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

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

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

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

2 способа натяжения ар-ры:

- на упоры (до бетонирования)

- на бетон (после бетонирования и набора прочности бетона)

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

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

Существует несколько методов ПН ар-ры:

Электротермический, механический, комбинированный (электромеханический), самонапрягаемая арматура

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

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

Подбетоном понимают комплексный строительный материал, в котором крупные и мелкие каменные заполнители, соединенные вяжущим (цемент, жидкое стекло, полимерцемент), сопротивляются нагрузкам как одно монолитное тело.

Классификация

по назначению - конструкционные; конструкционно-теплоизоляционные; теплоизоляционные; специальные;

по средней плотности (кг/м³): особо тяжелые со средней плотностью более 2500; тяжелые - 2200...2500; облегченные - 1800...2200; легкие - 500...1800;

по структуре

плотные – пространство между зернами заполнено затвердевшим вяжущим;

крупнозернистые – малопесчаный или беспесчаный с частично заполненным пространством между зернами;

поризованные – вяжущее между зернами поризовано с помощью специальных добавок;

ячеистые – с искусственно созданными замкнутыми порами;

по виду вяжущего

цементные; полимерные; на известковом вяжущем (силикатные); на гипсовом вяжущем; на смешанных вяжущих; на специальных вяжущих;

по виду заполнителей

- на плотных естественных заполнителях (гравий или щебень горных пород, кварцевый песок);

- на пористых естественных (перлит, пемза, ракушечник) - перлитобетон, пемзобетон ;

- искусственных заполнителях (керамзит, шлак) - керамзитобетон, шлакобетон;

- на специальных заполнителях, удовлетворяющих требованиям биологической защиты, жаростойкости, химической стойкости.

по условиям твердения

- естественного твердения;

- подвергаемые тепловлажностной обработке при атмосферном давлении;

- подвергаемые тепловлажностной обработке при высоком давлении (автоклавные).

Бетон для железобетонных конструкций должен удовлетворять определенным требованиям по механическим и физическим характеристикам.

Механические свойства:

Под прочностными свойствами бетона понимают нормативные и расчетные сопротивления бетона при сжатии, растяжении и срезе, сцепление бетона с арматурой.

Под деформативными свойствами бетона понимают сжимаемость и растяжимость бетона под нагрузкой, ползучесть и усадку, набухание и температурные деформации.

Физические свойства:

Морозостойкость (F50…F500)- количество циклов замораживания и оттаивания в водонасыщенном состоянии, при котором бетон теряет прочность не более, чем на 15%.

Для надземных конструкций, подвергаемых атмосферным воздействиям окружающей среды при расчетной отрицательной температуре наружного воздуха в холодный период от минус 5 °С до минус 40 °С, принимают марку бетона по морозостойкости не ниже F75, а при расчетной температуре наружного воздуха выше минус 5 °С в указанных выше конструкциях марку бетона по морозостойкости не нормируют.

Водонепроницаемость (W2…W12) - давление в кгс/см² , при котором не наблюдается просачивание воды через бетонный образец толщиной 15 см.

Для надземных конструкций, подвергаемых атмосферным воздействиям при расчетной отрицательной температуре наружного воздуха выше минус 40 °С, а также для наружных стен отапливаемых зданий марку бетона по водонепроницаемости не нормируют.

Огнестойкость понимают способность материала сохранять прочность при пожаре (1000...1100 °С). Т.к. бетон является более огнестойким материалом, чем сталь, , то повышение огнестойкости железобетонных конструкций достигают увеличением защитного слоя бетона до 3...4 см.

Коррозионная стойкость - способность материала не вступать в химическую реакцию с окружающей средой. В эксплуатационных условиях большинства зданий и сооружений в бетоне коррозионные процессы не происходят.

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

Для ЖБК прим.:

А 240 – гладкая

А300, А400, А500, В500 – периодического профиля

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

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

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

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

В качестве рабочей арматуры, применяют арматуру периодического профиля классов А500 и А400, а также арматуру класса В500 в сварных сетках и каркасах.

В конструкциях, эксплуатируемых при статической нагрузке в отапливаемых зданиях, а также на открытом воздухе и в неотапливаемых зданиях при расчетной температуре минус 40 °С и выше, применяется арматура всех классов (за исключением арматуры класса А300 марки стали Ст5пс, диаметром 18 - 40 мм, и класса А240 марки стали Ст3кп, которые применяют при расчетной температуре минус 30 °С и выше).

При других условиях эксплуатации класс арматуры и марку стали принимают по специальным указаниям.

Для монтажных (подъемных) петель элементов сборных железобетонных и бетонных конструкций применяют горячекатаную арматурную сталь класса А240 марок Ст3сп (при температуре ниже минус 40 °С) и Ст3пс (при температуре выше минус 40 °С) .