Преднапряжение железобетона: Преднапряжение арматуры — уникальная технология в строительстве

Содержание

Предварительно напряжённый железобетон. История развития конструкции, изготовление, области применения

eilukha

размещено: 03 Апреля 2016
В настоящей книге даётся общий краткий обзор развития способов производства предварительно напряжённого железобетона и .применяемого для этого оборудования. Способы изготовления предварительно напряжённых железобетонных конструкций и деталей зависят от последовательности осуществления совместной работы бетона с арматурой после предварительного её натяжения.
Особый раздел книги посвящён некоторым способам предварительного натяжения, не получившим пока широкого распространения, а именно: предварительному напряжению, создаваемому в конструкции за счёт нагрузки от собственного веса, натяжению арматуры в результате укорочения её после нагрева и предварительному напряжению железобетонных изделий путём применения расширяющегося цемента.

Наряду с характеристикой стальной арматуры, применяемой для предварительно напряжённых конструкций, в книге описываются различные типы арматурных пучков, а также стеклянные волокна, обладающие высокой прочностью на растяжение. Очевидно, их применение получит распространение в недалёком будущем. Кроме того, приводятся примеры сооружений из предварительно напряжённого железобетона.
В книге даётся перечень немецких патентов в области предварительно напряжённого железобетона, заявленных после 1930 года.
Книга рассчитана на лиц, работающих в области производства предварительно напряжённого железобетона как сборного, заводского изготовления, так и монолитного, а также на конструкторов, рационализаторов и изобретателей. Автор стремился предоставить специалистам сводный, обобщённый материал о состоянии техники в данном вопросе. Более подробные сведения можно получить из литературы, перечень которой приведён в конце книги.
В целях освещения развития техники предварительно напряжённого железобетона были использованы издания немецкого патентного ведомства в Мюнхене. Эти материалы в значительной мере пополнены и обогащены данными, представленными в распоряжение автора инженерами и строительными организациями, занимающимися проектированием и возведением сооружений из предварительно напряжённого железобетона. Автор выражает глубокую благодарность всем, кто помог ему в работе над книгой.

Оглавление

Предисловие 4
1. Основные определения предварительно напряжённого железобетона 6
2. Краткий исторический очерк развития предварительно напряжённого железобетона 9

3. Предварительное напряжение с натяжением арматуры до затвердения бетона 18
3.1. Предварительно напряжённые строительные детали 18
3.1.1 Плиты Веттштейна 18
3.1.2. Предварительно напряжённые железобетонные детали и мачты Глезера 20
3.1.3. Предварительно напряжённые балки системы Фрейссине 21
3.1.4. Однослойные и многослойные пустотелые плиты системы Шефера 29
3. 1.5. Комбинированные плиты фирмы Рем и из пемзобетона и тяжёлого бетона с предварительно напряжённой арматурой 32
3.1.6. Предварительно напряжённый железобетон без анкеров по Xойеру 33
3.2. Способы заводского производства предварительно напряжённых сборных железобетонных деталей и применяемые устройства 37
3.2.1. Напряжение стальных проволок путём растяжения их на определённую длину 37
3.2.2. Натяжение стальных проволок при помощи натяжных салазок и упоров 38
3.2.3. Натяжение стальных проволок путём скручивания или свивания 40
3.2.4. Способ натяжения с непрерывным армированием 42
3.3. Предварительно напряжённый железобетон в сочетании с керамическими блоками 43
4. Предварительное напряжение арматуры без сцепления с бетоном 47
4.1. Расположение напрягаемой арматуры вне сечения бетона 47
4.2. Напряжённые элементы, расположенные вне сечения бетона 53
4.2.1. Треугольные фермы 53
4. 2.2. Железобетонные арки со стальной или железобетонной затяжкой 53
4.2.3. Несущая конструкция заданного очертания в виде балок на двух и более опорах 54
4.2.4. Защемлённая балка 57
4.2.5. Защемлённая плоская арка 58
4.2.6. Предварительно напряжённая трёхшарнирных плоская арка 60
4.2.7. Конструкция неразрезной балки, предложенной в Англии 61
4.2.8. Предварительно напряжённые, балки Бетеа 61
5. Предварительное напряжение с натяжением арматуры на затвердевший бетон 66
5.1. Немецкие способы натяжения 66
5.1.1. Анкеровка при помощи натяжных муфт и пластин, предварительно напряжённый железобетон «дивидаг» 66
5.1.2. Анкеровка клиньями и зажимами 72
5.1.2.1. Способ натяжения фирмы Поленски и Целльнер 72
5.1.2.2. Способ натяжения фирмы Филипп Гольцман 75
5.1.2.3. Крепление проволочных пучков стальной арматуры, выпускаемых металлургическим заводом Рейнгаузен 78
5. 1.2.4. Способ натяжения фирмы Гельд и Франке 82
5.1.2.5. Способ натяжения фирмы Хохтиф 84
5.1.2.6. 40-тонная арматура фирмы Грюй и Бильфингер 89
5.1.3. Петлевая анкеровка 89
5.1.3.1. Способ натяжения Баур — Леонгардта 89
5.1.3.2. Способ натяжения Кани и Хорват. Предварительно напряжённая деталь из двух сопряжённых или смежных, взаимно подвижных составных элементов 98
5.1.4. Анкеровка арматуры за счёт использования сил сцепления и трения 102
5.1.4.1. Способ натяжения фирмы Бетон и Моньебау 102
5.1.4.2. Способ натяжения фирмы Грюни Бильфингер 106
5.2. Предварительно напряжённый железобетон системы Фрейссине, фирмы Вайс-Фрейтаг и Гийона 107
5.3. Бельгийские способы натяжения арматуры 113
5.3.1. Предварительно напряжённый железобетон по Маньель Блатон 113
5.3.2. Способ натяжения Франки-Смет 116
5. 4. Швейцарский способ напряжения В. В. R. V. 118
5.5. Предварительно напряжённый железобетон в Англии 121
5.5.1 Способ натяжения Ли-МакКолл 121
5.5.2. Анкеровка стальных проволок с помощью клиньев 124
5.6. Предварительно напряжённый железобетон в Швеции 125
5.7. Развитие предварительно напряжённого железобетона с натяжением арматуры на бетон в Италии 127
5.8. Предварительно напряжённый железобетон с натяжением арматуры на бетон в Советском Союзе 130
5.9. Предварительно напряжённый железобетон в Америке 132
6. Влияние сил трения при криволинейной арматуре 139
7. Особые случаи предварительного напряжения арматуры или бетона 141
7.1. Предварительное напряжение конструкций за счёт использования собственного веса 141
7.2. Натяжение арматуры путём её нагрева 146
7.3. Предварительное напряжение бетона за счёт расширяющегося цемента 147
8. Напряжённая арматура 155
8.1. Стали для напряжённого армирования 155
8.
2. Армирование с применением предварительно напряжённых элементов 162
8.2.1. Гибкая предварительно напряжённая арматура по Шореру (США) 162
8.2.2. Предварительно напряжённый арматурный элемент конструкции Ленка (Германия) 164
8.2.3. Предварительно напряжённый арматурный стержень конструкции Беккера (Голландия) 167
8.2.4. Гибкая предварительно напряжённая арматура, конструкции Шало и Бет ей (Франция) 169
8.3. Арматура из стекла и нейлона 172
9. Области применения предварительно напряжённого железобетона 177
9.1. Многоэтажное строительство 177
9.2. Мостостроение 194
9.2.1. Мосты из сборных предварительно напряжённых железобетонных элементов 195
9.2.2. Мосты из монолитного предварительно напряжённого железобетона 201
9.2.3. Навесная сборка (без подмостей) мостов из предварительно напряжённого железобетона 217
9.2.4. Висячие мосты 230
9.3. Дорожное строительство 231
9. 4. Гидротехническое строительство 241
9.5. Предварительно напряжённые железобетонные трубы 252
9.6. Железнодорожные шпалы 262
9.7. Сваи 272
Дополнение 276
5.1.2.6. 40-тоннын пучок напряжённой арматуры фирмы Грюн и Бильфингер 276
5.1.2.7. Способ натяжения фирмы Загер и Вёрнер 278
Приложение. Перечень немецких патентов в области предварительно напряженного железобетона, заявленных после 1930 г. 281
Литература 296
Оглавление 304

