В ведение
Настоящий Свод правил разработан в развитие СНиП 52-01-2003 «Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения».
Свод правил содержит рекомендации по расчету и проектированию предварительно напряженных железобетонных конструкций промышленных и гражданских зданий и сооружений из тяжелого бетона, которые обеспечивают выполнение обязательных требований СНиП 52-01-2003.
Решение вопроса о применении Свода правил при проектировании предварительно напряженных железобетонных конструкций конкретных зданий и сооружений относится к компетенции заказчика или проектной организации. В случае если принято решение о применении настоящего Свода правил, должны быть выполнены все установленные в нем требования.
В Своде правил не приведены особенности расчета и проектирования предварительно напряженных конструкций, подвергаемых циклическим и динамическим воздействиям, воздействиям высоких температур и агрессивных сред. Эти особенности, а также более детальные положения по расчету линейных железобетонных систем и плоских и пространственных железобетонных конструкций освещены в соответствующих сводах правил.
Настоящий Свод правил следует применять совместно с СП 52-101-2003 «Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры».
Единицы физических величин, приведенные в Своде правил: сила выражена в ньютонах (Н) или в килоньютонах (кН); линейные размеры — в мм (для сечений) или в м (для элементов или их участков); напряжения, сопротивления, модули упругости — в мегапаскалях (МПа); распределенные нагрузки и усилия — в кН/м или Н/мм.
Свод правил разработали доктора технических наук А.С. Залесов, А.И. Звездов, ТА. Мухамедиев, Е.АЛистяков (ГУП «НИИЖБ» Госстроя России).
СВОД ПРАВИЛ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ И СТРОИТЕЛЬСТВУ
ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННЫЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕКОНСТРУКЦИИ
PRESTRESSED CONCRETE STRUCTURES
1 о бщие указания
1.1 Основные положения
1.1.1 Рекомендации настоящего Свода правил (СП) распространяются на проектирование предварительно напряженных железобетонных конструкций промышленных и гражданских зданий и сооружений, выполненных из тяжелого бетона классов по прочности на сжатие от В20 до В60 с натяжением арматуры до твердения бетона (на упоры) и эксплуатируемых в климатических условиях России, в среде с неагрессивной степенью воздействия, при статическом действии нагрузки.
Рекомендации СП не распространяются на проектирование предварительно напряженных железобетонных конструкций гидротехнических сооружений, мостов, покрытий автомобильных дорог и аэродромов и других специальных сооружений.
1.1.2 Предварительно напряженные железобетонные конструкции должны быть обеспечены с требуемой надежностью от возникновения всех видов предельных состояний расчетом, выбором показателей качества материалов, назначением размеров и конструированием согласно указаниям настоящего СП. При этом должны быть выполнены технологические требования при изготовлении конструкций и соблюдены требования по эксплуатации зданий и сооружений, а также требования по экологии, устанавливаемые соответствующими нормативными документами.
1.2 Основные расчетные требования
1.2.1 Расчеты предварительно напряженных железобетонных конструкций следует производить по предельным состояниям, включающим:
— предельные состояния первой группы (по полной непригодности к эксплуатации вследствие потери несущей способности);
— предельные состояния второй группы (по непригодности к нормальной эксплуатации вследствие образования или чрезмерного раскрытия трещин, появления недопустимых деформаций и др.).
Расчеты по предельным состояниям первой группы, содержащиеся в настоящем СП, включают расчет по прочности.
Расчеты по предельным состояниям второй группы, содержащиеся в настоящем СП, включают расчеты по раскрытию трещин и по деформациям.
1.2.2 Расчет по предельным состояниям конструкции в целом, а также отдельных ее элементов следует, как правило, производить для всех стадий — изготовления, транспортирования, возведения и эксплуатации; при этом расчетные схемы должны отвечать принятым конструктивным решениям.
1.2.3 Расчеты предварительно напряженных железобетонных конструкций необходимо, как правило, производить с учетом возможного образования трещин и неупругих деформаций в бетоне и арматуре.
Определение усилий и деформаций от различных воздействий в конструкциях и в образуемых ими системах зданий и сооружений следует производить по методам строительной механики, как правило, с учетом физической и геометрической нелинейности работы конструкций.
