Преднапряженный железобетон: Преднапряженный железобетон

{{article.content_lang.display}}

Предварительно-напряженный бетон — Как сделать ремонт квартиры самостоятельно?

 Предварительно-напряженный бетон получается при совместном действии бетона и высокопрочной стали, которая предварительно напрягается. Применяемая для этого сталь называется преднапрягаемой сталью, а предназначенный для преднапряжения арматурный элемент называется напрягающим элементом. Предварительное напряжение возникает, когда напрягаемые элементы натягиваются и в напряженном состоянии связываются с бетоном. При этом внутри конструкции получается сжатие, которое обеспечивает жатое состояние всего сечения конструкции. Конструкции предварительно напрягаются преимущественно в продольном направлении. В предварительно-напряженных бетонных конструкциях кроме напрягаемой арматуры требуется еще и арматура из обычной прутковой стали, которая называется ненапрягаемой или вспомогательной арматурой.

В преднапряженном бетоне согласно DIN 1045 различаются несколько видов. Различие заключается в степени преднапряжения, по времени напряжения и по виду связи между напрягающим элементом и бетоном. Различаемыми признаками являются величина напрягающего усилия и техника преднапряжения.

Принцип предварительно-напряженного бетона

Принцип предварительно-напряженного бетона основан на том, чтобы в бетоне под нагрузкой создать сжатие там, где под нагрузкой должно было бы возникнуть растяжение.

Рис. 94. Поведение железобетонных и пред-варительно-напряженных бетонных конструкций под нагрузкой

Под полезной нагрузкой все сечение будет работать на сжатие. Поэтому в растянутой зоне конструкции в бетоне не будет образовываться трещин. Путем установки напрягаемого элемента в сечении можно по-разному влиять на собственное напряженное состояние конструкции.

По виду установки напрягаемых элементов различают внецентренное и центральное предварительное напряжение. При внецентренном пред-напряжении в растянутой зоне конструкции, работающей, например, на изгиб, возникает такое большое предварительное напряжение, которое будет равно тому растягивающему напряжению, которое могло бы иметь место в будущем при действии полезной нагрузки (рис.

Рис. 2. Внецентренное предварительное напряжение

Рис. 3. Центральное преднапряжение

Рис. 4. Расположение напрягающего элемента в двухпролетной балке

Центральное преднапряжение ограничивается конструкциями, у которых моменты не имеют определенного направления, как, например, в железобетонных мачтах вследствие переменной по направлению нагрузки.

Виды предварительно напряженного бетона

По виду связи и по времени напряжения напрягающего элемента согласно DIN 1045 различают между преднапряжением с немедленной связью, преднапряжением с последующей связью, преднапряжением перед твердением бетона на натяжном стенде и преднапряжением после твердения бетона с последующей связью. (В российской практике различаются два вида предварительного напряжения, которые называются преднапряжением на бетон и преднапряжением на упоры).

Напряжение перед твердением бетона (напряжение на упоры).

Этот метод требует особых приспособлений, таких, как, например, натяжной стенд. Натяжным стендом называется установка, которая состоит из двух несдвигаемых упоров и напрягающего домкрата (рис. 5). Напрягаемые элементы или напрягаемая проволока вместе с ненапрягаемой арматурой устанавливаются в опалубку и напрягаются. Они располагаются, как правило, прямолинейно. После этого можно производить бетонирование, причем между бетоном и напрягаемым элементом возникает непосредственная связь. Бетон должен соответствовать классу прочности не менее С30/37. После твердения бетона и набора расчетной прочности анкеровка напрягаемых элементов освобождается, при этом напрягающее усилие передается бетону. Этот метод применяется на бетонных заводах для серийного производства балок. Он называется также напряжением на стенде с немедленной связью.

Рис. 5. Предварительное напряжение на стенде

Напряжение после твердения бетона с последующей связью (напряжение на бетон).

Этот метод применяется, как правило, для изготовления предварительно напряженных конструкций на строительной площадке. Напрягающие элементы прокладываются в специальных трубах, служащих каналами скольжения (рис. 6). После этого можно бетонировать, причем бетон должен соответствовать классу прочности не менее С25/30. Способ работы при установке напрягающих элементов зависит от условий на стройплощадке и от положения напрягающего элемента. Более короткие напрягающие элементы могут устанавливаться вместе с ненапрягаемой арматурой, а длинные напрягающие элементы устанавливаются после установки ненапрягаемой арматуры.

Рис. 6. Предварительное напряжение с последующей связью (на бетон)

Кроме того, имеется возможность напрягаемую арматуру заводить в забетонированные каналы после твердения бетона (рис. 7). При этом говорят о подключении напрягаемой арматуры. Когда бетон достигнет определенной прочности, напрягающие элементы с помощью гидравлических прессов натягиваются и затем закрепляются (табл. 1). После напряжения и закрепления на бетоне кожуховая труба канала запрессовывается раствором. При этом возникает связь между бетоном и напрягающим элементом. Для изображения напрягающих элементов в арматурных чертежах применяются символы согласно DIN 1356-10 (рис. 8).

Рис. 7. Предварительно изготовленные каналы — кожуховые трубы

Рис. 8. Изображение напрягающих элементов

Строительные материалы

Использование свойств бетона и стали до допустимого предела напряжений требует применения высококачественных строительных материалов.

Для изготовления бетона могут применяться все нормальные цементы классов прочности 42,5 и 52,5, а также портланд- и доменный портландцемент класса прочности 32,5. Состав и гранулометрический состав заполнителя должны быть определены при испытаниях на соответствие. Зерна заполнителя и вода затворения должны быть свободны от вредных примесей. Значение w/z необходимо держать как можно ниже. Добавки к бетону могут применяться только тогда, когда они допущены к применению для преднапряженного бетона в испытательном сертификате.

При применении преднапряженного бетона особые требования предъявляются к твердению бетона. Ими являются высокая прочность на сжатие и малая склонность к усадкам и ползучести. Причиной усадки является высыхание молодого бетона. Величина усадки в значительной степени зависит от водосодержания бетона, от влажности воздуха и от размеров конструкции. Ползучесть бетона наступает под длительно действующей нагрузкой. Величина ползучести в особенности зависит от размеров конструкции, от степени твердения бетона и от нагрузки. Усадка и ползучесть являются причиной укорочения конструкции, которая должна учитываться при напряжении конструкции.

В качестве напрягаемой стали для напрягающих элементов (рис. 9) может применяться только сталь, для которой имеется допуск строительного надзора. Так как напрягающие элементы служат для создания предварительного напряжения в бетоне, то напрягаемые стали должны иметь особые свойства, как, например, очень высокую прочность на растяжение и хорошее сцепление с бетоном.

