Способ изготовления предварительно напряженных железобетонных конструкций. Предварительно напряженные железобетонные конструкции изготовление
Ганс МёлльПредварительно напряжённый железобетон. История развития конструкции, изготовление, области применения1958 г.
Оглавление
Предисловие 4 1. Основные определения предварительно напряжённого железобетона 6 2. Краткий исторический очерк развития предварительно напряжённого железобетона 9 3. Предварительное напряжение с натяжением арматуры до затвердения бетона 18 3.1. Предварительно напряжённые строительные детали 18 3.1.1 Плиты Веттштейна 18 3.1.2. Предварительно напряжённые железобетонные детали и мачты Глезера 20 3.1.3. Предварительно напряжённые балки системы Фрейссине 21 3.1.4. Однослойные и многослойные пустотелые плиты системы Шефера 29 3.1.5. Комбинированные плиты фирмы Рем и из пемзобетона и тяжёлого бетона с предварительно напряжённой арматурой 32 3.1.6. Предварительно напряжённый железобетон без анкеров по Xойеру 33 3.2. Способы заводского производства предварительно напряжённых сборных железобетонных деталей и применяемые устройства 37 3.2.1. Напряжение стальных проволок путём растяжения их на определённую длину 37 3.2.2. Натяжение стальных проволок при помощи натяжных салазок и упоров 38 3.2.3. Натяжение стальных проволок путём скручивания или свивания 40 3.2.4. Способ натяжения с непрерывным армированием 42 3.3. Предварительно напряжённый железобетон в сочетании с керамическими блоками 43 4. Предварительное напряжение арматуры без сцепления с бетоном 47 4.1. Расположение напрягаемой арматуры вне сечения бетона 47 4.2. Напряжённые элементы, расположенные вне сечения бетона 53 4.2.1. Треугольные фермы 53 4.2.2. Железобетонные арки со стальной или железобетонной затяжкой 53 4.2.3. Несущая конструкция заданного очертания в виде балок на двух и более опорах 54 4.2.4. Защемлённая балка 57 4.2.5. Защемлённая плоская арка 58 4.2.6. Предварительно напряжённая трёхшарнирных плоская арка 60 4.2.7. Конструкция неразрезной балки, предложенной в Англии 61 4.2.8. Предварительно напряжённые, балки Бетеа 61 5. Предварительное напряжение с натяжением арматуры на затвердевший бетон 66 5.1. Немецкие способы натяжения 66 5.1.1. Анкеровка при помощи натяжных муфт и пластин, предварительно напряжённый железобетон «дивидаг» 66 5.1.2. Анкеровка клиньями и зажимами 72 5.1.2.1. Способ натяжения фирмы Поленски и Целльнер 72 5.1.2.2. Способ натяжения фирмы Филипп Гольцман 75 5.1.2.3. Крепление проволочных пучков стальной арматуры, выпускаемых металлургическим заводом Рейнгаузен 78 5.1.2.4. Способ натяжения фирмы Гельд и Франке 82 5.1.2.5. Способ натяжения фирмы Хохтиф 84 5.1.2.6. 40-тонная арматура фирмы Грюй и Бильфингер 89 5.1.3. Петлевая анкеровка 89 5.1.3.1. Способ натяжения Баур - Леонгардта 89 5.1.3.2. Способ натяжения Кани и Хорват. Предварительно напряжённая деталь из двух сопряжённых или смежных, взаимно подвижных составных элементов 98 5.1.4. Анкеровка арматуры за счёт использования сил сцепления и трения 102 5.1.4.1. Способ натяжения фирмы Бетон и Моньебау 102 5.1.4.2. Способ натяжения фирмы Грюни Бильфингер 106 5.2. Предварительно напряжённый железобетон системы Фрейссине, фирмы Вайс-Фрейтаг и Гийона 107 5.3. Бельгийские способы натяжения арматуры 113 5.3.1. Предварительно напряжённый железобетон по Маньель Блатон 113 5.3.2. Способ натяжения Франки-Смет 116 5. 4. Швейцарский способ напряжения В. В. R. V. 118 5.5. Предварительно напряжённый железобетон в Англии 121 5.5.1 Способ натяжения Ли-МакКолл 121 5.5.2. Анкеровка стальных проволок с помощью клиньев 124 5.6. Предварительно напряжённый железобетон в Швеции 125 5.7. Развитие предварительно напряжённого железобетона с натяжением арматуры на бетон в Италии 127 5.8. Предварительно напряжённый железобетон с натяжением арматуры на бетон в Советском Союзе 130 5.9. Предварительно напряжённый железобетон в Америке 132 6. Влияние сил трения при криволинейной арматуре 139 7. Особые случаи предварительного напряжения арматуры или бетона 141 7.1. Предварительное напряжение конструкций за счёт использования собственного веса 141 7.2. Натяжение арматуры путём её нагрева 146 7.3. Предварительное напряжение бетона за счёт расширяющегося цемента 147 8. Напряжённая арматура 155 8.1. Стали для напряжённого армирования 155 8.2. Армирование с применением предварительно напряжённых элементов 162 8.2.1. Гибкая предварительно напряжённая арматура по Шореру (США) 162 8.2.2. Предварительно напряжённый арматурный элемент конструкции Ленка (Германия) 164 8.2.3. Предварительно напряжённый арматурный стержень конструкции Беккера (Голландия) 167 8.2.4. Гибкая предварительно напряжённая арматура, конструкции Шало и Бет ей (Франция) 169 8.3. Арматура из стекла и нейлона 172 9. Области применения предварительно напряжённого железобетона 177 9.1. Многоэтажное строительство 177 9.2. Мостостроение 194 9.2.1. Мосты из сборных предварительно напряжённых железобетонных элементов 195 9.2.2. Мосты из монолитного предварительно напряжённого железобетона 201 9.2.3. Навесная сборка (без подмостей) мостов из предварительно напряжённого железобетона 217 9.2.4. Висячие мосты 230 9.3. Дорожное строительство 231 9.4. Гидротехническое строительство 241 9.5. Предварительно напряжённые железобетонные трубы 252 9.6. Железнодорожные шпалы 262 9.7. Сваи 272 Дополнение 276 5.1.2.6. 40-тоннын пучок напряжённой арматуры фирмы Грюн и Бильфингер 276 5.1.2.7. Способ натяжения фирмы Загер и Вёрнер 278 Приложение. Перечень немецких патентов в области предварительно напряженного железобетона, заявленных после 1930 г. 281 Литература 296 Оглавление 304 7. Способы изготовления предварительно-напряженных конструкций
Предварительно-напряженные конструкции могут изготовляться с натяжением арматуры на упорыдо бетонирования илина бетон после его твердения. Каждая из этих разновидностей предварительно-напряженных железобетонных конструкций может быть изготовлена различными способами. Существуют три основных способа натяжения арматуры: механический, электротермический и физико-химический (самонапряжение).
Механическое натяжение арматуры производится преимущественно гидравлическими домкратами, развивающими большие силы натяжения (500 тс и более) и позволяющими достаточно точно измерять силу натяжения. Натягиваемые стержни при этом обычно соединяют с цилиндром, а поршень домкрата упирают в торцы элементов или в специальные упоры. В мощных домкратах некоторых типов натягиваемую арматуру соединяют с поршнем. Широко применяются малогабаритные переносные гидравлические домкраты двойного действия для натяжения пучковой арматуры с тяговым усилием 15, 20 60 тс.
Весьма эффективен способ непрерывного армирования, предложенный В. В. Михайловым. По этому способу навивка высокопрочной проволоки на упоры или непосредственно на затвердевший бетон конструкций производится на поворотном столе, схема действия которого показана на рис. 2.4. Этим способом изготовляются различные виды предварительно-напряженных конструкций с одноосным и двухосным напряженным состоянием — балки, панели, трубы и т. д.
