Предварительно напряженный бетон - это форма бетона, используемая в строительстве. Он по существу "создается таким образом" (сжимается ) во время производства таким образом, что усиливает его против растягивающего усилия, которые будут существовать во время эксплуатации.
Это создается при помощи растяжения из высокопрочных «арматурных элементов», использования внутри или рядом с бетоном, что делается для улучшения эксплуатационных характеристик бетона. Сухожилия могут состоять из одинарных проволок, многопроволочных жил или стержней с резьбой, которые чаще всего изготавливаются из высокопрочной стали, углеродного волокна <159.>или арамидное волокно. Сущность компьютерного напряженного бетона заключается в том, что после приложения начального сжатия полученный материал имеет характеристики высокопрочного бетона при воздействии любого проекта сжимающих сил и пласт высокопрочной стали при воздействии силы растяжения. Это может к улучшенным конструктивным характеристикам и / или удобству эксплуатации по сравнению с обычным железобетонным во многих ситуациях. В стандартном железобетонном состоянии вводятся внутренние напряжения, которые вводятся в соответствии с установленным образом, так что напряжения, увеличивающие в результате наложенных нагрузок, противодействуют в желаемой степени.
Предварительно напряженный бетон используется в большом количестве строительных и гражданских конструкций, где его улучшенные характеристики могут обеспечить более длинные пролеты, меньшую толщину конструкции и экономию материалов по сравнению с простым железобетоном . Типичные области применения: высотные здания, жилые плиты, системы фундамента, мосты и плотины конструкции, силосы и резервуары, промышленные покрытия и конструкции ядерной защиты.
Предварительно напряженный бетон, впервые использованный в конце девятнадцатого века, вышел за рамки предварительного напряжения для возникает напряжение последующего, возникающее после заливки бетона. Системы натяжения могут быть классифицированы как одноходовые, где каждая прядь или проволока армирования напряжена, или многопроволочные, когда все жилы или проволоки в жгуте подвергаются нагрузке одновременно. Сухожилия может располагаться как внутри бетонного объема (внутреннее предварительное напряжение), так и полностью вне его (внешнее предварительное напряжение). Связанные, так и несвязанные арматуры в то время как в объявлении растянутомными буквами являются используемые арматуры, связанные с бетоном.
Предварительно напряженный бетон - это вариант предварительного растенного бетона, в котором арматураягивается перед заливкой бетона. Бетон связывается с арматурой по мере его отверждения, после чего анкеровка концов арматуры освобождения, и силы растяжения в арматуре передаются на бетон как сжатие посредством статическое трение.
Предварительно натянутая балка мост в сборном железобетонном слое с однорядными арматурами, выходящими через опалубкуПредварительное натяжение - распространенный метод заводского изготовления, при котором конечный бетонный элемент изготавливается дистанционно из места окончательной конструкции и доставляется на место после отладки. Для этого требуются прочные, устойчивые точки анкерного крепления, между которыми растягиваются сухожилия. Эти анкерные крепления образуют концы «станины для литья», которая может во много раз больше длины изготовленного бетонного элемента. Это позволяет изготавливать несколько элементов непрерывно за одну операцию предварительного натяжения, что позволяет добиться значительного повышения производительности и экономии за счет масштаба.
Степень сцепления (или адгезия ), достижимая между только что затвердевшим бетоном и поверхностью арматуры, имеет решающее значение для процесса предварительного натяжения, так как она определяет, когда фиксация арматуры может быть безопасно освобождены. Более высокая прочность сцепления в бетоне раннего ускорителя производство и производство более экономичным. Для этого натянутые жилы обычно состоят из вытянутых одиночных проволок или жил, обеспечивающих большую площадь для соединения, чем жгуты в пучках.
