Преднапряженный железобетон что это

Преднапряжение бетона

Преднапряженный бетон относится к категории строительных материалов, которые предназначаются для преодоления неспособности обычных бетонов к сопротивлению усилиям растягивающего напряжения. Конструкции из него, по сравнению с ненапряженными, обладают значительно меньшими прогибами и повышенной устойчивостью к образованию трещин. При этом железобетон обладает одинаковой прочностью, за счет чего можно перекрывать большие пролеты при аналогичном сечении элементов.

При натяжении на бетон используется стальная арматура, обладающая высокой прочностью на растяжение. Она натягивается при помощи специальных устройств, а затем происходит укладка бетонной смеси. После схватывания усилия преднатяжения освобожденных арматурных элементов или канатов передаются окружающему бетону, который оказывается сжатым. Это дает возможность полностью или частично устранить растягивающие напряжения от различных эксплуатационных нагрузок.

Предварительно напряженный бетон изготавливается с натяжением арматуры следующими способами: механическим, электротермическим и электротермомеханическим (комбинированным).

Первый метод предполагает применение домкратов, как правило, гидравлического или винтового типа. Электротермический способ заключается в натяжении на бетон с использованием нагрева при помощи электрического тока, после чего арматура удлиняется до необходимых значений. Укорачиваясь, она обжимает бетон, армируя конструкцию. Комбинированный способ предполагает объединение первых двух методик.

Технологии создания преднапряженного бетона

Выделяют следующие технологии:

Чаще всего второй вариант используется во время возведения большепролетных мостов, где один пролет изготавливается за несколько этапов (захваток). При натяжении на бетон материалы из стали (тросы или арматура) укладываются в форму для бетонирования в канатообразователи, которые представляют собой гофрированные тонкостенные трубы из пластика или металла.

После изготовления монолитной конструкции из железобетона трос при помощи специальных механизмов (домкратов) натягивается до достижения определенных значений. Затем в канатообразователи с тросами закачивают жидкий цементный раствор. Таким образом, создается высокопрочное соединение сегментов пролетов.

В то время как натяжение на упоры предполагает применение натянутой арматуры исключительно прямолинейной формы, натяжение на бетон позволяет работать с арматурами сложных форм. За счет этого существенно увеличивается технико-экономическая эффективность армирования. К примеру, в мостах такие элементы поднимаются внутри несущих балок из железобетона на участках, расположенных над опорами-«быками». Это дает возможность более эффективно предотвращать риски прогибов.

Преимущества и недостатки преднапряженного железобетона

Преднапряженный железобетон устанавливается в строительные конструкции уже в напряженном на сжатие состоянии. Он обладает рядом преимуществ:

Среди недостатков натяжения на бетон можно выделить высокую трудоемкость и сложность работ, что обусловлено необходимостью особо тщательных расчетов. Также конструкции из преднапряженного железобетона обладают низкой огнестойкостью.

Источник

Что такое предварительно напряженные железобетонные конструкции: преимущества и недостатки

Преднапряженный бетон относится к категории строительных материалов, для производства которого применяется стальная арматура высокой прочности и бетонная смесь. Благодаря особой технологии производства он сопротивляется значительному растягивающему напряжению. Преднапряженный железобетон характеризуется прочностью и повышенной трещиностойкостью.

Определение

Предварительно напряженными железобетонными конструкциями называют стройматериал, во время производства которого бетон поддается начальной расчетной напряженностью сжатия. Во время изготовления материала предварительно формируется напряжение растяжения в стальной арматуре, которая характеризуется высоким уровнем прочности. Она используется для обжатия бетона на участках, которые будут поддаваться напряжению во время эксплуатации.

При сжатии не наблюдается проскальзывания арматуры, так как она скрепляется с материалом и в торце имеет анкерное закрепление. Железобетонный состав армируется, что позволяет уравновесить напряженность. Если в процессе эксплуатации на стройматериал воздействуют полезные нагрузки, то это не приводит к образованию трещин, что продляет срок его службы.

Преимущества

Недостатки

Для того чтобы обеспечить предварительное напряжение железобетонных конструкций, нужно использовать специальное оборудование. Продукция нуждается в бережном хранении, правильной транспортировке и профессиональном монтаже. Это не приведет к аварийному состоянию строительного материала еще до его эксплуатации.

Продольное растягивающее усилие приведет к появлению трещин, которые снизят несущую способность.

Для обеспечения прочности на осевое растяжение нужно использовать металлоемкую опалубку. Это увеличивает расход стали.

Для того чтобы обеспечить тепло- и звукопроводность, нужно использовать компенсирующие материалы. Такие конструкции характеризуются более низким порогом огнестойкости.