Рис. 9. Напрягающие элементы

Раствор для запрессовки служит при преднапряжении с последующей связью для обеспечения связи и в качестве коррозионной защиты.

Он запрессовывается в трубы каналов таким образом, чтобы пустоты между преднапрягаемой арматурой и между преднапрягаемой арматурой и стенкой канала были полностью заполнены. Это требует применения раствора, который обладает достаточной текучестью и не осаждается при запрессовывании. Затвердевший раствор должен иметь прочность не менее 30 МН/м2, а также быть плотным и, кроме того, морозостойким. В качестве раствора для запрессовки применяется водоцементная смесь со значением w/z ≤ 0,4, с допущенными для предварительно напряженного бетона добавками, например ЕН.

Напрягающий элемент

Стальные элементы, которые служат для создания предварительного напряжения в конструкции, называются напрягающими элементами. Напрягаемая сталь со связью, которая обеспечивается сразу, забетонируется без кожуховых каналов.

При предварительном напряжении с последующей связью напрягаемая сталь должна заводиться в кожуховые каналы. Различают напрягающие элементы из отдельных стержней и из пучков. Пучки могут приготавливаться из гладких или из ребристых проволок или из прядей. Напрягаемая сталь должна быть чистой и свободной от вредящей ржавчины и не должна быть мокрой. Поэтому изготовление готовых напрягающих элементов должно производиться в крытых цехах.

Кожуховые каналы изготавливаются из волнистой стальной жести. Из-за волнообразной формы поверхности обеспечивается хорошая жесткость трубы и хорошая связь с бетоном конструкции, а также возможность на стыках навинчивать соединительные муфты. Кожуховые трубы должны быть плотными, чтобы внутрь не могло попасть цементное молоко при бетонировании конструкции. Они не должны сгибаться или получать другие повреждения при заполнении опалубки бетоном. Для того чтобы при последующем запрессовывании канала раствором из него мог выходить воздух, в длинные напрягающие элементы должны встраиваться трубочки для воздухоотведения.

Заанкеривания служат как для закрепления напрягаемых проволок, так и для передачи напрягающих усилий на бетон конструкции. Различают напрягающие анкеры и прочные (глухие) анкеры. Тогда как глухие анкеры просто держат напрягаемую сталь на бетоне (рис. 11), напрягающие анкеры используют для напряжения и анкеровки напрягаемой арматуры. Напрягающие анкеры, называемые также напрягающими головками, состоят, как правило, из анкерной плиты и тела анкера (рис. 10). Анкерная плита закрывает со стороны бетона через переходный штуцер кожуховую трубу канала. Тело анкера устроено таким образом, что концы напрягаемой арматуры после натяжения могут удерживаться. В случае пучковых напрягающих элементов анкерная плита имеет приспособление для распирания напрягаемой стали. Часто применяемые приспособления для заанкеривания — это резьбовое заанкеривание, заанкеривание расклиниванием и петлевое заанкеривание. Заанкеривание при больших усилиях напряжения требует применение спиральнонавивной арматуры в районе передачи усилий. При этом усилия распределяются и повышается связь арматуры с бетоном.

Рис. 10. Напрягаемй анкер

Рис. 11. Прочный (глухой) анкер

Предварительное напряжение

Под предварительным напряжением понимают передачу напрягающего усилия и заанкеривание концов стержней через напрягающий анкер на затвердевшем бетоне. Предварительное напряжение в преднапряженном бетоне с последующей связью может происходить только тогда, когда бетон приобретет определенную прочность (см. табл. 1). Преднапряжение передается по определенной программе. О процессе преднапряжения составляется протокол предварительного напряжения.

Приспособления для преднапряжения Для натяжения напрягаемой арматуры применяются почти исключительно гидравлические напрягающие прессы (рис. 12). При натяжении напрягающее усилие и путь натяжения должны быть точно измеряемыми. В качестве плоскостисопротивления для прессов служат анкерные плиты напрягающих элементов. Усилие пресса должно быть согласовано с напрягающим усилием напрягающего элемента, видом передачи усилия на его поперечное сечение и видом его заанкеривания.

Рис. 12. Гидравлический пресс для натяжения арматуры

Предварительное напряжение должно происходить таким образом, чтобы усилия сжатия по всему сечению бетона равномерно увеличивались. Поэтому напрягающие элементы напрягаются один за другим в последовательности, указанной в программе напряжения.

Преднапряжение производится ступенчато. Если достигнуто полное усилие преднапряжения, то концы стержней удерживаются на местах анкеровки, и после этого кожуховые трубы запрессовываются раствором.

Запрессовка должна происходить как можно быстрее по условиям защиты от коррозии. Необходимо следить за тем, чтобы температура в кожуховой трубе и в окружающем бетоне конструкции не была ниже +5 °С. Процесс запрессовки должен проводиться с одной стороны непрерывно и без перерывов. Перед запрессовкой канал напрягаемой арматуры промывается водой и продувается сжатым воздухом. С помощью запрессовывающего насоса раствор под небольшим давлением медленно и равномерно подается прямо из миксера или растворомешалки по насосному шлангу через запрессовочное отверстие в кожуховый канал. Запрессовочное отверстие, как правило, находится в анкерной плите напрягающего элемента. Через трубочки для удаления воздуха, которые в большинстве расположены в верхней части напрягающего элемента, можно наблюдать процесс запрессовки. Отверстия для удаления воздуха будут закрываться, когда раствор продвинулся достаточно далеко. Если раствор выходит из отверстий для удаления воздуха на противоположном конце напрягающего элемента при одинаково остающейся консистенции, то процесс запрессовки может быть окончен.

Преимущества предварительно-напряженного бетона

Предварительно-напряженный бетон представляет собой дальнейшее развитие железобетона. В железобетоне вследствие малой прочности бетона на растяжение могут быть только частично использованы свойства бетона и стали. В то же время в преднапряженном бетоне они используются полностью. Если сравнивать между собой железобетон и преднапряженный бетон, то преднапряженный бетон более предпочтителен для конструкций больших пролетов. Экономичность предварительно-напряженного бетона основана на более высокой несущей способности его при одновременной экономии материалов. Его преимущество в строительно-технической области — это малые деформации строительных конструкций, отсутствие трещин в бетонных поверхностях и связанная с этим защита от коррозии. Без предварительного напряжения нельзя изготовить экономичные стройные большепролетные конструкции и сооружения, например, в строительстве мостов (рис. 13) и в сборном строительстве.

