването на кристализиращи соли в порите и капилярите на бетонни елементи, например под действието на сулфатни разтвори, което води до напукване на елементите (циментов бацил). И трите вида корозия на циментов камък намаляват защитните свойства на бетона по отношение на армировката и могат да причинят опасна корозия на армировката.

Корозията на армировката може да възникне и поради недостатъчно съдържание на цимент в бетона, наличието на вредни добавки в него (например, готварска сол), отваряне на пукнатини повече от 0,4 mm, недостатъчна дебелина на защитния слой, ниска плътност на бетона. Корозионните повреди рязко намаляват носещата способност и пластичните свойства на високоякостната армировка, причиняват напукване на термично укрепената армировка, което причинява внезапно крехко разрушаване на предварително напрегнати конструкции.

Основните мерки за защита на стоманобетон от корозия са следните:

Предотвратяване образуването на пукнатини или ограничаване на отварянето им;

Ограничаване на степента на агресивност на околната среда;

Използването на плътен и водоустойчив бетон с помощта на специални сулфатоустойчиви цименти;

Защита на повърхности с различни полимерни материали, киселиноустойчива мазилка, керамична облицовка, залепване и намазване на изолации;

Свръхконсумация на фитинги до 10...20%; увеличаване на защитния слой на бетона до 25 mm.

Маслото и неговите отпадъчни води намаляват якостта на опън, натиск на бетона и адхезията към армировката, в резултат на което бетонът става пропусклив за течности.

Растителните и животинските масла и мазнини, особено гранясалите, съдържат мастна киселина, който осапунява варовика от бетон и образува варовиков сапун, който разрушава бетона.

Захарта, сиропите и меласата образуват разтворими соли с вар - захарати, които бързо разрушават пресния бетон.

Самите алкохоли не са вредни, но извличайки вода от бетона, те го изсушават и спират процеса на втвърдяване. Изброените основни недостатъци на стоманобетонните конструкции са незначителни в сравнение с множеството им основни предимства. Отрицателното въздействие на много недостатъци може да бъде значително намалено чрез висококачествено проектиране, производство, монтаж и експлоатация на стоманобетонни конструкции.

Ето защо, въпреки разказразвитие (~ 135 години), те станаха широко разпространени в строителството на най-важните и уникални сгради и съоръжения. Няма площ капитално строителство, в които съвременните стоманобетонни конструкции, особено предварително напрегнати, не могат да бъдат успешно използвани. При правилна работастоманобетонните конструкции могат да служат дълго време, без да намаляват тяхната носеща способност, тъй като силата на бетона се увеличава с времето и надеждно защитава армировката от корозия.

Страница 2 от 3

Предварително напрегнат бетон в мостови конструкции

В стоманобетон без предварително напряганепри правилно проектиране и производство на конструкции е възможно да се предотврати отварянето на пукнатини до граница, която е опасна от гледна точка на корозията на армировката и бетона, ако се използва стоманена армировка клас A-I- А-III. Целесъобразното използване на армировка с по-висока якост в стоманобетон без предварително напрягане е невъзможно поради появата на недопустими отварящи се пукнатини дори при експлоатационно натоварване, въпреки увеличаването на адхезията на армировката към бетона чрез използване на периодични профилни пръти.

За да получите икономична конструкция без пукнатини или с пукнатини с ограничено отваряне при използване на армировка с висока якост, използвайте предварително напрегнат бетон.

Идеята на предварително напрегнатия стоманобетон е, че по време на производството се създава най-рационалното състояние на напрежение в конструкцията. Има основно два метода за създаване на предварително напрежение в конструкцията: опъване на армировка върху бетон и опъване на армировка върху ограничители.

