Как определить предварительное напряжение арматуры

Главная › Армирование ›

15.11.2021

Традиционные железобетонные элементы иногда заменяются в строительстве более прочными аналогами, тоже выполненными из железобетона, но предварительно напряжёнными.

Результатом становится улучшение характеристик и расширение функциональности материала.

Благодаря особой технологии производства, преднапряженная арматура в бетоне лучше защищает материал от деформаций, дольше служит и может применяться для конструкций большого размера.

Особенности изготовления

Прочность бетона повышают с помощью арматуры, которая может быть ненапрягаемой и напрягаемой. Однако первый вариант представляет собой пассивное армирование бетона, не защищающие конструкции от изгибающих и особенно динамических нагрузок.

Обеспечить более эффективную защиту позволяет растягивание арматурной стали в железобетонном изделии и её избавление от натяжения в процессе застывания бетонного раствора.

Сжимаясь, арматура влияет на железобетон, увеличивая предел его растяжимости, благодаря суммированию двух деформаций – предсжатия и растяжения.

Существует 3 способа натяжения арматуры.

1. Механический – напряжение арматуры с помощью винтовых или гидравлических домкратов.
2. Электротермический – применяется электроток, с его помощью стальные пруты разогреваются и удлиняются.
3. Электротермомеханический – это одновременное применение механического и электротермического способа.

Требования к арматуре

В роли преднапряженной необходимо использовать классы арматуры с высокой прочностью и незначительной текучестью. С учётом небольших потерь преднапряжения при изготовлении железобетонных конструкций значение этого показателя устанавливается выше.

Распространённые виды арматуры – холоднодеформированная и горячекатаная упрочнённая, арматурная проволока, сварные каркасы и канаты. Профиль арматурных элементов может быть периодическим и гладким.

Какую арматуру использовать для армирования, зависит от того какую роль она играет в железобетонной конструкции.

1. Напряженная арматура. Располагается в продольном направлении. Применяют горячекатаную и термомеханически упрочнённую арматуру класса А800, А600 и А1000 периодического профиля, холоднодеформированную сталь класса Вр1200 до Вр1500, а так же канатную К1400, К1500 (К-7, К-19).
2. Ненапрягаемая. Она укладывается поперек продольной. Используют арматуру класса А500С, В500С, А1 (А240), А400, А300 и арматурную проволоку Вр-1.

Пример арматуры с гладким и периодическим профилем.

Напрягаемая арматура должна быть в виде цельных стержней.

Рекомендации по бетону

Для создания предварительно напряженных конструкций применяются бетоны с такими характеристиками:

• плотность в пределах 2200–2500 кг/куб. м;
• класс прочности на осевое растяжение – не меньше 0,8;
• уровень прочности – не меньше 250–260 кг/кв. см (класс B20);
• марка водонепроницаемости – W2 и выше;
• морозостойкость – не ниже F50.

Какой класс бетона использовать зависит от класса напрягаемой арматуры. При отсутствии необходимых данных о бетоне, его класс можно определить спустя 28 дней после его заливки.

Преимущества и недостатки материала

Причинами использования предварительно напряжённого железобетона могут стать такие преимущества армированных конструкций:

• высокий уровень защиты материала от образования трещин и коррозии – важный параметр для сооружений, постоянно находящихся в контакте с водой;
• уменьшение сечения и веса железобетона в пределах 30%;
• снижение расхода стальной арматуры на 40%;
• повышение сопротивления динамическим нагрузкам;
• увеличение огнестойкости построек;
• повышение эксплуатационного срока конструкций – особенно, при использовании сборно-монолитных блоков.

Преднапряженный железобетон меньше подвержен возникновению трещин.

Кроме плюсов, у конструкций с применением предварительного напряжения есть и несколько серьёзных минусов. В том числе – сложность контроля армирования готовых элементов, трудоёмкий процесс изготовления и необходимость привлечения квалифицированных мастеров.

Вес конструкций увеличивается по сравнению с железобетоном, изготовленным по традиционной технологии, но этот недостаток устраняется использованием пустотных конструкций и лёгких заполнителей.