Рис. 13. Пролетное строение и плита проезжей части

Предварительно-напряженные конструкции из железобетона

Предварительно-напряженный бетон является особой разновидностью железобетонных изделий. Его «предварительно напрягают» для того, чтобы сделать его способным устоять перед растягивающими напряжениями. Преднапряженный конструкции из железобетона гораздо меньше прогибаются, чем ненапряженные. Прочность и устойчивость к трещинам у преднапряженных конструкций такая же, однако им можно перекрыть более широкие пролеты, в отличие от ненапряженного железобетона.
Как делают преднапряженные конструкции?
При производстве таких изделий прокладывают арматуру из высокопрочной стали, которая очень прочна на растяжения. После этого, с помощью специальных технологий и оборудования стальная арматура натягивается, после чего происходит заливание бетонной смеси. Когда бетон схватится, арматура (проволока или трос из стали) оказывается как бы освобожденной, а сила предварительного натяжения передается бетону. Как вы поняли, бетон теперь сжат. Такая технология позволяет полностью или частично избавиться от растягивающих напряжений при оказываемых на железобетон нагрузках.
Для того, чтобы натягивать арматуру, существуют такие способы:
1. Механический. Для натяжения арматуры используют гидравлические и винтовые домкраты.
2. Электротермический – арматуру нагревают электротоком, из-за чего она удлиняется, насколько надо.
3. Электротермомеханический – комбинация 1-го и 2-го способов.
Технологии натяжения две:
1. Арматуру натягивают на упоры, пока бетон не уложен в опалубку.
2. Арматуру натягивают, когда бетон наберет прочность.
Вторым методом чаще пользуются, когда строят мосты с длинными пролетами. Один пролет при этом делается за несколько захват – этапов. Стальную арматуру или трос укладывают в специальную форму для бетонирования, упаковав его в специальный чехол. Чехлом тут служит тонкая гофрированная труба из стали или пластика. Когда монолитная конструкция готова, арматура (трос) натягивается домкратами до определенного предела. Далее в чехол ( в нем находится арматура) закачивают жидкий раствор из бетона. Таким образом, сегменты мостовых пролетов удается прочно соединить.
Перекрытия между этажами или колонны, сделанные из преднапряженного железобетона, являются более прочными. Чем обычные бетонные. Особенно в районах, где высокая сейсмоактивность. Преднапряженный железобетон – важная часть конструкций АЭС, в такие «костюмы» упаковывают ядерные реакторы – чтобы обеспечить герметичность.
Преднапряженные каменные конструкции использовались при строительстве Колизея (Италия) и скульптуры Родина-Мать (Волгоград). Основоположниками современного преднапряженного бетонного строительства являются француз Эжен Фрейсине и Михайлов Виктор Васильевич.

Что такое преднапряженный бетон?. Мосты

Читайте также

7.

7. Великое забытое изобретение средневековой алхимии – геополимерный бетон египетских пирамид, храмов и статуй. Как мы уже говорили, французский ученый химик Иосиф (Джозеф) Давидович доказал, что не только пирамида Хеопса, но и многие другие каменные монументы и изделия

18. Бетон и философский камень

18. Бетон и философский камень В [5т2], гл. 7, мы, в частности, решаем проблему строительства пирамид. Египтологи рисуют нам красивые, но фантастические картинки на эту тему. Речь идет, кстати, не только о пирамидах, но и о других колоссальных сооружениях Древнего Египта. Нам

11. Бракованный бетон Ошибки древне-египетских строителей

11.  Бракованный бетон Ошибки древне-египетских строителей Древне-египетские строители, как и любые другие строители, иногда совершали ошибки. Как правило, качество бетона, который они отливали, было превосходным. Но, время от времени, они все же допускали брак в своей

10.7. Забытое изобретение седневековой алхимии — геополимерный бетон египетских пирамид, храмов и статуй

10.7. Забытое изобретение седневековой алхимии — геополимерный бетон египетских пирамид, храмов и статуй Как мы уже говорили, французский ученый химик Иосиф (Джозеф) Давидович доказал, что не только пирамида Хеопса, но и многие другие каменные монументы и изделия

18. Бетон и философский камень

18. Бетон и философский камень В [5т2], гл. 7, мы, в частности, решаем проблему строительства пирамид. Египтологи рисуют нам красивые, но фантастические картинки на эту тему. Речь идет, кстати, не только о пирамидах, но и о других колоссальных сооружениях Древнего Египта. Нам

Арки и бетон

Арки и бетон Необычайно важную роль в развитии древнего Рима сыграли Албанские холмы (21 км на юго-восток от города). Состоящие из вулканических пород, эти невысокие горы обеспечивали город материалом для мощения дорог и улиц, а вулканический туф, очень удобный для

7. Великое забытое изобретение средневековой алхимии — геополимерный бетон египетских пирамид, храмов и статуй

7. Великое забытое изобретение средневековой алхимии — геополимерный бетон египетских пирамид, храмов и статуй Как мы уже говорили, французский ученый химик Иосиф (Джозеф) Давидович доказал, что не только пирамида Хеопса, но и многие другие каменные монументы и изделия

8.

8. Бетон в «античной» римской империи Надо сказать, что в скалигеровской истории все-таки сохранились сведения об использовании бетона в «древности». А именно, в эпоху «античной» Римской империи [726]. То есть, как ошибочно думают историки, НА МНОГО СТОЛЕТИЙ ПОЗДНЕЕ ЭПОХИ

Бетон?

Бетон? А что если блоки не вырубали в скале, а изготавливали прямо на месте? В научном мире широко известны труды французского ученого Жозефа Давидовица. За вклад в развитие науки президент Жак Ширак наградил его высшими наградами Французской Республики, он получил

12.4. «Что такое хорошо и что такое плохо?»

12.4. «Что такое хорошо и что такое плохо?» Ирина Фарион, центральный идеолог ВО «Свобода» и новоизбранный депутат Верховной Рады Украины, известна даже за пределами Украины своими откровенно русофобскими заявлениями, экстравагантными поступками и истерическими формами

Что лучше для мостов — бетон или сталь?

Что лучше для мостов — бетон или сталь? Новый метод возведения мостов: полудуги моста через р. Арген в местности Альгей на юге Германии сначала нарастили бетонированием в вертикальном положении, затем их на прочных тросах опустили и состыковалиКак бы велико ни было

1. Что такое материя? Что такое опыт?

1. Что такое материя? Что такое опыт? С первым из этих вопросов постоянно пристают идеалисты, агностики, и в том числе махисты, к материалистам; со вторым – материалисты к махистам. Попытаемся разобраться, в чем тут дело.Авенариус говорит по вопросу о материи:«Внутри

Некоммерческое партнерство Группа проектно-строительных компаний «Возрождение» EN

Преднапряженный бетон

Учитывая текущее состояние дорожной отрасли, одним из важнейших вопросов становится внедрение современных технологий и материалов, которые способны, с одной стороны, оптимизировать стоимость и сроки строительства и ремонта дорог, а с другой – повысить их качество и увеличить сроки эксплуатации.