1.2.4 При проектировании предварительно напряженных железобетонных конструкций надежность конструкций устанавливают расчетом путем использования расчетных значений нагрузок и воздействий, расчетных значений характеристик материалов, определяемых с помощью соответствующих частных коэффициентов надежности по нормативным значениям этих характеристик с учетом степени ответственности зданий и сооружений.
Нормативные значения нагрузок и воздействий, коэффициентов сочетаний, коэффициентов надежности по нагрузке, коэффициентов надежности по назначению конструкций, а также подразделение нагрузок на постоянные и временные (длительные и кратковременные) принимают согласно СНиП 2.01.07.
1.2.5 При расчете элементов сборных конструкций на воздействие усилий, возникающих при их подъеме, транспортировании и монтаже, нагрузку от всех элементов следует принимать с коэффициентом динамичности, равным: 1,60 — при транспортировании; 1,40 — при подъеме и монтаже. Допускается принимать более низкие, обоснованные в установленном порядке, значения коэффициентов динамичности, но не ниже 1,25.
2 м атериалы для предварительно напряженных железобетонных конструкций
2.1 Бетон
2.1.1 Показатели качества бетона и их применение при проектировании
2.1.1.1 Для предварительно напряженных железобетонных конструкций, проектируемых в соответствии с требованиями настоящего СП, следует предусматривать конструкционный тяжелый бетон средней плотности от 2200 кг/м 3 до 2500 кг/м 3 включительно.
2.1.1.2 Основными показателями качества бетона, устанавливаемыми при проектировании, являются:
а) класс по прочности на сжатие В;
б) класс по прочности на осевое растяжение Bt (назначают в случаях, когда эта характеристика имеет главенствующее значение и ее контролируют на производстве);
в) марка по морозостойкости F (назначают для конструкций, подвергаемых действию попеременного замораживания и оттаивания);
г) марка по водонепроницаемости W (назначают для конструкций, к которым предъявляют требования ограничения водопроницаемости).
Классы бетона по прочности на сжатие В и осевое растяжение Bt отвечают значению гарантированной прочности бетона (МПа) с обеспеченностью 0,95.
2.1.1.3 Для предварительно напряженных железобетонных конструкций следует предусматривать бетоны следующих классов и марок:
а) классов по прочности на сжатие:
В20; В25; В30; В35; В40; В45; В50; В55; В60;
б) классов по прочности на осевое растяжение:
в) марок по морозостойкости:
F50; F75; F100; F150; F200; F300; F400; F500;
г) марок по водонепроницаемости: W 2; W 4; W 6; W 8; W 10; W 12.
2.1.1.4 Возраст бетона, отвечающий его классу по прочности на сжатие и осевое растяжение (проектный возраст), назначают при проектировании исходя из возможных реальных сроков загружения конструкций проектными нагрузками. При отсутствии этих данных класс бетона устанавливают в возрасте 28 суток.
2.1.1.5 Для предварительно напряженных конструкций рекомендуется применять класс бетона по прочности на сжатие в зависимости от класса напрягаемой арматуры, но не ниже В20.
Передаточную прочность бетона Rbp (прочность бетона к моменту его обжатия, контролируемая аналогично классу бетона по прочности на сжатие) следует назначать не менее 15 МПа и не менее 50 % принятого класса бетона по прочности на сжатие.
2.1.1.6 Марку бетона по морозостойкости назначают в зависимости от требований, предъявляемых к конструкциям, режима их эксплуатации и условий окружающей среды.
Для надземных конструкций, подвергаемых атмосферным воздействиям окружающей среды при расчетной отрицательной температуре наружного воздуха в холодный период от минус 5 °С до минус 40 °С, принимают марку бетона по морозостойкости не ниже F 75, а при расчетной температуре наружного воздуха выше минус 5 °С в указанных выше конструкциях марку бетона по морозостойкости не нормируют.
В остальных случаях требуемые марки бетона по морозостойкости устанавливают в зависимости от назначения конструкций и условий окружающей среды по специальным указаниям.
2.1.1.7 Марку бетона по водонепроницаемости назначают в зависимости от требований, предъявляемых к конструкциям, режима их эксплуатации и условий окружающей среды.