Принцип непрерывного армирования напряженной обмоткой успешно применяется также при изготовлении предварительно-напряженных резервуаров с помощью специальных обмоточных передвижных машин (рис. 2.4).
Электротермический способ натяжения арматуры в последние годы получил широкое распространение; этим способом в настоящее время изготовляется примерно 3/4 выпускаемого предварительно-напряженного железобетона.
Достоинство способа в его исключительной простоте и возможности применения на любом заводе и предприятии. Используемое оборудование в 5—10 раз дешевле, чем при механическом натяжении, а трудоемкость изготовления конструкций в 2—3 раза ниже. Однако точность натяжения арматуры электротермическим способом значительно ниже, чем при механическом. Кроме того, этот способ применяется преимущественно для натяжения арматуры из горячекатаных сталей, так как для достижения в высокопрочной проволоке достаточно высоких напряжений потребовалось бы такое повышение температуры, которое привело бы к ухудшению ее механических характеристик.
При натяжении арматуры электротермическим методом арматурные стержни заготовляют так, чтобы их длина (между концевыми анкерами была меньше расстояния между упорами формы на заданную величину удлинения. Через арматуру пропускают ток, который быстро нагревает ее до температуры 300—400° С. Удлиненные стержни свободно укладывают в упоры, препятствующие их укорочению при остывании. Благодаря этому в остывших стержнях создается требуемое предварительное напряжение. Затем элемент бетонируют и по достижении бетоном достаточной прочности арматуру освобождают от анкеров и она обжимает бетон.
Рисунок 2.4 Схема изготовления предварительно-напряженных конструкций методом непрерывного армирования на поворотном столе
1 — поворотный стол; 2 — напрягаемая обмотка;
3 — натяжная станция; 4 — механизм подачи и торможения проволоки; 5 — моток с проволокой
Для натяжения высокопрочной проволоки находит применение так называемый комбинированный способ натяжения, который состоит в непрерывном армировании на поворотных столах нагретой проволоки. При комбинированном способе около 50% напряжения обеспечивается при механическом натяжении и 50% при остывании нагретой проволоки. Это вдвое увеличивает производительность машин, облегчает их конструкцию, позволяет повысить величину контролируемого предварительного напряжения.
Физико-химический способ натяжения используется при изготовлении самонапряженных конструкций, в которых предварительное напряжение арматуры достигается в результате саморасширения бетона элемента, приготовленного на расширяющемся цементе. Растягивающие усилия, возникающие в арматуре, обжимают бетон.
В некоторых случаях процесс натяжения арматуры переносится непосредственно на строительную площадку (на бетон), например при изготовлении большепролетных или крупноразмерных конструкций или при укрупнительной сборке составных конструкций, отдельные секции которых изготовляются на заводах, и т. п. В этих случаях роль упоров выполняет сама конструкция, в которой при бетонировании оставляют каналы или пазы. Каналы образуют при помощи резиновых шлангов или стальных газовых труб, которые по мере твердения бетона извлекают из изделия или специальных гофрированных трубок из листовой стали, оставляемых в конструкции, После достижения бетоном достаточной прочности арматура, расположенная в каналах или пазах, подвергается натяжению и анкеровке. Затем для лучшего сцепления арматуры с бетоном и предотвращения ее коррозии в каналы нагнетают цементный раствор под давлением 5—6 ат.
При натяжении арматуры на бетон не нужны специальные упоры или утяжеленные стальные формы. Существенные недостатки этого способа: неизбежность устройства анкеров по концам арматурных элементов, сложность процесса инъецирования каналов и его контроля.
studfiles.net
Напряженное армирование
Технология строительных процессов | Лекция 7.3.1 |
Напряженное армирование
В конструкциях, работающих на изгиб (плиты, балки, прогоны и т.п.) под действием нагрузки и собственного веса появляются растягивающие напряжения. Для их восприятия в растягиваемой зоне приходится размещать большое количество арматуры. Несмотря на это и обеспечение для арматурных элементов y, в зонах максимального момента могут наблюдаться трещины.
С целью повышения трещиностойкости и несущей способности железобетонных конструкций, а также более полного использования механических свойств арматурной стали и сокращения ее расхода используют предварительное напряжение арматуры.
Предварительно напряженными называются такие железобетонные конструкции, в которых в предполагаемых зонах растяжения до приложения эксплуатационных нагрузок искусственно создается внутреннее напряженное состояние, выражающееся в обжатии бетона и растяжении арматуры. Прежде чем бетон в конструкции начнет работать на растяжение, в нем должно быть погашено предварительно созданное сжатие.
Предварительно напряженные железобетонные конструкции обладают многими преимуществами по сравнению с обычными железобетонными конструкциями. Их эксплуатационные качества выше, так как благодаря трещиноустойчивости увеличиваются жесткость и долговечность, повышается водонепроницаемость.
В предварительно напряженных железобетонных конструкциях эффективно используются высокопрочные материалы, что дает экономию стали до 40%, позволяет уменьшить размеры поперечного сечения элементов конструкций на 20 – 30% , сократить транспортные затраты.
Следует отметить целесообразность применения в ряде случаев бетонов низких марок, так как предварительное напряжение сближает деформативные свойства высокопрочной арматуры и бетона и обеспечивает их совместную работу во всех стадиях загружения.
При производстве предварительно напряженных элементов необходимы такие технологические процессы, которые позволяют не затрачивать излишний материал в элементах из-заусловий работы конструкций в доэксплуатационный период. Для конструкций, намеченныхк изготовлению, должны быть обеспечены рациональные способы производства, транспортирования и сборки, чтобы в этих стадиях, до того как конструкция включена окончательно в состав здания или сооружения, она не находилась в условиях более тяжелых, чем под последующей эксплуатационной нагрузкой.
Во всех случаях изготовления предварительно напряженных элементов натяжение арматуры производится одним из следующих методов.
Предварительное обжатие. Арматура укладывается и натягивается(на упоры) до укладки бетона. Контроль напряжений в арматуре осуществляется в данном случае до обжатия бетона.
Последующее обжатие. Арматура укладывается в формы до укладки бетона или в каналы элементов в процессе изготовления конструкции, но натягивается(на бетон) после набора бетоном достаточной прочности, для того чтобы передать на него усилия обжатия, создаваемые натяжными устройствами. Контроль натяжения в арматуре в этом случае производится в процессе обжатия бетона.
- 1 -
Технология строительных процессов | Лекция 7.3.1 |
В соответствии с принятыми методами напряженного армирования железобетонных конструкций арматура, применяемая в них, соответственно называется «с предварительным натяжением» и «с последующим натяжением». Для изготовления большинства типов конструкций применяется арматура с предварительным или последующим натяжением. Только в составных конструкциях могут применяться оба вида напряженной арматуры, из которых предварительно напряженная арматура используется при изготовлении отдельных элементов, а арматура с последующим напряжением применяется при сборке конструкции из этих элементов.
При изготовлении железобетонных конструкций с предварительно напряженной арматурой, когда бетонирование производится после натяжения арматуры, должно быть обеспечено начальное сцепление арматуры с бетоном, и контроль натяжения арматуры
должен производиться до обжатия бетона.
В случае применения последующего натяжения после твердения бетона отсутствует сцепление с бетоном арматуры, расположенной внутри или снаружи элемента, контроль натяжения арматуры в этом случае производится после обжатия бетона.
Сцепление между арматурой и бетоном восстанавливается последующим обетонированием арматуры элемента после натяжения арматуры.
По способам анкеровки предварительно напряженная арматура делится на следующие виды:
а) неанкерованная из холоднотянутой высокопрочной проволоки, горячекатаной, холоднотянутой или низколегированной стали периодического профиля;
б) непрерывно навиваемая из холоднотянутой высокопрочной проволоки с закреплением концов.
Арматура с последующим натяжением из одиночных стержней постоянного сечения, пучка проволок из холоднотянутой или низколегированной стали всегда бывает анкерованной.