Предварительное напряжение железобетона — презентация онлайн

Предварительное напряжение железобетона
Начальные сжимающие напряжения в бетоне создают в
тех зонах, которые под воздействием нагрузок
испытывают растяжение.
26
1
Предварительное напряжение железобетона
Начальные сжимающие напряжения в бетоне создают в тех зонах, которые под
воздействием нагрузок испытывают растяжение.
Создаются условия для применения высокопрочной
арматуры, экономии металла и снижения стоимости
конструкций.
26
2
Предварительное напряжение железобетона
Начальные сжимающие напряжения в бетоне создают в тех зонах, которые под
воздействием нагрузок испытывают растяжение.
Создаются условия для применения высокопрочной арматуры, экономии металла и
снижения стоимости конструкций.
С повышением расчетного сопротивления арматуры
снижается ее удельная стоимость, т.е. отношение цены
Ц (руб/т) к расчетному сопротивлению Rs (МПа).
Поэтому использовать высокопрочную арматуру
выгодно.
26
3
Предварительное напряжение железобетона
Начальные сжимающие напряжения в бетоне создают в тех зонах, которые под
воздействием нагрузок испытывают растяжение.
Создаются условия для применения высокопрочной арматуры, экономии металла и
снижения стоимости конструкций.
С повышением расчетного сопротивления арматуры снижается ее удельная
стоимость, т.е. отношение цены Ц (руб/т) к расчетному сопротивлению Rs (МПа).
Поэтому использовать высокопрочную арматуру выгодно.
Зависимость удельной стоимости
арматурной стали от ее прочности
A300…A1000 – классы сталей
26
4
Предварительное напряжение железобетона
Применение
высокопрочной
арматуры
без
предварительного напряжения нецелесообразно, т.к.
высокие растягивающие напряжения в арматуре и
соответствующие деформации в растянутых зонах
бетона приводят к появлению трещин значительного
раскрытия,
большим
перемещениям,
резкому
снижению долговечности.
26
5
Предварительное напряжение железобетона
Применение высокопрочной арматуры без предварительного напряжения
нецелесообразно, т.к. высокие растягивающие напряжения в арматуре и
соответствующие деформации в растянутых зонах бетона приводят к появлению
трещин значительного раскрытия, большим перемещениям, резкому снижению
долговечности.
Бетон в растянутой зоне предварительно напряженных
железобетонных изгибаемых конструкций испытывает
растягивающие напряжения только после погашения
начальных сжимающих напряжений.
26
6
Предварительное напряжение железобетона
Применение высокопрочной арматуры без предварительного напряжения
нецелесообразно, т.к. высокие растягивающие напряжения в арматуре и
соответствующие деформации в растянутых зонах бетона приводят к появлению
трещин значительного раскрытия, большим перемещениям, резкому снижению
долговечности.
Бетон в растянутой зоне предварительно напряженных железобетонных изгибаемых
конструкций испытывает растягивающие напряжения только после погашения
начальных сжимающих напряжений.
Диаграмма нагрузка F – прогиб f
1 – предварительно напряженная балка;
2 – балка без предварительного
напряжения
26
7
Предварительное напряжение железобетона
Диаграмма нагрузка F – прогиб f
1 – предварительно напряженная балка;
2 – балка без предварительного напряжения
В предварительно напряженных железобетонных
балках или плитах часто сила Fcrc , вызывающая
образование
трещин,
превышает
нагрузки,
действующие при эксплуатации Fser.
Такие конструкции более долговечны, поскольку
работают без трещин.
26
8
Предварительное напряжение железобетона
Предварительно
железобетонные
прогибы, т.к.:
напряженные
изгибаемые
конструкции
имеют
меньшие
26
9
Предварительное напряжение железобетона
Предварительно
напряженные
изгибаемые
железобетонные
конструкции
имеют
меньшие
прогибы, т.к.:
• во-первых, в процессе создания предварительного
напряжения конструкция испытывает выгиб и часть
эксплуатационной нагрузки затрачивается на его
погашение;
26
10
Предварительное напряжение железобетона
Предварительно
напряженные
изгибаемые
железобетонные
конструкции
имеют
меньшие
прогибы, т.к.:
• во-первых, в процессе создания предварительного
напряжения конструкция испытывает выгиб и часть
эксплуатационной нагрузки затрачивается на его
погашение;
• во-вторых,
предварительно
напряженные
железобетонные
конструкции
на
стадии
эксплуатации работают без трещин в растянутой
зоне и, поэтому, имеют большую жесткость.
26
11
Предварительное напряжение железобетона
Предварительно напряженные изгибаемые железобетонные конструкции имеют