Устанавливаются предварительно натянутые пустотелые доски.В отличие от арматуры из бетона с последующим напряжением (см. Ниже), арматура напряженных бетонных элементов обычно образует прямые линии между концевыми анкерами. Если требуются «профилированные» или «гофрированные» сухожилия, между концами сухожилия расположены один или несколько промежуточных отклоняющих элементов, чтобы удерживать сухожилие в желаемом нелинейном положении во время натяжения. Такие обычно против значительных сил и, следовательно, требуют прочной системы фундамента с литой станиной. Прямые арматуры обычно используются в «линейных» сборных элементах, таких как мелкие балки, полые доски и плиты; тогда как профилированные арматуры чаще встречаются в более глубоких сборных балках и балках мостов.
Предварительно напряженный бетон чаще всего используется для изготовления конструктивных балок, плит перекрытия, пустотных досок, балконы, перемычки, забивные сваи, резервуары для воды и бетонные трубы.
Бетон с последующим напряжением - это вариант четырех напряженного бетона, в котором арматура растягивается после заливки окружающей бетонной конструкции.
Арматура не находится в непосредственном контакте с бетоном, а заключены в защитную гильзу или канал, которые либо залиты в бетонную конструкцию, либо размещены рядом с ней. На каждом конце арматуры имеется анкерная сборка, прочно прикрепленная к окружающему бетону. После заливки и схватывания бетона арматура натягивается ("нагружается"), протягивая концы арматуры через анкерные, прижимая ее к бетону. Большие силы, необходимые для растяжения арматуры, приводят к значительному постоянному напряжению, приложенному к бетону, когда арматура «заблокирована» в анкерном креплении. Метод фиксации концов сухожилий в анкерном креплении зависит от состава сухожилия, при этом наиболее распространенными системами являются анкеровка "круглой головкой" (для проволочных жилочных), клиновая фиксация (для проволочных арматурных элементов)) и резьбовым анкерным креплением (для стержневых стержней).
Уравновешенно-консольный мост в стадии строительства. Каждый добавленный сегмент поддерживается последующим натяжением арматурыСистемы герметизации сухожилий изготавливаются из пластика или оцинкованной стали и делятся на два основных типа: те, в которых элементы арматуры включают с окружающей средой. бетон внутренней цементной заливки воздуховода после напряжения (связанное дополнительное напряжение); и те, в которых элемент арматуры постоянно отсоединяется от окружающего бетона, обычно с помощью смазанной оболочки поверх армирования (несвязанное последующее натяжение).
Отливка каналов / втулок арматуры в бетон до того, как произойдет какое-либо растяжение, позволяет им легко «профилировать» до любой желаемой формы, включая включение вертикальной и / или горизонтальной кривизны. Когда арматура растягивается, это профилирование приводит к реакционным м, передаваемым на затвердевший бетон, и их можно выгодно использовать для противодействия любым нагрузкам, применяемым к конструкции.
В случае связанного с последующим натяжением арматуры прочно с окружающим бетоном с помощью на месте заливки герметизирующего воздуховода (после натяжения сухожилия). Эта заливка цементным средством выполняется для трех основных целей: для защиты арматуры от коррозии ; для постоянной «фиксации» предварительного натяжения сухожилия, тем самым устраняя долгосрочную зависимость от систем концевого крепления; и для улучшения характеристик структурных характеристик окончательной бетонной конструкции.
Для связанного пост-натяжения обычно используются связки, каждый из которых состоит из пучков элементов (например, прядей или проводов), размещенных внутри одного канала для сухожилий с исключением стержней, которые в основном используются раздельными. Такое объединение обеспечивает более эффективные процессы установки арматуры и затирки, поскольку для каждого полного армирования требуется только один комплект концевых анкеров и одна операция затирки. Воздуховоды изготавливаются из прочного и устойчивого к коррозии материала, такого как пластик (например, полиэтилен ) или оцинкованная сталь, иными могут быть круглыми или прямоугольными / овальными в поперечном сечении. Размеры используются сухожилий в степени зависят от области применения: от строительных работ, обычно использующих от 2 до 6 нитей на сухожилие, до использования плотин, использующих до 91 нити на сухожилие.