Применение в строительстве

Предварительно напряжённый железобетон применяют в разных сферах строительства, изготавливая из него такие объекты:

• высотные башни, в том числе телевизионные;
• перекрытия с большим пролётом производственных и жилых зданий;
• резервуары для очистных сооружений;
• гидротехнические сооружения, в том числе, плотины, каналы и шлюзы;
• мосты с широкими пролётами;
• колонны и столбы электропередач;
• корпуса атомных реакторов и ограждения атомных электростанций.

Из этого же материала изготавливают подпорные стены и ограждающие панели.

Подходит он и при необходимости усиления фундаментов зданий и лестничных маршей, построек и помещений, расположенных в сейсмоопасных и взрывоопасных районах.

А для дополнительного повышения прочности каркасов зданий и тоннелей пользуются сборно-монолитными конструкциями, собранными из отдельных железобетонных элементов.

Пример моста построенного по технологии предварительного напряжения железобетонной конструкции.

Изделия из преднапряжённого железобетона характеризуются большим количеством плюсов, что позволяет широко применять их в строительстве.

А недостатки в основном связаны с недостаточным качеством изготовления, и могут компенсироваться ответственным отношением к производству.

Чтобы избежать проблем и получить не только повышенную прочность, но и длительный срок эксплуатации, стоит доверять создание таких железобетонных конструкций профессионалам.

Преднапряженная арматура в бетоне: особенности производства и применения Ссылка на основную публикацию

Сущность предварительного напряжения арматуры, способы и методы создания предварильного напряжения в железобетонных конструкциях

Малая прочность бетона на растяжение, составляющая 1/10-1/15 его прочности на сжатие, является причиной образования трещин в бе­тоне растянутых зон элементов железобетонных конструкций при экс­плуатационных нагрузках.

Значительное раскрытие трещин, нередко достигающее 0,2—0,3 мм и более, во многих случаях опасно с точки зрения коррозии арматуры. Придание арматуре периодического профиля несколько уменьшает рас­крытие трещин, однако этого свойства железобетона полностью не устраняет.

С развитием техники широкое применение нашли бетоны повышен­ной прочности марок 400—600 и выше, а также высококачественные арматурные стали с временным сопротивлением до 20 тыс. кгс/см2 и бо­лее, что экономически оправдано, поскольку отношение стоимости к прочности высокопрочных материалов, применяемых для железобетона, значительно ниже, чем для материалов менее прочных.

Для повышения трещиностойкости железобетонных конструкций производится их предварительное напряжение (до приложения основных нагрузок), которое производят таким образом, чтобы образовывалось предварительное обжатие тех зон бетона, в которых при основных на­грузках ожидаются растягивающие напряжения.

Предварительно напряженный железобетон не является особым железобетоном; он образуется из тех же материалов, что и железобетон, не подвергаемый предварительному напряжению. Однако предваритель­ное напряжение придает железобетону дополнительные качества, кото­рые могут быть эффективно использованы.

• Многочисленные экспериментальные исследования показали, что предварительное напряжение практически не влияет на величину раз­рушающей нагрузки, но существенно (в несколько раз) повышает трещиностойкость и жесткость железобетонных элементов.
• Улучшая качество железобетона, предварительное напряжение позволяет широко использовать высокопрочные материалы, экономить сталь (в ряде случаев до 70%), способствовать снижению общего веса конструкций, получать конструкции, хорошо сопротивляющиеся много­кратно повторяющимся динамическим воздействиям.
• Предварительное напряжение железобетонных элементов произво­дят посредством натяжения арматуры и передачи ее реактивного давле­ния на бетон с целью его обжатия.
• Различают два метода натяжения арматуры:

1) «натяжение на упоры», т. е. натяжение арматуры на упоры стен­да, опалубку или формы и отпуск ее после бетонирования по достижении бетоном достаточной прочности, вследствие чего арматура, стремясь укоротиться, обжимает бетон, а сама остается растянутой (рис. а);

2) «натяжение» на бетон, т.е.

натяжение арматуры, размещенной в каналах или пазах элемента, при помощи приспособлений, опирающихся на готовый эле­мент по его концам (по дости­жении бетоном необходимой прочности).

Арматуру при по­мощи анкеров фиксируют в на­тянутом положении, и она об­жимает бетон, впоследствии каналы инъецируют цемент­ным раствором под давлением, а пазы заполняют бетоном (рис. б).