Использование передовых методов работы, применение инновационных материалов обусловлено, в первую очередь, тем, что компания стремится выполнять работы на высоком европейском уровне. А это, согласитесь, невозможно при использовании «дедовских» методов строительства. Второй основной причиной применения новейших разработок и нестандартных решений является высокая сложность заказов. Например, если солидная генподрядная организация выигрывает конкурсы по объектам повышенной сложности, то ей для качественного выполнения работ в установленные сроки просто необходимо изыскивать новые возможности.

Разумеется, первопроходцы сталкиваются с рядом проблем, которые сводятся к недостатку знаний у специалистов, нехваткой информации о новых технологиях и необходимостью доставки спецтехники из-за рубежа. Но данные проблемы успешно решаются.

Использование инноваций – это выход на новый уровень дорог, которые соответствуют европейским стандартам. В тоже время, новые технологии дорожного строительства требуют больших первичных затрат, которые окупаются только после строительства 4-5 аналогичных объектов. В период кризиса не все компании могут выдержать такой объем работ и получить столько заказов.

Так, например, 2008-2009 годах впервые в Санкт-Петербурге при строительстве путепроводных развязок наша компания стала применять монолитный предварительно напряженный железобетон. Эта технология была успешно применена при строительстве развязки «Пискаревка-Ручьи-КАД» (2 отрезка протяженностью 113 и 96 метров) и левоповоротной развязки на пос. Лесное трассы М-20 «Киевское шоссе».

В Европе технология использования монолитного предварительно напряженного железобетона известна давно и активно используется при строительстве мостов, виадуков, эстакад. Однако в Санкт-Петербурге эта технология не применялась. В нашем городе традиционно строительство ведется с применением стальных или сталежелезобетонных плит, которые проще в применении, поскольку хорошо известны строителям.

Технология производства работ с использованием монолитного преднапряженного железобетона во многом отличается от традиционной. В процессе армирования пролетного строения в продольные ребра и ригеля укладываются каналообразователи в виде тонкостенных вальцованных труб диаметром 100 мм и стальные литые анкера. После бетонирования пролетного строения и набора прочности не менее 80%, в каналы с помощью гидравлического проталкивающего механизма укладываются стальные высокопрочные канаты шведской фирмы по 19 канатов в каждый канал. На 100 метров пролетного строения при ширине 25 метров расходуется около 50 тонн канатов. После окончательного монтажа анкеров производится натяжение пучков усилием около 400 тонн с помощью специальных гидродомкратов. В процессе натяжения контролируется величина вытяжки канатов. Окончательной операцией по работе с напрягаемой арматурой является инъецирование каналов с помощью специальной установки, позволяющей в условиях строительства готовить бетонную смесь строго определенного состава и подавать её в каналы под давлением до 10 атмосфер.

Таким образом, конструкция из монолитного преднапряженного железобетона не подвержена коррозии и не требует специального ухода. Гарантированный срок службы таких конструкций – 100 лет без существенной потери свойств.

Следует отметить, что в Северной Европе – Финляндии, Швеции, Норвегии, Дании – эти технологии используются давно и позволяют значительно сэкономить средства и продлить срок службы объектов дорожной инфраструктуры. Однако внедрение этого способа проведения работ требует больших инвестиций, что под силу не каждой компании.

fib

fib (International Federation for Structural Concrete) —  международная общественная организация по содействию научным исследованиям и практическому применению бетона и железобетона в строительстве. 

Федерация образована в 1998 году путём слияния двух общественных организаций — «Европейского комитета по бетону и железобетону» EKБ (CEB)  и «Международной федерации по преднапряженному железобетону» ФИП (FIP), созданных еще в начале 1950-х годов по инициативе европейских ученых, производителей товарного бетона и строительных подрядчиков.

Главной целью fib является содействие международному сотрудничеству в области научных исследований и производственной деятельности, направленной на улучшение технических, экономических, эстетических и экологических характеристик бетона, применяемого в строительстве. По своему главному предназначению эта профильная международная ассоциация, объединяющая 44 Национальные группы пяти континентов, включая российскую, является организацией, разрабатывающей преднормы, что подразумевает определенную новаторскую деятельность в области технического регулирования.

Специалисты из академической и производственной сферы работают в тесной кооперации в рамках Технических комиссий и рабочих групп, формируя отчетные документы — бюллетени fib по актуальным темам и направлениям развития отрасли и теории расчета и проектирования конструкций из бетона и железобетона. За выпуском каждого бюллетеня стоит огромная работа по обобщению и обсуждению мирового опыта и достижений. Бюллетени fib, представляют собой практические руководства по проектированию, производству и применению различных железобетонных конструкций в разных условиях эксплуатации. Обобщающий итог этой работы — Модельный кодекс проектирования железобетонных конструкций fib 2010 года (fib MC-2010), главный итоговый труд организации за последнее десятилетие, который станет основой следующего поколения Еврокодов ориентировочно к 2020 году. 

При этом сегодня на базе fib уже ведется работа по подготовке следующего поколения документа, предваряющего стандартизацию требований к бетону MC-2020.

В структуре fib работают 10 технических комиссий, объединяющих рабочие группы и специалистов по соответсвующим направлениям:

Комиссия COM1: Конструкции из бетона

TG1.1 — Мосты

TG1.2 — Конструкции из бетона в морских условиях

TG1.3 — Здания

TG1.4 — Туннели

TG1.5 — Экологичность и устойчивое развитие для конструкций из бетона

TG1.6 — История железобетонных конструкций

TG1.7 — Возведение железобетонных конструкций

TG1.8 — Индустриальные полы из бетона

Комиссия COM2: Расчеты и проектирование

TG2. 1 — Модели эксплуатационных состояний

TG2.2 — Модели предельных прочностных состояний

TG2.3 — Расчеты огнстойкости конструкций из бетона

TG2.4 — Моделирование и расчеты на основе компьютерных моделей

TG2.5 — Модели материалов и сцепления

TG2.6 — Сталебетонные конструкции

TG2.7 — Расчеты на экстремальные воздействия

TG2.8 — Общие положения безопасности и функциональности

TG2.9 — Крепления к бетону и каменной кладке

TG2.10 — Конструкции из текстильно-армированного бетона

Комиссия COM3: Эксплуатируемые конструкции

TG3.1 — Надежность и оценка безопасности: вероятностный и полувероятностный метод для эксплуатируемых конструкций

TG3.2 — Моделирование функционального состояния эксплуатируемых конструкций из бетона

TG3.3 — Техническая оценка и процедуры принятия решений для эксплуатируемых железобетонных конструкций в течение жизненного цикла

TG3.4 — Выбор и применение методов обслуживания при управлении жизненным циклом железобетонных конструкций