Для надземных конструкций, подвергаемых атмосферным воздействиям при расчетной отрицательной температуре наружного воздуха выше минус 40 °С, а также для наружных стен отапливаемых зданий марку бетона по водонепроницаемости не нормируют.
В остальных случаях требуемые марки бетона по водонепроницаемости устанавливают по специальным указаниям.
2.1.2 Нормативные и расчетные значения характеристик бетона
Нормативные значения прочностных характеристик, бетона
2.1.2.1 Основными прочностными характеристиками бетона являются нормативные значения:
— сопротивления бетона осевому сжатию Rb , n ;
— сопротивления бетона осевому растяжению Rbt , n .
Нормативные значения сопротивления бетона осевому сжатию (призменная прочность) и осевому растяжению (при назначении класса бетона по прочности на сжатие) принимают в зависимости от класса бетона по прочности на сжатие В согласно таблице 1.
При назначении класса бетона по прочности на осевое растяжение Bt нормативные значения сопротивления бетона осевому растяжению Rbt , n принимают равными числовой характеристике класса бетона на осевое растяжение.
Расчетные значения прочностных характеристик бетона
2.1.2.2 Расчетные значения сопротивления бетона осевому сжатию Rb и осевому растяже нию Rbt определяют по формулам:
Значения коэффициента надежности по бетону при сжатии γ b принимают равными:
1,3 — для предельных состояний по несу щей способности (первая группа);
1,0 — для предельных состояний по эксп луатационной пригодности (вторая группа).
Значения коэффициента надежности по бе тону при растяжении γ bt принимают равными:
1,5 — для предельных состояний по несущей способности при назначении класса бето на по прочности на сжатие;
1,3 — для предельных состояний по несу щей способности при назначении класса бето на по прочности на осевое растяжение;
1,0 — для предельных состояний по эксп луатационной пригодности.
Расчетные значения сопротивления бетона Rb , Rbt , Rb , ser , Rbt , ser ( c округлением) в зависимос ти от класса бетона по прочности на сжатие и осевое растяжение приведены: для предельных состояний первой группы в таблицах 2 и 3, вто рой группы — в таблице 1.
Нормативные значения сопротивления бетона Rb , n и Rbt , n и расчетные значения сопротивления бетона для предельных состояний второй группы Rb , ser и Rbt , ser , МПа, при классе бетона по прочности на сжатие
Сжатие осевое (призменная прочность)
Расчетные значения сопротивления бетона для предельных состояний первой группы Rb и Rbt , МПа, при классе бетона по прочности на сжатие
Сжатие осевое (призменная прочность) Rb
Растяжение осевое Rbt
Расчетные значения сопротивления бетона для предельных состояний первой группы Rbt МПа, при классе бетона по прочности на осевое растяжение
Растяжение осевое Rbl
2.1.2.3 В необходимых случаях расчетные зна чения прочностных характеристик бетона ум ножают на коэффициенты условий работы γ bi учитывающие особенности работы бетона в кон струкции (характер нагрузки, условия окружа ющей среды и т.д.).
Влияние длительности действия статическ ой нагрузки учитывается коэффициентом ус ловий работы бетона γ b 1 , вводимым к расчет ным значениям сопротивлений Rb и Rbt и при нимаемым равным:
γ b 1 = 1,0 — при непродолжительном (крат ковременном) действии нагрузки;
γ b 1 = 0,9 — при продолжительном (длитель ном) действии нагрузки.
Влияние попеременного замораживания и оттаивания, а также отрицательных темпера тур учитывают коэффициентом условий рабо ты бетона γ b 4 ≤ 1,0. Для надземных конструк ций, подвергаемых атмосферным воздействи ям окружающей среды при расчетной темпера туре наружного воздуха в холодный период минус 40 °С и выше, принимают коэффициент γ b 4 = 1,0. В остальных случаях значения коэффи циента γ b 4 принимают в зависимости от назна чения конструкции и условий окружающей сре ды согласно специальным указаниям.
Деформационные характеристики бетона
2.1.2.4 Основными деформационными характеристиками бетона являются значения:
— предельных относительных деформаций бетона при осевом сжатии и растяжении (при однородном напряженном состоянии бетона) ε b 0 и ε bt 0 ;
— начального модуля упругости Е b ;
— коэффициента (характеристики) ползучести φ b , cr ;
— коэффициента поперечной деформации бетона (коэффициента Пуассона) νb , P ;
— коэффициента линейной температурной деформации бетона α bt .