Способы натяжения арматуры — механический, электротермический и электротермомеханический. Арматурные работы при натяжении состоят из заготовки напрягаемой арматуры и арматурных элементов, соединения, укладки и натяжения арматуры.
ЗАГОТОВКА И СОЕДИНЕНИЕ НАПРЯГАЕМОЙ АРМАТУРЫ.
Для напрягаемой арматуры длиной до 12м используют стержни из горячекатаной стали классов A-600,А-800,А-1000(А-IV,A-V,A-VI),сталь, упрочненную вытяжкой классаА-400в,термически упрочненную сталь классовАт-600иАт-800,а также высокопрочную проволоку классовВ-II,Вр-IIи стальные канаты классаК-7иК-19.При длине напрягаемой арматуры более 12 м применяют горячекатаную и термомеханически упрочненную арматуру классовА-600,А-800,А-1000,Ат-600сиА-400в,высокопрочную проволоку и канаты, такие же как и для напрягаемой арматуры длиной до 12м. Стержни из стали классаА-400вполучают путем предварительного упрочнения вытяжкой арматуры классаА-400.Упрочнение вытяжкой ведут до величин, соответствующих контролируемым удлинению и напряжению. Для контроля упрочнения вытяжкой от каждой партии стержней отбирают по два образца для испытания на растяжение.
Заготовка арматуры включает соединение стержней в «плеть» длиной до 24 м. На концах таких заготовок высаживают анкерные головки (рис.1, 6), а затем производят упрочнение вытяжкой (рис.2). Подготавливают арматурные заготовки на специальных полуавтоматических линиях, оснащенных машинами для стыковой сварки или обжатия обоймы, станком для резки арматуры, стендом для упрочнения механической вытяжкой (рис.2), гидравлическим домкратом и другим оборудованием. Производительность таких полуавтоматических линий до 7 т арматуры в смену. Линии оборудуют системами пнев-
- 2 -
Технология строительных процессов | Лекция 7.3.1 |
матики и автоматики, обеспечивающими работу в автоматическом и ручном режимах. Обслуживают линию двое — сварщик и оператор.
Рисунок 1. Машина для высадки анкеров СМЖ-128Б
Рисунок 2. Установка для удлинения арматурных стержней СМЖ-129Б
Соединять стержни можно различными способами в зависимости от класса стали и диаметра стержня. Так, стержни из стали A-600иA-800,которые в последующем будут подвергаться упрочнению вытяжкой, соединяют с помощью стыковой контактной сварки. Для стыковки стержней из трудносвариваемой стали классовАт-600,Aт800Aт-1000применяют впрессованные соединительные обоймы (муфты, гильзы) (рис.3а, 4). Соединяют арматурные канаты с помощью опрессованной гильзы (рис.3б), но они могут соединяться и внахлестку, по всей длине которой плотным рядом накладываются витки вязальной проволоки (рис.3в). Соединять арматурную проволоку можно с помощью муфты и пробки. Такое соединение обеспечивает соосный равнопрочный стык (рис.5).
Рисунок 3. Стыкование арматурных элементов. а — стержневой арматуры с помощью опрессованной муфты; б — арматурных канатов прядей с о прессовкой гильзой; в — нахлесточное, арматурных канатов, прядей с обмоткой вязальной проволокой; 1— муфта; 2 — стержень; 3 — гильза; 4 — канат, прядь; 5 — обмотка проволокой
- 3 -
Технология строительных процессов | Лекция 7.3.1 |
Рисунок 4. Соединение арматурных стержней путем обжатия муфтой. Арматура, предназначенная для напряжения, также, как и ненапрягаемая, подвер-
гается предварительной обработке, которая включает чистку, правку, сварку в «плеть» и резку. Кроме того, напрягаемая арматура подвергается дополнительной обработке или обустройству. Это — высадка и устройство анкерных головок. Высадка головок арматурных стержней производится, например, на установке СМЖ-128Б(рис.1). Кроме силовой высадки головок концов стержней и проволочной арматуры можно использовать и другие способы анкеровки арматуры. Различные анкерные устройства на концах арматурных изделий показаны на рисунке 6.
Рисунок 5. Соосный равнопрочный стык. 1 — проволоки; 2 — пробка; 3 — муфта; 4 — насаженные головки.
Рисунок 6. Анкерные устройства на концах арматурных изделий. а — с приваренными коротышами: б — с приваренной петлей; в — с приваренной пластиной; г — с высаженной головкой на стержне; д, е — с высаженными головками на высокопрочной проволоке; ж — с напрессованной и обжатой втулкой на стержне; з — с напрессованной трубкой на канате, пряди; 1— канат, прядь с трубкой в сборе; 2 — заготовка трубки.
- 4 -
Технология строительных процессов | Лекция 7.3.1 |
Более сложными в изготовлении и по конструкций являются анкерные элементы для арматуры из трудносвариваемых или несвариваемых сталей, а также для натяжения нескольких прядей одновременно. Так, на стендовых или агрегатно-поточныхтехнологических линиях с использованием высокопрочной термоустойчивой проволоки диаметром3—8мм применяют унифицированные напрягаемые арматурные элементы (УНАЭ), например. конструкции ЦНИИОМТП с прорезной или дырчатой колодкой (рис. 7).
Сложными в изготовлении и по конструкции являются анкерные элементы для арматуры из трудносвариваемых или несвариваемых сталей, а так же для натяжения нескольких прядей одновременно. Так, на стендовых или агрегатно-поточныхтехнологических линиях с использованием высокопрочной термоустойчивой проволоки диаметром3—8мм применяют унифицированные напрягаемые арматурные элементы с прорезной или дырчатой колодкой (рис.7). Предварительно проволоку устанавливают по размерам (длине). В анкерных колодках арматуру закрепляют путем высаживания головок на концах проволоки. В зависимости от числа проволок, закрепленных в колодке, эти арматурные элементы унифицируют по маркам. Для холодной высадки головок арматурной проволоки применяют станкиСМЖ-155илиСМЖ-311.При натяжении арматуры на упоры форм и на бетон используют различные анкерные устройства в зависимости от диаметра и вида арматуры (Таблица 1).
Рисунок 7. Унифицированные напрягаемые арматурные элементы. а — с дырчатой анкерной колодкой; б — с прорезной анкерной колодкой; 1
— анкерная колодка; 2 — высокопрочная проволока; 3 — спиральный хомут; 4 — высаженные головки.
Таблица 1
Тип зажима | Эскиз | Арматура | Назначение |
|
|
|
|
| Для стержневой арматуры |
| |
|
|
|
|
|
| Периодического про- | При натяжении арматуры |
ЦНИИЛ-3 |
| филя диаметром 12 — | |
| на упоры форм | ||
|
| 40 мм | |
|
|
| |
|
|
|
|
ВНИИСтройнефти |
| То же, диаметром, 12 | То же |
| —18мм | ||
|
|
| |
|
|
|
|
Завода «Баррика- |
| То же, диаметром 16 | То же |
да» |
| —18мм | |
|
| ||
|
|
|
|
|
| - 5 - |
|
Технология строительных процессов |
|
| Лекция 7.3.1 | |
|
|
|
|
|
|
| Для проволочной арматуры |
| |
|
|
|
|
|
Клиновой одиноч- |
|
| Высокопрочная прово- | При натяжении на упоры |
|
| лока гладкая и перио- | ||
ный |
|
| форм и стендов | |
|
| дического профиля | ||
|
|
|
| |
|
|
|
|
|
Стержневой груп- |
|
| Высокопрочная прово- | При натяжении на упоры |
|
| лока гладкая и перио- | ||
повой |
|
| стендов | |
|
| дического профиля | ||
|
|
|
| |
|
|
|
|
|
|
|
|
| Для автоматического за- |
НИИЖБ |
|
| Высокопрочная прово- | крепления арматуры при |
|
| лока или прядь | непрерывном армирова- | |
|
|
| ||
|
|
|
| нии |
|
|
|
|
|
Для пучковой ар- |
|
| То же | При натяжении на бетон |
матуры |
|
| ||
|
|
|
| |
|
|
|
|
|
УКЛАДКА И НАТЯЖЕНИЕ АРМАТУРЫ
Существуют два основных способа укладки арматуры в формы, стенды или готовые конструкции, где она в дальнейшем натягивается, а именно: линейный и непрерывный.