Комиссия COM4: Бетон и технология бетона

TG4. 1 — Фибробетон

TG4.2 — Ультравысокофункциональные бетоны

TG4.3 — Самоуплотняющиеся бетоны

TG4.4 — Эстетические требования к поверхности бетона

TG4.5 — Технические условия для бетонов на основе целеориентированного и функционального нормирования

TG4.6 — Базовые закономерности для бетонов с дополняющими цеметными материалами

Комиссия COM5: Армирование

TG5.1 — Неметаллическая композитная (FRP) арматура для конструкций из бетона

TG5.2 — Арматурные стали и системы

TG5.3 — Руководства по преднапряженным материалам и системам

TG5.4 — Рекомендации для грунтовых анкеров

TG5.5 — Тросы для вантовых мостов

TG5.6 — Работа в низкотемпературных условиях 

TG5.7 — Руководство по сносу конструкций из бетона

TG5.8 — Внешние преднапрягаемые канаты для мостов

TG5.9 — Сульфаты и ограничения по сульфидам в инъекционныех составах и бетонах для технологий преднапряжения

Комиссия COM6: Сборный железобетон

TG6. 1 — Преднапряженные пустотные плиты

TG6.2 — Контроль качества для сборного железобетона

TG6.3 — Устойчивое развитие при применении конструкций из сборного железобетона

TG6.4 — Сборные железобетонные конструкции ветроэлектрогенераторов

TG6.5 — Сборные железобетонные мосты

TG6.6 — Усиление сборных железобетонных конструкций в сейсмике

TG6.7 — Сборный железобетон в высотном строительстве

TG6.8 — Терминология для сборного железобетона

Комиссия COM7: Устойчивое развитие

TG7.1 — Бетон в концепции устойчивого развития — Общие положения

TG7.2 — Применение экологчиеских расчетов и оценок к железобетонным конструкциям

TG7.3 — Бетоны из рециклинговых материалов – прогнозирование жизненного цикла

TG7.4 — Конструкции гражданских зданий для устойчивого развития

TG7.5 — Экологическая декларация для продукции и эквивалентные требования к бетону

TG7.6 — Отказоустойчивые конструкции

TG7.7 — Конструкции и материалы из бетонной и каменной кладки для устойчивого развития

Комиссия COM8: Долговечность

TG8. 1 — Моделирование и технические условия для ремонта и обслуживания

TG8.2 — Начальная и повторная сертификация и аспекты менеджмента жизненного цикла

TG8.3 — Эксплуатационная документация для расчета срока службы

TG8.4 — Стоимость жизненного цикла — проектирование с учетом жизнненого цикла и восстановления

TG8.5 — Долговечность систем с постнаятежением арматуры

TG8.6 — Уточнение норм, признанных обеспечивающими долговечность

TG8.7 — Долговечность сталефибробетонов

Комиссия COM9: Распространение знаний

Комиссия COM10: Модельные кодексы

TG10.1 — MODEL CODE 2020

Что такое предварительно напряженный бетон? | Five Dredge & Marine

Все мы знаем, что бетон прочен на сжатие и слаб на растяжение. Это причина для обеспечения арматуры (в виде стальных стержней), чтобы противостоять силе растяжения / растяжения, действующей на балки / колонны / плиты и т. Д.

Ж / б конструкции под эксплуатационной нагрузкой подвергаются прогибу, в результате чего нижняя часть балки (зона растяжения) удлиняется, вызывая трещины.Предусмотрены стальные стержни, чтобы ограничить ширину трещин и противостоять растягивающей силе, которой не хватает в бетоне.

Здесь арматура действует как «пассивная арматура» . Арматура (стальная арматура), расположенная в нижней части стержня, не несет никаких сил, пока бетон уже не прогибается достаточно, чтобы трескаться.

Как используется?

Здесь вступает в действие предварительное напряжение. Принцип, лежащий в основе предварительно напряженного бетона, заключается в том, что сжимающие напряжения, создаваемые арматурой из высокопрочной стали в бетонном элементе до приложения нагрузок, уравновешивают растягивающие напряжения, возникающие в элементе во время эксплуатации.

Просто, постоянное предварительное сжатие производится в областях, подверженных растяжению, с использованием высокопрочной стальной проволоки или сплавов. Теперь часть растягивающего напряжения нейтрализуется, тем самым уменьшая площадь поперечного сечения стальной арматуры.

В результате бетон не трескается, потому что предварительное напряжение уменьшило растягивающее напряжение в секции ниже напряжения растрескивания. Следовательно, конструкция из предварительно напряженного бетона отличается от обычной железобетонной конструкции из-за приложения начальной нагрузки к конструкции перед ее использованием.

Начальная нагрузка или предварительное напряжение применяется, чтобы позволить конструкции противодействовать напряжениям, возникающим в период ее эксплуатации. Предварительное напряжение конструкций было введено в конце девятнадцатого века. Концепция предварительного напряжения существовала до того, как бетон стал рассматриваться как эластичный материал.

Сравнение железобетона и предварительно напряженного бетона

В чем разница между обычным железобетоном и предварительно напряженным бетоном?

В предварительно напряженном бетоне внутренние напряжения вводятся путем сжатия бетона, так что растягивающим напряжениям, возникающим в результате рабочих нагрузок, можно противодействовать в желаемой степени. Предварительное напряжение создается за счет натяжения сухожилий. Наличие предварительного напряжения позволяет бетону выдерживать более высокие нагрузки без образования трещин. С предварительно напряженным бетоном инженер может также спроектировать более длинные пролеты, используя балку той же глубины.

Почему предварительное напряжение? — Национальная ассоциация сборного железобетона

Типы, преимущества и история предварительно напряженного бетона.

Абдул Хан

Чем больше, тем лучше, как сказали бы многие представители строительной и мостовой промышленности, и это, безусловно, верно в отношении сборных железобетонных изделий.Стальные арматурные стержни добавляют большую прочность крупным бетонным изделиям, но сама по себе арматура не может обеспечить прочность на разрыв, необходимую для сборных железобетонных изделий, которые растягиваются на большую длину. Есть немного волшебства, которое придает достаточную силу этим огромным изделиям, и это называется предварительным напряжением.

Развитие

Чтобы передать представление о том, как работает предварительное напряжение, представьте себе бочку, сделанную из деревянных клепок и металлических лент. По крайней мере, так Т.Ю. Лин, профессор гражданского строительства из Калифорнийского университета, описал это во вступительной главе своей книги «Проектирование предварительно напряженных бетонных конструкций».