Натяжение на упоры более целесообразно для заводских условий изготовления железо­бетонных конструкций и изде­лий. Натяжение на бетон более трудоемко, его практикуют в тех случаях, когда затруднено или не мо­жет быть осуществлено натяжение на упоры, например при строитель­стве уникальных конструкций больших размеров или изготовлении мо­нолитных конструкций.

Для натяжения арматуры используют несколько способов: меха­нический, электротермический, термический, физико-химический (самонапряжение), электромеханический.

Механический способ заключается в растяжении арматуры при по­мощи гидравлических или механических домкратов, рычагов, гаечных ключей, грузов и т. п.

К механическому относится предложенный проф. В. В. Михайло­вым способ непрерывной навивки арматуры. По этому способу натяну­тую проволоку навивают на упоры поворотного стола.

В настоящее время разработаны навивочные машины, при помощи ко­торых натянутую проволоку наматывают на упоры неподвижного стен­да.

Способ непрерывного армирования дает возможность создавать предварительно напряженные конструкции с одноосным и двухосным обжатием для зданий промышленного и гражданского строительства. Непрерывное армирование используют также при натяжении арматуры резервуаров, силосов и т. д.

Электротермическим способом изготовляют около 80% всех предварительно напряженных конструкций. Стержни арматуры на­гревают до температуры 300-400°С при помощи электротока и в на­гретом состоянии устанавливают в упоры.

При остывании стержни, стремясь сократиться, натягиваются, что используется для обжатия бетона. Этот способ отличается простотой, малой трудоемкостью и срав­нительно низкой стоимостью.

Однако точность натяжения этим спосо­бом ниже, чем при других способах.

Электромеханический способ является комбинированным, он при­меняется при непрерывном армировании. Высокопрочную проволоку, нагретую электротоком до 300-400°С, навивают на упоры формы или стенда при помощи намоточной машины. При этом необходимая мощ­ность механических приспособлений для намотки значительно снижает­ся. После остывания проволока получает предварительное напряжение.

При термическом способе натяжения стержень до бетонирования покрывают составом, размягчающимся при нагревании.

После укладки в форму, бетонирования и набора бетоном прочности арматуру нагрева­ют до 90-110°С, в результате чего обмазка размягчается и арматура свободно удлиняется при дальнейшем нагревании.

При температуре 300-350°С обмазка необратимо затвердевает и конструкция становится предварительно напряженной.

При физико-химическом способе используется свойство бетонов, изготовленных с применением расширяющихся цементов. При расши­рении бетона в процессе твердения арматура также удлиняется, от­чего в ней создается предварительное напряжение. Принцип самонапряжения конструкций является весьма перспективным, так как дает возможность обойтись без сложных приспособлений для натяжения арматуры.

Продолжение 3. Расчет сжатых железобетонных элементов прямоугольного сечения.

Для прямоугольного сечения zб=hо-0,5х; Fб=bx. (14)

1. Условие прочности принимает вид
2. Ne£Rпрbx(ho-0.5x)+RасF’в(ho-a’a) (15)
3. Положение нейтральной оси при x=x/ho>xR определяют из формулы (sa=Ra)
4. N+RaFa-RacF’a=Rпрbx (16) или

Rпрbx(e-ho+0.5x)±RacF’ae’-RaFae=0 (17) где знак минус принимают при e20; m=0,9 при h£20 см; h — размер сечения в рассматриваемой плоскости; j — коэффициент, определяемый по формуле j=jб+2(jж-jб)а, принимае­мый не более jж; jб и jж — коэффициенты, принимаемые по табл.; Fa — площадь сечения всей продольной арматуры;

Потери предварительного напряжения

Сущность преднапряжения

Предварительно напряженные элементы – железобетонные элементы, в которых до приложения нагрузок, в процессе их изготовления, искусственно создается внутреннее напряженное состояние (самонапряжение), заключающееся в значительном обжатии бетона предварительно растянутой арматурой.

Рис. 6.1. Сущность преднапряжения

Предварительное напряжение применяется преимущественно в тех элементах, в которых при нагрузках возникают растягивающие напряжения.

В отдельных случаях целесообразно применять преднапряжение в центрально и внецентренно сжатых элементах, в частности в гибких колоннах, где оно обеспечивает необходимую трещиностойкость на период транспортирования и монтажа, а также предотвращает потерю устойчивости элемента.