меньшие прогибы, т.к.:
• во-первых, в процессе создания предварительного напряжения конструкция
испытывает выгиб и часть эксплуатационной нагрузки затрачивается на его
погашение;
• во-вторых, предварительно напряженные железобетонные конструкции на стадии
эксплуатации работают без трещин в растянутой зоне и, поэтому, имеют большую
жесткость.
Суть использования предварительно напряженного
железобетона – экономический эффект за счет
применения высокопрочной арматуры, высокой
трещиностойкости и, как результат, повышенной
жесткости, коррозионной стойкости и долговечности.
26
12
Предварительное напряжение железобетона
Предварительно напряженные изгибаемые железобетонные конструкции имеют
меньшие прогибы, т.к.:
• во-первых, в процессе создания предварительного напряжения конструкция
испытывает выгиб и часть эксплуатационной нагрузки затрачивается на его
погашение;
• во-вторых, предварительно напряженные железобетонные конструкции на стадии
эксплуатации работают без трещин в растянутой зоне и, поэтому, имеют большую
жесткость.
Суть использования предварительно напряженного железобетона – экономический
эффект за счет применения высокопрочной арматуры, высокой трещиностойкости и,
как результат, повышенной жесткости, коррозионной стойкости и долговечности.
Предварительно
напряженные
железобетонные
конструкции лучше сопротивляются динамическим
нагрузкам.
26
13
Предварительное напряжение железобетона
Предварительно напряженные изгибаемые железобетонные конструкции имеют
меньшие прогибы, т.к.:
• во-первых, в процессе создания предварительного напряжения конструкция
испытывает выгиб и часть эксплуатационной нагрузки затрачивается на его
погашение;
• во-вторых, предварительно напряженные железобетонные конструкции на стадии
эксплуатации работают без трещин в растянутой зоне и, поэтому, имеют большую
жесткость.
Суть использования предварительно напряженного железобетона – экономический
эффект за счет применения высокопрочной арматуры, высокой трещиностойкости и,
как результат, повышенной жесткости, коррозионной стойкости и долговечности.
Предварительно напряженные железобетонные конструкции лучше сопротивляются
динамическим нагрузкам.
Предварительное напряжение оказывает благоприятное
влияние на работу железобетонных конструкций по
наклонным сечениям.
26
14
Предварительное напряжение железобетона
Суть использования предварительно напряженного железобетона – экономический
эффект за счет применения высокопрочной арматуры, высокой трещиностойкости и,
как результат, повышенной жесткости, коррозионной стойкости и долговечности.
Предварительно напряженные железобетонные конструкции лучше сопротивляются
динамическим нагрузкам.
Предварительное напряжение оказывает благоприятное влияние на работу
железобетонных конструкций по наклонным сечениям.
В сжатых элементах предварительное напряжение
повышает жесткость железобетонных элементов, а
следовательно, и критическую силу Ncr (продольную
силу, при которой сжатый элемент теряет
устойчивость), что, в свою очередь, сказывается на
уменьшении продольного изгиба, учитываемого
коэффициентом η, и увеличении несущей способности.
26
15

16. Способы создания предварительного напряжения

НА УПОРЫ:
При натяжении на упоры арматуру заводят в форму до
бетонирования, один ее конец закрепляют на упоре, а
другой – натягивают домкратом или другим
приспособлением до заданного контролируемого
напряжения.
26
16

17. Способы создания предварительного напряжения

НА УПОРЫ:
При натяжении на упоры арматуру заводят в форму до бетонирования, один ее конец
закрепляют на упоре, а другой – натягивают домкратом или другим приспособлением до
заданного контролируемого напряжения.
После
набора необходимой
прочности бетона
(передаточной) Rbp (нормативная кубиковая прочность
бетона в момент передачи усилий обжатия) арматуру
отпускают с упоров. Происходит обжатие окружающего
бетона.
26
17

18. Способы создания предварительного напряжения

НА УПОРЫ:
При натяжении на упоры арматуру заводят в форму до бетонирования, один ее конец
закрепляют на упоре, а другой – натягивают домкратом или другим приспособлением до
заданного контролируемого напряжения.
После набора необходимой прочности бетона (передаточной) Rbp (нормативная
кубиковая прочность бетона в момент передачи усилий обжатия) арматуру отпускают с
упоров. Происходит обжатие окружающего бетона.
Способы натяжения арматуры на упоры:
• механический;
• электротермический;
• электротермомеханический.
26
18