Л и н е й н о й укладкой арматуры называют укладку стержней или проволоки конечной длины в устройство для натяжения арматуры.
Одиночные стержни обычно укладываются в формы или стенды и закрепляются в зажимах для одного стержня. Группы стержней или проволок предварительно объединяются в пакеты, в которых концы арматуры закреплены в одном зажимном устройстве для пакета или пучка, пригодного для транспортирования, установки их в предварительно подготовленные каналы железобетонных конструкций или защитные металлические трубки.
Натяжение арматуры в виде одиночных стержней, пучков или пакетов проволоки производится гидродомкратами (рис. 13) разных типов.
Н е п р е р ы в н а я укладка заключается в навивке проволоки с предварительным или окончательным натяжением на штыри или контуры, установленные на поддонах или стендах, в зависимости от схемы расположения арматуры в изделии.
Навивка и натяжение арматуры производится специальными машинами.
При всех способах укладки и методах натяжения арматуры отклонения от заданного контрольного напряжения не должны быть больше 5%.
Для производства изделий небольшой длины (до 12 м) широко применяется способ предварительного натяжения арматуры. Изготовление таких деталей производится на стендах или в формах заводским способом. В ряде случаев при применении этого способа изготавливаются конструкции большей длины.
- 6 -
Технология строительных процессов | Лекция 7.3.1 |
Способ последующего натяжения арматуры целесообразен, эффективен и применяется для изготовления конструкций длиной свыше 12 м. При этом способе успешно изготавливаются составные конструкции, собираемые на месте строительства из блоков.
Л и н е й н а я у к л а д к а и н а т я ж е н и е а р м а т у р ы .
При изготовлении конструкций в формах в основном применяется арматура в виде отдельных стержней. Однако в некоторых случаях при изготовлении конструкций в формах используется арматура в виде пакета или пучка.
Процесс укладки и натяжения арматуры в виде отдельных стержней заключается в том, что предварительно очищенные и выправленные арматурные стержни устанавливаются в зажимы, расположенные на оснастке формы; после их натяжения эти же зажимы закрепляют арматуру на форме, и в таком виде форма следует по всему остальному циклу производства напряженно-армированныхконструкций. Перед снятием готового изделия зажимы разбираются, освобождая стержни напряженной арматуры. При этом происходит обжатие железобетонного элемента.
Рисунок 8. Схемы стендов для изготовления предварительно напряженных конструкций: А — схема стенда пакетного;Б --схема стенда протяжного.
Вслучае применения пакета проволок процесс изготовления деталей остается неизменным и отличается тем что после натяжения пакета проволок закрепление его производится установкой металлических прокладок между оснасткой формы и корпусом зажима, объединяющего ряд стержней в один пакет или пучок.
Широкое применение получил способ производства железобетонных конструкций на стендах. Различают два типа – пакетные и протяжные стенды (Рис.8). Принципиальное отличие схем этих стендов заключается в способе заготовки пакета проволок и транспортирования его к формовочной площадке стенда.
Впакетных стендах проволока с бухт 9 поступает на конвейер протаскивания8, где она отрезается на необходимую длину, а затем закрепляется в зажиме3, образуя пакет 2 проволок. Подготовленные пакеты с конвейера протаскивания транспортируются на формовочную площадку1 к упорам4 стенда, где пакет с зажимами закрепляется в упорном6
инатяжном 5 устройствах стенда. Натяжение арматуры производится гидродомкратом 7.
Впротяжном стенде бухты с проволокой устанавливаются на тележке 9, перемещающейся от одного стенда к другому. Число бухт соответствует числу проволок в изделии. Кроме того, на стенде имеется специальная тележка8 для протягивания пакета проволоки вдоль формовочной площадки1 стенда в процессе его образования. После закреп-
-7 -
Технология строительных процессов Лекция 7.3.1
ления одного конца всех проволок в зажим 3 и закрепления зажима на тележке производится протяжка пакета вдоль стенда на длину его рабочей части. Проволока протягивается при движении тележки из одного конца стенда в другой. Когда тележка находится во втором крайнем положении, устанавливается второй зажим, и пакет отрезается от проволок, идущих из бухт.
Пакет устанавливается в натяжное 5 и упорное6 приспособления, установленные в конструкциях4, после чего производится его натяжение гидродомкратом 7. Существуют схемы протяжных стендов, когда несколько раз протягивают четыре проволоки, обеспечивая необходимое число проволок для изделия. Натягиваются последовательно также только четыре проволоки.
Для обеспечения равномерного натяжения в проволоках пакета в пределах допустимых отклонений необходимо иметь надежно работающие зажимы, не допускающие проскальзывания и перекусывания отдельных проволок пакета.
Н е п р е р ы в н а я н а в и в к а и н а т я ж е н и е а р м а т у р ы Непрерывная навивка арматуры производится так же на формах или стендах.
На формах, предназначенных для навивки непрерывной арматуры, установлены штыри или контур с откидными щеками для навивки на них арматуры по заданной схеме.
Форма со штырями (рис.9) предназначена для изготовления плоских конструкций, состоит из поддона1, бортовой оснастки2, штырей3, на которые навивается напряженная арматура4 .
Рисунок 9. Форма со штырями для непрерывной навивки предварительно напряженной арматуры.
Форма с контуром (рис.10) предназначена для изготовления балочных конструкций, состоит из поддона 1, стержня контура2 и откидных щек3.
- 8 -
Технология строительных процессов | Лекция 7.3.1 |
Рисунок 10. Форма с контуром для непрерывной навивки напряженной арматуры.
Непрерывная навивка арматуры на штыри или контуры форм производится специальными машинами. Стенды, на которых изготавливают конструкции с непрерывной навивкой арматуры, также оборудуются системой штырей для работы по заданной схеме.
Навивка напряженной арматуры на стендах до настоящего времени широкого распространения не получила.
Штырь для навивки напряженной арматуры (рис.11) представляет собой стакан 3 , в который установлен стержень, с одной стороны заканчивающийся конической частью2, на которую навивается арматура б, и с другой стороны заканчивающийсяТ-образнойголовкой4.
Рисунок 11. Схема штыря.
- 9 -
Технология строительных процессов | Лекция 7.3.1 |
Головка штыря по отношению к зеркалу поддона 1 занимает два положения: верхнее — когда производится навивка арматуры и нижнее — когда после твердения коническая часть штыря извлечена из затвердевшего изделия.
Нижнее и верхнее положения штыря фиксируются пальцем 5 , установленным в стержне штыря. Стакан cо штырем устанавливается в форме и укрепляется гайкой 7.
Навивка напряженной арматуры на формы со штырями производится в такой последовательности. Свободный конец проволоки закрепляется на одном из штырей, после чего производится навивка арматуры по заданной программе. Закончив навивку, закрепляют второй конец арматуры. После твердения штыри удаляются из изделия специальными выпрессовщиками. При этом происходит передача напряжения с арматуры на бетон.
Рисунок 12. Схема контура с откидными щеками для навивки напряженной арматуры
Ригели изготовляются на поддоне 1 со специальным контуром 2 (рис. 12), по концам которого установлены откидные щеки 3 , обеспечивающие одновременную навивку арматуры на два ригеля.
Перед навивкой арматуры откидные щеки находятся в верхнем положении и свободный конец проволоки закреплен на стержне контура.