Рис. 6.2. Диаграммы для ненапрягаемой, напрягаемой сталей и растянутого бетона

Предварительное напряжение элементов повышает трещиностойкость, жесткость, выносливостьконструкций при работе под воздействием многократно повторяющихся нагрузок, позволяет применять высокопрочную арматурупри полном использовании ее механических свойств.

Но само по себе преднапряжение НЕ повышает несущую способность.

Как показывают опыты, в стадии разрушения эффект предварительного напряжения утрачивается, разрыв растянутой арматуры происходит при предельном напряжении и несущая способность предварительно напряженного элемента оказывается такой же, как и для железобетонного элемента без предварительного напряжения.

Экономику применения высокопрочной стали можно проиллюстрировать. С увеличением прочности стали ее удельная стоимость снижается (рис. 4.3).

• Предварительное напряжение может создаваться двумя способами:
• 1. натяжением арматуры на упоры;
• 2. натяжением арматуры на бетон

Суть натяжения арматуры на упоры.Арматура натягиваетсяи закрепляется на особых упорах стендов, форм. После бетонирования и приобретения бетоном достаточной прочности арматура освобождается с удерживающих устройств и, стремясь восстановить свою первоначальную длину, обжимает бетон. Напряжения в арматуре контролируются до обжатия бетона.

Суть натяжения арматуры на бетон.Сначала изготовляют бетонный или слабоармированный элемент. Для укладки рабочей арматуры в нем предусматривают каналы или пазы.

После отвердения бетона арматура натягивается с передачей реактивных усилий непосредственно на бетон и при помощи анкеров удерживается в напряженном состоянии.

Для создания сцепления арматуры с бетоном и защиты арматуры от коррозии каналы и пазы заполняют под давлением цементным тестом или раствором. Напряжения в арматуре контролируют по окончанию обжатия бетона.

Натяжение арматуры может быть выполнено 3 способами:

1. механическим(домкратами, намоточными машинами и т.п.).

2. электротермическим.Арматура, нагретая и удлиненная за счет пропуска электротока, закрепляется на упорах. Поскольку арматура при остывании свободно не сокращается, в ней возникают растягивающие напряжения. Этот способ распространен в России. Он надежен, малотрудоемок и был экономичен при централизованной экономике.

3. электротермомеханическим (комбинированным). Здесь полностью исключают обрыв арматуры, т.к. усилие механического натяжения не более 20-30% от общего усилия натяжения.

Натяжение на бетон осуществляют механическим способом.

При натяжении на упоры применяют стержневую арматуру, высокопрочную проволоку и арматурные канаты; при натяжении на бетон – преимущественно высокопрочную проволоку и арматурные канаты. Арматурные канаты и проволоку небольшого диаметра можно натягивать на упоры форм или бетон непрерывной намоткой.

Натяжение на упоры применяют в заводских условиях. Натяжение на бетон более трудоемко.

Поэтому раньше этот вид натяжения применялся редко, только в случаях, когда изготовляли монолитные конструкции или уникальные конструкции больших размеров, в основном в транспортном строительстве.

В настоящее время натяжение на бетон получило распространение. Существует опыт в применении натяжения стержневой арматуры на бетон.

Помимо трех способов натяжения арматуры распространен также физико-механический способ натяжения, т.е. самонапряжение, при котором используется свойство бетонов, изготовленных на расширяющемся цементе. При расширении бетона в процессе твердения арматура удлиняется, и таким образом, создается предварительное напряжение. Такой способ технологически прост в применении.

Применение напрягаемой арматуры с натяжением на бетон позволяет уменьшить прогибы и исключить появление трещин, максимально использовать прочностные свойства высокопрочных сталей, увеличить шаг колонн, т.е. пролет плит, и увеличить нагрузку на перекрытия.

При действии на перекрытие эксплуатационных нагрузок проверке подвергается только трещиностойкость бетона и ширина раскрытия трещин.

При этом раздельно рассматривают зоны, где имеется преднапряженная арматура, и зоны, где ее нет.

Процент армирования напрягаемой арматуры в середине пролета плит, равный 0,1%, является наиболее оптимальным с точки зрения требований к трещиностойкости и жесткости.

Расчетные подходы

Значения предварительного напряжения принимают с учетом механических свойств арматурной стали, при этом они не должны быть выше вполне определенных регламентируемых нормами значений, т.к. появление пластических деформаций сопровождается необратимыми потерями напряжений, соответствующими остаточным деформациям арматуры.