19. Способы создания предварительного напряжения

НА УПОРЫ:
При натяжении на упоры арматуру заводят в форму до бетонирования, один ее конец
закрепляют на упоре, а другой – натягивают домкратом или другим приспособлением до
заданного контролируемого напряжения.
После набора необходимой прочности бетона (передаточной) Rbp (нормативная
кубиковая прочность бетона в момент передачи усилий обжатия) арматуру отпускают с
упоров. Происходит обжатие окружающего бетона.
Способы натяжения арматуры на упоры:
• механический;
• электротермический;
• электротермомеханический.
Натяжение на упоры является основным способом
заводского производства.
26
19

20. Способы создания предварительного напряжения

НА УПОРЫ:
При натяжении на упоры арматуру заводят в форму до бетонирования, один ее конец
закрепляют на упоре, а другой – натягивают домкратом или другим приспособлением до
заданного контролируемого напряжения.
После набора необходимой прочности бетона (передаточной) Rbp (нормативная
кубиковая прочность бетона в момент передачи усилий обжатия) арматуру отпускают с
упоров. Происходит обжатие окружающего бетона.
Способы натяжения арматуры на упоры:
• механический;
• электротермический;
• электротермомеханический.
Натяжение на упоры является основным способом заводского производства.
26
20

21. Способы создания предварительного напряжения

НА БЕТОН:
При натяжении арматуры на бетон сначала
изготавливают слабо армированный элемент, затем при
достижении бетоном прочности Rbp создают в нем
предварительные сжимающие напряжения.
26
21

22. Способы создания предварительного напряжения

НА БЕТОН:
При натяжении арматуры на бетон сначала изготавливают слабо армированный
элемент, затем при достижении бетоном прочности Rbp создают в нем
предварительные сжимающие напряжения.
Напрягаемую арматуру заводят в пазы или каналы и
натягивают на бетон. В этом случае напряжения в
арматуре контролируют после обжатия бетона.
26
22

23. Способы создания предварительного напряжения

НА БЕТОН:
При натяжении арматуры на бетон сначала изготавливают слабо армированный
элемент, затем при достижении бетоном прочности Rbp создают в нем
предварительные сжимающие напряжения.
Напрягаемую арматуру заводят в пазы или каналы и натягивают на бетон. В этом
случае напряжения в арматуре контролируют после обжатия бетона.
Сцепление арматуры с бетоном создается после
обжатия инъецированием – нагнетанием цементного
теста или раствора под давлением.
26
23

24. Способы создания предварительного напряжения

НА БЕТОН:
При натяжении арматуры на бетон сначала изготавливают слабо армированный
элемент, затем при достижении бетоном прочности Rbp создают в нем
предварительные сжимающие напряжения.
Напрягаемую арматуру заводят в пазы или каналы и натягивают на бетон. В этом
случае напряжения в арматуре контролируют после обжатия бетона.
Сцепление арматуры с бетоном создается после обжатия инъецированием –
нагнетанием цементного теста или раствора под давлением.
Создание
предварительных
напряжений
с
использованием бетонов на напрягающих цементах
также относится к натяжению на бетон.
26
24

25. Способы создания предварительного напряжения

НА БЕТОН:
При натяжении арматуры на бетон сначала изготавливают слабо армированный
элемент, затем при достижении бетоном прочности Rbp создают в нем
предварительные сжимающие напряжения.
Напрягаемую арматуру заводят в пазы или каналы и натягивают на бетон. В этом
случае напряжения в арматуре контролируют после обжатия бетона.
Сцепление арматуры с бетоном создается после обжатия инъецированием –
нагнетанием цементного теста или раствора под давлением.
Создание предварительных напряжений с использованием бетонов на напрягающих
цементах также относится к натяжению на бетон.
Натяжение на бетон применяется главным образом для
крупноразмерных конструкций и при соединении их на
монтаже. Например, пролетные строения мостов.
26
25

26. Способы создания предварительного напряжения

НА БЕТОН:
При натяжении арматуры на бетон сначала изготавливают слабо армированный
элемент, затем при достижении бетоном прочности Rbp создают в нем
предварительные сжимающие напряжения.
Напрягаемую арматуру заводят в пазы или каналы и натягивают на бетон. В этом
случае напряжения в арматуре контролируют после обжатия бетона.
Сцепление арматуры с бетоном создается после обжатия инъецированием –
нагнетанием цементного теста или раствора под давлением.
Создание предварительных напряжений с использованием бетонов на напрягающих
цементах также относится к натяжению на бетон.
Натяжение на бетон применяется главным образом для крупноразмерных конструкций
и при соединении их на монтаже. Например, пролетные строения мостов.
26
26

Проектирование по Еврокодам: Преднапряжение железобетонных конструкций

Преднапряжение бывает двух видов:
  1. На упоры (pre-tensioning).
  2. На бетон (post-tensioning).
Методика проектирования преднапряженных конструкций дана в «основной» части Еврокода по железобетону — EN 1992-1-1. В целом, материал изложен понятно, и особых проблем при расчетах не возникает. В своей статье я остановлюсь только на одном моменте, который не так подробно освещен в тексте Еврокода, на расчете преднапряженных конструкций по первому предельному состоянию.

Пункт 5.10.8. «Влияние преднапряжения на первое предельное состояние» состоит всего из трех подпунктов, в которых говорится о:

  1. Коэффициенте запаса, на который умножается сила преднапряжения.
  2. Увеличении напряжений в стрежнях и канатах без сцепления с бетоном при деформации элементов (рекомендуемое значение 100 МПа).
  3. Коэффициенте запаса к величине увеличения напряжений, если они определяются расчетом, а не принимается рекомендуемое значение.

У человека, который не занимался преднапряженными конструкциями, может возникнуть вопрос, а как все же учитывать преднапряженную сталь при расчетах на первое предельное состояние.

