МС-2-ВВ. СУЩНОСТЬ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННОГО ЖЕЛЕЗОБЕТОНА

Содержание (план) темы.

§ 1. Идея преднапряженного железобетона; способы создания преднапряжения в железобетоне.

§ 2. Способ создания преднапряжения в железобетоне с натяжением арматуры на упоры.

§ 3. Способ создания преднапряжения в железобетоне с натяжением арматуры на бетон.

§ 4. Способы натяжения арматуры при изготовлении преднапряженных конструкций.

§ 5. Самонапряженный железобетон.

§ 6. Преимущества преднапряженного железобетона перед обычным.

§ 1. Идея преднапряженного железобетона; способы создания преднапряжения в железобетоне.

Предварительно напряженная железобетонная конструкция - это такая конструкция, при изготовлении которой (т.е. предварительно, до начала ее эксплуатации) создается существенное обжатие бетона той зоны в сечении, где от внешних нагрузок будет возникать растяжение бетона.

Как следует из приведенного определения, основная идея предварительно напряженного железобетона состоит в том, чтобы до нагружения конструкции полезной нагрузкой существенно обжать бетон растянутой зоны. Это позволяет существенно повысить трещиностойкость конструкции в стадии эксплуатации.

Существует три способа создания предварительного напряжения в железобетоне: 1) с натяжением арматуры на упоры; 2) с натяжением арматуры на затвердевший бетон; 3) с использованием напрягающих цементов, так называемый самонапряженный железобетон.

Как следует из названий способов, первые два связаны с натяжением арматуры: в первом способе арматура натягивается на упоры до бетонирования изделия, а во втором - после бетонирования, а точнее на затвердевший бетон. Именно предварительно натянутая арматура осуществляет обжатие бетона конструкции. Третий способ - не связан с непосредственным натяжением арматуры.

Рассмотрим подробно каждый из указанных способов создания предварительного напряжения в железобетоне.

§ 2. Способ создания предварительного напряжения в железобетоне с натяжением арматуры на упоры.

Представим схематически процесс изготовления преднапряженной железобетонной конструкции указанным способом в виде отдельных этапов изготовления (см. табл.2.1).

Таблица 2.1.

Схематическое изображение этапа изготовления конструкции	Описание этапа
1.	- Натяжение напрягаемой арматуры и закрепление ее на неподвижных упорах. Здесь Р - усилие натяжения арматуры, которое после ее закрепления воспринимается упорами.
2.	- Бетонирование железобетонного изделия. - Пропарка железобетонного изделия с целью ускорения процесса твердения бетона и набора им необходимой прочности.
3 .	- Спуск арматуры с упоров на бетон (например, путем срезания ее с упоров). Здесь: - пунктиром показана конструкция до спуска арматуры с упоров; - fо.в  обратный выгиб конструкции под действием предва­ри­тельного обжатия напрягаемой арматурой; - bp  эпюра напряжений в бетоне сечения от действия предва­ри­тельного обжатия напрягаемой арматурой.

Далее рассмотрим поведение изготовленной преднаряженной конструкции под нагрузкой. При этом условно обратный выгиб f_о.в конструкции не покажем, так как практически он не так заметен, как показано в п.3 табл. 2.1.

Поведение преднапряженной конструкции под нагрузкой по мере ее постепенного увеличения показано в табл. 2.2 по этапам вплоть до ее разрушения.

Таблица 2.2

Схематическое изображение этапа нагружения конструкции	Описание этапа
1 . Р	Нагрузка отсутствует (то есть показано исходное напряженное состояние в сечении конструкции до приложения нагрузки). Здесь: А  эпюра напряжений в бетоне сечения от действия предва­ри­тельного обжатия напрягаемой арматурой.
2 . Р	Под действием внешней нагрузки F произошло полное погашение обжатия бетона той зоны, которая от нагрузки испытывает растяжение. Здесь: Б  эпюра суммарных напряжений в бетоне сечения под действием нагрузки F и усилия обжатия Р ; bp  напряжения в бетоне на крайнем растянутом волокне сечения от обжатия (на этом этапе они равны нулю, так как обжатие бетона полностью погашено в этом волокне).
3.	При дальнейшем увеличении нагрузки напряженно-деформированное состояние этой балки ничем не отличается от поведения обычной железобетонной балки, которое приведено в теме ЖБК-1 на рис.1.1-б и описано там же (очень кратко здесь его можно охарактеризовать следующим образом: появление в растянутом бетоне первой трещины, работа конструкции с трещинами в растянутом бетоне, достижение предела текучести в растянутой арматуре и, наконец, раздавливание сжатого бетона, то есть разрушение элемента).