При расчете предварительно напряженных элементов следует учитывать потери предварительного напряжения арматуры.

Потери предварительного напряжения

При расчете предварительно напряженных конструкций следует учитывать снижение предварительных напряжений вследствие потерь предварительного напряжения до передачи усилий натяжения на бетон (первые потери) и после передачи усилия натяжения на бетон (вторые потери).

По СНиП 2.03.01-84* «Бетонные и железобетонные конструкции» следует учитывать следующие потери:

1. При натяжении арматуры на упоры
2. а) первые потери — от деформации анкеров, тре­ния арматуры об огибающие приспособления, от релаксации напряжений в арматуре, температурного перепада, деформации форм (при натяжении арма­туры на формы), от быстронатекающей ползучести бетона;
3. б) вторые потери — от усадки и ползучести бе­тона.
4. При натяжении арматуры на бетон:
5. в) первые потери — от деформации анкеров, трения арматуры о стенки каналов или поверхность бетона конструкции;
6. г) вторые потери — от релаксации напряжений в арматуре, усадки и ползучести бетона, смятия бето­на под витками арматуры, деформации стыков между блоками (для конструкций, состоящих из бло­ков).

Потери предварительного напряжения арматуры следует определять по табл. 6.1, при этом суммарную величину потерь при проектировании конструкций необходимо принимать не менее 100 МПа.

При расчете самонапряженных элементов учиты­ваются только потери предварительного напряжения от усадки и ползучести бетона в зависимости от марки бетона по самонапряжению и влажности среды. Для самонапряженных конструкций, эксплуатируемых в условиях избытка влаги, потери от усадки не учитываются.

Воспользуйтесь поиском по сайту:

Напряженная и напрягаемая арматура в плитах: расчет, ГОСТ, анкеровка

Бетонный фундамент, который лежит в основании каждого здания, должен быть прочным и надежным. Однако у него тоже есть свои слабые места, поэтому строители разрабатывают различные технологии, чтобы свести их на нет.

Один из способов сделать железобетон более прочным и долговечным — это использовать стальную арматуру с предварительным напряжением.

Такой вариант позволяет изделию прослужить дольше и взять на себя большую нагрузку, однако при этом нуждается в более крупном вложении сил и средств.

Для чего требуется предварительно напряжённое армирование

Арматура в изделиях может быть ненапрягаемой и напрягаемой. Первый вид выполняет функцию пассивного армирования — оно не работает, пока плита не изогнётся от собственного веса или от воздействия поперечной нагрузки. Только в этот момент нижние армирующие стержни будут противодействовать растяжению, но бетон уже получит свою долю растяжения и отреагирует сетью мелких трещин.

Чтобы избежать их появления и повысить прочность плиты при воздействии изгибающих нагрузок, армирующие конструкции при изготовлении бетонных плит предварительно напрягают. Железобетон с напряжённой арматурой находится постоянно в активном состоянии.

Силы напряжения, сжимающие плиту в осевом направлении, компенсируют эксплуатационные силы, вызванные собственным весом и нагрузкой. Растрескивания в напряжённой плите практически не происходят, она способна выдерживать более высокие, чем ненапряжённая плита, нагрузки. Кроме того, напряжённую плиту делают тоньше (140 мм вместо 170), что снижает расход бетона.

Что из себя представляет преднапряженное ЖБИ?

В целях борьбы с низкой прочностью при растяжении искусственного бетонного камня создают напряжение на этапе производства в бетоне противоположной к эксплуатационным характеристикам, что позволяет эффективно применять свойства бетона при его сжатии.

Арматурную сталь в железобетонном изделии растягивают, а по полному затвердевании залитого бетонного раствора ее избавляют от натяжения. Стальные прутья сжимаются и оказывают непосредственное влияние на слой бетона.

Предварительное напряжение увеличивает предел растяжимости бетона за счет суммирования 2-х деформаций: растяжения и предсжатия.

Сжатие и растяжение материала делает его более устойчивым к нагрузкам.

Преднапряженный железобетон не подвержен растрескиванию бетонного слоя зоне конструкции с растяжением, а также при его применении сокращается количество используемой арматуры.