2.1.2.5 Значения предельных относительных деформаций бетона принимают равными:
при непродолжительном действии нагрузки
ε b 0 = 0,002 — при осевом сжатии;
ε bt 0 = 0,0001 — при осевом растяжении;
при продолжительном действии нагрузки — по таблице 6 в зависимости от относительной влажности окружающей среды.
2.1.2.6 Значения начального модуля упругости бетона при сжатии и растяжении принимают в зависимости от класса бетона по прочности на сжатие В согласно таблице 4.
Значения начального модуля упругости бетона при сжатии и растяжении Е b , МПа·10 -3 , при классе бетона по прочности на сжатие
При продолжительном действии нагрузки значения начального модуля деформаций бетона определяют по формуле
где φ b , cr — коэффициент ползучести, принимаемый согласно п. 2.1.2.7.
2.1.2.7 Значения коэффициента ползучести бетона φ b , cr принимают в зависимости от условий окружающей среды (относительной влажности воздуха) и класса бетона. Значения коэффициента ползучести бетона приведены в таблице 5.
Относительная влажность воздуха окружающей среды, %
Значения коэффициента ползучести φ b , cr при классе бетона на сжатие
Примечание — Относительную влажность воздуха окружающей среды принимают по СНиП 23-01 как среднюю месячную относительную влажность наиболее теплого месяца для района строительства.
2.1.2.8 Значение коэффициента поперечной деформации бетона допускается принимать νb ,Р = 0,2.
2.1.2.9 Значение коэффициента линейной температурной деформации бетона при изменении температуры от минус 40 °С до плюс 50 °С принимают αbt = 1·10 -5 °С -1 .
Диаграммы состояния бетона
2.1.2.10 В качестве расчетных диаграмм со стояния бетона, определяющих связь между напряжениями и относительными деформаци ями, принимают трех- и двухлинейную диаг раммы (рисунок 1).
Диаграммы состояния бетона используют при расчете железобетонных элементов по не линейной деформационной модели.
а – трехлинейная; б – двухлинейная
Рисунок 1 – Диаграммы состояния сжатого бетона
2.1.2.11 При трехлинейной диаграмме (рисунок 1, а) сжимающие напряжения бетона σ b в зависимости от относительных деформаций укорочения бетона ε b определяют по формулам:
при 0 ≤ ε b ≤ ε b 1
при ε b 0 ≤ ε b ≤ ε b 2
Значения напряжений σb 1 принимают:
а значения относительных деформаций ε b 1 принимают:
Значения относительных деформаций ε b 2 принимают:
при непродолжительном действии нагрузки ε b 2 = 0,0035;
при продолжительном действии нагрузки — по таблице 6.
Значения Rb , Eb и ε b 0 принимают согласно пп. 2.1.2.2, 2.1.2.3, 2.1.2.5, 2.1.2.6.
Относительная влажность воздуха окружающей среды, %
Относительные деформации бетона при продолжительном действии нагрузки
ε b0 ·10 3
ε b2 ·10 3
ε b1,red ·10 3
ε bt0 ·10 3
ε bt2 ·10 3
ε bt1,red ·10 3
Примечание — Относительную влажность воздуха окружающей среды принимают по СНиП 23-01 как среднюю месячную относительную влажность наиболее теплого месяца для района строительства.
2.1.2.12 При двухлинейной диаграмме ( рисунок 1,б) сжимающие напряжения бетона σb в зависимости от относительных деформаций ε b 1 определяют по формулам:
при 0 ≤ ε b ≤ ε b 1, red
при ε b1,red ≤ ε b ≤ ε b2
Значения приведенного модуля деформации бетона Е b , red принимают:
Значения относительных деформаций ε b 1, red равны:
— при непродолжительном действии нагрузки ε b 1, red = 0,0015;
— при продолжительном действии нагрузки — по таблице 6.
Значения Rb , ε b 2 принимают как в п. 2.1.2.11, a Rb ,п — по таблице 1.
