Преднапряженные железобетонные конструкции

Введение

Настоящий
Свод правил разработан в развитие СНиП
52-01-2003«Бетонные и железобетонные
конструкции. Основные положения».

Свод
правил содержит рекомендации по расчету
и проектированию предварительно
напряженных железобетонных конструкций
промышленных и гражданских зданий и
сооружений из тяжелого бетона, которые
обеспечивают выполнение обязательных
требований СНиП
52-01-2003.

Решение
вопроса о применении Свода правил при
проектировании предварительно напряженных
железобетонных конструкций конкретных
зданий и сооружений относится к
компетенции заказчика или проектной
организации. В случае если принято
решение о применении настоящего Свода
правил, должны быть выполнены все
установленные в нем требования.

В
Своде правил не приведены особенности
расчета и проектирования предварительно
напряженных конструкций, подвергаемых
циклическим и динамическим воздействиям,
воздействиям высоких температур и
агрессивных сред. Эти особенности, а
также более детальные положения по
расчету линейных железобетонных систем
и плоских и пространственных железобетонных
конструкций освещены в соответствующих
сводах правил.

Настоящий
Свод правил следует применять совместно
с СП
52-101-2003«Бетонные и железобетонные
конструкции без предварительного
напряжения арматуры».

Единицы
физических величин, приведенные в Своде
правил: сила выражена в ньютонах (Н) или
в килоньютонах (кН); линейные размеры —
в мм (для сечений) или в м (для элементов
или их участков); напряжения, сопротивления,
модули упругости — в мегапаскалях (МПа);
распределенные нагрузки и усилия — в
кН/м или Н/мм.

Свод правил разработали доктора
технических наук А.С. Залесов, А.И.
Звездов, ТА. Мухамедиев, Е.АЛистяков
(ГУП «НИИЖБ» Госстроя России).

Мировой опыт использования технологии преднапряжения

Телебашня в Торонто

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.

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 конструкциях все 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 построены из монолитного преднапряженного железобетона, составляет почти 40 млн. кВт. Защитные оболочки для реакторов АЭС стали обязательными. Именно отсутствие такой оболочки явилось причиной чернобыльской катастрофы.

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.

Достижения в мостостроении из преднапряженного железобетона имеются и в других странах. В Австралии, в 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, построенный к Всемирной выставке ЭКСПО-98. Общая протяженность этого мостового перехода превышает 18 км. Основные его несущие конструкции — пилоны и пролетные строения — выполнены 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).

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.

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.

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.

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.

Напряженный бетон — это… Что такое Напряженный бетон

• Предварительно напряженный бетон —    бетон с искусственно созданным напряжением, повышающим жесткость конструкции.    (Архитектура: иллюстрированный справочник, 2005) …   Архитектурный словарь
• БЕТОН — БЕТОН, твердый и прочный строительный материал, получаемый из смеси портланд ЦЕМЕНТА, песка, гравия и воды
  

  Имеет очень важное значение как при возведении больших построек, так и для изготовления отдельных элементов, например, плит и труб. Бетону …   Научно-технический энциклопедический 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 напряжённый бетон — Диаграмма преднапряжения Предварительно напряжённый железобетон (преднапряжённый железобетон)  это строительный материал, предназначенный для преодоления неспособности бетона сопротивляться значительным растягивающим напряжениям[1]. При… …   Википедия
• КОНСТРУКЦИОННЫЕ И СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ — Понятие конструкционных и строительных материалов охватывает множество различных материалов, применяемых для изготовления деталей конструкций, зданий, мостов, дорог, транспортных средств, а также бесчисленных других сооружений, машин и… …   Энциклопедия Кольера
• Предварительно напряжённый железобетон — Диаграмма преднапряжения Предварительно напряжённый железобетон (преднапряжённый железобетон)  это строительный материал, предназначенный для преодоления неспособности б …   Википедия
• Железобетон — искусственный строительный материал, состоящий из стального арматурного каркаса залитого бетоном и конструктивно объединяющий рабочие свойства стали и бетона. При этом арматура работает на растяжение, а бетон – на сжатие. [Словарь архитектурно… …   Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
• 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
• ВОЕННО-ИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО — проектирование и строительство военных объектов, коммуникаций, укреплений и мостов, обеспечение войск водой, энергией и вспомогательными средствами, применение или обезвреживание обычных взрывчатых средств, в том числе мин, в целях облегчения… …   Энциклопедия Кольера
• Сленг спортивного беттинга — Данная статья содержит глоссарий русскоговорящих игроков в букмекерских конторах и объединяет в себе специализированные термины спортивного беттинга, а также слова и выражения, используемые для экспрессивной окраски того или иного явления,… …   Википедия