Ответ на поставленный вопрос будет зависеть от того есть или нет сцепление с бетоном у преднапряженной стали. В общем случае, несущая способность на изгиб равна

MRd = F * z


где F — растягивающее усилие
z — плечо силы (считается из условия равенства растягивающий усилий в арматуре и сжимающих в бетоне)

Для преднапряжения со сцеплением с бетоном (bonded) 

F = As*fyd + Ap*fpd

Для преднапряжение без сцепления с бетоном (unbonded) 

F = As*fyd + P + Ap*∆σ

где fyd — расчетное сопротивление обычного армирования

fpd — расчетное сопротивление преднапряженного армирования

P = Ap*σ — сила предварительного напряжения

∆σ — увеличение предварительного напряжения из-за деформаций элемента

Арматура со сцеплением с бетоном растягивается в местах трещин, что обеспечивает большие относительные деформации стали и, соответственно, большие напряжения в ней. Таким образом, в предельном состоянии  может быть достигнуто полное использование несущей способности преднапряженной стали на растяжение.

Арматура без сцепления с бетоном будет удлиняться равномерно между анкерами (может быть несколько пролетов в многопролетной балке или плите). Поэтому относительное удлинение и соответствующие напряжения в предельном состоянии ограничены, и часто напряжения ниже предела текучести, даже, при большом раскрытии трещин. Без точных расчетов увеличение напряжения принимается равным 100 МПа.

Для арматуры без сцепления с бетоном, также, следует учитывать возможность случайного разрезания канатов при устройстве отверстий.

Для арматуры со сцеплением с бетоном следует обратить внимание, что максимальный изгибающий момент должен определяться только от внешних нагрузок, без учета силы преднапряжения.

IDEA StatiCa Prestressing

IDEA StatiCa Prestressing подходит для широкого спектра задач, возникающих в трёх основных областях применения обычных и предварительно напряжённых железобетонных конструкций:

  • Мосты средних и малых пролётов
  • Сборные железобетонные конструкции
  • Монолитные здания

Расчёт и проектирование железобетонных конструкций, особенно преднапряжённых, является непростой задачей не только из-за сложности бетона как строительного материала, но и из-за нормативного регулирования – в своих решениях инженер должен опираться на различные документы, строительные нормы и правила.

Современные инженеры и проектировщики вынуждены участвовать в этой бесконечной гонке каждый день, работая с огромным количеством документации. Разработка программного обеспечения для расчёта строительных конструкций – это наш способ помочь инженерам работать быстрее, лучше и в рамках действующих нормативных документов, количество которых всё растёт.

Основные задачи программного обеспечения IDEA StatiCa – расчёт элементов, сечений и изделий. Команда разработчиков IDEA StatiCa имеет огромный опыт работы в области расчёта железобетонных конструкций и предлагает надёжное и проверенное решение для инженеров-конструкторов, обладающее рядом преимуществ.

IDEA StatiCa проста в применении

  • Быстрый и понятный ввод данных с помощью диспетчера модели;
  • Автоматическое построение модели по исходным данным;
  • Пользовательские шаблоны армирования и преднапряжения;
  • Импорт / Экспорт в форматах DXF / TXT;/
  • Развёртка балки – упрощение 3D модели до 2D;
  • Вертикальное и горизонтальное масштабирование гибких преднапряжённых балок;
  • Идеальный помощник в сложных нормативных расчётах в соответствии с Еврокодом.

Экономичность

Оптимизируйте использование всех материалов в сечении элемента:

  • Бетона, работающего на сжатие;
  • Продольной арматуры и хомутов;

Быстрый и точный подбор арматуры для расчётов по 1 ПС и 2 ПС, оптимизация продольной арматуры и хомутов по весу.

Безопасность и надёжность

Понятные расчётные модели и результаты позволяют минимизировать появление дефектов конструкций.

Эффективный BIM процесс

Приложения IDEA StatiCa могут применяться не только для полноценного расчёта конструкций, но также и для проверок с использованием других МКЭ программ. IDEA StatiCa BIM сводит к минимуму затраты на передачу данных и упрощает импорт геометрии конструкции, внутренних усилий и расчётов, комбинаций и стадий возведения. Благодаря этому инженер может запроектировать и рассчитать обычную ЖБ балку так же легко, как и составной консольный мост.


Предварительно напряженный бетон против армированного цементного бетона [Сравнительная таблица]

Что такое предварительно напряженный бетон?

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 бетона усадке и избежать трещин при растяжении.

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

Что такое армированный цементобетон?

Армированный цементобетон представляет собой смесь бетона и обычной арматуры из мягкой стали или деформированных стержней, которые могут выдерживать различные типы нагрузки, такие как сжимающая, растягивающая и сдвигающая сила.РКЦ имеет функциональную огнестойкость.

Почему введен предварительно напряженный бетон?

В RCC бетон воспринимает сжимающую нагрузку, а сталь – растягивающую. Сечение бетона со стороны растяжения и стали со стороны сжатия становится неэффективным. Хотя сталь на растянутой стороне воспринимает растягивающие нагрузки, в бетоне появятся небольшие трещины.

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

Разница между железобетоном и предварительно напряженным бетоном

незначительна.
Армированный цементобетон Предварительно напряженный бетон
Низкий предел усталости Высокий предел усталости. (Усталость — количество циклов напряжения, приложенных к элементу ниже допустимого уровня, не вызывающих деформации.)
При отклонении деформируется сильнее, чем PSC При прогибе Деформируется меньше (¼ уровня RCC)
Низкая стоимость материалов Высокая стоимость материала
Используется мягкая сталь и деформированные стержни Используются высокопрочные жилы.Напряжения изготавливают из высокопрочных сталей в виде однопроволочных или многопроволочных прядей.
В RCC не возникает внутренних напряжений Внутреннее напряжение возникло перед нагрузкой
Будут видны трещины при растяжении Отсутствие трещин при растяжении
Постоянная нагрузка RCC выше, чем у PSC Постоянная нагрузка PSC меньше по сравнению с RCC
Контроль качества не требуется Требуется хороший контроль качества и квалифицированная рабочая сила
Никаких специальных методов не требуется Для фиксации сухожилий и приложения давления требуется специальная техника.
В железобетонных элементах бетон растянутой зоны (нижний) наоборот неэффективен. Все стороны предварительно напряженного бетона эффективны с точки зрения обработки нагрузки.
Требуется усиление на сдвиг Напряжению при сдвиге противостоят сухожилия.
Не требуется высокопрочный бетон Необходим высокопрочный бетон
RCC предпочтительнее, когда собственный вес важнее, чем прочность PSC предпочтительнее при больших нагрузках и больших пролетах
Нет возможности проверить сталь Проверка стали может быть проведена перед ее размещением
Возможна коррозия стали в RCC Поскольку трещины в бетоне сведены к минимуму, коррозия стали в PSC
Используется в строительстве Используется в железнодорожных шпалах, мостах, гравитационных плотинах
Менее хрупкий Более хрупкий

