Предварительно напряжённый железобетон
Предварительно напряжённый железобетон (преднапряжённый железобетон) — это предназначенный для преодоления неспособности бетона сопротивляться значительным растягивающим напряжениям. Конструкции из преднапряженного железобетона по сравнению с не напряженным имеют значительно меньшие прогибы и повышенную трещиностойкость, обладая одинаковой прочностью, что позволяет перекрывать большие пролеты при равном сечении элемента.
При изготовлении железобетона прокладывается арматура из стали с высокой прочностью на растяжение, затем сталь натягивается специальным устройством и укладывается бетонная смесь. После схватывания сила предварительного натяжения освобождённой стальной проволоки или троса передаётся окружающему бетону, так что он оказывается сжатым. Такое создание напряжений сжатия позволяет частично или полностью напряжения от нагрузки.
Способы натяжения арматуры:
- М е х а н и ч е с к и й с п о с о б — н а т я ж е н и е , к а к п р а в и л о , с и с п о л ь з о в а н и е м г и д р а в л и ч е с к и х и л и в и н т о в ы х д о м к р а т о в
- Э л е к т р о т е р м и ч е с к и й с п о с о б н а т я ж е н и я — н а т я ж е н и е с и с п о л ь з о в а н и е м э л е к т р о т о к а д л я р а з о г р е в а а р м а т у р ы, п р и к о т о р о м а р м а т у р а у д л и н я е т с я д о о п р е д е л е н н ы х з н а ч е н и й
- Э л е к т р о т е р м о м е х а н и ч е с к и й — с п о с о б, к о м б и н и р у ю щ и й м е х а н и ч е с к и й и э л е к т р о т е р м и ч е с к и й .
По виду технологии устройства подразделяется на:
Железобетон и железобетонные изделия
... получил практическое применение прогрессивный метод расчёта железобетона на прочность по стадии разрушения, разработанный советскими учё ... размещается в ненапряженных или сжатых местах изделия. Предварительно напряженное армирование. Применяется для производства конструкционных элементов, ... смесью и затвердения бетона арматур освобождается от натяжения, сокращается и увлекает за собой окружающий ее ...
- н а т я ж е н и е н а у п о р ы ( д о у к л а д к и б е т о н а в о п а л у б к у);
- н а т я ж е н и е н а б е т о н ( п о с л е у к л а д к и и н а б о р а п р о ч н о с т и б е т о н а).
Чаще второй метод применяется мостов с большими пролётами, где один пролёт изготавливается в несколько этапов (захваток).
Совмещенные мосты. Метрополитен Москвы
... касается транспортного полотна. Пролетное строение представляет собой балку коробчатого сечения из преднапряженного железобетона. На мосту две полосы шириной 3,5 м для движения автомобилей и одна метровая ... Думы выносится проект сооружения метрополитена ("внеуличных железных дорог большой скорости") в Москве. Автор проекта - инженер Петр Иванович Балинский. Предполагается построить в три очереди ...
Материал из стали (трос или арматура) укладывается в форму для бетонирования в чехле (гофрированная тонкостенная металлическая или пластиковая труба).
После изготовления монолитной конструкции трос (арматуру) специальными механизмами (домкратами) натягивают до определённой степени. После чего в чехол с тросом (арматурой) закачивается жидкий цементный (бетонный) раствор. Таким образом обеспечивается прочное соединение сегментов пролёта моста.
У истоков создания предварительно напряжённого железобетона стояли Эжен Фрейсине (Франция) и Виктор Васильевич Михайлов (Россия).
Предварительно напряжённый железобетон является главным материалом междуэтажных перекрытий высотных зданий и защитных гермооболочек ядерных реакторов, а также колонн и стен зданий повышенной сейсмо и взрывоопасности.
Придавленная, как прессом, весом высокого аттика стена Колизея в Риме является свидетельством того, что еще архитекторы в древнем Риме понимали преимущества преднапряжения каменных конструкций, предназначенных для работы в условиях возможных землетрясений. Из блоков предварительно напряжённого железобетона сделана скульптура «Родина-мать» в Волгограде.
Мировой опыт использования технологии преднапряжения
В мире монолитный железобетон большей частью является предварительно напряженным. В первую очередь, таким способом возводятся большепролетные сооружения, жилые здания, плотины, энергетические комплексы, телебашни и многое другое. Телебашни из монолитного преднапряженного железобетона выглядят особенно эффектно, став достопримечательностями многих стран и городов. Телебашня в Торонто является самым высоким в мире отдельно стоящим железобетонным сооружением. Ее высота 555 м.
Поперечное сечение башни в виде трилистника оказалось весьма удачным для размещения напрягаемой арматуры и бетонирования в скользящей опалубке. Ветровой опрокидывающий момент, на который рассчитана эта башня, составляет почти полмиллиона тоннометров при собственном весе наземной части башни чуть более 60 тыс. т.
В Германии и в Японии из монолитного преднапряженного железобетона широко строятся резервуары яйцевидной формы для очистных сооружений. К настоящему времени такие резервуары возведены суммарной емкостью более 1,2 млн.куб.м. Отдельные сооружения этого типа имеют емкость от 1 до 12 тыс.куб.м.