dic.academic.ru

Монтаж системы преднапряжения со сцеплением с бетоном

1. Установка опалубки и нижней сетки ненапрягаемого армирования;
2. Установка каналообразователей и поддерживающих траверс;
3. Набивка канатов в каналообразователи (также возможна набивка и после бетонирования);
4. Монтаж анкерных устройств и монтаж верхней сетки арматуры;
5. Бетонирование конструкции и набор прочности не менее 25 МПа;
6. Натяжение пучков при помощи гидравлических домкратов;
7. Инъектирование каналообразователей цементным раствором при температуре конструкции не менее +5С

Для производства качественного преднапряженного железобетона, необходимо использовать анкерную систему для захвата концов арматуры и специализированное гидравлическое оборудование – гидравлический домкрат для натяжения тросов. Преднапряжение со сцеплением используется совместно с технологией обогрева бетона, которая делает его на порядок прочнее и повышает темп строительных работ. Технология нагрева бетона используется в зимний период. Преднапряжение арматуры со сцеплением с бетоном, с точки зрения конструирования, имеет большие габариты конструкции. Такую систему целесообразно использовать при масштабном строительстве, например, для возведения ГРЭС, АЭС и других крупных железобетонных объектов.

Система преднапряжения производится и поставляется компанией «ПСК-Строитель» согласно ТУ 5264-003-85658014-2014. Система предназначена для использования в преднапряженных железобетонных конструкциях, с натяжением канатной арматуры на бетон в построечных условиях в промышленно-гражданском, транспортном и др. видах строительства.

Объекты

• Грунтовые анкеры на площадке «Пелла»

  Развязка Амирхана-Ямашева, г. Казань

  ТЦ Икеа, «Мега Белая дача», г. Москва

Оборудование для преднапряжения

все элементы

• Гидравлический домкрат SM 240

  Устройство для разматывания канатов

  Гидравлические маслостанции высокого давления

• Устройство для проталкивания арматурного каната

  Инъектировочные станции

  Домкраты для натяжения канатной арматуры

Элементы систем преднапряжения

все элементы

• Анкерный зажим

  Металлические каналообразователи — производство, продажа

  Стыковой анкер тип R (куплер)

• Анкер FA

  Глухой каркасный анкер Н (фонарик)

  Анкер EV (моноанкер)

• Анкер МА

  Стальные арматурные канаты без оболочки

  Стальные арматурные канаты в оболочке (моностренды)

Порядок преднапряжения железобетона

Арматурный канат в пластиковой оболочке Проталкиватель каната в каналообразователь ПКК3300 Однопрядный домкрат-натяжитель Многопрядный домкрат-натяжитель Маслостанция для домкратов-натяжителей

Суть метода в том, что между верхней и нижней арматурной сеткой в будущем перекрытии прокладываются стальные канаты. Их размещают с переменной высотой размещения в зависимости от зоны возникновения напряжения растяжения.

Канаты проталкиваются в каналообразователь (пластиковую оболочку) при помощи проталкивателя каната, чтобы исключить сцепление бетона с канатом. После набора бетоном 70-75% от необходимой прочности канаты подвергаются напряжению и анкеруются. Напряжение производится при помощи гидравлических домкратов-натяжителей.