Приятного обучения 🙂

Автор Сатиш

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

.
Похожие сообщения

ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННЫЙ БЕТОН ПО ЖЕЛЕЗОБЕТОНУ И АРКАМ

🕑 Время чтения: 1 минута

СРАВНЕНИЕ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННОГО БЕТОНА, ЖБИ И АРКИ

Бетон является строительным материалом, прочным на сжатие, но относительно слабым на растяжение. Есть два пути решения этой проблемы:

  • Встроить в бетон другой прочный на растяжение материал – железобетон
  • Полностью снять напряжение – выгибанием или предварительным напряжением.

Железобетон:

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

На практике железобетонные балки рассчитываются исходя из предположения, что под их эксплуатационными нагрузками возникнут трещины. Обычно это не относится к предварительно напряженной железобетонной балке.

Арка:

Арочная форма является одним из первых решений для работы с материалом, не обладающим пределом прочности на растяжение.Конструкция арки принципиально отличается от конструкции любого предварительно напряженного бетонного элемента.

Форма арки специально разработана таким образом, чтобы при нагрузке в конструкции не возникало растягивающих напряжений. Все сжимающие силы возникают непосредственно от нагрузки.

При приложении нагрузки к арке реакции на опоры увеличиваются. Это эквивалентно увеличению величины пассивной силы предварительного напряжения. Следовательно, величина силы предварительного напряжения в арке зависит от приложенной нагрузки.Этим объясняется большая прочность арочных конструкций.

Предварительно напряженный бетон:

При предварительном напряжении к бетону прикладывается начальная сжимающая осевая сила, которая значительно уменьшает или устраняет внутренние растягивающие напряжения.

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

Преимущества предварительного напряжения:

  • Растрескивание значительно уменьшается или устраняется,
  • Приложение сил предварительного напряжения ниже нейтральной оси создает моменты, которые противодействуют моментам, вызванным внешними нагрузками, что значительно снижает прогиб.
  • Секции стержня меньше, чем железобетонные секции для тех же приложенных нагрузок.

Постепенная оценка разрушения сборных предварительно напряженных железобетонных балок с использованием метода прикладных элементов

Реферат:

Из-за повторяющихся событий прогрессирующего обрушения возникла необходимость сформировать теории расчетов для этих случаев нагрузок. Предварительно напряженные железобетонные элементы находят широкое применение в строительстве благодаря различным свойствам, способствующим повышению общей жесткости конструкции, увеличению несущей способности и повышению порога трещиностойкости по сравнению с ненапряженными элементами. Тем не менее, мало исследований по предварительному напряжению элементов и их способности к прогрессирующему разрушению. В соответствии с Унифицированными критериями объектов (UFC) и рекомендациями Администрации общих служб (GSA) оценка предварительно напряженной сборной конструкции в условиях прогрессирующего обрушения учитывается с использованием приблизительных решений для анализа. UFC указал типы конструкций, подлежащих оценке прогрессирующего обрушения, независимо от используемой конструктивной системы. Это большая проблема, требующая большого количества экспериментальных и численных испытаний и проверки.В этом исследовании численный анализ проводится для типичной пятиэтажной рамной конструкции из предварительно напряженного сборного железобетона, подверженной потере колонны (угловая колонна, краевая колонна и внутренняя колонна рядом с краем конструкции), и спроектированной в соответствии со сборным/предварительно напряженным бетоном. института (PCI) и (ACI 318−14). Нелинейный динамический анализ конструкции был проведен с использованием программного обеспечения Extreme Loading for Structures (ELS) в зависимости от AEM. Расследование проводилось на двух уровнях.Полное обрушение произошло в случае 1. В результате необходимость расширения исследования для включения случая (2) имеет важное значение для общей оценки этого типа конструкций. Случай 2 показал высокую способность противостоять прогрессирующему обрушению во всех сценариях удаления колонны. Результаты указаны в терминах; поведение предварительно напряженной балки, вклад предварительно напряженного троса, а также изменения изгиба и осевых нагрузок во времени. Вращения балки и колонны рассчитываются и сравниваются с ограничениями UFC для оценки их безопасности в отношении прогрессирующего обрушения.

Ключевые слова: Метод прикладных элементов; Сборные железобетонные соединения; Прогрессивный анализ обрушения; Структурные сбои; Предварительное напряжение

М. Аланани, М. Эхаб, Х. Салем (2020). Оценка постепенного разрушения сборных предварительно напряженных железобетонных балок с использованием метода прикладных элементов, Практические примеры строительных материалов, том 13, 2020 г. , e00457, ISSN 2214-5095, https://doi.org/10.1016/j.cscm.2020.e00457.

В чем преимущества предварительно напряженного бетона перед железобетоном? – М.В.Организинг

Каковы преимущества предварительно напряженного бетона перед железобетоном?

Удобство эксплуатации и прочность

  • Уменьшает появление трещин.
  • Стойкость к замораживанию и оттаиванию выше, чем у ненапряженного бетона.
  • Секция остается без трещин при эксплуатационных нагрузках.
  • Уменьшение коррозии стали.
  • Увеличение прочности.
  • Используется полный раздел.
  • Более высокий момент инерции (более высокая жесткость)

Что лучше: предварительно напряженный бетон или железобетон?