Проектирование мостов
... Принятая в России стандартная длина балочной конструкции для моста - 42 метра. Разновидность балочных мостов - рамные мосты. Если пролеты балочных мостов закреплены на опорах не жестко (так что вибрация ... уменьшить строительную высоту пролетного строения в пролете, сократить размеры поперечного сечения и в результате снизить расход бетона и стали. Дополнительная экономия может быть получена за ...
За рубежом все более широкое применение находят монолитные перекрытия увеличенного пролета с натяжением арматуры на бетон. Только в США таких конструкций ежегодно возводится более 10 млн.куб.м. Значительный объем таких перекрытий сооружается в Канаде.
В последнее время напрягаемая арматура в монолитных чаще применяется без сцепления с бетоном, т.е. не производится инъецирование каналов, а арматуру от коррозии или защищают специальными защитными оболочками, или обрабатывают антикоррозионными составами. Таким образом возводятся мосты, большепролетные здания, высотные сооружения и другие подобные объекты.
Помимо традиционных строительных целей монолитный предварительно-напряженный железобетон нашел широкое применение для корпусов реакторов и защитных оболочек атомных электростанций. Суммарная мощность АЭС в мире превышает 150 млн. кВт, из них мощность станций, корпуса реакторов и защитные оболочки которых преднапряженного железобетона, составляет почти 40 млн. кВт. Защитные оболочки для реакторов АЭС стали обязательными. Именно отсутствие такой оболочки явилось причиной чернобыльской
Ярким примером строительных возможностей преднапряженного железобетона являются морские платформы для добычи нефти. В мире таких грандиозных сооружений возведено более двух десятков.
Платформа «Тролл»
Построенная в 1995 г. в Норвегии платформа «Тролл» имеет полную высоту 472 м, что в полтора раза выше Эйфелевой башни. Платформа установлена на участке моря с глубиной более 300 м и рассчитана на воздействие ураганного шторма с высотой волны 31,5 м. На ее изготовление было израсходовано 250 тыс.куб.м. высокопрочного бетона, 100 тыс. т обычной стали и 11 тыс. т напрягаемой арматурной стали. Расчетный срок службы платформы 70 лет.
Традиционно обширной областью применения предварительно напряженного железобетона является мостостроение. В США, например, сооружено более 500 тысяч железобетонных мостов с различными пролетами. За последнее время там построено более двух десятков вантовых мостов длиной 600-700 м с центральными пролетами от 192 до 400 м. Из предварительно-напряженного железобетона сооружаются внеклассные мосты, которые строятся по индивидуальным проектам. Мосты пролетом до 50 м возводятся в сборном варианте из железобетонных преднапряженных балок.
Мост «Нормандия»
Достижения в мостостроении из преднапряженного железобетона имеются и в других странах. г. Брисбен, построен балочный мост с центральным пролетом 260 м, наибольшим среди мостов этого типа. Вантовый мост «Баррнос де Луна» в Испании имеет пролет 440, «Анасис» в Канаде — 465, мост в Гонконге — 475 м. Арочный мост в Южной Африке имеет наибольший пролет — 272 м. Мировой рекорд для вантовых мостов принадлежит мосту «Нормандия», где пролет 864 м. Ненамного уступает ему мост «Васко де Гама» в Лиссабоне, Всемирной выставке ЭКСПО-98. Общая протяженность этого мостового перехода превышает 18 км. Основные его несущие конструкции — пилоны и пролетные из бетона с прочностью при сжатии более 60 МПа. Гарантированный срок службы моста 120 лет по критерию долговечности бетона (в России же в последнее время большепролетные мосты чаще строятся из стали).
Арматурная сталь и металлоконструкции
... ГОСТ 2590-88 для обычной точности прокатки. 1.7 Арматурная сталь периодического профиля представляет собой круглые профили с двумя продольными ... 8 мм - по двухзаходной винтовой линии. 1.8 Арматурная сталь класса А-II (А300), изготовленная в обычном исполнении, профилем, ... Черт. 2 1.9 Размеры и предельные отклонения размеров арматурной стали периодического профиля, изготавливаемого по черт. 1а и б, ...
Технология преднапряжения монолитного железобетона в России
В России на долю этих изделий приходится более трети общего производства сборных элементов. За рубежом значительное распространение имеет безопалубочное формование плитных стендах. Там обычной практикой является производство плит пролетом до 17 м, высотой сечения 40 см под нагрузку до 500 кгс/м2. В Финляндии железобетонные многопустотные плиты под такую же нагрузку выпускаются высотой сечения даже 50 см с пролетом до 21 м, то есть применение предварительного напряжения позволяет выпускать сборные элементы качественно иного уровня. Натяжение канатной арматуры на таких стендах, как правило, групповое при мощности домкратов 300-600 т. Сегодня разработаны различные системы без-опалубочного формования на длинных стендах «Спайрол», «Спэнкрит», «Спандек», «Макс Рот», «Партек» и других, отличающиеся высокой производительностью, применяемой арматурой, технологическими требованиями к бетону, формой поперечного сечения панелей и другими параметрами. На стендах длиной до 250 м изготавливают плиту со скоростью до 4 м/мин, по высоте в пакете можно бетонировать 6 плит. Ширина плит достигает 2,4 м, при максимальном пролете 21 м. Только плит «Спэнкрит» применяют в США более 15 млн. м2 ежегодно.