Домкрат закрепляют напротив одного из, размещенных в бетонной конструкции, (активный анкер) и натягивают канат с определенной силой с помощью маслостанции. В результате происходит передача нагрузки изгиба от бетона на канаты. Метод основан на свойственных бетону особенностях – становиться более устойчивым к разрушению при сжатии.

Необходимые качества

Схема натяжения арматуры:1 — форма;2 — арматура;3- упоры.

Для получения наиболее высоких характеристик необходимо использовать тот, обладающий определенным набором свойств. Оптимальным решением станет применение высокопрочного раствора. Для его приготовления необходимо осуществлять контроль на протяжении всего процесса приготовления, чтобы исключить отклонения, которые могут привести к понижению его прочности.

Наиболее высокую прочность можно получить, используя жесткие и жирные смеси. Для укладки, как правило, применяют вибраторы.

Следует помнить о таких свойствах, как усадка из-за потери влаги и ползучесть под нагрузкой. Из-за этих свойств конструкция может сокращаться, из-за чего с течением времени с предварительно напряженным бетоном может произойти потеря его преимуществ перед обычным. Во избежание последствий данных свойств материала необходимо подвергнуть арматуру большему предварительному напряжению, чем изначально предусмотренное.

В начальный период эксплуатации потеря предварительного напряжения выше, чем в более поздний. В целом потеря напряжения может составить около 16%.

О ТЕХНОЛОГИИ

Преднапряженный бетон – строительный материал способный выдержать высокие нагрузки на прогиб. Достигаются эти уникальные свойства путем натяжения части или всех задействованных в работе арматурных канатов  во время изготовления железобетонной конструкции.

Существует два основных способа создания предварительного напряжения.

Первый способ называется «на упоры»: напрягаемая арматура натягивается и фиксируется на специальной несущей раме, имеющей большую жесткость. После бетонирования и набора бетоном необходимой прочности происходит обрезка или расклинка натянутой арматуры. Этот способ характерен для изготовления сборных железобетонных элементов на ЖБИ заводах, с которых транспортируется на строительную площадку.

Компания «ПСК-Строитель» использует второй, более современных способ, применяемый в монолитном строительстве, который называется «на бетон». При таком способе существенно экономятся расходы на транспортировку, так как железобетонная конструкция формируется на строительной площадке, на объект доставляются только материалы и элементы систем. В качестве основных напрягаемых элементов мы предлагаем использовать канатную и/или стержневую арматуру.

Элементы системы преднапряжения стержневой арматуры DYWIDAG

• Гладкая высокопрочная арматура DYWIDAG
• Высокопрочная арматура винтового профиля DYWIDAG
• Соединительная муфта DYWIDAG
• Глухой анкер для системы без сцепления с бетоном DYWIDAG
• Тяжной анкер для системы без сцепления с бетоном DYWIDAG
• Глухой анкер для системы со сцеплением с бетоном DYWIDAG
• Тяжной анкер для системы со сцеплением с бетоном DYWIDAG

ПРЕИМУЩЕСТВА ПРИМЕНЕНИЯ ПРЕДНАПРЯЖЕНИЯ В МОНОЛИТНОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ

• Создание пролетов более 8 метров
• Сокращение толщины перекрытия и/или балки
• Увеличение чистой высоты помещения
• Снижение прогибов
• Снижение нагрузок от собственного веса на вертикальные конструкции и фундаменты
• Повышение трещиностойкости
• Увеличение прочности и срока эксплуатации
• Снижение расхода материалов
• Снижение стоимости конструкции

УСЛУГИ

Обеспечиваем полный комплекс услуг по устройству преднапряжения в построечных условиях.