Линь говорит, что основной принцип предварительного напряжения применялся в строительстве, возможно, столетия назад, когда веревки или металлические ленты наматывались на деревянные посохи, образуя бочку. Когда ленты были затянуты, они находились под предварительным напряжением растяжения, которое, в свою очередь, создавало предварительное напряжение сжатия между стойками и позволяло им противостоять кольцевому натяжению, создаваемому внутренним давлением жидкости.Другими словами, ленты и стойки были предварительно напряжены до того, как они подверглись какой-либо служебной нагрузке.

Говоря более формально, предварительное напряжение означает преднамеренное создание постоянных напряжений в конструкции или сборке для улучшения ее поведения и прочности в различных условиях эксплуатации.

Предварительно напряженные арматуры (обычно из высокопрочных стальных тросов или стержней) используются для обеспечения зажимной нагрузки, которая создает сжимающее напряжение для компенсации растягивающего напряжения, которое в противном случае испытывал бы бетонный сжимающий элемент из-за изгибающей нагрузки.

Классификация и виды

Конструкции из предварительно напряженного железобетона можно классифицировать по ряду направлений в зависимости от их особенностей конструкции и конструкции. Следующие типы предварительного напряжения могут быть выполнены тремя способами: предварительно напряженный бетон и связанный и несвязанный предварительно напряженный бетон.

Бетон с предварительным натяжением. Предварительно натянутый бетон заливается вокруг уже натянутых арматурных элементов. Этот метод обеспечивает хорошее сцепление между арматурой и бетоном, которое защищает арматуру от коррозии и позволяет напрямую передавать напряжение.Затвердевший бетон прилипает к стержням и сцепляется с ними, а когда напряжение снимается, оно передается бетону в виде сжатия за счет статического трения. Однако для этого требуются прочные точки крепления, между которыми должно быть растянуто сухожилие, и поэтому сухожилие обычно образует прямую линию.

Большинство предварительно напряженных железобетонных изделий изготавливаются на заводе и должны быть доставлены на строительную площадку, что ограничивает их размер. Примерами изделий с предварительным натяжением являются элементы балконов, перемычки, колонны, массивные плиты, пустотелые плиты, тройники, стены, сэндвич-панели, балки ригелей, двутавровые балки, балки с балками и фундаментные сваи.

Связанный бетон после растяжения. Связанный после растяжения бетон — это описательный термин, обозначающий метод сжатия после заливки бетона и процесса отверждения (на месте). Бетон заливается вокруг изогнутых каналов из пластика, стали или алюминия, которые размещаются в области, где в бетонном элементе может возникнуть напряжение. Перед заливкой бетона через воздуховоды вылавливают связки. После затвердевания бетона арматура натягивается гидравлическими домкратами, которые воздействуют на бетонный элемент.Когда сухожилия достаточно растянуты, в соответствии с проектными спецификациями, они закрепляются в нужном положении и сохраняют натяжение после снятия домкратов, передавая давление на бетон. Затем отверстия воздуховодов заливаются раствором для защиты жилы от коррозии.

Этот метод обычно используется для создания монолитных плит для строительства домов в местах, где обширные грунты создают проблемы для типичного фундамента по периметру. Все напряжения от сезонного расширения и сжатия нижележащего грунта принимаются на всю напряженную плиту, которая поддерживает здание без значительного прогиба.

Пост-напряжение также используется при строительстве различных мостов, как после затвердевания бетона после опоры с помощью опалубки, так и при сборке сборных секций, как в сегментном мосту. Преимущества этой системы перед пост-натяжением без склеивания:

• Значительное снижение требований к традиционной арматуре
• Сухожилия можно легко «сплести», что позволяет использовать более эффективный подход к проектированию.
• Более высокий предел прочности за счет связи между прядью и бетоном
• Нет долгосрочных проблем с сохранением целостности анкера / тупика

Несвязанный бетон после растяжения.Бетон с последующим натяжением без сцепления отличается от бетона с последующим натяжением со связующим тем, что каждый отдельный кабель обеспечивает постоянную свободу движения относительно бетона. Для этого каждое отдельное сухожилие покрывается смазкой и пластиковой оболочкой, сформированной в процессе экструзии. Передача напряжения на бетон достигается за счет воздействия стального троса на стальные анкеры, встроенные по периметру плиты.

Недостатком по сравнению с последующим натяжением со связующим является тот факт, что кабель может разрушиться и вырваться из плиты в случае повреждения (например, во время ремонта плиты).Преимущества этой системы по сравнению со склеенным дополнительным натяжением:

• Возможность индивидуальной регулировки тросов в зависимости от плохих полевых условий
• Устранение пост-напряжения цементного раствора
• Способность разрушать сухожилия перед попыткой ремонта

Материалы

Согласно AASHTO, предварительно напряженная арматура должна представлять собой высокопрочную семипроволочную прядь, высокопрочную стальную проволоку или прутки из высокопрочного сплава той марки и типа, которые указаны инженером-проектировщиком.Семипроводная прядь без покрытия должна соответствовать требованиям AASHTO M 203 (ASTM A 416). Дополнение S1 (низкая релаксация) применяется, если указано.

Для предварительно напряженных работ обычно требуется более прочный бетон, чем для армированных работ. Современная практика требует минимальной 28-дневной прочности цилиндра 5 000 фунтов на квадратный дюйм. Предварительно напряженный бетон требует высокой прочности по нескольким причинам. Во-первых, для минимизации затрат коммерческие анкерные крепления для предварительно напряженной стали всегда проектируются для высокопрочного бетона.Следовательно, более слабый бетон либо потребует специальных анкеровок, либо может разрушиться под действием предварительного напряжения. Кроме того, бетон с высокой прочностью на сжатие обеспечивает высокое сопротивление растяжению и сдвигу, а также сцепление и опору, и желателен для предварительно напряженных бетонных элементов, различные части которых подвергаются более высоким напряжениям, чем обычный железобетон.

Еще одним фактором является то, что высокопрочный бетон менее склонен к образованию усадочных трещин. Он также имеет более высокий модуль упругости и меньшую деформацию ползучести, что приводит к меньшим потерям предварительного напряжения в стали.

Преимущества предварительно напряженного бетона

Предварительно напряженный бетон — один из самых надежных, долговечных и широко используемых строительных материалов в строительстве и строительстве мостов во всем мире. Компания внесла значительный вклад в строительную отрасль, промышленность по производству сборного железобетона и цементную промышленность в целом. Это привело к огромному количеству структурных применений, включая здания, мосты, фундаменты, гаражи, водонапорные башни, ядерные реакторы, телебашни и морские буровые платформы.

