Методы создания предварительного напряжения.
Предварительное натяжение арматуры можно выполнить либо на упоры, либо непосредственно на бетон элемента.
Натяжение на упоры осуществляется непосредственно до бетонирования элемента:
- арматура в натянутом состоянии закрепляется на упорах стендов или форм;
- проводится заливка бетонной смеси с последующим твердением ее и сцеплением с арматурой, бетон приобретает заданную прочность, которая называется передаточной и составляет не менее 50% от кубиковой (проектной?) прочности бетона к моменту его обжатия;
- проводится отпуск преднапряжения арматуры и обжатия бетона; анкеровка арматуры в бетоне происходит за счет сцепления с бетоном. Иногда для этой цели применяются специальные анкерные устройства.
Натяжение на бетон осуществляется после изготовления бетонного или слабо армированного элемента, в котором предусматриваются каналы или пазы для преднапряженной арматуры:
- изготовление элемента;
- укладка арматуры в пазы или каналы;
- натяжение арматуры с упором натяжных приспособлений непосредственно на бетон элемента;
- анкеровка арматуры с помощью специальных анкерных устройств;
- заполнение каналов или пазов мелкозернистым бетоном для обеспечения сцепления арматуры с бетоном и защиты ее от коррозии.
Способы натяжения арматуры.
Арматуру натягивают:
Механическим (с помощью домкратов) способом;
Электротермическим способом, он включает нагрев арматуры до определенной температуры (300-3600) с помощью электротока, закрепления ее в нагретом состоянии, после остывания арматуры она становится напряженной, заливка бетона, отпуск преднапряжения;
Электромеханический способ – одновременно электронагрев и механическое растяжение.
Таким образом, независимо от способа натяжения арматуры в бетоне предварительно напряженной конструкции искусственно создается напряжение.
Напряжение в арматуре контролируется на всех стадиях изготовления и эксплуатации конструкции, оно должно быть оптимальным, чтобы обеспечить необходимое обжатие бетона, достаточное для обеспечения требуемой трещиностойкости и в то же время исключить разрыв арматуры или разрушение бетона от чрезмерного сжатия.
Самонапряжение бетона. Этот способ состоит в использовании бетонов, изготовленных на расширяющихся цементах. При расширении бетона в процессе твердения арматура так же удлиняется, в ней создается предварительное напряжение, которое передается бетону. Этот способ позволяет обойтись без сложных приспособлений для натяжения арматуры.
Предварительно напряженный железобетон не является особым железобетоном; он изготовляется из тех же материалов, что и обычный железобетон. Однако преднапряжение придает железобетону дополнительные качества, которые могут быть эффективно использованы. Многочисленные экспериментальные исследования показали, что предварительное напряжение практически не влияет на величину разрушающей нагрузки, но существенно повышает трещиностойкость и жесткость железобетонных элементов.
Предварительное напряжение позволяет широко использовать высокопрочные материалы, экономить сталь (до 50-70%), способствовать, снижению общей массы конструкций, изготовлять большепролетные конструкции, что расширяет область применения железобетона.
Однако, предварительно напряженные конструкции более трудоемки в изготовлении, нуждаются в более сложном оборудовании, и требуют специальных мер по техники безопасности при натяжении арматуры.
Что касается стоимости конструкции, то, например, высокопрочная арматура по удельной стоимости (отношение цены к расчетному сопротивлению) оказывается более выгодной, чем горячекатаная стержневая.
В настоящее время в строительстве расширяется область применения предварительно напряженных конструкций. Однако, на ряду с ними применяются и обычные железобетонные конструкции.