2.1.2.13 Растягивающие напряжения бетона σbt в зависимости от относительных деформаций ε bt определяют по диаграммам, приведенным на рисунке 1. При этом расчетные значения сопротивления бетона сжатию Rb заменяют на расчетные значения сопротивления бетона растяжению Rbt согласно пп. 2.1.2.2, 2.1.2.3; значения начального модуля упругости Е bt определяют согласно п. 2.1.2.6; значения относительной деформации ε bt 0 принимают согласно п. 2.1.2.5; значения относительной деформации ε bt 2 принимают при непродолжительном действии нагрузки ε bt 2 = 0,00015, при продолжительном действии нагрузки — по таблице 6. Для двухлинейной диаграммы принимают ε bt 1, red = 0,00008 — при непродолжительном действии нагрузки, а при продолжительном — по таблице 6; значения Ebt , red определяют по формуле (9), подставляя в нее Rbt , n и ε bt 1, red .
2.1.2.14 При расчете прочности железобетонных элементов по нелинейной деформационной модели для определения напряженно-деформированного состояния сжатой зоны бетона используют диаграммы состояния сжатого бетона, приведенные в пп. 2.1.2.11 и 2.1.2.12, с деформационными характеристиками, отвечающими непродолжительному действию нагрузки. При этом в качестве наиболее простой используют двухлинейную диаграмму состояния бетона.
2.1.2.15 При расчете образования трещин в железобетонных конструкциях по нелинейной деформационной модели для определения напряженно-деформированного состояния сжатого и растянутого бетона используют трехлинейную диаграмму состояния бетона, приведенную в пп. 2.1.2.11 и 2.1.2.13, с деформационными характеристиками, отвечающими непродолжительному действию нагрузки. Двухлинейную диаграмму ( пп. 2.1.2.12, 2.1.2.13) как наиболее простую используют для определения напряженно-деформированного состояния растянутого бетона при упругой работе сжатого бетона.
2.1.2.16 При расчете деформаций железобетонных элементов по нелинейной деформационной модели при отсутствии трещин для определения напряженно-деформированного состояния в сжатом и растянутом бетоне используют трехлинейную диаграмму состояния бетона с учетом непродолжительного и продолжительного действия нагрузки. При наличии трещин для определения напряженно-деформированного состояния сжатого бетона помимо указанной выше диаграммы используют, как наиболее простую, двухлинейную диаграмму состояния бетона с учетом непродолжительного и продолжительного действия нагрузки.
2.1.2.17 При расчете раскрытия нормальных трещин по нелинейной деформационной модели для определения напряженно-деформированного состояния в сжатом бетоне используют диаграммы состояния, приведенные в пп. 2.1.2.11 и 2.1.2.12, с учетом непродолжительного действия нагрузки. При этом в качестве наиболее простой используют двухлинейную диаграмму состояния бетона.
2.1.2.18 Влияние попеременного замораживания и оттаивания, а также отрицательных температур на деформационные характеристики бетона учитывают коэффициентом условий работы γ bt ≤ 1,0. Для надземных конструкций, подвергаемых атмосферным воздействиям окружающей среды при расчетной температуре наружного воздуха в холодный период минус 40 °С и выше, принимают коэффициент γ bt = 1,0. В остальных случаях значения коэффициента γ bt принимают в зависимости от назначения конструкций и условий окружающей среды.
2.2 Арматура
2.2.1 Показатели качества арматуры
2.2.1.1 Для армирования предварительно напряженных железобетонных конструкций следует применять отвечающую требованиям соответствующих государственных стандартов или утвержденных в установленном порядке технических условий арматуру следующих видов:
— горячекатаную гладкую и периодического профиля с постоянной и переменной высотой выступов (соответственно кольцевой и серповидный профили) диаметром 6 — 40 мм;
— термомеханически упрочненную периодического профиля с постоянной и переменной высотой выступов (соответственно кольцевой и серповидный профили) диаметром 6 — 40 мм;
— холоднодеформированную периодического профиля диаметром 3 — 12 мм;
— арматурные канаты диаметром 6 — 15 мм.
2.2.1.2 Основным показателем качества арматуры, устанавливаемым при проектировании, является класс арматуры по прочности на растяжение, обозначаемый:
А — для горячекатаной и термомеханически упрочненной арматуры;
Вр — для высокопрочной холоднодсформированной арматуры периодического профиля;
К — для арматурных канатов.
