Залізобетонні конструкції - основа сучасного будівництва. Однак вони мають суттєві вади, пов'язані, в першу чергу, з недостатньою здатністю навантаження і утворенням тріщин в камені при експлуатаційних навантаженнях. Удосконалення технології виготовлення виробів з бетону і сталевої арматури призвело до створення переднапруженого залізобетону, який має низку переваг.
визначення Попередньо напружені залізобетонні конструкції - будівельні вироби, бетон яких на етапі створення примусово отримує початкову розрахункову напруженість стиснення. Вона створюється за рахунок попереднього формування напруги розтягнення в робочій високоміцної арматури і обтиску нею бетону на тих ділянках, які мають відчувати розтягування (прогин) при експлуатації. Стискаючись, арматура не прослизає, так як зчеплена з матеріалом або утримується анкерним закріпленням арматури на торцях виробів. Таким чином, напруга розтягування, яке набуває залізобетонний склад за допомогою армування, врівноважує напруженість завчасного обтиску каменю.
переваги Попередньо напружений залізобетон довгостроково відсуває час початку формування розколів у виробах, що працюють на прогин, скорочує глибину їх розкриття. Разом з тим вироби набувають підвищену жорсткість, не знижуючи міцності.
Попередньо напруженим залізобетонним балках властиво добре працювати на стиск і прогин, маючи однакову міцність по довжині, що дозволяє збільшувати ширину перекриваються прольотів. У таких конструкціях зменшуються розміри поперечного перерізу, отже, скорочуються обсяг і вага комплектуючих елементів (на 20 - 30%), а також витрата цементу. Більш раціональне використання властивостей стали дозволяє скорочувати витрати арматури (стрижневий і дротяної) до 50%, особливо з високоміцних марок (A-IV і вище), що мають значний межа міцності. Хімічна нейтральність бетону до стали сприяє запобіганню арматури від корозії. Разом з тим підвищена тріщиностійкість оберігає напружену арматуру від іржавіння в спорудах, які знаходяться під постійним тиском води, інших рідин, газів.
Методи зведення будівель, що використовуються в будівництві каркаса, базуються на технології попереднього напруження конструкцій із залізобетону в процесі будівництва. Напружена арматура, обжимаються бетон складальних одиниць, забезпечує практичну їх стикування шляхом значного скорочення витрачання металу на стиках. Збірні і збірно-монолітні вироби із залізобетонних напружених конструкцій можуть складатися з стикуються частин з однаковим поперечним перерізом, які по краях виконуються з ненапружених полегшених (важких) бетонів, а навантажується фрагмент - переднапружений залізобетон.
Така продукція має підвищену витривалість, компенсуючи повторювані динамічні дії. Дана властивість дозволяє демпфіровать зміни напружень в бетоні і арматурі, що викликаються коливаннями зовнішніх навантажень. Підвищена сейсмічна стійкість будівель підвищується за рахунок великої конструкційної стійкості напруженого залізобетону, обжимаються окремі їх фрагменти. Конструкція в попередньо напруженому вигляді забезпечує більшу безпеку, так як її руйнування передує позамежний прогин, що сигналізує про вичерпання конструкцією міцності.
недоліки Стан попереднього напруження в матеріалі досягається спецобладнанням, точними розрахунками, трудомістким конструюванням і витратним виробництвом. Продукція вимагає дбайливого зберігання, транспортування та монтажу, які не викликають її аварійний стан ще до початку використання. Зосереджені навантаження можуть сприяти виникненню поздовжніх тріщин, які знижують несучу здатність. Прорахунки в проектуванні і технології виробництва можуть викликати повне руйнування створюваного залізобетонного виробу на стапелі. Попередньо напружені конструкції вимагають металлоемкой опалубки підвищеної міцності, збільшеного витрати стали на заставні і арматуру.
