Процесс индукции сжимающих напряжений в конструкции до ее фактического использования известен как Предварительное напряжение. Предварительно напряженный бетонный элемент это элемент из бетона, в котором внутренние напряжения вводятся запланированным образом, так что напряжения, возникающие от наложенных нагрузок, противодействуют в желаемой степени.
Сравнение предварительно напряженных железобетонных балок с балками RCC
- Допущения при проектировании предварительно напряженных железобетонных конструкций
Принципы преднапряженного бетона
Введение в преднапряженный бетон
- Предварительное напряжение – это преднамеренное создание постоянного напряжения в конструкции или узле для улучшения его поведения и прочности в различных условиях эксплуатации.
- В обычном железобетоне, состоящем из бетона и низкоуглеродистой стали в качестве основных компонентов, сжимающие напряжения воспринимаются бетоном, а растягивающие напряжения воспринимаются исключительно сталью. Бетон действует только как связующий материал; он не принимает участия в сопротивлении внешним силам.
- В предварительно напряженном бетоне сжатие вызывается до нагрузки в зонах, где внешние нагрузки обычно вызывают растягивающие напряжения.
- В случае длинных балок, где существуют большие поперечные силы, размеры балок должны быть большими, чтобы ограничить диагональные растягивающие напряжения до определенных пределов. Предварительное напряжение уменьшает диагональные растягивающие напряжения. Это привело к принятию модифицированных I-образных и T-образных сечений, в которых значительно уменьшена площадь полотна.
- Для того чтобы получить максимальное преимущество от предварительно напряженного бетона, необходимо использовать не только высокопрочный бетон, но и высокопрочную стальную проволоку.
- Бетон, используемый для предварительно напряженных работ, должен иметь кубиковую прочность 35 Н/мм2 для постнапряженной системы и 45 Н/м2 для предварительно напряженной системы.
- При проектировании предварительно напряженной бетонной конструкции расчетная потеря предварительного напряжения вследствие усадки бетона и ползучести бетона и стали составляет порядка 200 Н/мм2.
Необходимость преднапряжения
Чтобы компенсировать недостаток прочности бетона на растяжение, в нижней части простых балок предусматривается стальная арматура для восприятия растягивающих напряжений.
Преимущества предварительно напряженного бетона
1.Долговечность
Поскольку эта техника устраняет слабость бетона при растяжении, в таких конструкциях отсутствуют трещины, поэтому они могут противостоять ударам, толчкам и изменению напряжений более эффективно, чем конструкции R.C.C..
Они обеспечивают надежную долговременную работу в чрезвычайно суровых условиях, которые могут разрушить менее прочные материалы.
Они устойчивы к разрушению от экстремальных погодных условий, химического воздействия, огня, случайных повреждений и решительных действий вандалов.
Зимнее строительство может вестись с небольшими задержками из-за погодных условий, так как сборные элементы изготавливаются на отапливаемых заводах.
2. Приспособляемость
Сборные предварительно напряженные бетонные изделия могут быть спроектированы и изготовлены для любого применения, начиная от короткопролетных мостов и заканчивая самыми крупными проектами в мире.
Это позволяет производителям сборных конструкций значительно расширить разнообразие дизайна, возможного при использовании сборных компонентов.
присущая бетону пластичность позволяет создавать сборные компоненты таких форм и размеров, которые были бы непомерно дорогими при использовании других материалов.
3. Огнестойкость
Мосты из преднапряженного бетона не так легко повреждаются огнем. Имеют отличную огнестойкость, низкие эксплуатационные расходы, элегантность, высокую коррозионную стойкость и т.д.
4. оказывает непосредственное влияние на местную экономику
Преднапряженный бетон производится местными малыми предприятиями, использующими местную рабочую силу.
Большая часть сырья также закупается на месте, и здоровье местной промышленности по производству преднапряженного бетона напрямую влияет на местную экономику.