Если при этом применять высокопрочный металл и бетон, можно добиться снижения весовых показателей железобетонных конструкций, увеличить их срок эксплуатации.

Основные характеристики для этого вида ЖБИ установлены ГОСТом 26633–91, а значения и размеры арматуры установлены СП 52—101—2003.

Посмотреть «ГОСТ 26633-91-3» или

Посмотреть «СП 52-101-2003» или

Натяжение напрягаемой арматуры

При изготовлении плит (дорожных, перекрытия, аэродромных) применяют метод, называемый натяжение на упоры. Он заключается в том, что арматурные стержни, уложенные в форму до заливки бетона, подвергают растяжению. Его осуществляют двумя способами:

• механическим;
• электротермическим;
• комбинированным, сочетающим оба предыдущих.

При механическом способе стержни анкеруют и растягивают гидравлическими домкратами. Заливают в форму бетон, уплотняют его и выдерживают до набора 70 %-й прочности. Затем зажимы снимают, и сила натяжения стержней через анкеры и рифление передаётся на бетон. Изделие становится плитой с предварительно напряжённой арматурой.

Электротермический способ заключается в пропускании через стержни тока большой силы. От его действия они разогреваются и удлиняются по оси. В этот момент заливают бетон. После его схватывания и упрочнения ток выключают, стержни остывают, но укорачиваться им мешает сцепление с бетоном, поэтому арматура напрягается. В промышленности чаще используют электротермический метод, как более простой.

Что такое напрягаемая арматура и где используется?

Самым прочным и распространенным материалом в строительстве считается бетон. Однако он имеет ряд недостатков и слабых сторон. Поэтому для того чтобы избавить материал от каких-либо слабых сторон, его стали усиливать арматурой.

В свою очередь, арматура также может быть различных типов и сортов – напрягаемой или ненапрягаемой, или продольной/поперечной. Кроме того, арматура может быть анкерной, монтажной или конструктивной.

В этой статье мы поговорим о напрягаемой арматуре и о том, в каких целях её используют и для чего она нужна.

Для изготовления качественного, сверхпрочного железобетонного строения используют напрягаемую арматуру. По своим свойствам, от обычной прутковой арматуры она отличается более высокой прочностью и стойкостью. Изготавливают её в виде проволоки или стержня, имеющего диаметр 5-35 мм.

Любой строительный материал, в том числе напрягаемая арматура, должна пройти сертификацию и получить допуск от соответствующих органов надзора, так как именно она играет одну из важнейших ролей в строении, прочности и долговечности конструкции здания. Напрягаемая арматура помогает бетонной конструкции выдерживать очень большие растягивающие нагрузки. Поэтому, при изготовлении материала арматуру натягивают (в зависимости от технологии, различными методами).

Напряжение арматуры помогает устранить растягивающие нагрузки во время эксплуатации. Наиболее распространенными способами напряжения являются механический и электротермический способы. При механическом напряжении арматуру «вытягивают» с помощью винтового или гидравлического домкрата.

Используя электротермический способ, арматура поддается воздействию высокого значения электрического тока, под воздействием которого, арматура интенсивно нагревается и удлиняется до необходимых размеров.

Также, существует электротермомеханический способ, в котором объединяются оба вышеописанных способа напряжения арматуры.

Бетонная конструкция с напрягаемой арматурой широко применяется в качестве основного материала для обустройства перекрытий, в высотном и многоэтажном строительстве. Напрягаемая арматура находит применение в зданиях с повышенной нагрузкой, в промышленном строительстве – например, для строительства защитной оболочки ядерного реактора, а также для строительства мостов, переправ и судостроения.

Технологий устройства арматуры в бетоне также бывает нескольких видов. Например, напрягаемую арматуру натягивают на упоры, которые в свою очередь приводят в опалубку еще до того, как заливается бетонная смесь.

Другая технология заключается в натяжении арматуры уже после заливки бетонной смеси и её предварительном наборе прочности.

Причем, использование второго способа предусматривает укладку арматуры в специальных чехлах из гофрированных или пластиковых труб.

Анкеровка напряжённой арматуры

Анкеровку или установку на стержни анкерных элементов выполняют с помощью:

• опрессованных в холодном состоянии шайб;
• высаженных головок, получаемых разогревом и расплющиванием концов стержней;
• привариваемых цилиндрических коротышей;
• спиралей из проволоки;
• инвентарных зажимов.