Великі значення звуко- і теплопровідності вимагають закладання в тіло каменю компенсуючих матеріалів. Подібними залізобетонними конструкціями забезпечується більш низький поріг вогнестійкості (через меншу критичної температури нагріву попереднього напруження арматурної сталі) в порівнянні зі звичайним залізобетоном. На попередньо напружених бетонну конструкцію критично впливають вилуговування, розчини кислот і сульфатів, солей, що призводять до корозії цементного каменю, розкриття тріщин і корозії арматури. Це може призводити до різкого зниження несучої здатності стали і раптового крихкого руйнування. Також до мінусів варто віднести значну вагу виробів.
Матеріали для конструкцій Залізобетон - багатокомпонентний матеріал, основними складовими якого є бетон і сталева арматура. Параметри їх якості визначаються особливими вимогами при проектуванні до елементів конструкцій на місці застосування.
бетон Попереднє напруження в залізобетоні забезпечується застосуванням важких складів середньої щільності від 2200 до 2500 кг / м3, які мають класи по міцності на осьовий розтяг вище Bt0,8, по міцності від В20 і більше, марки по водонепроникності від W2 і вище, по морозостійкості від F50 . Вимоги до продукції гарантують бетону нормативну міцність не нижче встановленої з ймовірністю 0,95 (в 95% випадків). Суміш повинна набрати вiк не менше 28 діб до отримання матеріалом попередніх напружень. На ранніх стадіях експлуатації бетонний камінь здатний частково втратити напружене якість за рахунок загального зниження напруженості стали (до 16%). Коефіцієнт надійності матеріалу на розтягування і стиснення в граничних станах встановлений для експлуатаційної придатності не нижче 1,0.
арматура Сталева начинка повинна залишатися напруженою в залізобетонному виробі на всьому інтервалі експлуатації, витримуючи без витягнення тривало прикладені навантаження. У напружених виробах із залізобетону використовується високоміцна сталь з незначною плинністю, відповідної параметрами повзучості бетону.
З метою компенсування експлуатаційної втрати деякої величини попереднього напруження при виготовленні її значення встановлюють трохи вище, ніж передбачено будівельними вимогами для конструкційного елемента. В продукції застосовують гарячекатану зміцнену, холоднодеформовану арматуру, арматурний дріт (пучки, пакети, пасма), канати, зварні каркаси та ін. Перетин арматури може бути гладким, періодичним, а укладання дроту і канатів серповидної і кільцевої.
Сталь повинна гарантовано відповідати встановленому класу щодо міцності по попереднього напруження розтягування (плинність металу повинна знаходитися в межах 0,2% відносного подовження) з ймовірністю від 0,95 і вище. Арматурі необхідно бути пластичною, хладостойкой, свариваемой тощо. Надійне зчеплення з бетонною сумішшю забезпечується формуванням арматурою складних просторових поверхонь.
Області використання конструкцій Переднапружені вироби використовуються, коли застосування звичайного залізобетону недоцільно (перевитрата матеріалів, зростання ваги і вартості, неможливість забезпечити несучу міцність і ін.). Сферами їх використання є громадянське, промислове, спеціальне і гідротехнічне будівництво. Об'єкти - каркаси і мости з широкими прольотами, напірні трубопроводи, греблі, водонепроникні ємності тощо.
А також з них створюють підпірні стіни, огороджувальні панелі, сходові марші, підкранові балки, фундаменти, колони, стовпи ЛЕП, каркаси тунелів, міжповерхові перекриття та ін. Така продукція незамінна і при зведенні будівель в умовах вибухо- і сейсмоопасности. Особливо ефективна вона при формуванні збірно-монолітних конструкцій, коли окремі переднапружені збірні елементи з'єднуються в проектному положенні арматурою так, що працюють як одне ціле.
висновок Переднапружені вироби із залізобетону мають багато переваг. Їх недоліки можуть бути нівельовані якістю проектування, виробництва і монтування, що сприяє тривалій експлуатації.