Благодаря меньшим нагрузкам, из-за использования меньших размеров, достигается значительная экономия в стоимости несущих элементов и фундаментов.
Стандартные конструктивные формы, такие как пустотелые, двойные тройники, балки, колонны и панели, могут производиться серийно по низкой цене.
5. Быстрое и простое строительство
Компоненты из сборного железобетона позволяют быстро построить здание.
Производство сборных конструкций может осуществляться в то время, когда идет подготовка площадки.
Сборные блоки могут быть доставлены на стройплощадку и установлены в тот момент, когда они необходимы, при любой погоде.
Быстрое строительство означает более раннее завершение работ и, как следствие, экономию средств.
Экономия затрат на опалубку и центрирование для больших конструкций.
6. Эстетика
Сборные элементы могут поставляться с широким диапазоном форм и отделки – от гладких плотных структурных блоков до любого количества архитектурных обработок.
Поразительно богатые и разнообразные текстуры и обработки поверхности могут быть достигнуты путем воздействия на песок, заполнители, цемент и красители с помощью пескоструйной обработки и химических замедлителей.
Облицовка по индивидуальным формам может быть использована для создания выемок, узоров и других архитектурных эффектов.
Камень, кирпич и другие материалы могут быть залиты в сборные панели на заводе, что позволяет дизайнерам добиться дорогого вида каменной кладки.
Недостатки преднапряженного бетона
Хотя предварительное напряжение имеет много преимуществ, все же существуют некоторые недостатки этого процесса.<
Стоимость единицы используемых высокопрочных материалов выше, так как в основном используется высокопрочная сталь.
Дополнительные первоначальные затраты связаны с использованием оборудования для предварительного напряжения и его установкой.
дополнительные трудовые и транспортные затраты на предварительное напряжение.
Предварительное напряжение нерентабельно при коротких пролетах и небольших нагрузках.
Сравнение предварительно напряженных железобетонных балок с балками RCC
В балках RCC эффективен бетон только со стороны сжатия нейтральной оси, а бетон со стороны растяжения неэффективен. Но в предварительно напряженных балках эффективна вся секция.
Железобетонные балки обычно тяжелые. Предварительно напряженные бетонные балки легче.
Железобетонные балки, будучи тяжелыми и массивными, больше подходят для ситуаций, когда вес более желателен, чем прочность. Предварительно напряженные балки очень подходят для больших нагрузок и длинных пролетов.
В балках RCC нет возможности испытать сталь и бетон. В предварительно напряженных бетонных балках испытания можно проводить во время предварительного напряжения.
Конструкция RCC не требует большого количества вспомогательных устройств. Но для предварительно напряженных балок требуется много вспомогательных устройств.
дополнительные трудовые и транспортные затраты на предварительное напряжение.
Предварительное напряжение нерентабельно при коротких пролетах и небольших нагрузках.
Сравнение предварительно напряженных железобетонных балок с балками RCC
В балках RCC эффективен бетон только со стороны сжатия нейтральной оси, а бетон со стороны растяжения неэффективен. Но в предварительно напряженных балках эффективна вся секция.
Железобетонные балки обычно тяжелые. Предварительно напряженные бетонные балки легче.
Железобетонные балки, будучи тяжелыми и массивными, больше подходят для ситуаций, когда вес более желателен, чем прочность. Предварительно напряженные балки очень подходят для больших нагрузок и длинных пролетов.
В балках RCC нет возможности испытать сталь и бетон. В предварительно напряженных бетонных балках испытания можно проводить во время предварительного напряжения.
Конструкция RCC не требует большого количества вспомогательных устройств. Но для предварительно напряженных балок требуется много вспомогательных устройств.
Допущения при проектировании предварительно напряженных железобетонных конструкций
Анализ и проектирование предварительно напряженных железобетонных элементов производится на основе следующих допущений, приведенных ниже:
Поперечное плоское сечение элемента остается плоским и после изгиба.