Требования к предварительно напряжённой арматуре

Для изготовления напряжённых железобетонных конструкций применяют специальные виды арматурной стали, обладающие высокими значениями рабочих напряжений (от 5000 до 7200 кгс/см²). В перечень этих материалов входят арматурные стали:

• А600, А600С и Ат600С — 5400 кгс/см²;
• А800 и Ат800 — 6000 кгс/см²;
• А800 и Ат800 — 7200 кгс/см² и другие.

Классы стали на напрягаемую арматуру устанавливают нормативные документы, по которым выпускаются изделия, в частности, ГОСТ 25912-2015 и другие. Расчет напряженной арматуры производится при проектировании изделия. Отклонения замеряемых напряжений от проектных значений не должно превышать 10 %.

Железобетонные изделия с предварительно напрягаемой арматурой являются основными конструктивными элементами, аэродромов, многоэтажных и высотных зданий, и масштабных сооружений. Например, в нашем ассортименте любые плиты перекрытия доступны для вашего выбора.

Способы напряжения

Если предварительно напрячь прокат, то растягивающая нагрузка во время использования снизится. Можно сделать это при помощи механики, применяя винтовой или гидравлический домкрат. Также применяется электротермический способ. В этом случае прутья подвергаются воздействию электротока, который разогревают металл, а потом удлиняют, то есть растягивают его.

Наконец, последний способ, самый технически совершенный — это электротермомеханический. Он соединяет в себе два первых варианта. Ток помогает разогреть и слегка удлинить металлопрокат, а механические приспособления более легко и точно вытягивают стержни.

Область применения

Чаще всего напрягаемая металлическая арматура нужна для возведения перекрытий между этажами при строительстве многоэтажного здания. Кроме того, ее часто используют для бетонных стен и колонн, которые возводятся в районе повышенной опасность, то есть, где возможен сход почв, землетрясения, взрывы и другие крупные колебания.

Напрягаемая арматура часто необходима в мостостроении, а также обязательно применяется при сооружении защитной оболочки в ядерной промышленности.

Наконец, ее можно взять просто для обустройства фундамента здания, в котором будет значительная нагрузка на основание.

Закладка бетона

Есть два способа, которыми напрягаемую арматуру встраивают в бетон. Первый, классический, заключается в обработке стержней до заливки бетона, а затем в создании обычной железобетонной конструкции.

Второй осуществляется уже после того, как блок фундамента залит и застыл. В таком случае арматура кладется внутрь в специальном чехле (например, в виде гофрированной трубы), а лишь затем проводится процедура натяжения.

Мы предлагает различные варианты и комплексный заказ металлопроката — обсудите все нюансы с нашими менеджерами!

Преимущества и недостатки

Среди основных преимуществ выделяют следующие:

• Высокие показатели растяжения и трещиностойкости, предохранение металла от образования коррозии. Это свойство необходимо для конструкции находящихся в постоянном контакте с водой, например, плотин, труб.
• Уменьшение сечений и веса таких элементов до 30%, как следствие, меньший расход материала.
• Лучшее сопротивление динамическим нагрузкам. Задействуют для строений, в которых типичные ЖБИ применять не рационально, например, за счет облегченной массы и объема, упрощения в сборке (подкрановые балки, плиты).
• Сборно-монолитные блоки конструкции. С помощью таких блоков достигается более длительная эксплуатация. При возведении таких конструкций все отдельные части соединяют так, что в процессе эксплуатации они объединяются в целое и выполняют свои функции в одном направлении.
• Уменьшение расхода арматуры до 40% вследствие более качественному применению свойств металла, помещенного в напряженное состояние.

Производство позволяет тратить гораздо меньше арматуры на данный материал.

Предварительно напряженный железобетон имеет и свои минусы:

Расчёт и конструирование предварительно напряженной панели перекрытия

Бетон

Применяем тяжелый бетон класса В40 (по заданию), подвергнутый тепловой обработке при атмосферном давлении.

Расчётное сопротивление сжатию Rb = 22,0 МПа (табл.13 СНиП [2]).

Бетон находится под воздействием длительной нагрузки, поэтому в расчетах умножаем его расчётное сопротивление на коэффициент условий работы гb2 = 0,9 (табл.15 СНиП [2]).

