СРАВНЕНИЕ МЕЖДУ ПРЕДНАПРЯЖЕННЫМ БЕТОНОМ, ЖЕЛЕЗОБЕТОНОМ И АРКОЙ
Бетон – это строительный материал, прочный на сжатие, но относительно слабый на растяжение. Существует два способа преодоления этой проблемы:
- Вложить в бетон другой материал, который силен на растяжение – железобетон
- полностью устранить напряжение – арка или преднапряжение.
Армированный бетон:
В железобетоне стальные арматурные стержни служат для передачи напряжения в тех областях конструкции, где может возникнуть напряжение, компенсируя низкую прочность бетона на растяжение.
На практике железобетонные балки проектируются исходя из предположения, что при эксплуатационных нагрузках в них появятся трещины. Для предварительно напряженной бетонной балки это, как правило, не так.
Арка:
Арочная форма является одним из самых ранних решений для работы с материалом, который не имеет прочности на растяжение. Конструкция арки принципиально отличается от конструкции любого предварительно напряженного бетонного элемента.
Форма арки специально спроектирована таким образом, что при нагрузке в конструкции не возникает растягивающих напряжений. Все сжимающие усилия возникают непосредственно от нагрузки.
Когда к арке прикладывается нагрузка, реакции на абатментах увеличиваются. Это эквивалентно увеличению величины пассивной силы предварительного напряжения. Таким образом, величина силы предварительного напряжения в арке зависит от приложенной нагрузки. Этим объясняется высокая прочность арочных конструкций.
Предварительно напряженный бетон:
Предварительное напряжение прикладывает к бетону начальную сжимающую осевую силу, которая значительно уменьшает или устраняет внутренние растягивающие напряжения.
Это происходит за счет растягивающего напряжения стального троса, проходящего через бетон. Затем стальной трос закрепляется, и сжимающее усилие передается на бетон за счет сил сцепления, как показано на рисунке.
Преимущества предварительного напряжения следующие:
- Значительно уменьшается или исключается образование трещин,
- Приложение сил предварительного напряжения ниже нейтральной оси вызывает моменты, противоположные моментам, вызванным внешними нагрузками, что значительно уменьшает прогиб.
- Сечения элементов меньше, чем железобетонные секции при одинаковых приложенных нагрузках.
- Типы арочных конструкций по форме, материалу изготовления, качеству исполнения.
- Типы строительства арочных плотин.
- Как выполнять кирпичную кладку в круглых и плоских арках? [PDF].
- Преднапряженная кладка – методы преднапряжения, преимущества и применение.
- Что такое арка? Различные компоненты арки.
- Что такое неопределимые арки в строительстве?.
- Концепция проектирования высотных зданий из железобетона.