Железобетонные балки, будучи массивными и тяжелыми, больше подходят в ситуациях, когда вес более желателен, чем прочность.Предварительно напряженные бетонные балки очень подходят для больших нагрузок и длинных пролетов. Они стройны, и их можно легко обработать художественно. Трещины не возникают при рабочих нагрузках.

Каковы преимущества метода предварительно напряженного бетона?

Преимущества предварительно напряженного бетона:

  • Предварительно напряженные железобетонные элементы не имеют трещин, а устойчивость к воздействию ударов, ударов и напряжений выше, чем у железобетонных конструкций.
  • Долговечность предварительно напряженной конструкции выше, чем у железобетонной, потому что арматура не подвергается воздействию внешних факторов.

Каковы недостатки предварительно напряженного бетона?

Недостатки предварительно напряженного бетона

  • Предварительно напряженный бетон требует качественного плотного бетона высокой прочности.
  • Для этого требуется высокопрочная сталь, которая в 2,5–3,5 раза дороже, чем мягкая сталь.
  • Процесс предварительного напряжения требует сложного натяжного оборудования и анкерных устройств.

Каков принцип предварительно напряженного бетона?

Принцип работы предварительно напряженного бетона заключается в том, что сжимающие напряжения, создаваемые высокопрочными стальными арматурами в бетонном элементе до приложения нагрузки, уравновешивают растягивающие напряжения, возникающие в элементе во время эксплуатации.

Каково применение предварительно напряженного бетона?

Использование предварительно напряженного бетона

  • Длиннопролетные мосты.
  • Высокие здания.
  • Пустотные плиты.
  • Простые балки коробчатого сечения.
  • Вантовые мосты.
  • Пол из плоских плит.

Каково применение пост-натяжения?

Преимущества и области применения пост-натяжения

  • Уменьшает или устраняет растрескивание при усадке, поэтому не требуется стыков или требуется меньше стыков.
  • Образующиеся трещины плотно скрепляются друг с другом.
  • Позволяет сделать плиты и другие элементы конструкции тоньше.
  • Это позволяет нам строить плиты на экспансивных или мягких грунтах.

Что лучше для предварительного и последующего натяжения?

Этот метод разработан за счет соединения между бетоном и стальными арматурами. Этот метод разработан благодаря осанке. Предварительное натяжение предпочтительнее, когда конструктивный элемент небольшой и его легко транспортировать. Последующее натяжение предпочтительнее, когда конструкционный элемент тяжелый.

Что понимается под железобетоном?

Железобетон, бетон, в который заделана сталь таким образом, что два материала действуют вместе в силах сопротивления. Арматурная сталь — стержни, стержни или сетка — поглощает растягивающие, сдвигающие, а иногда и сжимающие напряжения в бетонной конструкции.

Каковы преимущества железобетона?

Преимущества железобетона Железобетон обладает высокой прочностью на сжатие по сравнению с другими строительными материалами.Благодаря армированию железобетон также может выдерживать значительные растягивающие напряжения. Огнестойкость и атмосферостойкость железобетона удовлетворительная.

Каковы три преимущества железобетона?

Преимущества железобетона

  • Прочность. Железобетон обладает очень хорошей прочностью как на растяжение, так и на сжатие.
  • Экономичный. Бетонные компоненты широко доступны во всем мире и недороги.
  • Универсальность.
  • Прочность.
  • Огнестойкость.
  • Пластичность.
  • Сейсмостойкость.
  • Простота конструкции.

Для каких целей используется железобетон?

Железобетон используется для крупномасштабного строительства, например, мостов, плотин, опор, высотных зданий и стадионов. Чаще всего он используется в домашнем строительстве для фундаментов и фундаментов небольших жилых домов.

Предварительно напряженная полимерная арматура поверхностного монтажа для бетонных конструкций — обзор

Цитируется по

1. Сплавы на основе железа с памятью формы в строительстве: исследования, применение и возможности

2. Усиление бетонных конструкций с использованием предварительно напряженного стеклопластика – обзор

3. Оценка соединений внахлестку в стержнях NSM FRP для модернизации железобетонных элементов

4.

4. Betonarme Yapillin GüçlendiRİLMESİNDE FRP Kompozİtlerİn Yapisal Performansa EtkİsİSİ

5. Экспериментальное и аналитическое исследование по поведению изгибных лучей RC, усиленные с помощью NSM CFRP Предварительно бетонные призмы

6. Роль FRP в развитии устойчивой инфраструктуры — обзор

7. Самонапрягающийся бетонный композит со сплавом с памятью формы

8. Перераспределение моментов и характеристики изгиба железобетонных неразрезных тавровых балок, усиленных NSM FRP или стальными стержнями

9. Растрескивание бетонной балки при изгибе, усиленной предварительно напряженными стальными стержнями с резьбой NSM

10. Быстрое термическое последующее натяжение поврежденных железобетонных балок с несвязанным приповерхностным креплением (NSM) форма NiTiNb — провода из сплава с эффектом памяти

11. Характеристики, проблемы и возможности в усилении железобетонных конструкций с использованием стеклопластиков – обзор современного состояния дел

12. Заливка и испытания на отрыв полых предварительно напряженных прядей для системы внутреннего усиления

13. Экспериментальные исследования по усилению сдвига критических к сдвигу железобетонных балок с использованием полос из сплава с памятью формы на основе железа

14. Усиление железобетонных балок полимерными композитами, армированными волокнами: обзор

15. Нелинейное моделирование железобетонных балок, модернизированных приповерхностными сплавами с памятью формы на основе железа

16. Система приповерхностного натяжения железобетонных балок с изменением состояния бетона

17. Усталость Поведение железобетонных балок с приповерхностной арматурой из углепластика в зависимости от прочности и развернутой длины