К преимуществам предварительно напряженного бетона можно отнести:

• Меньшая стоимость строительства
• Более тонкие плиты, которые особенно важны в многоэтажных зданиях, где снижение толщины пола может привести к созданию дополнительных этажей по той же или меньшей цене.
• Меньшее количество стыков, так как расстояние, на которое могут быть натянуты плиты после натяжения, превышает расстояние для армированной конструкции той же толщины
• Увеличение длины пролета увеличивает полезную свободную площадь пола в зданиях и парковочных сооружениях
• Меньшее количество стыков приводит к снижению затрат на техническое обслуживание в течение расчетного срока службы конструкции, поскольку стыки являются основным источником слабых мест в бетонных зданиях.

История предварительного напряжения

Искусство предварительного напряжения бетона развивалось на протяжении многих десятилетий и из многих источников, но мы можем указать на несколько избранных примеров в истории, которые привели к появлению этой технологии.

В Соединенных Штатах инженер Джон Роблинг в 1841 году основал фабрику по производству канатов из железной проволоки, которую он сначала продал, чтобы заменить канат из конопли, используемый для подъема автомобилей через железнодорожные перевозки в центральной Пенсильвании. Позже Роблинг использовал стальные тросы в качестве подвесных тросов для мостов и разработал технику скручивания тросов на месте.

В 19 веке дешевое производство чугуна и стали, в сочетании с изобретением портландцемента в 1824 году, привело к развитию железобетона. В 1867 году французский садовник Жозеф Монье запатентовал метод укрепления тонких бетонных цветочных горшков путем встраивания в бетон металлической проволочной сетки. Позже Монье применил свои идеи к патентам на здания и мосты.

Использование швейцарским инженером Робертом Майяром железобетона с 1901 года произвело революцию в строительном искусстве.Майяр, все главные мосты которого расположены в Швейцарии, был первым дизайнером, который полностью нарушил традицию каменной кладки, придав бетону формы, технически соответствующие его свойствам, но при этом удивительные визуально. Его радикальное использование железобетона произвело революцию в конструкции арочного моста из каменной кладки.

Идея предварительного напряжения бетона была впервые применена Эженом Фрейссине, французским инженером-строителем, в 1928 году в качестве метода преодоления естественной слабости бетона при растяжении.Предварительно напряженный бетон теперь можно использовать для изготовления балок, перекрытий или мостов с более длинным пролетом, чем это практично для обычного железобетона.

Абдул Кан — директор отдела технических услуг NPCA и бывший президент ASCE — Illinois Section 2006.

Численный анализ предварительно напряженной железобетонной балки, подвергшейся взрывному нагружению

Основные моменты

•

Численное исследование предварительно напряженной железобетонной балки против взрыва нагрузки с помощью LS-DYNA.

•

Числовая модель откалибрована с доступными результатами испытаний.

•

Предварительное напряжение предварительно прикладывается к балке RC в аналитическом подходе.

•

Параметрические исследования предварительного напряжения, прочности бетона на сжатие и взрывной нагрузки.

•

Определяются характеристики взрывостойкости предварительно напряженной балки.

Реферат

Техника предварительного напряжения широко применяется в гражданском и военном строительстве.Компоненты конструкции из предварительно напряженного железобетона (ЖБИ), такие как балки и колонны, обычно превосходят по характеристикам компоненты из ЖБИ без предварительного напряжения, поскольку предварительное напряжение не только увеличивает жесткость конструкции и несущую способность, но также имеет более высокое сопротивление трещинам, чем компоненты без предварительного напряжения. В результате обычно получаются легкие конструкции. В литературе сообщалось об исследовании не подвергнутых предварительному напряжению RC компонентов, подвергающихся взрывным нагрузкам. Однако исследования взрывостойкости предварительно напряженных RC-компонентов очень ограничены.В этом исследовании динамический отклик предварительно напряженной RC-балки с жесткой опорой прямоугольного сечения под действием взрывных нагрузок численно исследуется с использованием кодов конечных элементов LS-DYNA. Предварительное напряжение предварительно прикладывается к RC-балке в рамках аналитического подхода. Надежность численной модели откалибрована с результатами тестирования, доступными в литературе. С помощью откалиброванной модели проведено численное моделирование четырех групп предварительно напряженных RC-балок для взрывных нагрузок с целью исследования влияния уровня предварительного напряжения и прочности бетона на сжатие на способность балки выдерживать взрывную нагрузку.Реакции конструкции, такие как максимальный прогиб в середине пролета, остаточный прогиб, растрескивание, напряжение арматурных стержней и напряжение сдвига бетона вблизи опор, извлекаются из численных результатов. Эффективность предварительного напряжения на взрывобезопасность ЖБ балки продемонстрирована путем сравнения результатов с эталонной маркировкой непрямонапряженной ЖБ балки при тех же взрывных нагрузках.

Ключевые слова

Предварительно напряженная железобетонная балка

Взрывостойкость

Динамический отклик

Рекомендуемые статьиЦитирующие статьи (0)

Copyright © 2014 Elsevier Ltd.Все права защищены.

Рекомендуемые статьи

Ссылки на статьи

Предварительно напряженный бетон против армированного цементного бетона [Сравнительная таблица]

Предварительно напряженный бетон (PSC) представляет собой смесь бетона и предварительно напряженных высокопрочных арматурных элементов. В PSC внутреннее напряжение было введено в контролируемых условиях перед нагрузкой, чтобы улучшить сопротивление усадке бетона и избежать трещин при растяжении.

Проволока с высокой прочностью на разрыв используется в предварительно напряженном бетоне.

Армированный цементный бетон представляет собой композит из бетона и обычной арматуры из мягкой стали или деформированных стержней, которые могут выдерживать различные типы нагрузки, такие как сжимающая, растягивающая и сдвигающая сила. ПКР имеет функциональную стойкость к возгоранию.

В RCC бетон принимает на себя сжимающую нагрузку, а сталь — растягивающую нагрузку.Сечение бетона со стороны растяжения и стали со стороны сжатия становится неэффективным. Хотя сталь на стороне растяжения принимает на себя растягивающие нагрузки, на бетоне будут возникать небольшие трещины.

Поскольку в PSC применяется предварительное напряжение, и бетон, и сталь будут иметь эффективную несущую способность. Трещины, возникающие из-за растяжения, также будут сведены к минимуму.

Разница между железобетоном и предварительно напряженным бетоном

Счастливого обучения 🙂

Сатиш — инженер-строитель с более чем 9-летним опытом работы в жилищном строительстве.Он автор, редактор Civil Planets

Похожие сообщения

Что такое предварительно напряженный бетон? — Конструктор

🕑 Время считывания: 1 минута.