После навивки первого ряда арматуры сбрасывают по одной щеке с каждой стороны контура и навивают на второй ряд арматуры, и так далее, до окончания навивки с заданным числом рядов арматуры и с определенным количеством проволоки в каждом ряду.
Закрепив второй конец, проволоку обрезают, и поддон с контуром проходит по необходимым формовочным постам и направляется в камеру твердения.
После твердения изделия производят обрезку арматуры, выходящей за пределы бортовой оснастки, и готовое изделие снимают с поддона.
А р м а т у р а п о с л е д у ю щ е г о н а т я ж е н и я Для последующего натяжения арматура подготавливается в виде стержней или
пучков, конструкция которых соответствует применяемым анкерным устройствам в изделиях и оборудованию, применяемому для натяжения.
Существуют два способа последующего натяжения арматуры. Первый — когда сцепление арматуры с бетоном после его твердения не восстанавливается и второй — когда это сцепление восстанавливается последующим обетонированием арматуры. В изделиях, где не восстанавливается сцепление арматуры с бетоном, применяется арматура в виде отдельных стержней.
Процесс укладки и натяжения такой арматуры происходит так. Арматурный стержень, предварительно смазанный битумом, укладывают в форму, после чего производятся укладка, уплотнение, отделка и происходит твердение бетона. После снятия затвердевшего изделия натягивают и закрепляют арматуру. Слой битума предохраняет арматуру от сцепления с бетоном во время формования изделия.
Производство изделий с напряженной арматурой при обязательном восстановлении сцепления между бетоном и арматурой развивается по двум направлениям. Первое —
- 10 -
studfiles.net
Способ изготовления предварительно напряженных железобетонных конструкций
Изобретение относится к строительству зданий и сооружений различного назначения. Цель - упрощение производства работ при экономии трудозатрат, увеличение пролета, рациональное использование свойств материалов и повышение надежности эксплуатации. Способ включает возведение крупногабаритных и большепролетных конструкций с созданием предварительного напряжения рабочей арматуры в построечных условиях при дифференциации прочности бетона в омоноличивающих слоях, с использованием технологии приготовления и твердения монолитного бетона. Величина преднапряжения нормируется по его соотношению с усилиями от постоянной и временной нагрузки. 6 ил.
Изобретение относится к строительству зданий и сооружений различного назначения.
Известен способ предварительного напряжения арматуры на бетон, применяемый для его обжатия с целью повышения трещиностойкости и жесткости. При этом напрягаемая арматура пропускается в специально предусмотренные в сечении конструкции каналы с последующим инъекцированием в них раствора с целью исключения коррозии стали (1). Недостатки способа: сложность контроля плотного заполнения каналов раствором омоноличивания. При образовании же воздушных пузырьков в растворе создаются реальные условия для ускоренной коррозии стали и внезапного обрушения конструкций. Кроме этого нормирование допускаемых эксплуатационных напряжений при обжатии бетона сопряжено с повышением его массивности, расходом материалов и ресурсов. Способ нерационально использует длинномерные канаты. Известно внешнее напряжение арматуры на бетон с целью его обжатия при ее расположении вне поперечного сечения, например, блоков пролетного строения моста (2). Недостатки: отсутствие сцепления напрягаемой арматуры при воздействии температурного нагрева повышает эксплуатационные напряжения; расчетный перерасход стали составляет 25% требуется спецзащита от механических повреждений и коррозии. Известны монолитные перекрытия, изготовленные с применением ненапрягаемой арматуры низкой прочности, что допускает перерасход стали (3). Несмотря на массивность балочных плит и расход бетона им свойственен малый пролет (2,2 2,7 м) и наличие ребер, которое усложняет устройство опалубки; наличие внутренних колонн с малым шагом (5 7 м), снижает технологичность производственных процессов при эксплуатации. Обычно при этом применяется единая марка бетона и его плотность, что при повышенной трудоемкости ведет к перерасходу цемента. Наиболее близким решением является способ изготовления предварительно напряженных железобетонных конструкций для индустриального производства сборного преднапряженного железобетона путем натяжения арматуры на упоры и последующего монолитного бетонирования в построечных условиях (4). Недостатками способа являются трудоемкость и недостаточная жесткость предварительно напряженных железобетонных изделий. Целью изобретения является упрощение производства работ при экономии трудозатрат, увеличении пролета, рациональном использовании свойств материалов и повышении надежности эксплуатации. Указанная цель достигается тем, что в способе изготовления предварительно напряженных железобетонных конструкций для индустриального производства сборного преднапряженного железобетона путем натяжения арматуры на упоры и последующего монолитного бетонирования в построечных условиях, канатную арматуру натягивают на защемленные в частях здания или сооружения упоры, с постоянным закреплением второго конца в гнезде колодки клином, соединяют посредством прищепок из кусков, высокопрочной проволоки с ненапрягаемыми арматурными сетками и посредством хомутов с ребрами перемычками через прокладки с подвесной опалубкой, а монолитное бетонирование производят в два этапа, при этом на первом этапе производят бетонирование при начальном контролируемом удлинении канатной арматуры при ее натяжении, соответствующем напряжению в ней 0,35 Rsn, а на втором этапе суммарное напряжение в арматуре с учетом усилия от нагрузки равно 0,7 Rsn, где Rsn нормативное сопротивление канатной арматуры растяжению. На фиг. 1 изображен план изготавливаемой конструкции с расположением гидродомкрата; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 узел В на фиг. 2; на фиг. 5 узел Г на фиг. 2; на фиг. 6 схемы усилий в канатах при их постоянном натяжении на упоры, и возникающих от нагрузки. Предлагаемый способ изготовления предварительно-напряженных железобетонных конструкций включает: устройство упоров 1, постоянно заделанных в элемент или в часть здания или сооружения; закрепление в упорах 1 распределительных балок 2, объединенных с анкерными колодками 3 с коническими гнездами для полых стопорных клиньев 4; соосная установка гидродомкрата 5 совместно с протарированной насосной станцией с его временным креплением к балке 2; проектная анкеровка одного конца каната 6 в колодке 3 с помощью клина 4; заведение другого конца каната 6 в гнездо колодки 3; продевание клина 4 через конец каната 6 с временным закреплением последнего в зажиме гидродомкрата 5. создание давления в гидрокамере домкрата 5, синхронное с повышением усилия и преднапряжения в канате 6 с контролем удлинения на основе диаграммы растяжения стали (
l=
k; l 
l) постоянное закрепление после проектного удлинения второго конца каната 6 в гнезде колодки 3 клином 4; установка с расчетным шагом облегченных железобетонных брусков-перемычек 7 на канаты 6; раскатка на бруски-перемычки 7 по схеме эпюры изгибающего момента от равномерно распределенной нагрузки сварных рулонных сеток 8 с креплением прищепками 9 из кусков высокопрочной проволоки; установка с расчетным шагом на бруски-перемычки 7 перевернутых хомутов из круглой стали с нарезкой резьбы 10 для крепления опалубочных щитов 11 с помощью квадратных железобетонных прокладок 12 и прижимных полос 13; укладка, формовка и твердение нижнего слоя из легкого бетона 14 (Д 1500 В30) для омоноличивания с гарантированным сцеплением изделий 5, 7, 8 с высотой слоя h2; укладка, формовка и твердение верхнего слоя неавтоклавного ячеистого пневмобетона 15 (Д900; В 5) высотой слоя h3 для повышения сопротивления местному продавливанию тонкостенного бетона 14, а также, например, для обеспечения звукоизоляции перекрытий или теплоизоляции покрытий. Применение способа отличается надежностью, обеспечивая эксплуатацию преднапряженного монолитного изделия в проектные сроки службы железобетона, изготовленного из деталей 1, 2, 3, 4, 6, 7, 8, 9, 10, 14, 15. Обеспечению соответствующих гарантий способствует апробация применения клиновых зажимов в заводской технологии изготовления преднапряженного железобетона. Реальность длительной консервации (сцеплением созданных при изготовлении сил упругости в преднапряженных балках с канатной арматурой) подтверждается экспериментально. Так, после их разгрузки, несмотря на значительность трещин от нагрузки, близкой к разрушающей, наблюдалась тенденция к снижению прогибов, а при повышенном внецентренном обжатии полное их исключение с регенерацией выгибов. При постоянном преднапряжении омоноличенных канатов, т.е. при отсутствии процесса ползучести бетона омоноличивания, прогибы существенно снизятся. И наоборот, степень рационального использования свойств высокопрочных арматурных канатов в связи со снижением потерь их предварительного напряжения вследствие ползучести бетона возрастет. Причем из-за алгебраического суммирования первичного натяжения канатов с вторичными, вызванными усилиями от поперечного загружения монолитной конструкции, сохраняется стабильность созданного преднапряжения канатов в пределах их деформирования совместно с фактором сцепления. Реализуется и возможность управления дифференциацией взаимодействия преднапряжения (PspNупр) с усилиями от постоянной (Nпост) и временной (Nвр) нагрузки по преобразованным и уточненным неравенствам Nпостврsp Nупр