В соответствии с сущностью предварительно напряженного железобетона можно сделать выводы, что он не переносит воздействие щелочей, солей, кислот и т.д. При этом наблюдается снижение несущей способности изделий, а также их разрушение. Недостатком конструкции является их внушительный вес.

Материалы для конструкций

Железобетон относится к категории многокомпонентных строительных материалов. Он состоит из бетона и стальной арматуры. Во время проектирования железобетона определяются параметры качества материалов в соответствии со стандартами ГОСТ.

Бетон

Смесь настаивается не менее 28 дней, что позволит получить предварительное напряжение материала. На начальном этапе эксплуатации может наблюдаться частичная утрата напряженного качества бетоном, что объясняется снижением напряженности стальных элементов. Определение нормального сечения железобетонного элемента осуществляется в соответствии с проектом и требованиями дальнейшей эксплуатации.

Арматура

Стальная арматура должна быть напряженной и стойкой к растяжению в процессе всего срока эксплуатации. Она способна выдерживать нагрузки длительное время, что исключит возможность раскрытия трещин на бетоне. Для производства стройматериала применяют высокопрочную сталь, которая имеет незначительную текучесть. Расчетные характеристики стали должны полностью соответствовать ползучести бетона.

Изготовление железобетонных конструкций проводится с использованием арматурной проволоки:

Железобетонные конструкции изготавливаются с использованием холоднодеформированной, горячекатаной упрочненной арматуры, сварных каркасов, канатов. Площадь сечения арматуры напрямую зависит от размеров готового железобетонного изделия. Проволока и канаты имеют серповидное и кольцевое сечение, а арматура – гладкое и периодическое. Сталь должна иметь соответствующую поперечную силу. Текучесть металла по отношению к удлинению должна составлять 0,2 процента.

В соответствии с параметрами растянутого волокна класс прочности арматуры должен быть 0,95 и больше. Она должна характеризоваться холодостойкостью и пластичностью. Оптимальное усилие в напрягаемой арматуре обеспечивается благодаря формированию сложной пространственной поверхности. Именно поэтому материал должен поддаваться свариванию.

Напряжение арматуры во время производства обеспечивается механическими или электротермическими способами. В первом случае это достигается с применением грузов, домкратов и рычагов. Электротермический способ требует заготовить стержни нужной длины, на концах которых располагаются анкера. Их нагревают до 400 градусов, что приводит к их удлинению. В таком состоянии проводится закрепление арматуры на опорах. При охлаждении стержни укорачиваются, но анкера не дают это сделать, что приводит к появлению напряжения.

Области использования конструкций

Применение преднапряженных конструкций рекомендуется при нецелесообразности использования обычного железобетона. Они являются идеальным вариантом при необходимости обеспечения несущей прочности. Применение напряженных железобетонных конструкций осуществляется в различных сферах строительства – промышленной, гражданской, специальной, гидротехнической.

Железобетонные конструкции применяются для сооружения мостов, которые имеют широкие пролеты. Их рекомендовано использовать для строительства напорных трубопроводов и плотин. С помощью ЖБИ проводится монтаж водонепроницаемых емкостей.

Конструкции широко применяются для создания подпорных стен и ограждающих панелей. Если возникает необходимость в возведении фундамента или лестничного марша, то применяются железобетонные конструкции. Их используют для строительства помещений в сейсмо- и взрывоопасных районах. С помощью ЖБИ формируются сборно-монолитные конструкции. Они заключаются в соединении арматурой отдельных преднапряженных сборных элементов. С применением железобетонных конструкций возводятся колонны, а также столбы линий электропередач. С их применением создаются каркасы тоннелей.

Вывод

Преднапряженные ЖБИ характеризуются наличием большого количества преимуществ, поэтому их широко применяют в строительстве. Наличие недостатков объясняется недостаточным качеством проектирования, изготовления и монтажа. Благодаря положительным характеристикам конструкций они широко применяются в возведении разнообразных сооружений.

Источник

Предварительно напряжённый железобетон

Из Википедии — свободной энциклопедии

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 устранить растягивающие напряжения от эксплуатационной нагрузки.

Способы натяжения арматуры:

По виду технологии устройства подразделяется на:

В то время как натяжение на упоры подразумевает только прямолинейную форму натянутой арматуры, важной отличительной особенностью натяжения на бетон является возможность натяжения арматуры сложной формы, что повышает эффективность армирования. Например, в мостах арматурные элементы поднимаются внутри несущих железобетонных балок на участках над опорами-«быками», что позволяет более эффективно использовать их натяжение для предотвращения прогиба.

Из блоков предварительно напряжённого железобетона сделана скульптура «Родина-мать» в Волгограде.

Источник

Предварительно напряжённый железобетон

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 устранить растягивающие напряжения от нагрузки.