• Арматура
• Продольная рабочая арматура панели — предварительно напрягаемая, класса А-VI (А1000) — по заданию.
• Сопротивление растяжению:
• нормативное Rsn = 980 МПа (табл. 19* СНиП [2]),

расчётное Rs = 815 МПа (табл.22* СНиП [2]).

Полка панели армируется сеткой из проволочной арматуры класса Вр-I (В500).

Расчётное сопротивление растяжению Rs = 410 МПа (табл.23* СНиП [2]).

Предварительное напряжение арматуры

Предварительно напряженная арматура — это арматура, получающая начальные (предварительные) напряжения в процессе изготовления конструкций до приложения внешних нагрузок в стадии эксплуатации.

Методы натяжения арматуры

Существуют два метода натяжения арматуры: натяжение на упоры и натяжение на бетон. Натяжение на бетон применяется, как правило, только в монолитных конструкциях.

Используем метод натяжения арматуры на упоры, так как он наиболее целесообразен в условиях заводского изготовления железобетонных конструкций.

Арматура до бетонирования натягивается и затем фиксируется в натянутом состоянии на жестком стенде или форме. После укладки в форму бетона и набора им необходимой передаточной прочности арматура освобождается от натяжных приспособлений. Арматура, стремясь сократиться, обжимает бетон, а сама остается растянутой.

Способы натяжения арматуры

Существует 4 способа натяжения арматуры (из них получили распространение только первые два):

Механический (с помощью домкратов, рычагов, грузов).

Электротермический (с помощью эл. тока).

1. Электротермомеханический (комбинированный).
2. Физико-химический (самонапряжение).
3. Используем электротермический способ натяжения, так как он является наиболее распространённым благодаря своей простоте, малой трудоёмкости и сравнительно низкой стоимости оборудования.

Стержни арматуры нагревают до температуры 300…350єС с помощью электротока и в нагретом состоянии закрепляют в упорах формы.

При остывании стержни, стремясь сократиться, натягиваются, что используется для обжатия бетона. Точность этого метода по сравнению с остальными более низкая.

Кроме того, этот способ достаточно энергоёмкий и не может применяться для натяжения арматуры классов Aт-VII, B-II, Bр-II, К-7, К-19.

Величина предварительных напряжений в арматуре

Допустимое отклонение значения предварительного напряжения при электротермическом способе натяжения определяются по формуле (2) СНиП [2]:

• ,
• где l — длина натягиваемого стержня (расстояние между наружными гранями упоров): l = 7,8 м.
• В соответствии с формулой (1) СНиП [2] установим пределы, в которых можно назначать величину предварительного напряжения в арматуре:
• sp 0,3 Rsn + p = 0,3980 + 76,15 = 370,15 МПа;
• sp Rsn — p = 980 — 76,15 = 903,85 МПа.
• Границы этого интервала установлены на основе следующих соображений:
• при высоких значениях предварительных напряжений существует опасность разрыва арматурной стали или её проскальзывания в захватах при натяжении; опасность разрушения бетона или образования в нём трещин вдоль напрягаемой арматуры.

низкие значения предварительных напряжений неэффективны, т.к. почти всё напряжение будет утрачено в результате потерь.

Величина предварительного напряжения назначается обычно близкой к верхнему пределу: уsp 0,9Rsn = 0,9980 = 882 МПа. Принимаем уsp = 800 МПа.

Передаточная прочность бетона Rbp — это прочность бетона к моменту его обжатия усилием натяжения арматуры.

Передаточная прочность бетона назначается не менее (п.2.6* СНиП [2]):

1. Rbp 0,5 B = 0,540 = 20 МПа, где В — класс бетона, В = 40 МПа.
2. Rbp 15,5 МПа.
3. Принимаем Rbp = 20 МПа.
4. Возможные производственные отклонения от заданного значения предварительного напряжения арматуры учитываются в расчётах коэффициентом точности натяжения арматуры гsp:
5. sp = 0,9 — при благоприятном влиянии предварительного напряжения;
6. sp = 1,1 — при неблагоприятном влиянии предварительного напряжения.
7. Значение sp = 1,1 соответствует случаю, когда увеличение усилия обжатия сверх проектного неблагоприятно сказывается на работе конструкции, например, при расчёте прочности железобетонного элемента в стадии обжатия.