1.Понятие предварительно напряженного железобетона.
В обычных железобетонных конструкциях выполненных без предварительного напряжения в растянутых зонах обычных железобетонных конструкциях присутствую трещины при относительно небольших нагрузках применение арматуры, изготовленной из высокопрочных сталей, без предварительного напряжения не
дает возможности полностью использовать ее несущую способность.
Раннее раскрытие трещин в ненапрягаемых железобетонных конструкциях, работающих на изгиб и растяжение, приводит к тому, что к моменту достижения рабочих напряжений в арматуре, в бетоне появляются чрезмерные «зияющие» трещины. Эти недостатки преодолеваются предварительным напряжением высо
копрочной арматуры в железобетоне. При предварительном напряжении достигается полное использование несущей способности высокопрочной арматуры, и при этом можно получить экономию металла, так как чем прочнее арматура, тем меньше ее
требуется для обеспечения прочности.
Предварительно напряженными железобетонными конструкциями называются конструкции, в которых искусственно, на стадии изготовления, создаются напряжения за счет натяжения арматуры и последующего обжатия бетона.
Предварительно созданные в железобетонном элементе напряжения по знаку противодействуют напряжениям, возникающим от внешних нагрузок, что приводит
к частичной или полной компенсации рабочих напряжений.
Предварительно напряженными выполняются железобетонные элементы, работающие на растяжение, внецентренное сжатие, изгиб. В растянутых элементах от внешней нагрузки возникают растягивающие напряжения, а от предварительного напряжения арматуры, которое передается на бетон, в бетоне возникают сжимающие напряжения.
Эти напряжения с разными знаками, и они компенсируют друг друга, тем самым уменьшается ширина раскрытия трещин или трещины вообще не возникают.
В изгибаемых элементах сила предварительного обжатия прикладывается не по центру тяжести сечения а с эксцентриситетом что вызывает появление изгибающего момента (момента от предварительного обжатия), который частично или полностью компенсирует изгибающий момент, вызванный внешними силами и как следствие — повышается трещиностойкость конструкций и уменьшаются прогибы.
Предварительное напряжение наиболее рационально для конструкций, в которых все сечение или его часть растянуты (напорные железобетонные трубы, стенки резервуаров, затяжки арок, растянутые элементы ферм, ригели рам, плиты, балки и другие элементы)
2.Материалы для предварительного напряжения
В центрально-растянутом предварительно напряженном элементе созданная сила предварительного обжатия бетона Р противодействует внешней нагрузке N, и, когда они равны, напряжения в бетоне будут равны нулю; на этом этапе работы трещин в бетоне элемента не образуется
Схема работы предварительно напряженного изгибаемого элемента еор -эксцентриситет приложения усилия предварительного обжатия Р относительно центра тяжести приведенного сечения.
В изгибаемых элементах сила предварительного обжатия бетона Р вызывает появление внутреннего изгибающего момента, который противодействует внешнему изгибающему моменту М, возникающему от внешних нагрузок.
Для армирования предварительно напряженных конструкций нормы рекомендуют применять арматуру классов
-при длине элементов до 12 м включительно — At-IV, At-V;
-при большей длине — В-П, Вр- П и арматурные канаты.
Прочность бетона в момент передачи на него напряжений от предварительно
напряженной арматуры назначают не менее 50% от принятого класса бетона