• Проектирование преднапряженных конструкций
• Поставка материалов и элементов системы преднапряжения
• Продажа и предоставление оборудования в аренду
• Консультации и шеф-монтаж
• Строительно-монтажные работы по устройству систем преднапряжения
• Строительно-монтажные работы по усилению железобетонных конструкций
• Строительно-монтажные работы по реконструкции железобетонных конструкций

СФЕРЫ ПРИМЕНЕНИЯ ТЕХНОЛОГИИ ПРЕДНАПРЯЖЕНИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОНА

• Промышленное строительство (заводы, фабрики, монолитные силоса)
• Транспортное строительство (дороги, линейные объекты, мосты, тоннели)
• Гражданское строительство (жилые дома, общественные здания)
• Военное строительство (объекты военного назначения)
• Гидротехническое строительство (плотины, дамбы, каналы, берегоукрепительные сооружения и устройства, водохранилища)
• Сельскохозяйственное строительство (объекты сельского хозяйства)
• Коммерческое строительство (торговые комплексы, склады)

ВЫПОЛНЯЕМЫЕ РАБОТЫ ПО ПРЕДНАПРЯЖЕНИЮ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

• Устройство систем преднапряжения монолитных железобетонных плит перекрытий
• Устройство систем преднапряжения промышленных полов и фундаментных плит
• Устройство систем преднапряжения железобетонных резервуаров и силосов
• Устройство систем преднапряжения пролетных строений мостов, эстакад и путепроводов
• Устройство внешних систем преднапряжения

Оборудование для преднапряжения

все элементы

• Гидравлический домкрат SM 240

  Устройство для разматывания канатов

  Гидравлические маслостанции высокого давления

• Устройство для проталкивания арматурного каната

  Инъектировочные станции

  Домкраты для натяжения канатной арматуры

Элементы систем преднапряжения

все элементы

• Анкерный зажим

  Металлические каналообразователи — производство, продажа

  Стыковой анкер тип R (куплер)

• Анкер FA

  Глухой каркасный анкер Н (фонарик)

  Анкер EV (моноанкер)

• Анкер МА

  Стальные арматурные канаты без оболочки

  Стальные арматурные канаты в оболочке (моностренды)

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.

Схемы работы элементов под нагрузкой

В качестве арматуры применяют стальные стержни, проволо­ки, прокатные профили, а также стекловолокно, синтетические ма­териалы, деревянные бруски, бамбуковые стволы.

Конструкции армируют не только при их работе на растяжение и изгиб, но и на сжатие (рис. выше). Поскольку сталь имеет высокое сопротивление растяжению и сжатию, включение ее в сжатые эле­менты значительно повышает их несущую способность. Совмест­ная работа таких различных по свойствам материалов, как бетон и сталь, обеспечивается следующими факторами:

1. сцеплением арматуры с бетоном, возникающим при твердении бетонной смеси; благодаря сцеплению оба материала деформи­руются совместно;
2. близкими по значению коэффициентами линейных температур­ных деформаций (для бетона 7·10-6-10·10-6 1/град, для стали 12·10-6 1/град), что исключает появление начальных напряже­ний в материалах и проскальзывание арматуры в бетоне при изменениях температуры до 100 °С;
3. надежной защитой стали, заключенной в плотный бетон, от кор­розии, непосредственного действия огня и механических по­вреждений.

Особенностью железобетонных конструкций является возмож­ность образования трещин в растянутой зоне при действии внешних нагрузок. Раскрытие этих трещин во многих конструкциях в стадии эксплуатации невелико (0,1-0,4 мм) и не вызывает коррозии арма­туры или нарушения нормальной работы конструкции. Однако име­ются конструкции и сооружения, в которых по эксплуатационным условиям образование трещин недопустимо (например, напорные трубопроводы, лотки, резервуары и т. п.) или ширина раскрытия должна быть уменьшена. В этом случае те зоны элемента, в кото­рых под действием эксплуатационных нагрузок появляются растя­гивающие усилия, заранее (до приложения внешних нагрузок) под­вергают интенсивному обжатию путем предварительного натяже­ния арматуры. Такие конструкции называют предварительно напряженными. Предварительное обжатие конструкций выполня­ют в основном двумя способами: натяжением арматуры на упоры (до бетонирования) и на бетон (после бетонирования).