18. Реакция на изгиб железобетонных балок, усиленных приповерхностными полосами из сплава с памятью формы на основе железа

1 1 . Эффект усиления предварительно напряженного натяжного элемента из углепластика, смонтированного на поверхности, на железобетонной балке

20. Усиление 20-летней бетонной коробчатой ​​балки после натяжения двухслойными предварительно напряженными стальными тросами

04. Prest 900ress 04. Потеря армированного углеродным волокном полимера, армированного углеродным волокном, с последующим натяжением, для усиления моста

22. Состояние строительства мостов в Корее

23. Усталостная прочность железобетонных балок, усиленных само -предварительно напряженные сплавы с памятью формы на основе железа

24. Характеристики железобетонных балок, усиленных самонапряженными стержнями Fe-SMA, подверженных циклам замораживания-оттаивания и длительной нагрузке Опасная среда

26. Экспериментальное исследование поведения на изгиб гранитных каменных плит с приповерхностными стержнями из углепластика и сталью с резьбой

27. Самопреднапряжение с использованием Fe-SMA для усиления на изгиб железобетонных балок

29. Поведение железобетонных балок при изгибе, усиленных предварительно напряженным углепластиковым напрягающим элементом NSM с использованием новой системы предварительного напряжения

30. Предварительное напряжение стальных прядей NSM для улучшения конструкционных характеристик предварительно напряженных железобетонных балок

31. Полномасштабные испытания бетонных элементов на изгиб узлов

32. NSM Технологии предварительного напряжения из углепластика с возможностью упрочнения для одновременного повышения несущей способности и пластичности

33. Сплавы с памятью формы на основе железа для поверхностного преднапряженного усиления железобетонных балок

34. Численное исследование характеристик композитных анкеров для арматуры из углепластика

35. Экспериментальное исследование характеристик разрушения поврежденного углепластика натяжения: характер разрушения и анализ разрушения

36. Прочность на изгиб железобетонных балок, усиленных предварительно напряженной арматурой из стеклопластика, монтируемой вблизи поверхности

37. Функциональные характеристики мостовых балок, усиленных армированным углеродным волокном полимером приповерхностного монтажа с последующим натяжением

38. Влияние коррозионного повреждения на эксплуатационные характеристики мостовых балок, усиленных полосами углепластика NSM с последующим натяжением

39. ползучести конструкционного эпоксидного клея: экспериментальная и аналитическая характеристика

40. Усиление железобетонных балок с использованием предварительно напряженных полимеров, армированных волокном – обзор

41. Воздействие длительной нагрузки и воздействия замерзания-оттаивания на железобетонные балки, усиленные предварительно напряженными полосами NSM-CFRP

42. Конфигурация анкеровки для модернизированных мостовых балок NSM CFRP с пост-натяжением

43. Beamitonic Beavihtonic Postfatigues Усиление предварительно напряженными полосами NSM из углепластика: оценка пластичности

Выбор наилучшего метода для вашего проекта

Хороший материал и примеры представлены.
Автор: Аамар Х. (Инженер) 6 ноября 2021 г.

Представлен хороший материал и примеры.


Я так многому научился! Отличный корсет!
Джерард М. (Подрядчик / Сделки) 27 сентября 2021 г.

Я так многому научился! Отличный корсет!


Это развеяло многие сомнения, которые у меня были по поводу постнатяжения бетона .
Автор: Дэвид Г. (Инженер) 17 сентября 2021 г.

У меня развеялись многие сомнения по поводу постнатяжения Бетон


Отличный курс.
Автор: Роберт А. (Инженер) 9 сентября 2021 г.

Отличный курс.


Хорошая информация!
КАРЛИ Т. 8 июня 2021 г.

Хорошая информация!


Преимущества и ограничения предварительно напряженного бетона

 

 

Преимущества:

Предварительное напряжение бетона имеет ряд преимуществ по сравнению с традиционным железобетоном (ЖБ) без предварительного напряжения.Полностью предварительно напряженный бетонный элемент обычно подвергается сжатию в течение срока службы. Это устраняет некоторые недостатки бетона. В следующем тексте в общих чертах упоминаются преимущества предварительно напряженного бетонного элемента с эквивалентным железобетонным элементом. Для каждого эффекта перечислены преимущества.

A) Секция остается без трещин при эксплуатационных нагрузках

  1. Уменьшение коррозии стали
  2. Полная секция используется
    • Более высокий момент инерции (более высокая жесткость)
  3. Меньшая деформация (улучшенная ремонтопригодность).
  4. Повышение прочности на сдвиг
  5. Подходит для использования в сосудах под давлением, конструкциях, удерживающих жидкость.
    • Улучшенные характеристики (устойчивость) при динамических и усталостных нагрузках.

B) Высокое отношение ширины к высоте

  1. Большие пролеты возможны с предварительным напряжением (мосты, здания с большим пространством без колонн)
  2. Типовые значения отношения пролета к высоте в плитах приведены ниже.

Для того же пролета, меньшей глубины по сравнению с железобетонным элементом.

  • Уменьшение собственного веса
  • Более эстетичный вид за счет тонких секций
  • Более экономичные секции.

C) Подходит для сборного строительства Преимущества сборного строительства:

  • Быстрая конструкция
  • Улучшенный контроль качества
  • Сокращенное техническое обслуживание
  • Подходит для повторяющихся конструкций
  • Многократное использование опалубки
  1. Уменьшение опалубки
  • Наличие стандартных форм.

На следующем рисунке показаны распространенные типы сборных профилей.

Ограничения предварительного напряжения

Хотя предварительное напряжение имеет свои преимущества, некоторые аспекты требуют тщательного рассмотрения.

  • Предварительное напряжение требует квалифицированных специалистов. Следовательно, он не так распространен, как железобетон.
  • Использование высокопрочных материалов требует больших затрат.
  • Дополнительные расходы на вспомогательное оборудование.
  • Необходим контроль качества и инспекция.