7,8. Сущность предварительного напряжения железобетона, способы и методы натяжения арматуры. Величина потерь преднапряжения.

Идея предварительного напряжения железобетона заключается в том, что в процессе изготовления конструкции до приложения нагрузки в бетоне создается искусственное напряженное состояние, которое можно целенаправленно регулировать. Как правило преднапряжение элемента выполняют таким образом, чтобы бетон, который в процессе эксплуатации будет работать на растяжение, имел изначальные сжимающие напряжения. Характер распределения предварительных напряжений в бетоне зависит от положения в сечении напрягаемой арматуры, степени ее предварительного напряжения, физико-механических свойств бетона и геометрии сечения элемента.

Преднапряжение конструкции с использованием арматурных элементов может быть выполнено тремя основными методами:

1. при предварительном натяжении арматуры на упоры:

2. при натяжении арматуры на затвердевший бетон:

3. физико-механическим способом при применении напрягающего бетона:

При натяжении на бетон усилие обжатия передается на элемент при помощи специальных анкерных устройств либо посредством сил сцепления, возникающих при последующем инъецировании каналов цементным раствором.

В зависимости от технологических особенностей натяжения арматурных элементов различают следующие способы натяженияарматуры:

1. МЕХАНИЧЕСКИЙ СПОСОБ. Сущность заключается в том, что необходимое относительное удлинение арматуры, соответствующее заданному контролируемому напряжению в ней, получают вытяжкой арматурного элемента натяжными механизмами (гидравлические и винтовые домкраты, грузовые устройства с системой блоков, рычагов и оттяжек, лебедки с полиспастами и динамометрами, динамометрические ключи, разнообразные намоточные машины при непрерывном армировании) посредством технологических (для временного закрепления арматуры в натяжных механизмах) или комбинированных (конструктивных и технологических)зажимов.

2) ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ СПОСОБ, заключающийся в том, что необходимое относительное удлинение напрягаемой арматуры, соответствующее начальному контролируемому напряжению,получают электрическим нагревом арматуры до соответствующей температуры (но не более критической) с последующей фиксацией ее на упорах заданной длины, соответствующей требуемому удлинению для создания напряжения после ее остывания,

З) КОМБИНИРОВАННЫЙ (или электротермомеханический) СПОСОБ, представляющий собой совокупность электротермического и механического способов натяжения арматуры.

4) ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЙ СПОСОБ, позволяющий осуществлять натяжение арматуры, располагаемой в конструкции и имеющей обеспеченное сцепление с бетоном, за счет энергии расширения напрягающего бетона в процессе твердения.

В массовом строительстве при изготовлении сборных элементов по поточно-агрегатной технологии наиболее распространен электротермический способ предварительного напряжения конструкций. Вместе с тем, как по экономическим, так и техническим показателям данный способ предварительного напряжения является наименее эффективным и должен в перспективе уступить место механическому натяжению арматуры.

9 Потери предварительного напряжения:

1. от внутреннего трения в натяжных устройствах (от 5 до 15 %);

2. потери, вызванные трением арматуры о стенки каналов или о поверхность бетона конструкции;

3. потери, вызванные проскальзыванием напрягаемой арматуры в анкерных устройствах;

4. потери в результате упругих деформаций бетона;

5. потери от релаксации стали;

6. потери от температурного перепада;

7. потери от деформации анкеров, расположенных в зоне натяжных устройств при натяжении на упоры;

8. потери, вызванные деформациями стальной формы при закреплении на ее упорах напрягаемой арматуры;

9. потери, вызванные усадкой, ползучестью и длительной релаксацией арматуры;

10. потери от смятия бетона.