В первом случае перед бетонированием конструкции арматуру натягивают и закрепляют на упорах или торцах формы (рис. ниже). Затем бетонируют элемент. После приобретения бетоном необхо­димой прочности для восприятия сил предварительного обжатия (передаточная прочность) арматуру освобождают от упоров и она, стремясь укоротиться, сжимает бетон. Передача усилия на бетон происходит благодаря сцеплению между арматурой и бетоном, а также посредством специальных анкерных устройств, находящих­ся в бетоне конструкции, если сцепления недостаточно.

Во втором случае сначала изготовляют бетонный или слабоармированный элемент с каналами или пазами (рис. ниже). При дос­тижении бетоном требуемой передаточной прочности в каналы (пазы) заводят арматуру, натягивают ее с упором натяжного при­способления на торец элемента и заанкериваюг. Таким образом, бетон оказывается обжатым. Для создания сцепления арматуры с бетоном в каналы инъектируют цементный или цементно-песчаный раствор. Если напрягаемая арматура располагается на наружной поверхности элемента (кольцевая арматура трубопроводов, резер­вуаров и т. п.), то навивка ее с одновременным обжатием бетона производится специальными навивочными машинами. После натя­жения арматуры на поверхность элемента наносят торкретирова­нием защитный слой бетона. Натяжение арматуры может произво­диться механическим, электротермическим, комбинированным и физико-химическим способами.

Преимущества и недостатки преднапряженного железобетона

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

1. Более экономичен. Натяжение на бетон позволяет сокращать расход стали в среднем на 40-60 %. Используется меньше цемента, уменьшаются также сечение и масса.
2. Имеет высокую стойкость к образованию трещин и их дальнейшему расширению, что позволяет предотвращать распространение коррозионных процессов.
3. Может использоваться для специальных сооружений, в которых нельзя или нежелательно применять обычные ЖБИ.
4. Натяжение на бетон позволяет задействовать материал для стыков сборных частей конструкций: подкрановых и кровельных балок, плит перекрытий и других.
5. Со временем существенно увеличивается сейсмоустойчивость конструкций, что достигается за счет низкой массы материалов.

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.

Объекты, реализованные с применением преднапряженного бетона

БЦ «Газойл Плаза»

ТРЦ «Ереван Плаза»

ЖК «Дом Альянса»

Шоколадная фабрика «Барри Каллебаут»

ТРЦ «Браво»

ПЛК «Северное Домодедово»

ТРЦ «Рио»

ТРЦ «Триумф Молл»

Торговый центр 5+

Многоэтажный паркинг (Жуков проезд)

Торгово-технический центр «Чечерский 16»

Школа спортивных танцев «Евро-Балл»

ФОК «Люблино»

Дилерский центр «Астон Мартин»

Преимущества и недостатки предварительно напряженного железобетона

Преимущества

1) высокая прочность на растяжение и трещиностойкость

Обычная бетонная плита, если положить под напряжение, проседает вниз под давлением веса. В таком положении, верхняя часть плиты сжимается, а ее дно находится под напряжением. Поскольку бетон может выдерживать большие объемы сжатия верхняя части плиты способна выдерживать такую нагрузку. Однако, бетон слаб в отношении силы на растяжение. В нижней части плита начинает трескаться, пока вся плита не рухнет вниз.

Преднапряженный бетон имеет высокий запас прочности на растяжение, и поэтому способен нести большие нагрузки без образования трещин или провалов.

2) Ниже глубины

Благодаря своей высокой прочности, предварительно напряженных железобетонных можно использовать, чтобы построить структуры, имеющие значительно меньшую глубину, по сравнению с железобетонными конструкциями. Это имеет два основных преимущества. Если его используют для строительных плит, он не занимает много места, и становятся доступными дополнительное полезное пространство, особенно в многоэтажных зданиях. Второе преимущество более низких глубин структур является то, что они имеют меньший вес, и несущих колонн в зданиях тоже можно сделать меньше, что позволяет сэкономить на строительных затратах и усилиях.