Классы арматуры по прочности на растяжение отвечают гарантированному значению предела текучести, физического или условного (равного значению напряжений, соответствующих остаточному относительному удлинению 0,2 %), с обеспеченностью не менее 0,95, определяемому по соответствующим стандартам.
Кроме того, в необходимых случаях к арматуре предъявляют требования по дополнительным показателям качества: свариваемость, пластичность, хладостойкость и др.
2.2.1.3 Для железобетонных конструкций, проектируемых в соответствии с требованиями настоящего СП, следует предусматривать:
в качестве напрягаемой арматуры:
горячекатаную и термомеханически упрочненную периодического профиля классов А600 (А- IV ), А800 ( A — V ) и А1000 (А- VI );
холоднодеформированную периодического профиля классов от Вр1200 до Вр1500 (Вр- II );
канатную 7- и 19-проволочную классов К1400, К1500 (К-7, К-19);
в качестве ненапрягаемой арматуры:
горячекатаную гладкую класса А 240 (А-1);
— горячекатаную, термомеханически упрочненную и холоднодеформированную периодического профиля классов А300 (А- II ), А400 (А- III ), А500 (А500С), В500 ( Bp — I , B 500 C ).
2.2.1.4 При выборе вида и марок стали для арматуры, устанавливаемой по расчету, а также прокатных сталей для закладных деталей следует учитывать температурные условия эксплуатации конструкций и характер их нагружения.
В конструкциях, эксплуатируемых при статической нагрузке в отапливаемых зданиях, а также на открытом воздухе и в неотапливаемых зданиях при расчетной температуре минус 40 °С и выше, может быть применена арматура всех вышеуказанных классов, за исключением арматуры класса А600 марки стали 80С (диаметром 10 — 18 мм), класса А300 марки стали Ст5пс (диаметром 18 — 40 мм) и класса А240 марки стали Ст3кп, которые применяют при расчетной температуре минус 30 °С и выше.
При других условиях эксплуатации класс арматуры и марку стали принимают по специальным указаниям.
При проектировании зоны передачи предварительного напряжения, анкеровки арматуры в бетоне и соединений арматуры внахлестку (без сварки) следует учитывать характер поверхности арматуры.
При проектировании сварных соединений арматуры следует учитывать способ изготовления арматуры ( ГОСТ 14098 ; РТМ 393 ).
2.2.1.5 Для монтажных (подъемных) петель элементов сборных железобетонных и бетонных конструкций следует применять горячекатаную арматурную сталь класса А240 марок Ст3сп и Ст3пс.
В случае если возможен монтаж конструкций при расчетной зимней температуре ниже минус 40 °С, для монтажных петель не допускается применять сталь марки Ст3пс.
2.2.2 Нормативные и расчетные значения характеристик арматуры
Нормативные значения прочностных характеристик арматуры
2.2.2.1 Основной прочностной характеристикой арматуры является нормативное значение сопротивления растяжению Rs , n , принимаемое в зависимости от класса арматуры по таблице 7.
Номинальный диаметр арматуры, мм
Нормативные значения сопротивления растяжению Rs , n и расчетные значения сопротивления растяжению для предельных состояний второй группы Rs , ser , МПа
Преднапряженная арматура в бетоне: особенности производства и применения
Традиционные железобетонные элементы иногда заменяются в строительстве более прочными аналогами, тоже выполненными из железобетона, но предварительно напряжёнными. Результатом становится улучшение характеристик и расширение функциональности материала. Благодаря особой технологии производства, преднапряженная арматура в бетоне лучше защищает материал от деформаций, дольше служит и может применяться для конструкций большого размера.
Особенности изготовления
Прочность бетона повышают с помощью арматуры, которая может быть ненапрягаемой и напрягаемой. Однако первый вариант представляет собой пассивное армирование бетона, не защищающие конструкции от изгибающих и особенно динамических нагрузок. Обеспечить более эффективную защиту позволяет растягивание арматурной стали в железобетонном изделии и её избавление от натяжения в процессе застывания бетонного раствора. Сжимаясь, арматура влияет на железобетон, увеличивая предел его растяжимости, благодаря суммированию двух деформаций – предсжатия и растяжения.
Существует 3 способа натяжения арматуры.
- Механический – напряжение арматуры с помощью винтовых или гидравлических домкратов.
