Предварительно напряженная кладка придает прочность кладочным конструкциям при растяжении. Обсуждаются преимущества и области применения преднапряженной кладки и методы ее предварительного напряжения.
- Метод предварительного напряжения
- Метод постнапряжения
Преднапряженная кладка – преимущества и применение, методы преднапряжения
В целом, каменная кладка очень прочна на сжатие, но очень слаба на растяжение, что является причиной ограничения использования каменной кладки в конструкциях, которые подвержены силе растяжения.
Более того, ограничение на использование кладки может быть решено путем введения армированных или предварительно напряженных стержней.
Предварительно напряженная кладка может быть получена путем предварительного сжатия до необходимой степени, чтобы действовать противоположно растяжению, которому подвергается кладка при эксплуатационных нагрузках.
В этой статье преимущества кладки с предварительным напряжением, методы предварительного напряжения и ее применение будут рассмотрены в следующих разделах.
Модель преднапряженной кладки, построенная из кирпича из золы-уноса
Использование преднапряжения для кладки стены из бетонных блоков
Преимущества преднапряженной кладки по сравнению с армированной кладкой
Эффективное применение материалов
Как известно, в армированной кладке область, расположенная выше нейтральной оси, является рабочей и эффективно противостоит приложенному моменту. Более того, чтобы контролировать трещины и удерживать их в приемлемом диапазоне, необходимо поддерживать низкую деформацию в стальной арматуре, что приводит к предотвращению использования предельной мощности высокопрочных стальных стержней. Однако в преднапряженной кладке все сечение эффективно и работает против приложенного момента, как показано на рисунке 3.
В преднапряженной кладке приложенный момент воспринимается всей площадью поперечного сечения
Повышенная прочность на сдвиг предварительно напряженной кладки
Прочность на сдвиг, которая увеличивается благодаря предварительно напряженным сухожилиям, выше, чем у арматурных стержней. Это можно прояснить, рассмотрев рисунок 4, на котором показана прочность на сдвиг предварительно напряженных и армированных балок кирпичной кладки в зависимости от отношения стрелы сдвига к эффективной глубине.
Видно, что прочность на сдвиг балки с усиленным цементным раствором и армированной кирпичной кладкой значительно меньше, чем прочность на сдвиг полностью преднапряженной кирпичной балки со связанными сухожилиями.
Можно возразить, что это утверждение относится к кирпичной балке, однако оно применимо и к другим видам изгибаемых элементов кладки.
Прочность на сдвиг различных типов кирпичных балок одинакового сечения
Улучшенное поведение при эксплуатации и перегрузках
Можно контролировать как трещины, так и прогиб в предварительно напряженной кладке при условии применения соответствующей степени предварительного напряжения. Более того, в условиях эксплуатационной нагрузки полное предотвращение трещин и прогиба возможно при полном предварительном напряжении элемента. Кроме того, трещины, вызванные перегрузкой, практически исключены.
Высокая усталостная прочность: Предварительно напряженная кладка обеспечивает большую устойчивость к усталости, так как деформация в предварительно напряженной стали значительно меньше при изменении приложенной нагрузки.
Методы преднапряжения предварительно напряженной кладки
Существует два метода, которые используются для предварительного напряжения, они аналогичны методам для предварительно напряженного бетона:
Метод предварительного натяжения
Сухожилия натягиваются между внешними креплениями до определенной степени. Когда кладка и заполняющий материал достигают достаточной прочности, сухожилия осторожно разжимаются.
В этом процессе усилия, возникающие в сухожилиях, передаются на заполняющий материал, а затем передаются на кладку через связь между кладкой и заполняющим материалом.
Техника пост-натяжения
После того, как кладка достигла достаточной прочности, сухожилия натягиваются с помощью соответствующих средств, таких как домкрат против кладки. Усилия в сухожилиях передаются на кладку с помощью внешней несущей плиты или анкерных блоков, установленных в бетоне.
