Ключевые слова: предварительное напряжение, конструкция, арматурная заготовка, натяжение арматуры, гражданское строительство
Тенденция стремительного темпа развития распространяется все больше во всех направлениях деятельности современного человека. Сегодня строительство должно быть быстрым, надежным, а также отвечать требованиям выразительности своего времени. Открыв композит бетона и стали, инженеры прошлого дали широкий простор для развития инженерной мысли своим потомкам. Современное гражданское строительства немыслимо без поиска новых форм и решений. Соблюдение баланса между минимальным сроком возведения и максимальной надежностью здания, неизбежно заставляет обратиться к применению железобетона.
Развиваясь, железобетонные конструкции улучшались, совершенствовались и технологии: на смену широко распространившимся сборным железобетонным конструкциям модернизировались, изобретались новые способы их возведения. Одним из этапов такого развития, которое бы отвечало современным потребностям и требованиям технического прогресса, является предварительное напряжение железобетонных конструкций.
Предварительно напряженными железобетонными конструкциями называют стройматериал, во время производства которого бетон поддается начальной расчетной напряженностью сжатия. Данные конструкции обладают увеличенной жесткостью и повышенным сопротивлением к образованию трещин, а также выносливостью при работе под воздействием многократно повторяющихся нагрузок. Проиллюстрируем это на рис. 1.
Рис. 1. Предварительное напряжение
Применение метода предварительного напряжения получило широкое распространение с момента своей разработки, его применяют в гражданском, промышленном, транспортном и специальном строительстве. Существуют различные технологии задания предварительного напряжения, одной из наиболее распространенных технологий является натяжение арматуры на упоры. Натяжение на упоры широко распространено во многом благодаря внедрению электротермического способа натяжения стержневой арматуры в современное строительство.
Суть данного способа состоит в следующем: арматурную заготовку (стержневую, прядевую или проволочную), с помощью электрического тока нагревают до нужного удлинения, после чего, в нагретом состоянии, ее закрепляют в жестких упорах или на торцах к этому времени затвердевшего элемента. После чего, специальные упоры и торцы препятствуют сжатию заготовки при ее остывании, вследствие чего в ней возникают необходимые растягивающие напряжения. Арматурную заготовку для предварительного напряжения, снабжают анкерами по концам, их располагают так, чтобы между опорными плоскостями анкеров было расстояние меньше чем между наружными гранями упоров на заданную величину. Удлиненная заготовка должна свободно укладываться в нагретом состоянии между упорами. Максимальная температура нагрева проволочной арматуры не должна превышать 300°, для стержневой максимальная температура 350°С [1].
Следует сказать также и об электротермомеханическом (комбинированном) способе натяжения. Сочетая в себе механический и электротермический способы натяжения, в данном случае около 50 % напряжения обеспечивается механическим натяжением и 50 % при остывании нагретой проволоки. Увеличивается производительность машин вдвое, при этом — облегчается их конструкция. В данном методе также возможно повышение контролируемого предварительного напряжения. Особая эффективность этого способа отмечается при натяжении арматуры на затвердевший бетон криволинейных элементов, так как он позволяет снизить неравномерность натяжения и уменьшить потери натяжения в результате трения. Данный способ, так же, как и натяжение на упоры, получил широкое распространение.
Проектирование железобетонных конструкций, кроме выполнения расчетных и конструктивных требований, предполагает выполнение технологических требований изготовления и возведения конструкций, а также обеспечение условий для соответствующей эксплуатации зданий и сооружений с учетом экологических и экономических требований. Для предотвращения аварийного состояния строительного материала еще до его эксплуатации, следует четко следовать технологии производства. Для обеспечения предварительного напряжения железобетонных конструкций, необходимо специальное оборудование, стоимость монтажа таких конструкций существенно выше. Сама же продукция требует бережного хранения, правильной транспортировки и высокого профессионализма при монтаже. Также необходимо учитывать, что производство требует точного расчета, который проводится высококвалифицированными специалистами. При просчетах в проектировании и неточностях в производстве создаваемая железобетонная конструкция может полностью разрушиться.
Перечисленное выше вполне справедливо можно отнести к недостаткам предварительно-напряженных конструкций, если не к причине полного отказа от их использования, однако это скорее особенность данной технологии. Данный факт объясняется недостатком опыта применения в России и СНГ. Так, например, в Соединенных Штатах на долю предварительно напряженных конструкций приходится значительная часть всех железобетонных конструкций даже гражданского строительства, тогда как в России они применяются чаще в мостостроении и реже в большепролетных промышленных зданиях.
Литература:
- СП 52–102–2004. Предварительно напряженные железобетонные конструкции. М.: ФГУП ЦПП, 2005.
2. СП 52–103–2007 Железобетонные монолитные конструкции зданий.