0,35 RsnAsn; (1) (Nполн + Psp) 0,70RsnAsn, (2) где Nпост усилие от полной нагрузки на расчетной грузовой площади, равна Nполн Nпост + Nвр (3) Выбор прочности слоев бетона (В) совместно с толщиной (h2 и h3) оптимизирует величину усилий от постоянной нагрузки и по (1) и (2) рациональный расход канатной арматуры с соответствующей технологической оснасткой. Способ обеспечивает увеличение пролетов монолитных перекрытий в несколько раз при экономии материалов и ресурсов за счет исключения дополнительного армирования и увеличения размеров бетонных сечений, обусловленных необходимостью восприятия усилий, возникающих при съеме с поддона, транспортировании и монтаже сборных преднапряженных конструкций, свойственных технологии изготовления, принятой прототипом. Снижается трудоемкость вследствие упрощения армирования при использовании высокопрочных канатов, имеющих повышенную заводскую длину в составе, например, перекрытий, лишенных внешних ребер, требующих усложнения арматурных и опалубочных работ.Формула изобретения
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ для индустриального производства сборного преднапряженного железобетона путем натяжения арматуры на упоры и последующего монолитного бетонирования в построечных условиях, отличающийся тем, что канатную арматуру натягивают на защемленные в частях здания или сооружения упоры с постоянным закреплением второго конца в гнезде колодки клином, соединяют посредством прищепок из кусков высокопрочной проволоки с ненапрягаемыми арматурными сетками и посредством хомутов с ребрами-перемычками через прокладки с подвесной опалубкой, а монолитное бетонирование производят в два этапа, при этом на первом этапе производят бетонирование при начальном контролируемом удлинении канатной арматуры при ее натяжении, соответствующем напряжению в ней 0,35 Rsn, а на втором этапе суммарное напряжение в арматуре с учетом усилия от нагрузки равно 0,7 Rsn, где Rsn - нормативное сопротивление канатной арматуры растяжению.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6www.findpatent.ru
Предварительно напряженный железобетон в конструкциях мостов
Предварительно напряженный железобетон в конструкциях мостов
В железобетоне без предварительного напряжения при правильном проектировании и изготовлении конструкций можно предотвратить раскрытие трещин до предела, опасного с точки зрения коррозии арматуры и бетона, если применять арматуру из стали класса A–I – А–III. Целесообразное использование арматуры более высокой прочности в железобетоне без предварительного напряжения невозможно из–за возникновения уже при эксплуатационной нагрузке трещин недопустимого раскрытия, несмотря на повышение сцепления арматуры с бетоном путем применения стержней периодического профиля.
Для получения экономичной конструкции без трещин или с трещинами ограниченного раскрытия при использовании высокопрочной арматуры применяют предварительно напряженный железобетон.
Идея предварительно напряженного железобетона заключается в том, что при изготовлении в конструкции создают наиболее рациональное напряженное состояние. Применяют в основном два способа создания предварительного напряжения в конструкции: натяжение арматуры на бетон и натяжение арматуры на упоры.
Для изгибаемых элементов наиболее целесообразно создавать в сечении неравномерно распределенные предварительные напряжения так, чтобы максимальные сжимающие напряжения были в наиболее растянутых от внешних сил частях конструкции. Для этого напрягаемую арматуру располагают эксцентрично. От действия усилия преднапряжения в сечении возникает внецентренное сжатие, причем, кроме сжимающего усилия, в сечении действует изгибающий момент, обратный по знаку моменту от внешней нагрузки. При изготовлении элемент получает изгиб, обратный прогибу от внешней нагрузки, для чего предварительно напрягаемую арматуру располагают в сечении у наиболее растянутого волокна. Таким образом, преднапряженная арматура выполняет две функции: при эксплуатации сооружения создает сжимающие напряжения в бетоне, препятствуя появлению трещин, а при нагрузках, близких к разрушающим, когда растянутая зона бетона пересечена трещинами, воспринимает растягивающие усилия, как и арматура в ненапрягаемых элементах.
Предварительное напряжение создают для исключения или уменьшения не только основных растягивающих напряжений в сечениях, перпендикулярных к оси элемента, но и главных растягивающих напряжений, особенно при применении наряду с продольной арматурой также поперечной или наклонной преднапряженной арматуры. Предварительное напряжение препятствует и появлению местных растягивающих напряжений.
В бетоне может быть создано одноосное, двухосное или трехосное напряженное состояние. Размеры поперечного сечения сжатых элементов можно существенно уменьшить, если применить поперечное обжатие в двух направлениях, например, навивкой на бетонный сердечник спирали из высокопрочной проволоки под напряжением (косвенное напряженное армирование). В плите сборных пролетных строений можно создавать горизонтальное поперечное преднапряжение, одновременно объединяя балки в единую конструкцию.
Напряженное состояние элемента можно регулировать в широких пределах, создавая искусственные поля напряжений, благоприятные для конструкции, целесообразно назначая величину, направление и точки приложения усилий преднапряжения.
Таким образом, предварительно напряженный железобетон целесообразно применять в изгибаемых, растянутых и внецентренно растянутых элементах, а также во внецентренно сжатых элементах с большим эксцентриситетом сжимающей силы. В сжатых элементах предварительное напряжение можно создавать в косвенной арматуре.
Предварительно напряженные конструкции мостов имеют преимущества в сравнении с конструкциями из железобетона без предварительного напряжения. К ним относится прежде всего экономия металла (его требуется в 1,5–2,5 раза меньше), достигаемая в основном за счет применения высокопрочной арматуры. Наряду с экономией металла уменьшается расход бетона за счет снижения главных растягивающих напряжений. В результате в ряде случаев уменьшается вес частей сооружения и облегчаются перевозка и монтаж сборных конструкций.
Предварительно напряженная арматура позволяет применять обжатые стыки в сборных конструкциях, что дает экономию металла, идущего на закладные части, и повышает качество стыков. Только при использовании преднапряженной арматуры становится возможным применение таких прогрессивных способов сооружения железобетонных мостов, как навесное бетонирование и навесная сборка, обеспечивающих резкое снижение трудоемкости и сокращение сроков строительства. Однако в балочных конструкциях, проектируемых с исключением растяжения в бетоне под эксплуатационной нагрузкой, требуется увеличение размеров нижнего пояса для восприятия сил преднапряжения. Следует помнить, что высокие предварительные напряжения в бетоне может вызвать появление в нем трещин, направленных вдоль усилия обжатия. Поэтому предварительное напряжение следует применять осторожно, не перенапрягая без необходимости бетон.
Представляется целесообразным в ряде случаев не требовать исключения расчетных растягивающих напряжений в бетоне. Предварительное напряжение может быть задано таким, чтобы обеспечить отсутствие трещин, опасных в отношении коррозии арматуры (неполное обжатие бетона).
