5.Понятие о предварительном напряжении. Способы предварительного напряжения железобетонных конструкций. Величина предварительного напряжения.

Предварительное напряжение продольной арматуры увеличивает трещиностойкость наклонных сечений изгибаемого железобетонного элемента при огневом воздействии

Предварительное напряжение арматуры круглых емкостных сооружений чаще всего выполняют двумя способами: навивкой на стену высокопрочной арматурной проволоки диаметром от 3 до 5 мм при помощи навивочной машины или установкой колец из стержневой арматуры с последующим натягиванием ее электротермическим способом. Электротермический способ натяжения арматуры основан на том принципе, что стержни при прохождении по ним электрического тока нагреваются и удлиняются, и если их закрепить на упорах, то после остываний они будут предварительно напряжены. При этом выбирают такой режим натяжения ( температуру и продолжительность нагрева стержней), который не изменяет свойств стали после ее остывания. При остывании стержни передают сжимающие напряжения на бетонные стены сооружения, повышая их прочность и водонепроницаемость. Арматурные работы относятся к числу скрытых и поэтому к качеству их предъявляются повышенные требования. Перед бетонированием проверяют соответствие рабочим чертежам расположение, диаметры и количество стрежней, расстояния между ними, устройство стыков, положение подкладок для образования защитного слоя и др. Приемка их оформляется актом на скрытые работы. Качество сварных швов и узлов, выполненных при монтаже арматуры, контролируют наружным осмотром, а также выборочными испытаниями образцов.

Увеличение предварительного напряжения арматуры вызывает рост зоны активного сцепления. Но он ограничен сопротивлением бетона растяжению или сдвигу, так что глубина проникновения сдвигов остается соизмеримой с высотой элемента.

Передачу предварительного напряжения арматуры на бетон осуществляют тремя способами: 1) посредством сцепления арматуры диаметром 2 5 - 3 мм с бетоном; при большем диаметре арматуры сцепление обеспечивается путем устройства вмятин на поверхности проволоки или свивкой прядей из 2 - 3 проволок либо применением арматуры периодического профиля; 2) посредством сцепления арматуры с бетоном, усиленного анкерными устройствами; 3) посредством передачи усилий натяжения на бетон через анкерные устройства на концах арматурного элемента без учета сцепления арматуры и бетона.

Потери предварительного напряжения арматуры от воздействия многократно повторяющейся нагрузки учитывают только в расчетах конструкций на выносливость.

Различают два вида предварительного напряжения арматуры - до затвердения бетона и после приобретения бетоном определенной прочности. Если напряжение арматуры производится до бетонирования, то уложенная в форму арматура растягивается и в таком растянутом состоянии закрепляется в форме. После заполнения формы бетонной смесью и затвердения бетона арматура освобождается от натяжения, сокращается и увлекает за собой окружающий ее бетон, обжимая железобетонный элемент в целом.

Для установления влияния предварительного напряжения арматуры на огнестойкость изгибаемых элементов были испытаны образцы с напрягаемой и ненапрягаемой арматурой. Испытания показали, что предварительное напряжение арматуры не влияет на предел огнестойкости изгибаемых элементов при разрушении по растянутой арматуре.

От образования микротрещин предохраняет предварительное напряжение арматуры. Применение предварительного напряжения арматуры дает возможность устраивать напорные водоводы из железобетонных труб, что позволяет в 5 - 10 раз уменьшить расход металла и в 1 5 - 2 раза снизить стоимость водоводов. [4]

Наибольшие и наименьшие величины предварительного напряжения арматуры и бетона нормируют, поскольку чрезмерное напряжение арматуры или обжатие бетона может снизить эффект предварительного напряжения или даже довести элемент до предельного состояния, а недостаточное будет растрачено на невозвратимые потери и погому не будет эффективно.

В конструкциях и элементах без предварительного напряжения арматуры достичь полной трещиностой-кости бетона можно лишь ценой примерно пятикратного увеличения расхода арматурной стали, что, кроме того, требует увеличения сечения конструкции, чтобы можно было разместить эту арматуру. Поэтому практически лишь в предварительно напряженных конструкциях и элементах можно обеспечить работу бетона без раскрытия поперечных трещин. Что касается конструкций с обычным армированием, то вопрос может стоять только о допустимом раскрытии трещин. Раскрытие трещин уменьшает жесткость железобетонных конструкций и ухудшает их эксплуатационные качества. Но, пожалуй, наиболее существенное влияние трещины оказывают на долговечность железобетонных конструкций.

В качестве основной расчетной характеристики предварительного напряжения арматуры ст0 и сто ( для арматуры, расположенной в зонах, работающих на растяжение и на сжатие) независимо от способа ее натяжения принимают предварительное растягивающее напряжение в арматуре до обжатия бетона либо равное ему напряжение в арматуре, соответствующее моменту снижения до нуля предварительного обжатия бетона вследствие воздействия на него внешних нагрузок.