3) Продолжительности

Преднапряженный бетон может быть использован для построения структур, имеющих более длительный срок по сравнению с железобетонными. При строительстве зданий, это означает, что меньшее количество столбцов будут необходимы для поддержки плит, а также расстояние между ними может быть значительно больше. Для мостов, использование преднапряженного бетона может позволить инженерам, построить длинный мост, который не провалится под нагрузкой.

4) быстрое и надежное строительство

Преднапряженные бетонные блоки изготавливаются в промышленности в нескольких стандартных формах и размерах. Они известны как сборные блоки. Поскольку они профессионально изготовлены, они имеют очень хорошее качество сборки, и в то же время они предоставляют всю силу преимущества сборного железобетона. Они могут напрямую доставляется на строительную площадку и использоваться для быстрого завершения строительных работ. Сооружения, построенные с помощью этих блоков, как известно, имеют лучшее качество, и более длительную эксплуатацию.

Недостатки

1) Большая сложность здания

Преднапряжение бетона на строительной площадке — это трудоемкий и сложный процесс. Нужно иметь глубокие знания о каждом шаге, который участвует вместе с полным знанием использованием различного оборудования. Сборные железобетонные конструкции производятся один раз, их трудно изменить, и, следовательно, сложность первоначального планирования тоже увеличивается

Кроме того, поскольку вероятность ошибки очень низка, большое внимание должно быть принято при построении.

2) Увеличение стоимости строительства

Преднапряженный бетон требует знаний и специального оборудования, которые могут быть дорогими. Даже стоимость железобетонных блоков существенно выше, чем усиленные блоки. В строительстве жилых зданий, в дополнительной прочности на растяжение, преднапряженный бетон может оказаться ненужным, так как простой железобетон значительно дешевле и достаточно прочный, чтобы выполнить все требования к нагрузке.

3) необходимость контроля качества и инспекции

Процедура, используемая для предварительного напряжения должна быть проверена и одобрена специалистами по контролю качества. Каждый поднапряженная конкретная структура должна проверяться, чтобы убедиться, что она была подвергнута соответствующему напряжению. Слишком много внимания тоже плохо, и это может привести к повреждению бетона, что делает его слабее.

Предварительно напряженные железобетонные конструкции обеспечивают превосходную прочность на растяжение по сравнению с нормальными и даже железобетонными, но они сложны в конструкции и более дорогостоящие. Для приложений с низким напряжением, таких как перекрытия зданий, использовать преднапряженный бетон — это непрактично. Следовательно, решение об использовании предварительно напряженного железобетона должно быть принято только если этого требует спецификация проекта.

.

• Назад

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 конструкций на длинных 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.

В свое время длинные стенды для безопалубочного формования по технологии «Макс Рот» появились и в России. Однако эта технология не получила дальнейшего распространения. В широко используемых у нас конструктивных системах зданий соединение элементов осуществляется через закладные детали. В плитах, изготавливаемых на длинных стендах, как правило, методом экструзии, возможности размещения закладных деталей ограничены. Однако для сборно-монолитных зданий плиты без закладных деталей могут найти самое широкое распространение, что и имеет место за рубежом, особенно в Скандинавских странах и в США.

Позднее в России появились линии «Партек» (на заводе ЖБК-17 в Москве, Санкт-Петербурге, Барнауле), что свидетельствует о появлении спроса на такие плиты. Совершенствование конструктивных систем зданий, безусловно, даст толчок к развитию технологии производства плитных изделий.

Затянувшийся российский застой в области применения преднапряженного железобетона частично связан еще и с тем, что у нас не получили должного изучения и применения предварительно-напряженные конструкции с натяжением арматуры на бетон, в том числе в построечных условиях.

«Энерпром» начинает развивать это направление и предлагает ряд оборудования собственной разработки для реализации такой технологии.