Способы натяжения арматуры:

По виду технологии устройства подразделяется на:

У истоков создания предварительно напряжённого железобетона стояли Эжен Фрейсине (Франция) и Виктор Васильевич Михайлов (Россия) [5]

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.

Примечания

См. также

Полезное

Смотреть что такое «Предварительно напряжённый железобетон» в других словарях:

предварительно напряжённый железобетон — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN prestressed concrete … Справочник технического переводчика

предварительно напряжённый железобетон со стальной оболочкой — (напр. для изготовления защитных оболочек на АЭС) [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN steel lined prestressed concrete … Справочник технического переводчика

Предварительно напряжённый бетон — Диаграмма преднапряжения Предварительно напряжённый железобетон (преднапряжённый железобетон) это строительный материал, предназначенный для преодоления неспособности бетона сопротивляться значительным растягивающим напряжениям[1]. При… … Википедия

железобетон предварительно напряжённый — Сборные или монолитные железобетонные конструкции, арматуру которых напрягают до заданного расчётного значения [Терминологический словарь по строительству на 12 языках (ВНИИИС Госстроя СССР)] Тематики строительные изделия прочие EN prestressed… … Справочник технического переводчика

Железобетон предварительно напряжённый — Железобетон предварительно напряженный – сборные или монолитные железобетонные конструкции, арматуру которых напрягают до заданного расчётного значения [Терминологический словарь по строительству на 12 языках (ВНИИИС Госстроя СССР)]… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

ЖЕЛЕЗОБЕТОН ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЁННЫЙ — сборные или монолитные железобетонные конструкции, арматуру которых напрягают до заданного расчётного значения (Болгарский язык; Български) предварително напрегнат стоманобетон (Чешский язык; Čeština) předpjatý železobeton (Немецкий язык;… … Строительный словарь

Напряжённый бетон — Диаграмма преднапряжения Предварительно напряжённый железобетон (преднапряжённый железобетон) это строительный материал, предназначенный для преодоления неспособности бетона сопротивляться значительным растягивающим напряжениям[1]. При… … Википедия

Предварительно напряженный железобетон — Диаграмма преднапряжения Предварительно напряжённый железобетон (преднапряжённый железобетон) это строительный материал, предназначенный для преодоления неспособности бетона сопротивляться значительным растягивающим напряжениям[1]. При… … Википедия

Железобетон — Арматура для железобетонных конструкций … Википедия

Железобетон — сочетание бетона и стальной арматуры, монолитно соединённых и совместно работающих в конструкции. Термин «Ж.» нередко употребляется как собирательное название железобетонных конструкций и изделий (См. Железобетонные конструкции и изделия) … Большая советская энциклопедия

Источник

Преднапряженный железобетон: история, применение, перспективы развития

Статья посвящена истории разработки, внедрения, практике применения и перспективам развития технологии предварительного напряжения железобетона в России.

Под преднапряженными понимают железобетонные конструкции, напряжение в которых искусственно создаётся в процессе изготовления путём натяжения части или всей рабочей арматуры (обжатия части или всего бетона).

Со времен создания основного строительного материала современности железобетона, едва ли не главным его недостатком являлась низкая прочность при растяжении. Армирование конструкций позволило преодолеть разрушение бетона, однако трещиностойкость оставляла желать лучшего.

Преднапряжение железобетона на стадии изготовления или строительства конструкций, когда направление напряжения в бетоне противоположно направлению напряжения от эксплуатационной нагрузки, позволило преодолеть этот недостаток. Высокий уровень трещиностойкости, полученный в результате предварительного напряжения, исключительно положительно отражается на эксплуатационных свойствах железобетонных конструкций.

В СССР 60-е и 70-е годы ХХ столетия ознаменованы бурным развитием промышленности сборного железобетона, в том числе преднапряженного. В этот период ученые и специалисты отрасли разработали значительный объем нормативно-технической литературы по расчету, проектированию и технологии изготовления предварительно напряженных железобетонных конструкций. В то время был широко распространён электротермический способ натяжения стержневой арматуры. Годовой выпуск преднапряженных железобетонных конструкций составлял порядка 30 млн куб. м.

Прогресс в области технологии высокопрочных бетонов во многом достигнут благодаря применению предварительного напряжения, так как появилась возможность максимально эффективно использовать повышенную прочность бетона при сжатии.

Параллельно с развалом СССР был прерван процесс интенсивного использования преднапряженного железобетона. Выпуск таких конструкций упал более чем в 10 раз. Этому способствовал ряд причин, в том числе и сильно подорожавшая электроэнергия, что сделало электротермический способ натяжения арматуры экономически невыгодным.