За елементите на огъване е най-препоръчително да се създават неравномерно разпределени предварителни напрежения в сечението, така че максималните напрежения на натиск да са в най-разтегнатите зони. външни силичасти от конструкцията. За да направите това, предварително напрегнатата армировка се поставя ексцентрично. От действието на силата на предварителното напрежение в сечението възниква ексцентрична компресия и в допълнение към силата на натиск в сечението действа огъващ момент, противоположен по знак на момента от външното натоварване. При изработката елементът получава огъване, противоположно на огъването от външното натоварване, като за целта напрегнатата армировка се поставя в напречното сечение близо до най-разтегнатото влакно. По този начин предварително напрегнатата армировка изпълнява две функции: по време на експлоатацията на конструкцията създава напрежения на натиск в бетона, предотвратявайки появата на пукнатини и при натоварвания, близки до разрушителните, когато зоната на опън на бетона се пресича от пукнатини, възприема сили на опън , като армировка в ненапрегнати елементи.

Предварителното напрягане е създадено, за да елиминира или намали не само основните напрежения на опън в участъци, перпендикулярни на оста на елемента, но и основните напрежения на опън, особено когато се използва, заедно с надлъжна армировка, също напречна или наклонена предварително напрегната армировка. Предварителното напрягане също предотвратява появата на локални напрежения на опън.

В бетона може да се създаде едноосно, двуосно или триосово напрегнато състояние. Размерите на напречното сечение на компресираните елементи могат да бъдат значително намалени, ако се приложи напречно компресиране в две посоки, например чрез навиване на спирала от високоякостна жила под напрежение върху бетонна сърцевина (индиректно напрегната армировка). Възможно е да се създаде хоризонтално напречно предварително напрежение в плочата от сглобяеми участъци, като същевременно се съединят гредите в една конструкция.

Напрегнатото състояние на даден елемент може да се регулира в широки граници, създавайки изкуствени полета на напрежение, които са благоприятни за конструкцията, целесъобразно определяйки величината, посоката и точките на приложение на силите на предварително напрягане.

Поради това е препоръчително да се използва предварително напрегнат стоманобетон при огъване, опън и ексцентрично опънати елементи, както и при ексцентрично компресирани елементи с голям ексцентрицитет на натискната сила. В компресираните елементи предварителното напрежение може да се създаде в индиректна армировка.

Предварително напрегнатите мостови конструкции имат предимства пред ненапрегнатите стоманобетонни конструкции. Те включват, на първо място, икономии на метал (необходими са 1,5-2,5 пъти по-малко), постигнати главно чрез използването на армировка с висока якост. Наред с пестенето на метал, консумацията на бетон се намалява чрез намаляване на основните напрежения на опън. В резултат на това в някои случаи се намалява теглото на частите от конструкцията и се улеснява транспортирането и монтажа на сглобяемите конструкции.

Предварително напрегнатата армировка позволява използването на гофрирани съединения в сглобяеми конструкции, което спестява метал, използван за вградени части, и подобрява качеството на съединенията. Само при използване на предварително напрегната армировка става възможна употребатакива прогресивни методи за изграждане на стоманобетонни мостове като окачено бетониране и окачен монтаж, които осигуряват рязко намаляване на интензивността на труда и намаляване на времето за строителство. Въпреки това, в греди конструкциипредназначени да изключат напрежението в бетона при експлоатационно натоварване, е необходимо увеличаване на размерите долен коланза възприемане на сили на предварително напрягане. Трябва да се помни, че високите предварителни напрежения в бетона могат да доведат до появата на пукнатини в него, насочени по силата на компресия. Следователно предварителното напрягане трябва да се прилага внимателно, без ненужно пренапрягане на бетона.

Изглежда препоръчително в някои случаи да не се изисква изключване на проектните напрежения на опън в бетона. Предварителното напрежение може да се настрои по такъв начин, че да се гарантира липсата на пукнатини, които са опасни по отношение на корозията на армировката (непълно компресиране на бетона).

Технология на производство предварително напрегнати мостови конструкциипо-трудно от конструкции без предварително напрягане, тъй като изисква специално оборудване за опъване на армировката и квалифициран персонал за поддръжка. Този недостатък се компенсира от развитието на производствена база за производство на елементи от мостови конструкции с предварително напрягане, създаването на високопроизводително оборудване и подобряването на технологията за производство на конструкции и монтаж на предварително напрегнати стоманобетонни мостове.