Рис.1. Концепция предварительного напряжения в стволе

1. Бетон слаб на растяжение и силен на сжатие.Это слабое место бетона, которое приводит к преждевременным трещинам при изгибе, в основном, в элементах, излучающих изгиб, таких как балки и плиты. Чтобы предотвратить это, в бетоне преднамеренно создается сжимающее напряжение (предварительное напряжение), и это напряжение противодействует растягивающему напряжению, которому конструкция подвергается во время эксплуатации. Следовательно, вероятность появления трещин при изгибе снижается.
2. Предварительное сжатие, которое возникает как часть предварительного напряжения, помогает повысить способность к изгибу, способность к сдвигу и способность к скручиванию изгибных элементов.
3. Сжимающее предварительное напряжение может быть приложено концентрически или эксцентрично в продольном направлении элемента. Это предотвращает появление трещин в критическом промежутке и поддерживает при рабочей нагрузке.
4. Предварительно напряженный бетонный профиль ведет себя упруго.
5. Полная способность бетона при сжатии может быть использована на всей глубине при полной нагрузке в случае предварительно напряженного бетона.

1. Преднатяжитель
2. Пост-натяжение

1.Предварительное натяжение

Рис.2.Процесс предварительного натяжения

2. Натяжение столба

Рис.3. Процесс пост-натяжения

1. Бондовое строительство
2. Несвязанная конструкция

1. Предварительное напряжение бетона с использованием высокопрочной стали повышает эффективность материалов.
2. Система предварительного напряжения работает для пролета более 35 м.
3. Предварительное напряжение увеличивает прочность бетона на сдвиг и усталость
4. Плотный бетон обеспечивается системами предварительного напряжения, что повышает его долговечность.
5. Лучший выбор для создания гладких и тонких конструкций.
6. Предварительное напряжение помогает снизить статическую нагрузку на бетонную конструкцию
7. Предварительно напряженный бетон остается без трещин даже в условиях эксплуатационной нагрузки, что подтверждает конструктивную эффективность
8. Композитная конструкция с использованием предварительно напряженного бетонного блока и монолитного блока дает экономичную конструкцию.

1. Более высокие материальные затраты
2. Предварительное напряжение — добавленная стоимость
3. Опалубка более сложная, чем для RC (фланцевые профили, тонкие стенки) — таким образом, сборная железобетонная конструкция не такая пластичная, как RC
.

ЖЕЛЕЗОБЕТОН НАД ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫМ БЕТОНОМ И АРКАМИ

🕑 Время чтения: 1 минута

Бетон — это строительный материал, прочный на сжатие, но относительно слабый на растяжение.Есть два способа преодолеть эту проблему:

• Залить в бетон другой материал, который прочен на растяжение — железобетон
• Полностью снять напряжение — выгибанием или предварительным напряжением.

В железобетоне предусмотрены стальные арматурные стержни, которые выдерживают напряжение в тех областях элемента, где может возникнуть напряжение, компенсируя низкую прочность бетона на растяжение.

На практике железобетонные балки проектируются с учетом того, что трещины будут возникать под их эксплуатационными нагрузками.Обычно это не относится к предварительно напряженной бетонной балке.

Форма арки — одно из первых решений для работы с материалом, не имеющим прочности на растяжение. Конструкция арки принципиально отличается от конструкции любого элемента из предварительно напряженного бетона.

Форма арки специально разработана таким образом, чтобы под нагрузкой в ​​конструкции не возникали растягивающие напряжения. Все сжимающие силы возникают непосредственно от нагрузки.

Когда к дуге прилагается нагрузка, реакции на опорах усиливаются.Это эквивалентно увеличению силы пассивного предварительного напряжения. Следовательно, величина силы предварительного напряжения в арке является функцией приложенной нагрузки. Этим объясняется большая прочность арочных конструкций.

Предварительное напряжение прикладывает к бетону начальное сжимающее осевое усилие, которое значительно снижает или устраняет внутренние растягивающие напряжения.

Это достигается за счет растягивающего напряжения стального троса, проходящего через бетон.Затем стальной трос закрепляется, и сжимающая сила передается на бетон за счет сил сцепления, как показано на рисунке.

Преимущества предварительного напряжения:

• Трещины значительно уменьшаются или устраняются,
• Приложение усилий предварительного напряжения ниже нейтральной оси создает моменты, которые противостоят моментам, вызванным внешними нагрузками, что значительно снижает прогиб.
• Сечения стержня меньше, чем железобетонные, при тех же прилагаемых нагрузках.

Пластичность и предельная прочность предварительно напряженных стальных железобетонных балок

Нелинейный численный анализ структурных характеристик предварительно напряженных стальных железобетонных балок (PSRC) был проведен с использованием программы анализа конечных элементов ABAQUS. Путем сравнения кривых нагрузка-деформация была подтверждена рациональность и надежность конечно-элементной модели; кроме того, были проанализированы изменения жесткости и напряжения балки в процессе нагнетания, а также предельная несущая способность балки.На основе модели также было проанализировано влияние предварительно напряженной силы и H-стали на жесткость, предельную несущую способность и пластичность балки.

1. Введение

В настоящее время конструкционные элементы из предварительно напряженного бетона с их превосходными характеристиками находят широкое применение в жилищном строительстве, строительстве мостов, водоснабжения и других проектах гражданского строительства [1–5]. Конструкция из предварительно напряженного железобетона (PSRC) — это новый тип конструкции, улучшающий механические свойства за счет применения технологии предварительного напряжения.Конструкция PSRC имеет двойные преимущества конструкции из железобетона (SRC) и конструкции из предварительно напряженного бетона; встроенная сталь может улучшить несущую способность конструкции и сейсмические характеристики, в то время как применение технологии предварительного напряжения может улучшить характеристики конструкции в условиях рабочей нагрузки (например, контроль трещин и контроль деформации), поэтому конструкцию PSRC легко получить большой пролет, тяжеловесная конструкция [2, 6, 7].

В результате возникла необходимость провести углубленный анализ статических и динамических характеристик балки PSRC.Большое количество инженерных практик показывает, что метод конечных элементов был достаточно эффективным методом в численных методах анализа [8]. В этой статье анализ структурного поведения балок PSRC был проведен с использованием ABAQUS.

2. Моделирование методом конечных элементов

2.1. Введение модели конечных элементов

Чтобы проверить эффективность и рациональность конечно-элементного анализа, прежде всего, тестовые компоненты в статьях Wenzhong et al. [9] были использованы в качестве объектов исследования, и была создана двухпролетная конечно-элементная модель балки КРОУ.Поперечное сечение балки показано на рисунке 1, расчетный класс прочности бетона — С40; предварительно напряженная сталь представляла собой стальную прядь 15, предел прочности которой составлял ² Н / мм, внутренний диаметр гофрированного канала 50 мм и начальное напряжение растяжения; использовались скрепленные сухожилия; марка материала H-стали (100 мм × 100 мм × 6 мм × 8 мм) была Q235, и H-сталь располагалась симметрично в поперечном сечении балки; хомуты — 12 @ 100, материал — HPB235; профиль сухожилия показан на рисунке 2.