В последние десятилетия столбы из предварительно напряженного бетона стали знаменитыми и заменили традиционные столбы из дерева, стали или железобетона. Самые первые столбы из преднапряженного бетона были разработаны в 1933 году французским инженером Фрейсине.
Различные формы столбов из преднапряженного бетона
Существуют различные формы поперечного сечения предварительно напряженных бетонных столбов, но для любого типа столба основание должно иметь максимальную площадь поперечного сечения, так как оно требует максимального момента сопротивления.
Прямоугольные или квадратные столбы подходят для столбов небольшой длины до 40 футов. Они обеспечивают хорошее облегчение прокладки предварительно напряженных проводов на необходимой глубине. Транспортировка таких столбов намного проще.
Предварительно напряженные прямоугольные столбы
Столбы из стали также используются для меньшей длины, но они изготовлены из тонких элементов и содержат большую открытую площадь, что делает их подверженными коррозионному разрушению.
Круглые столбы подходят для больших длин. Круглые полые столбы имеют меньший вес и обладают одинаковой прочностью во всех направлениях. В полых столбах бетон уплотняется за счет высокой скорости вращения, что делает бетон более плотным и прочным.
Предварительно напряженные сплошные сваи
Цилиндрические конические столбы также изготавливаются методом прядильного литья. Конусность должна быть равномерной и варьироваться от 0,15 до 0,18 дюйма на фут. Шестиугольные, восьмиугольные, треугольные столбы также могут быть изготовлены методом литья.
Конструктивные особенности предварительно напряженных бетонных столбов
Предварительно напряженные бетонные столбы проектируются как элементы с равномерным предварительным напряжением, поскольку они должны выдерживать равные изгибающие моменты в противоположных направлениях, что не характерно для других предварительно напряженных конструкций. Величина требуемого предварительного напряжения в два раза меньше, чем обычно обеспечивается при изгибе в одном направлении.
Предварительно напряженные столбы отливаются на заводе и затем транспортируются на строительную площадку. Поэтому при проектировании предварительно напряженных столбов необходимо учитывать нагрузки, возникающие при транспортировке, перевозке и монтаже.
Эти столбы проектируются как консольные конструкции, поэтому необходимо учитывать как осевые, так и изгибающие нагрузки, действующие на них. Изгибающий момент преобладает в предварительно напряженных столбах по сравнению с осевыми нагрузками и поперечными силами. Это упругие конструкции.
Методы изготовления преднапряженных бетонных столбов
Для производства предварительно напряженных бетонных столбов обычно используются три метода, а именно
1. Метод центробежного литья
Метод центробежного литья также называют методом спинового литья, который используется для изготовления полых и конических предварительно напряженных бетонных столбов. При этом методе бетон частично заливается в стальные формы, которые помещаются в прядильную машину.
Бетон в формах уплотняется под действием центробежной силы, создаваемой прядильной машиной, которая вращается в течение нескольких минут. Во время вращения бетон выдавливает из себя воду, и эта лишняя вода выливается из полости, созданной в центре столба.
Наконец, форма подвергается воздействию пара для твердения в течение периода, пока прочность бетона не достигнет 3500 psi. После этого предварительно напряженную проволоку освобождают и дают ей возможность затвердеть на воздухе в течение 28 дней. В итоге получается полый предварительно напряженный бетонный столб.
Метод центробежного литья при изготовлении столбов
2. Метод длинной линии
Метод длинной линии является наиболее часто используемым методом изготовления сплошных предварительно напряженных бетонных столбов. При этом методе формовочные формы располагаются на литейной плите встык друг к другу. Эти формы устанавливаются на длину до 400 футов.
Формовочные формы содержат переборки на своих концах, и в этих переборках имеются отверстия, в которые продеваются проволоки предварительного напряжения. Эти проволоки предварительно натягиваются на абатменты на каждом конце линии форм. Такое предварительное натяжение выполняется один раз для нескольких столбов.
Теперь формы заполняются бетоном, который подвергается внешнему вибрированию. Используя этот метод, можно изготовить множество форм массивных столбов, таких как квадратные, прямоугольные, I-образные, Y-образные и т.д. Этот метод может быть использован на любой площадке или складе сборного железобетона.
Формы для изготовления предварительно напряженных столбов
3. Метод Менсела
Метод Менсела изготовления предварительно напряженных столбов является более механизированным процессом. В этом случае столбы изготавливаются на производственной линии, которая состоит из горизонтальных форм небольшого веса. Эти формы перемещаются от одной станции к другой на производственной линии.
Бетон заливается в эти формы, а в середине формы при заливке бетона делается выемка для изготовления полых бетонных столбов. Бетон в формах уплотняется с помощью вибрации. Когда бетон начинает затвердевать, блок в середине формы поворачивается и удаляется на стадии полного затвердевания.
Эти столбы нагреваются до температуры 73oC в течение 24 часов и охлаждаются до комнатной температуры.
Предварительно напряженные круглые полые столбы
Преимущества столбов из преднапряженного бетона
Преимущества предварительно напряженных бетонных столбов по сравнению с обычными железобетонными столбами следующие:
- Меньший вес и простота в обращении.
- Установка столбов из преднапряженного бетона в просверленные отверстия проще и легче.
- Они менее проницаемы и обеспечивают хорошую устойчивость к коррозии проволоки предварительного напряжения, особенно в регионах с жаркой погодой.
- Хорошая устойчивость к эрозии в пустынных регионах.
- Хорошая огнестойкость, что полезно при пожарах в кустарнике или траве вблизи линии земли.
- Хорошая устойчивость к замораживанию и оттаиванию в более холодных регионах.
- Они обладают большей жесткостью и могут выдерживать более высокие нагрузки, чем обычные столбы RCC.
- Они могут быть изготовлены в различных формах с чистой и аккуратной отделкой, что придает им хороший внешний вид.
- Требуют меньше обслуживания из-за хороших прочностных характеристик.
Применение предварительно напряженных бетонных столбов
Благодаря своей долговечности предварительно напряженные бетонные столбы широко используются во всем мире в наши дни. Они могут быть использованы в качестве
Предварительно напряженные железобетонные мачты, несущие железнодорожные линии электропередач
Читайте далее:- Центробежный насос – компоненты, работа, типы и применение.
- Преднапряженная кладка – методы преднапряжения, преимущества и применение.
- Как выбрать водяные насосы для строительных площадок?.
- Виды систем предварительного напряжения и анкерных креплений в преднапряженном бетоне.
- ПРОЕКТИРОВАНИЕ СТАЛЬНЫХ КОМПРЕССИОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ.
- Предварительно напряженные бетонные трубы – типы, применение и производство.
- Типы свай в зависимости от передачи нагрузки, функции, материала и грунта.