Технология изготовления преднапряженных мостовых конструкций сложнее, чем конструкций без предварительного напряжения, так как требует специальных обустройств для натяжения арматуры и квалифицированного обслуживающего персонала. Этот недостаток компенсируют развитием производственной базы для изготовления элементов мостовых конструкций с предварительным напряжением, созданием высокопроизводительного оборудования и совершенствованием технологии изготовления конструкций и монтажа преднапряженных железобетонных мостов.
vse-lekcii.ru
О предварительно напряженном железобетоне
Категория: Арматурные работы
О предварительно напряженном железобетоне
Железобетонные конструкции, применяемые в современном строительстве, отличаются некоторыми недостатками. Одним из них является большой собственный вес железобетона, равный 2500 кг/м3 (в том числе 100 кг/м3 составляет в среднем арматура). Особенно серьезно это отражается на горизонтальных конструкциях, работающих на изгиб, — плитах, балках, ригелях и др. Под действием нагрузки здесь появляется напряжение на растяжение. Поэтому в растянутой зоне сечения железобетонной конструкции приходится размещать большое количество арматуры, что увеличивает площадь сечения и вес конструкции.
Другим недостатком железобетонных конструкций является неполное использование свойств арматурной стали, в частности ее прочности на растяжение. При полном использовании прочности арматурных стержней бетон дает трещины в зоне растяжения конструкций, хотя напряжение в арматуре не превышает предела текучести. Это недопустимо при эксплуатации сооружений.
Упомянутые недостатки в значительной степени устраняются в предварительно напряженных железобетонных конструкциях.
Сущность предварительного напряжения (рис. 1) заключается в следующем. Рабочую арматуру конструкции перед бетонированием натягивают и в натянутом состоянии производят бетонирование. После того как бетон схватится, затвердеет и приобретет необходимую прочность, натягивающее усилие снимают. При этом арматурная сталь стремится опять сж‘аться (сократиться по длине) и часть сжимающих усилий передает окружающему бетону.
Таким образом, бетон в изготовленной предварительно напряженной конструкции еще до установки ее в сооружение и передачи на нее различных эксплуатационных нагрузок уже подвергнут напряжению на сжатие, или, как говорят, в конструкции искусственно создано внутреннее напряженное состояние, характеризующееся сжатием бетона и растяжением арматуры.
Прежде чем бетон в предварительно напряженной конструкции, воспринимая расчетную (эксплуатационную) нагрузку, начнет работать на растяжение, в нем должно быть сначала погашено предварительно созданное сжатие.
Наличие предварительного напряжения позволяет увеличивать нагрузку на конструкцию по сравнению с конструкцией, армированной обычным способом, или при прежней величине нагрузки уменьшать размеры конструкции, т. е. экономить бетон и сталь.
Впервые идея предварительного напряжения (обжатия) элементов, работающих на растяжение, была предложена в 1861 г. русским ученым, академиком А. В. Гадолиным для стволов пушек.
Преимущества предварительно напряженных железобетонных конструкций перед обычными заключаются в следующем.
1. Способность бетона хорошо работать на сжатие полностью используется во всем сечении. Это позволяет уменьшить сечения, а следовательно, объем и вес предварительно напряженных элементов на 20—30% и сократить расход материалов, в частности цемента.
2. Благодаря лучшему использованию свойств арматурной стали в предварительно напряженных конструкциях по сравнению с обычными сокращается расход арматуры. Экономия арматуры, особенно эффективная и нужная при применении сталей с высоким пределом прочности, достигает 40%.
3. Конструкции с предварительно напряженной арматурой (напряженно-армированные) отличаются высокой трещиностойкостью, что предохраняет арматуру от ржавления. Это имеет большое значение для сооружений, находящихся под постоянным давлением воды или каких-либо других жидкостей и газа (трубы, плотины, резервуары и т. п.).
4. Вследствие уменьшения объема и веса напряженно-армированных железобетонных элементов облегчается применение сборных конструкций.
Примерами наиболее распространенных сборных предварительно напряженных конструкций являются плиты для покрытий промышленных зданий, подкрановые балки, кровельные балки и др.
Использование предварительного напряжения эффективно не только в сборных, но и в монолитных и в сборно-монолитных железобетонных конструкциях. Сборно-монолитные конструкции состоят из сборных предварительно напряженных элементов, воспринимающих усилия совместно с бетоном и арматурой, дополнительно укладываемыми после установки сборных элементов в проектное положение.
При возведении сборно-монолитных конструкций отдельные сборные элементы соединяют таким образом, что в дальнейшем при эксплуатации они работают как одно целое. Это делают следующим образом.
При изготовлении сборных элементов будущей сборно-монолитной конструкции у них оставляют выпуски арматуры. Во время монтажа этих элементов в швы между ними укладывают и приваривают к выпускам дополнительные арматурные стержни так, чтобы арматура соседних элементов составляла одно целое. Затем армированные швы (или стыки) заполняют бетоном, или, как говорят, замоноличивают. После затвердения бетона в стыках и швах получается конструкция, называемая сборно-монолитной.
Этот метод часто используют в конструкциях многоэтажных зданий (рис. 1) и в пространственных конструкциях с криволинейными очертаниями — сводах и куполах.
Рис. 1. Стык арматуры сборных прогонов и плит многоэтажного промышленного здания с закладкой в колонны трехрядных арматурных коротышей: 1 — стык коротыша с выпусками арматуры прогонов, 2 — арматурный коротыш, 3 —арматура, закладываемая в швы между сборными плитами
Примером уникального монолитного железобетонного сооружения, впервые в мировой практике осуществленного советскими строителями, является Останкинская телевизионная башня (рис. 2, а) в Москве.
Общая высота башни 525 м. Нижний ярус до отметки 17,5 м представляет собой десять отдельных железобетонных опор. Выше этой отметки до отметки 63 м отдельные опоры объединены в железобетонный конус со сплошной стенкой. От отметки 63 до отметки 385 поднимается железобетонный ствол башни диаметром соответственно 18 и 8,2 м со стенками толщиной от 40 до 35 см (рис. 2, б). Стенки ствола армированы двойной сеткой из стали 35ГС периодического профиля с интенсивностью армирования до 230 кг/м3.
Между армированными сетками устанавливают специальные рамки (рис. 2, в). Взаимное положение металлических щитов внутренней и наружной опалубки и арматурных сеток, а следовательно, толщина защитного сдоя бетона фиксировались болтами 9 с надетыми на них пластмассовыми трубками (рис. 2, в).
Рис. 2. Останкинская телевизионная башня в Москве: а — общий вид, б — разрез ствола башни, в — деталь установки опалубки и арматуры в стенке ствола башии; г — опоры, 1 — конусная часть башни, 3 — железобетонный ствол, 4 — служебные помещения, 5 — ресторан, 6 — стальная антенна, 7 — щиты внутренней опалубки, 8 — щиты наружной опалубки, 9 — болт, 10 — арматурные сетки, 11 — рамка, 12 — пластмассовая трубка ствола башни
В качестве напрягаемой арматуры нижней части и ствола башни применены канаты диаметром 38 мм, расположенные в восемь ярусов от фундамента до отметки 385. Длина канатов, проходящих в каналах внутри стенок, колеблется от 154 до 344 м. Натяжение канатов выполнялось с помощью гидродомкратов; усилие натяжения достигало 69 тс. Всего в конструкции башни уложено 1040 т арматурной стали.
Рис. 3. Сечения проволочных арматурных пучков: а — незакрепленных по концам, б — закрепленных по концам, в — многорядных, г — из групп проволок; 1 — напрягаемые проволоки пучка, 2 — вязальная проволока, 3 — спираль, 4 — короткие проволоки, 5 — центральная проволока, 6 — трубка, 7 — раствор, 8 — группа проволок, 9 — дополнительные проволоки
В качестве напрягаемой арматуры для предварительно напряжен ных конструкций целесообразно применять арматурную сталь с более высокими механическими характеристиками; этим достигается наибольшая экономия арматуры, уменьшение сечения и веса конструкции.