Изготовление соединенных арматурных элементов установки выполняется на месте, начиная с концевых анкеров на опалубку, размещения воздуховодов арматурных соединений на требуемых профилях кривизны и нарезки (или нарезания резьбы) жилы или провода через воздуховоды. После бетонирования и натяжения воздуховоды заливаются водой под давлением, а концы напряжений арматуры герметизируются от коррозии.
Несвязанное пост-натяжение отличается от связанного пост-натяжения тем, что дает сухожилиям постоянную свободу продольного движения относительно к бетону. Чаще всего это достигается заключением каждого смазочного элемента арматуры в пластиковую оболочку, заполненную антикоррозийной консистентной консистентнойкой, обычно на основе лития. Анкерные крепления на каждом конце арматуры передают усилие натяжения на эту бетон и необходимы для надежного выполнения роли на протяжении всего периода службы конструкции.
Незакрепленное последующее натяжение может принимать форму из:
Для отдельных стренговых арматур не используются дополнительные воздуховоды из арматуры и не требуется операция заливки пост-напряжением, в отличие от связанного пост-натяжения. Постоянная защита прядей от коррозии обеспечивается комбинированными слоями смазки, пластиковой оболочки и окружающего бетона. Там, где жилы объединяются в одну несвязанную жилу, используется охватывающий канал из пластика или оцинкованной стали, а его внутренние свободные пространства заделываются после. Таким образом обеспечивается дополнительная защита от коррозии за счет смазки, пластиковой оболочки, внешней оболочки и окружающих бетонных слоев.
Жилые элементы с индивидуальной смазкой и оболочкой обычно изготавливаются за пределами объекта на экструзия процесс. Стальная нить без покрытия в камеру для смазки, а проходит в экструзионную установку, где расплавленный образует сплошное внешнее покрытие. Готовые пряди могут быть отрезаны по длине и снабжены «тупиковыми» анкерными узлами в соответствии с требованиями проекта.
Как связанные, так и несвязанные технологии последующего натяжения широко используются во всем мире, и системы часто диктуется региональными предпочтениями, опытом подрядчика, или наличием альтернативных систем. Любой из них может создать прочные конструкции, отвечающие нормам, отвечающие требованиям конструктора по прочности и удобству обслуживания.
Преимущества, которые связанное пост-натяжение может предложить по сравнению с несвязанными системами:
Преимущества, которые можно предложить по сравнению со связанными системами:
Долговечность - важное требование для предварительно напряженного бетона, учитывая его широкое применение. Исследования долговечности предварительно напряженных конструкций в процессе эксплуатации проводились с 1960-х годов, а антикоррозионные технологии защиты сухожилий постоянно совершенствовались с момента разработки самых первых систем.
Долговечность предварительно напряженного бетона в основном определяется определяется уровнем защиты от коррозии, обеспечиваемой любым элементам из высокопрочной стали в предварительно напряженных стержнях. Также критически важна защита, обеспечиваемая сборкам концевых анкеров несвязанных арматурных стержней или систем тросовых опор, поскольку анкерные крепления обоих из них требуются для сохранения усилий предварительного напряжения. Отказ любого из этих компонентов может привести к высвобождению сил предварительного напряжения или физическому разрыву напряженных сухожилий.
Современные системы предварительного напряжения обеспечивают долгосрочную износостойкость за счет решения следующих вопросов:
Несколько событий, связанных с долговечностью, за ниже:
Предварительно напряженный бетон - это универсальный строительный материал, поскольку он представляет собой почти идеальное сочетание двух его основных компонентов: высокопрочной, первоначальной, растянутой, чтобы его полная сила быть легко реализованной; и современный, сжатый для минимизации растрескивания под растягивающих усилий. Его широкий спектр применения отражения в его основных нормах проектирования, включает в себя основные структуры и гражданского строительства, включая здания, мосты, плотины, фундаменты, тротуары, сваи, стадионы, силосы и резервуары.