Кроме того, бывают случаи, когда усилие в сухожилии передается на кладку через резьбовые гайки, опирающиеся на стальные шайбы на массивной стальной плите, которые распределяют приложенное усилие.
Сухожилия могут быть связанными или несвязанными, и для обеспечения большей долговечности рекомендуется защищать сухожилия цементацией или другими способами.
Этот метод лучше всего подходит для кирпичной кладки, он значительно прост и легко применим на практике.
Выгодно варьировать эксцентриситет силы предварительного напряжения по длине изгибаемого элемента кладки, например, лучше обеспечить наибольший эксцентриситет в середине пролета просто поддерживаемой балки, где приложенный момент наибольший, и обеспечить нулевой эксцентриситет на опоре.
Кроме того, за исключением случаев, когда специальные блоки из глиняного кирпича формируются в соответствии с профилем кабеля, чтобы удовлетворить приложенный изгиб на различных участках, применение глиняного кирпича может быть ограничено из-за низкого уровня предварительного напряжения, которое выдерживает растягивающее напряжение в стене, создаваемое ветровой нагрузкой, и высокого уровня предварительного напряжения элементов, которые несут нагрузку из-за изгиба, например, подпорные стены и балки имеют малый или средний пролет.
Кладка из предварительно напряженных бетонных блоков с постнапряжением
Применение преднапряженной кладки
Преднапряжение кладки, вероятно, ускорит строительство, поскольку не только требуется меньшее количество стальных сухожилий по сравнению с обычным армированием кладки, но также требуется меньшее количество цементного раствора. Это снижение стоимости может быть частично компенсировано стоимостью монтажа.
В следующих разделах представлены различные области применения предварительно напряженной кладки:
- Предварительно напряженная кладка может использоваться для строительства наклонных стен для тонких стен.
- Стенки из предварительно напряженной кладки могут быть использованы в районах с низкой сейсмичностью, как это рекомендовано нормами Соединенных Штатов.
- Предварительно напряженная кладка значительно подходит для стен в один или два этажа. Она идеально подходит для торговых зданий, складов, офисов, спортивных залов, школ и многоэтажных зданий, а также для фасадов паркингов. Примеры применения преднапряженной кладки показаны на рисунке 6 и рисунке 7.
- Помимо строительства сооружений с использованием преднапряженной кладки, преднапряжение используется для укрепления и ремонта разрушенных кладочных конструкций, как показано на Рисунке-8, Рисунке-9 и Рисунке-10.
Здание с преднапряженной каменной кладкой
Мост в Англии, все подпорные стены построены с использованием преднапряженной кирпичной кладки
Укрепление каменной стены с помощью преднапряженных тендонов
Порты доступа в нижней части, дополнительный порт предусмотрен на средней высоте
Историческое здание
На рисунке 8 показана конструкция, стены которой укреплены с помощью предварительного напряжения. Традиционное укрепление каменной кладки включает в себя вырезание отверстий в стене, затем установку стали и, наконец, заливку раствора.
Напротив, эта стена укреплена с гораздо меньшим количеством отверстий и без использования затирки.
На рисунке 10 показано историческое здание, построенное из камня. Верхние завершающие элементы были удалены из-за структурных проблем, вызванных тем, что они были слишком высокими и тонкими. Эти элементы были восстановлены с использованием предварительного напряжения для крепления их к стенам, расположенным ниже.
Читать далее:
Дефекты кирпичной кладки из-за некачественной работы и способы их устранения
Причины и типы трещин в кирпичной кладке зданий и методы их устранения
Методы испытания прочности кладки на сжатие
- Как контролировать работы по кладке камня и кирпича?.
- Виды кирпича в кладке – свойства и применение.
- Методы улучшения пластичности балок RCC с помощью стержней из армированного волокнами полимера.
- Определение, типы и конструкция кирпичной кладки.
- Что такое преднапряженный бетон?.
- Дефекты кирпичной кладки из-за некачественного выполнения работ и способы их устранения.
- Виды дефектов кирпича и их выявление на строительной площадке.