Поэтому преднапряженные конструкции армируют, как правило, высокопрочной арматурной сталью и изделиями из нее следующих видов: – горячекатаная сталь периодического профиля класса А-Шв, упрочненная вытяжкой; – горячекатаная сталь периодического профиля классов Ат-V и. Ат-VI, термически упрочненная; – горячекатаная сталь периодического профиля классов А-IV и A-V; – высокопрочная арматурная проволока, гладкая и периодического профиля классов B-II и Вр-П; проволочные пряди; проволочные канаты; пучки (рис. 3) и пакеты из высокопрочной проволоки. Для предварительно напряженных конструкций очень важно обеспечение надежного сцепления поверхности арматуры с окружающим бетоном.
Этим объясняется применение в качестве напрягаемой арматуры прядей и канатов со сложной формой поверхности.
Семипроволочные пряди вырабатывают из проволок диаметром 1,5—5 мм. Многопрядные канаты изготовляют из проволок диаметром 1—3 мм. Пучок состоит из проволок, расположенных по окружности, в количестве от 8 до 48. Для сохранения взаимного расположения проволок внутри пучка через 1—1,5 м устанавливают отрезки проволочных спиралей. В этих же местах снаружи пучок стягивают вязальной проволокой (рис. 3, а, в, г). Пучки, закрепленные по концам (рис. 3, б), состоят из 8—24 проволок. В местах установки коротких проволок 4 по длине пучка остаются щели, через которые середина пучка заполняется раствором. Многорядные пучки из групп проволок диаметром до 8 мм (рис. 3, в) применяют в инженерных сооружениях, например мостах. Пакет представляет собой группу проволок или прядей, расположенных в несколько рядов по горизонтали и вертикали по правильной геометрической сетке.
Натяжение арматуры при армировании предварительно напряженных конструкций выполняют двумя способами — до или после бетонирования.
Натяжение на формы или упоры. При армировании по этому способу арматурные стержни натягивают перед укладкой бетонной смеси. Усилия натяжения, достигающие по величине иногда нескольких десятков тонн, воспринимаются мощной конструкцией стальной формы, в которой изготовляют изделие, или специальными упорами стенда, поэтому этот способ называют стендовым. Бетонируют конструкцию при натянутой арматуре. Когда после отвердения бетона натяжные приспособления снимают, сжатие бетона достигается за счет сцепления между стремящимися сжаться арматурными стержнями и окружающим их затвердевшим бетоном.
Уменьшение длины при сжатии показано в условном масштабе, гак как на глаз оно бывает незаметно.
При данном способе контроль натяжения (а следовательно, и напряжения) арматуры осуществляется до обжатия бетона.
Натяжение арматуры на бетон. В данном случае усилие натяжения арматуры воспринимается не формой, а затвердевшим бетоном. Этим способом пользуются главным образом для армирования конструкций, собираемых из отдельных блоков. Способ натяжения на бетон позволяет собирать крупноразмерные конструкции (длиной до 30 м и более) у места их установки из отдельных, легко перевозимых частей меньшего размера. Натяжение арматуры контролируют в процессе обжатия бетона. Обжатие можно производить только после накопления затвердевшим бетоном прочности, достаточной для восприятия усилий, создаваемых натяжными устройствами.
Применяют различные способы натяжения арматуры: механический — с помощью специальных домкратов; электротермический, при котором используют свойство стального прутка удлиняться при нагревании, и электротермомеха- нический, представляющий собой сочетание двух первых.
Различают способы укладки напрягаемой арматуры: линейный, при котором укладывают отдельные стержни, проволочные пучки или пакеты точно отмеренной длины, и способ непрерывной укладки (навивки) арматуры прямо из бухты на штыри вращающегося поддона или с помощью перемещающейся навивочной машины.
Арматурные работы - О предварительно напряженном железобетонеgardenweb.ru
Предварительно напряженные железобетонные конструкции - строительство
ГЛАВА 17. СБОРНЫЙ ЖЕЛЕЗОБЕТОН
§ 17.1. ОСНОВНЫЕ ВИДЫ СБОРНОГО ЖЕЛЕЗОБЕТОНА
Все больше применяются в строительстве предварительно напряженные железобетонные конструкции. Предельно допустимая растяжимость бетона в 5. 6 раз меньше, чем у стали, поэтому в обычном железобетоне задолго до его разрушения появляются трещины и возникает опасность коррозии арматуры. Это не позволяет использовать полностью несущую способность арматуры, делает нецелесообразным применение арматуры из высокопрочной стали.
В предварительно напряженном железобетоне арматуру предварительно растягивают, а затем, после изготовления конструкции и затвердевания бетона, освобождают от натяжения. При этом арматура сокращается и вызывает сжатие бетона. В результате предельная растяжимость бетона в конструкции под действием эксплуатационной нагрузки как бы увеличивается, так как деформации от предварительного сжатия суммируются с деформациями растяжений. Предварительное напряжение арматуры не только предупреждает появление трещин в бетоне растянутой зоны конструкций, но и позволяет сократить расход арматуры, используя высокопрочную сталь и бетон, снизить массу железобетонных конструкций, повысить их трещикостойкость и долговечность.
Технология предварительно напряженных конструкций в построечных.
Предварительно напряженными называют железобетонные конструкции. в которых бетон заранее, до приложения внешней нагрузки, подвергнут интенсивному обжатию. www.bibliotekar.ru/spravochnik-161-stroitelnye-tehnologii/144.htm
Предварительно -напряженный бетон
Дальнейшим развитием предварительно напряжённого железобетона являются самонапряжённые железобетонные конструкции. в которых обжатие бетона и растяжение. www.bibliotekar.ru/spravochnik-153-3-tehnika/111.htm
Конструктивные решения сборных железобетонных конструкций и.
Сборные железобетонные конструкции особо целесообразно изготовлять предварительно напряженным армированием их высокопрочной проволокой, что позволяет. www.bibliotekar.ru/spravochnik-128-stroitelnye-raboty/219.htm
сборные конструкции из предварительно напряженного железобетона.
В настоящее время сборные конструкции из предварительно напряженного. на заводах железобетонных конструкций должно осуществляться в тесной связи с. www.bibliotekar.ru/beton-2/1.htm
БЕТОНЫ. Бетон, железобетон и предварительно напряженный бетон
Предварительно напряженная арматура оказывает сжимающее воздействие на бетон. Например, для тонких ажурных железобетонных конструкций требуется высокая. www.bibliotekar.ru/materialy/49.htm
Железобетон. Конструкции из железобетона
Предварительно напряженными называют такие железобетонные конструкции. в которых до приложений нагрузок в процессе изготовления искусственно создаются. www.bibliotekar.ru/beton-6/6.htm
Виды арматурных сталей и изделий для армирования железобетонных.
Особенно эффективна такая проволока в предварительно напряженных конструкциях. Действующие нормы проектирования бетонных и железобетонных конструкций СНБ. www.bibliotekar.ru/spravochnik-104-stroymaterialy/74.htm
ОДНООСНО-НАПРЯЖЕННЫЕ ПЛИТЫ. Армирование одноосно-напряженных плит.
Плиты ПАГ - это предварительно напряженные железобетонные плиты. Для армирования железобетонных конструкций применяются стальные прутья круглого сечения. www.bibliotekar.ru/spravochnik-153-3-tehnika/91.htm
ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ ИЗДЕЛИЯ. Строительные материалы
Поэтому дальнейшее развитие строительной техники направлено на значительное увеличение выпуска предварительно напряженных железобетонных конструкций. bibliotekar.ru/spravochnik-32/26.htm
Рекомендуем ознакомится: http://www.bibliotekar.ru
fix-builder.ru