Разработка и внедрение механического способа предварительного натяжения железобетонных конструкций позволяет преодолеть этот недостаток. Причём применение данного метода возможно как в производстве сборного железобетона, так и в построечных условиях.

Обжатие бетона на заданную величину осуществляется посредством предварительного натяжения арматурных элементов, стремящихся после их фиксации и отпуска натяжных устройств возвратиться в первоначальное состояние.

В предварительно напряженных конструкциях можно использовать высокоэкономичную стержневую арматуру повышенной прочности и высокопрочную проволочную арматуру, позволяющую сокращать расход дефицитной стали в строительстве в среднем до 50%. Предварительное обжатие растянутых зон бетона значительно отдаляет момент образования трещин в этих местах, ограничивает ширину их раскрытия и повышает жесткость элементов, практически не влияя на их прочность.

Предварительное напряжение, увеличивающее жесткость и сопротивление конструкций образованию трещин, повышает их выносливость при работе на воздействие многократно повторяющейся нагрузки. Это объясняется уменьшением перепада напряжений в арматуре и бетоне, вызываемого изменением величины внешней нагрузки. Правильно спроектированные конструкции и здания в целом безопасны в эксплуатации и более надежны, особенно в сейсмических зонах.

В результате применения преднапряженного железобетона в некоторых случаях удаётся снизить общий вес зданий до 40%, что свидетельствует о существенном снижении материалоёмкости строительства (в первую очередь расхода арматуры и бетона) при одновременном сохранении высокого уровня показателей надёжности конструкций. Как следствие, себестоимость строительства зданий сокращается до 30%.

Наряду с экономическим эффектом строительство зданий и сооружений с использованием технологии предварительного напряжения арматурных элементов при возведении зданий из монолитного железобетона позволяет существенно расширить архитектурно-планировочные возможности проектируемых зданий.

В первую очередь, это обусловлено получением практически неограниченных возможностей планирования внутреннего пространства в связи с увеличением пролётов между несущими колоннами до 18 м, получением плоских безбалочных перекрытий, соответственно открывающимися широкими возможностями расстановки внутренних стен и перегородок. Появляется возможность проектирования и возведения зданий с разнообразным архитектурным обликом за счёт достаточно широких пределов варьирования формой контуров здания в горизонтальном разрезе.

Несмотря на то, что в развитых зарубежных странах технология предварительного напряжения монолитных железобетонных конструкций в построечных условиях успешно практикуется на протяжении последних десятилетий, в России этот метод строительства на практике получил импульс к развитию и активному применению только в наши дни.

Благодаря многолетним совместным усилиям специалистов ГУП «НИИЖБ» и АО «СТЭФС», к настоящему времени удалось успешно внедрить в строительство технологию преднапряжения железобетона в построечных условиях.

На сегодняшний день технология применяется в строительстве зданий и сооружений различного назначения: жилых, офисных, производственных, складских и торговых. География применения преднапряженного железобетона также широка. Наряду со столицей подобным образом активно застраиваются города Подмосковья, Санкт-Петербург, Великий Новгород, Ярославль, Воронеж, Саратов.

За последние два года на территории России с применением технологии предварительного напряжения монолитного железобетона АО «СТЭФС» построено около 375 000 кв.м зданий и сооружений различного назначения. Из них новое строительство – 367 000 кв.м, реконструкция – 8 000 кв.м.

Обобщение результатов системной оценки показателей строительства с применением преднапряженного железобетона позволяют количественно оценить (в процентном соотношении) изменения того или иного показателя относительно значений тех же показателей, получаемых при применении традиционных методов строительства без предварительного напряжения железобетона (см. таблицу).

Важное значение имеет расширение области применения технологии преднапряжения. Как показывает практика за рубежом, она широко применяется в дорожном строительстве. Высокий уровень жёсткости и трещиностойкости предварительно напряженного железобетона определяет эффективность его использования при возведении автомагистралей и взлётно-посадочных полос.

На базе этой технологии может быть сделан существенный шаг вперед в области высотного строительства, где основная проблема связана с тем, что верхние этажи чрезвычайно нагружают нижние. В предлагаемом варианте этажность здания может быть увеличена вдвое без повышения нагрузки на нижний этаж и основание.

Зарубежный опыт показывает высокую эффективность применения высокую эффективность применения предварительного напряжения в монолитных плитных фундаментах большой протяженности, в монолитных безбалочных перекрытиях, в опорных устройствах и постаментах под тяжелое оборудование, в несущих монолитных конструкциях подземных сооружений, в том числе многоэтажных. Имеются примеры предварительного напряжения при реставрации исторических памятников.

Как показывает практика, предварительное напряжение железобетона демонстрирует новые возможности и определяет перспективу развития железобетона в качестве материала для возведения современных зданий и сооружений.

Источник