- Электротермический – применяется электроток, с его помощью стальные пруты разогреваются и удлиняются.
- Электротермомеханический – это одновременное применение механического и электротермического способа.
Требования к арматуре
В роли преднапряженной необходимо использовать классы арматуры с высокой прочностью и незначительной текучестью. С учётом небольших потерь преднапряжения при изготовлении железобетонных конструкций значение этого показателя устанавливается выше. Распространённые виды арматуры – холоднодеформированная и горячекатаная упрочнённая, арматурная проволока, сварные каркасы и канаты. Профиль арматурных элементов может быть периодическим и гладким. Какую арматуру использовать для армирования, зависит от того какую роль она играет в железобетонной конструкции.
- Напряженная арматура. Располагается в продольном направлении. Применяют горячекатаную и термомеханически упрочнённую арматуру класса А800, А600 и А1000 периодического профиля, холоднодеформированную сталь класса Вр1200 до Вр1500, а так же канатную К1400, К1500 (К-7, К-19).
- Ненапрягаемая. Она укладывается поперек продольной. Используют арматуру класса А500С, В500С, А1 (А240), А400, А300 и арматурную проволоку Вр-1.
Пример арматуры с гладким и периодическим профилем.
Напрягаемая арматура должна быть в виде цельных стержней.
Рекомендации по бетону
Для создания предварительно напряженных конструкций применяются бетоны с такими характеристиками:
- плотность в пределах 2200–2500 кг/куб. м;
- класс прочности на осевое растяжение – не меньше 0,8;
- уровень прочности – не меньше 250–260 кг/кв. см (класс B20);
- марка водонепроницаемости – W2 и выше;
- морозостойкость – не ниже F50.
Какой класс бетона использовать зависит от класса напрягаемой арматуры. При отсутствии необходимых данных о бетоне, его класс можно определить спустя 28 дней после его заливки.
Преимущества и недостатки материала
Причинами использования предварительно напряжённого железобетона могут стать такие преимущества армированных конструкций:
- высокий уровень защиты материала от образования трещин и коррозии – важный параметр для сооружений, постоянно находящихся в контакте с водой;
- уменьшение сечения и веса железобетона в пределах 30%;
- снижение расхода стальной арматуры на 40%;
- повышение сопротивления динамическим нагрузкам;
- увеличение огнестойкости построек;
- повышение эксплуатационного срока конструкций – особенно, при использовании сборно-монолитных блоков.
Преднапряженный железобетон меньше подвержен возникновению трещин.
Кроме плюсов, у конструкций с применением предварительного напряжения есть и несколько серьёзных минусов. В том числе – сложность контроля армирования готовых элементов, трудоёмкий процесс изготовления и необходимость привлечения квалифицированных мастеров. Вес конструкций увеличивается по сравнению с железобетоном, изготовленным по традиционной технологии, но этот недостаток устраняется использованием пустотных конструкций и лёгких заполнителей.
Применение в строительстве
Предварительно напряжённый железобетон применяют в разных сферах строительства, изготавливая из него такие объекты:
- высотные башни, в том числе телевизионные;
- перекрытия с большим пролётом производственных и жилых зданий;
- резервуары для очистных сооружений;
- гидротехнические сооружения, в том числе, плотины, каналы и шлюзы;
- мосты с широкими пролётами;
- колонны и столбы электропередач;
- корпуса атомных реакторов и ограждения атомных электростанций.
Из этого же материала изготавливают подпорные стены и ограждающие панели. Подходит он и при необходимости усиления фундаментов зданий и лестничных маршей, построек и помещений, расположенных в сейсмоопасных и взрывоопасных районах. А для дополнительного повышения прочности каркасов зданий и тоннелей пользуются сборно-монолитными конструкциями, собранными из отдельных железобетонных элементов.
Пример моста построенного по технологии предварительного напряжения железобетонной конструкции.
Изделия из преднапряжённого железобетона характеризуются большим количеством плюсов, что позволяет широко применять их в строительстве. А недостатки в основном связаны с недостаточным качеством изготовления, и могут компенсироваться ответственным отношением к производству. Чтобы избежать проблем и получить не только повышенную прочность, но и длительный срок эксплуатации, стоит доверять создание таких железобетонных конструкций профессионалам.