Напруга залізобетону

Напруга залізобетону

Попередньо напружена конструкція – це конструкція, в яку цілеспрямовано і контрольовано вводяться внутрішні посилення для протидії дії навантажень - зусиль і деформацій. Для введення підсилень використовуються натяжні стрижні, що розширюють матеріали або циліндри. Найбільш поширені попередньо напружені конструкції з бетону, армованого арматурою, у вигляді попередньо напруженого бетону або бетону з постнапругою. Існують також сталеві конструкції, попередньо напружені тросами. Для виготовлення таких конструкцій використовується бетон з високою міцністю на стиск (бетони високого класу).

Класифікація

1. За способом напруги:

• З натягом - полягає в поздовжньому розтягуванні обраної сталевої арматури. Коли трос натягнутий:
• перед бетонуванням конструкції називають попередньо напруженими бетонними;
• після бетонування його називають постнапруженим бетоном;
• Без натягу - полягає у виклику реакції між масивними зовнішніми опорами і натягується елементом за допомогою пресів, клинів.

2. За рівнем напруги:

• часткова - допускаються незначні тріщини при короткочасних навантаженнях;
• обмежена - при дії тривалих навантажень не виникає розтягуюча напруга, а під дією короткочасних навантажень тріщини не перевищують допустимої величини;
• повне напруження - під дією тривалих навантажень не виникають розтягуючі напруги, а під дією короткочасних не з'являються тріщини;
• надмірна напруга - під дією основних навантажень не виникають розтягуючі напруги.

3. За місцем розташування натягу:

• всередині бетону - перекриття, балки, плити;
• зовнішні - залізобетонні мости коробчатого перетину, екстрадозні мости, резервуарні оболонки.

Концепція і реалізація попередньо напружених конструкцій полягає в свідомому формуванні системи внутрішніх зусиль в конструкції, а не, як в залізобетоні, у виборі тільки геометричних параметрів форми і розмірів. Таким чином, попереднє напруження призводить - з точки зору економії матеріалу - до економічно вигідних рішень. У багатьох випадках витрата бетону в попередньо напружених конструкціях становить 70%, а сталі всього 30% по відношенню до залізобетону.

Практично з самого початку застосування залізобетону у будівництві (друга половина XIX ст.) конструктори боролися з проблемою тріщин, що виникають в результаті вичерпання межі міцності бетону на розтяг. Використання сталевих армуючих вставок виявилося дуже корисним, але недостатнім у багатьох випадках будівництва.

Ідея попереднього напруження полягає в тому, щоб " підтримати» конструкції з крихких матеріалів (бетон, залізобетон) при передачі навантажень, що викликають розтягуючі напруги, зводячи таким чином до мінімуму проблеми розтріскування.

Застосування високоміцної сталі при виробництві напружуваних тросів виявилося вирішенням проблеми боротьби з явищами усадки і повзучості бетону, які в початковий період розвитку техніки натягу зводили нанівець очікувані ефекти.