Строительные конструкции обычно удовлетворяют широкому спектру структурных, эстетических и экономических требований. Среди них важными являются: минимальное количество (интрузивных) поддерживающих стен или колонн; малая толщина (глубина) конструкции, позволяющая связать служебные помещения или дополнительные этажи в многоэтажном строительстве; быстрые циклы строительства, особенно для многоэтажных домов; и снизить стоимость единицы площади, чтобы максимизировать рентабельность инвестиций владельца здания.
Предварительное напряжение бетона позволяет в конструкцию силы, уравновешивающие нагрузки, для противодействия нагрузкам в процессе эксплуатации. Это дает много преимуществ строительной конструкции:
Некоторые известные строительные конструкции, построенные из напряженного бетона, включают: Сиднейский оперный театр и World Tower, Сидней; Башня Сент-Джордж Уорф, Лондон; Си-Эн Тауэр, Торонто; круизный терминал Кай Так и Центр международной торговли, Гонконг; Оушен Хайтс 2, Дубай; Эврика Тауэр, Мельбурн; Торре Эспасио, Мадрид; Башня Гуоко (Центр Танджонг Пагар), Сингапур; международный аэропорт Загреба, Хорватия; и Capital Gate, Абу-Даби, ОАЭ.
Башня ICC, Гонконг. 484 м 2010
Башня Гуоко, Сингапур. 290 мес 2016
Сиднейский оперный театр. 1973
Терминал Кай Так. Гонконг 2013
World Tower, Сидней. 230м 2004
Ocean Heights 2, Дубай. 335м 2016
Eureka Tower, Мельбурн. 297м 2006
Torre Espacio, Мадрид. 230м 2008
Capital Gate, Абу-Даби. Склонность 18 ° 2010
Бетон - популярный конструкционный материал для мостов, и часто используется самый напряженный бетон. При исследовании в 1940-х годах для использования на мостах тяжелых условий эксплуатации, преимущества этого типа моста по более традиционным конструкциям заключаются в том, что он быстрее устанавливается, более экономичен и долговечен, и мост менее подвижен. Одним из первых мостов, построенных таким образом, является Виадук Адама, железнодорожный мост, построенный в 1946 году в Великобритании. К 1960-м годам годам годам напряженный бетон в степени вытеснил железобетонные мосты в Великобритании, причем коробчатые балки были доминирующей формой.
В короткопролетных мостах длиной от 10 до 40 метров (от 30 до 130 футов) обычно предварительное напряжение. используются в виде видео напряженных железобетонных балок или досок. В конструкционной конструкции длины от 40 до 200 метров (от 150 до 650 футов) обычно используются сборно-сегментные конструкции со сбалансированной консолью и с соответствующим запуском. Для самых длинных мостов конструкции используются предварительные напряжения для противодействия поднятию и повышению их общей устойчивости.. Предварительное напряжение также часто модернизируется как часть работ по восстановлению плотины, например, для структурного усиления или при повышении высоты гребня или водосброса.
Чаще всего предварительное напряжение плотины принимает форму приведенных в бетонную конструкцию плотины и / или нижележащие слои горных пород. Такие анкеры обычно состоят из пучков высокопрочных стальных прядей или отдельных стержней с резьбой. Сухожилия цементируются в бетоне или скале на их внешнем конце и имеют значительную «отсоединенную» свободную длину на их внешнем конце, что позволяет сухожилиям растягиваться во время натяжения. Сухожилия могут быть по всей длине прикреплены к окружающему бетону или горной породе после растяжения или чаще иметь, постоянно заключенные в антикоррозионную консистентную смазку по всей длине, чтобы обеспечить длительный рост нагрузки и возможность повторного напряжения.
Круглые хранилища, такие как силосы и резервуары, могут использовать силы предварительного напряжения для прямого сопротивления внешнему давлению, создаваемому хранимыми жидкостями или сыпучими материалами. Горизонтально изогнутые стержни устанавливаются внутри бетонной стены, образуя серию обручей, вертикально вверх по конструкции. При растяжении сухожилия оказываются на конструкцию как осевые (сжимающие), так и радиальные силы, которые непосредственно противодействуют последующим накопительным нагрузкам. Если предварительное напряжение рассчитана на то, чтобы всегда растягивающие, создаваемые нагрузки, в бетоне стены будут существовать постоянное остаточное сжатие, помогающее поддерживать водонепроницаемое сопротивление без трещин.
