8. Предварительно напряженные железобетонные конструкции. Сущность. Достоинства и недостатки. Способы создания предварительных напряжений.

Под предварительно напряжонным понимают ЖБК, элементы и изделия, в которых предварительно, т.е. в процессе изготовления, искуственно созданы в соответствии с расчетами начальные напряжения в части или во всей рабочей ар-ре и обжатие всего или части бетона.

Достоинства – в ПНК представляется возможность использовать высокоэкономичную стержневую ар-ру повышенной прочности и высокопрочную проволочную ар-ру, позволяющих в среднем до 50% сократить расход стали. Предварительное обжатие растянутых зон бетонна значительно отдаляет момент образования трещин в растянутых зонах элементов.

Недостатки – повышенная трудоемкость проектирования и изготовления, ПНК требуют усложнения и повышения металоемкости опалубки, увеличения расходов металла на закладные детали и на монтажную ар-ру. Большая тепло- и звукопроводность железобетона. Огнестойкость меньше.

2 способа натяжения ар-ры:

- на упоры (до бетонирования)

-на бетон (после бетонирования и набора прочности бетона)

На упоры – более распространенный способ, при нем ар-ру временно натягивают на упоры жостких стендов, матриц или на форму. Отпуск натяжных устройств осуществляется при передаточной прочности бетона, сначало усилие снимают на 50%, а далее полностью.

На бетон – сначало изготавливают бетонный элемент, в котором предусматривают каналы превышающие d ра-ры на 5…15 мм., а после набора бетоном передаточной прочности в каналы пропускают рабочую ар-ру и натягивают ее с упором на бетон и последующей анкеровкой ар-ры. Каналы заполняют под давлением мелкозернистым бетоном.

Существует несколько методов ПН ар-ры:

Электротермический, механический, комбинированный (электромеханический), самонапрягаемая арматура

А = М/(R_s*h_o*С(с хвостиком)) – площадь сечения (???)

9. Бетон и арматура для железобетонных конструкций. Классификация бетонов. Основные свойства. Классы арматуры.

Бетоны классифицируют по средней плотности, виду вяжущего вещества и назначению.

В Многие свойства бетона зависят от его плотности, на величину которой влияют плотность цементного камня, вид заполнителя и структура бетонов. По плотности бетоны делят на особо тяжелые с плотностью более 2500 кг/м3; тяжелые— 1800 ... 2500; легкие — 500 ... 1800; особо легкие — менее 500 кг/м3.

Особо тяжелые бетоны приготовляют на тяжелых заполнителях— стальных опилках или стружках (сталебетон), железной руде (лимонитовый и магнетитовый бетоны) или барите (баритовый бетон).

В строительстве наиболее широко используют тяжелый бетон на плотных заполнителях из горных пород (гранит, известняк, диабаз и др.). Облегченный бетон получают на щебне из горных пород или без песка (крупнопористый бетон).

Легкие бетоны изготовляют на пористых заполнителях (керамзит, аглопорит, вспученный шлак, пемза, туф и др.). Применение легких бетонов уменьшает массу строительных конструкций, удешевляет строительство, поэтому производство их развивается опережающими темпами.

Технические свойства бетонной смеси

При изготовлении железобетонных изделий и бетонировании монолитных конструкций самым важным свойством бетонной смеси является удобоукладываемость (или удобоформуемость), т.е. способность заполнять форму при данном способе уплотнения, сохраняя свою однородность.

Под нагрузкой бетон ведет себя иначе, чем сталь и другие упругиe материалы. Конгломератная структура бетона определяет его поведение при возрастающей нагрузке осевого сжатия.

Область условно упругой работы бетона - от начала нагружения до напряжения сжатия, при котором по поверхности сцепления цементного камня с заполнителем образуются микротрещины.

Опыты подтвердили, что при небольших напряжениях и кратковременном нагружения для бетона характерна упругая деформация, подобная деформации пружины.

Модуль упругости бетона возрастает при увеличении прочности и зависит от пористости: увеличение пористости бетона сопровождается снижением модуля упругости.

СВОЙСТВА БЕТОНА:

Прочность — свойство бетона сопротивляться разрушению от действия внешних нагрузок — характеризуется прочностью цементного камня и его сцепления с заполнителем.

Упруго-пластичные свойства

О деформативных свойствах бетона при приложении нагрузки судят по его модулю деформации, т. е. по отношению напряжения к относительной деформации, вызываемой его действием

Рис. 8.3 Диаграмма деформирования бетона: и – соответственно пластическая и упругая деформации

Чем выше модуль деформации, тем менее деформативен материал.

Плотность — важная физическая характеристика бетона. С повышением плотности улучшаются такие свойства, как прочность, водонепроницаемость, морозостойкость. Повышают плотность подбором состава заполнителей, качественным уплотнением смеси и введением специальных пластифицирующих добавок.

Следует различать плотность незатвердевшей бетонной смеси и плотность бетона. Плотность бетонной смеси зависит от количества вовлечённого в неё воздуха: чем больше воздуха, тем ниже плотность. Плотность затвердевшего бетона зависит, главным образом, от плотности заполнителей.

Водонепроницаемость зависит от пористости и структуры пор (замкнутые, капиллярные или сообщающиеся) бетона. Определяет способность материала сопротивляться воздействию увлажнения и замерзания, влиянию различных атмосферных факторов и агрессивных сред.

Под морозостойкостью бетона понимают способность в насыщенном водой состоянии поддерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание.

Водонепроницаемость зависит от пористости и структуры пор (замкнутые, капиллярные или сообщающиеся) бетона.

Теплофизические свойства материала (теплопроводность, теплоемкость и температурные деформации) ограждающих конструкций определяют тепловую защиту зданий, поведение конструкций при пожаре и воздействии других факторов.

Теплопроводностью называют свойство материала передавать тепло от одной поверхности к другой.

Теплоемкость бетона, используемая в технических расчетах, зависит от его состава, структуры и плотности.

Под огнестойкостью понимается способность бетона сохранять прочность при кратковременном воздействии высоких температур, например, при пожаре.

Арматура – это гибкие или жесткие стальные стержни, к гибкой относится: канаты (пучки до 100 шт.), Основным показателем качества ар-ры явл. Класс по прочности на растяжение: А – для горячекатаной и термомеханически упрочненной ар-ры; В – для холоднодеформированой ар-ры.

Для ЖБК прим.:

А 240 – гладкая

А300, А400, А500, В500 – периодического профиля

Число обозначает значение предела текучести с обеспеченностью 0,95 (норматив. сопротив. стали)

d ар-ры от 6 до 40 мм. И от 3 до 12 мм. для проволочной.

Кроме того предъявляют требования свариваемости, пластичности. При выборе вида и марок стали для арматуры следует учитывать температурные условия эксплуатации и характер нагружения. Ар-ра бывает рабочая и монтажная. Содержание рабочей ар-ры определяется соотношением

M=АS/Ab – коэф. Ар-ния min u=0,05% max до u= 3%

Под монтажной ар-рой понимают продольную и поперечную ар-ру, устанавливаемую без расчета по конструктивным или технологическим соображениям

Ар-ра класса А600, А800, А1000 используется для предварительно напрягаемых конструкций.

Основные свойства – прочность (фмзический и условный предел текучести, временное сопротивление), деформативность (пластичность, величина угла загиба или число перегибов в холодном состоянии), ползучесть стали ЕS=2*105 МПа

Основной прочностной хар-ой ар-ры явл. нормативное значение растяжению RS,n, а так же расчетное RS= RS,n/yS , где yS – коэф. надежности ар-ры от 1,0 до 1,2