Предварительно напряженный бетон зарекомендовал себя как надежный строительный материал для защитных конструкций высокого давления, таких как корпуса ядерных реакторов и защитные сооружения, а также защитные стены нефтехимических резервуаров. Использование предварительного напряжения для перевода таких конструкций в начальное состояние двухосного или трехосного сжатия их сопротивление растрескиванию и утечке бетона, обеспечиваем при этом надежную, используемую и контролируемую систему удержания давления.
Ядерная промышленность В реакторах и защитных емкостях используются отдельные наборы арматурных элементов, подвергшихся внутреннему натяжению, обычно изогнутых по горизонтали или вертикали для полного охвата активной зоны реактора. В стенках защиты от взрыва, например, в резервуарах для сжиженного природного газа (СПГ), обычно используются слои изогнутых по горизонтали арматурных стержней для сдерживания в сочетании с вертикально изогнутыми стержнями для предварительного напряжения осевой стенки.
Тяжелонагруженные бетонные плиты грунта и тротуары могут быть чувствительны к растрескиванию и последующему износу из-за дорожного движения. Используется в таких конструкциях, как предварительное сжатие, бетону, противостоять вызывающим трещины растягивающим напряжением, испытывающим при нагрузке в процессе эксплуатации. Эта трещиностойкость также позволяет изготавливать отдельные секции плиты с большей заливкой, чем для обычного железобетона, что приводит к более широким зазорам между стыками, затрат на стыки и меньшим проблемам с долгосрочным сроком стыков. Методы, используемые в качестве методов работы, методы, проводимые как методы, проводимые как методы, проводимые как методы, проводимые как методы работы системы.
Некоторые известные гражданские конструкции, построенные с использованием используемого напряженного бетона включают: Gateway Bridge, Брисбен, Австралия; Инчхонский мост, Южная Корея; плотина Roseires, Судан; Wanapum Dam, Вашингтон, США; резервуары для СПГ, Саут-Хук, Уэльс; Цементные силосы, Бревик, Норвегия; Мост автобана A73, долина Иц, Германия; Останкинская башня, Москва, Россия; Си-Эн Тауэр, Торонто, Канада; и ядерный реактор Ringhals, Видебергсхамн, Швеция.
Gateway Bridge. Брисбен, Ост.
Мост Инчхон. Южная Корея
Автобан A73. Иц-Вэлли, Германия
Останкинская башня. Москва, Россия
Си-Эн Тауэр. Торонто, Канада
Силосы Norcem. Бревик, Норвегия
Плотина Росейрес. Ад Дамазин, Судан
Дамба Ванапум. Вашингтон, США
резервуары для СПГ. Саут-Хук, Уэльс
АЭС в Рингхалсе. Видебергсхамн, Швеция
Во всем мире общественных организаций для продвижения практики в проектировании и строительстве промышленных железобетонных конструкций. В рамках системы общественного напряжения Институт пост-натяжения (PTI) и Институт сборного / напряженного бетона (PCI). К аналогичным организациям относятся Канадский институт сборного / предварительно напряженного бетона (CPCI), Британская ассоциация пост-натяжения, Австралийский институт пост-натяжения и Южноафриканская ассоциация по пост-натяжению. В Европе есть аналогичные национальные ассоциации и учреждения.
Важно отметить, что эти организации не являются органами строительных норм или стандартов, а существуют для содействия пониманию и развитию конструкций из предварительно напряженного бетона, кодексов и передовых методов.
Правила и требования к детализации арматуры и предварительно напряженных арматурных стержней определены отдельными национальными правилами и стандартами, такими как:
На Викискладе есть материалы, относящиеся к первоначальному бетону. |