Предварительно напряжённый железобетон

Диаграмма преднапряжения

Предварительно напряжённый железобетон (преднапряжённый железобетон) — это строительный материал, предназначенный для преодоления неспособности бетона сопротивляться значительным растягивающим напряжениям^[1]. Конструкции из преднапряженного железобетона по сравнению с не напряженным имеют значительно меньшие прогибы и повышенную трещиностойкость, обладая одинаковой прочностью, что позволяет перекрывать большие пролеты при равном сечении элемента.

При изготовлении железобетона прокладывается арматура из стали с высокой прочностью на растяжение, затем сталь натягивается специальным устройством и укладывается бетонная смесь. После схватывания сила предварительного натяжения освобождённой стальной проволоки или троса передаётся окружающему бетону, так что он оказывается сжатым. Такое создание напряжений сжатия позволяет частично или полностью устранить растягивающие напряжения от нагрузки.

Возведение гермооболочки Балаковской АЭС. Хорошо видны чехлы для укладки тросов, создающих предварительное напряжение

Способы натяжения арматуры:

• Механический способ — натяжение, как правило, с использованием гидравлических или винтовых домкратов^[2]
• Электротермический способ натяжения — натяжение с использованием электротока для разогрева арматуры, при котором арматура удлиняется до определенных значений^[3]
• Электротермомеханический — способ, комбинирующий механический и электротермический.

Grants Pass, преднапряжённый железобетонный мост в ботаническом саду, Oregon, USA

По виду технологии устройства подразделяется на:

• натяжение на упоры (до укладки бетона в опалубку);
• натяжение на бетон (после укладки и набора прочности бетона).

Чаще второй метод применяется при строительстве мостов с большими пролётами, где один пролёт изготавливается в несколько этапов (захваток)^[4]. Материал из стали (трос или арматура) укладывается в форму для бетонирования в чехле (гофрированная тонкостенная металлическая или пластиковая труба). После изготовления монолитной конструкции трос (арматуру) специальными механизмами (домкратами) натягивают до определённой степени. После чего в чехол с тросом (арматурой) закачивается жидкий цементный (бетонный) раствор. Таким образом обеспечивается прочное соединение сегментов пролёта моста.

У истоков создания предварительно напряжённого железобетона стояли Эжен Фрейсине (Франция) и Виктор Васильевич Михайлов (Россия)^[5]

Преднапряженная своим весом стена Колизея в Риме

Предварительно напряжённый железобетон является главным материалом междуэтажных перекрытий высотных зданий и защитных гермооболочек ядерных реакторов, а также колонн и стен зданий повышенной сейсмо-^[6] и взрывоопасности^[7].

Придавленная, как прессом, весом высокого аттика стена Колизея в Риме является свидетельством того, что еще архитекторы в древнем Риме понимали преимущества преднапряжения каменных конструкций, предназначенных для работы в условиях возможных землетрясений. Из блоков предварительно напряжённого железобетона сделана скульптура «Родина-мать» в Волгограде.

Примечания

1. ↑ Напряжённый железобетон
2. ↑ Механический способ натяжения арматуры
3. ↑ Электротермический способ натяжения арматуры
4. ↑ Предварительно напряженный железобетон: состояние и перспективы применения
5. ↑ Статья - Предварительно напряженный железобетон: состояние и перспективы развития
6. ↑ Prestressing-Induced Frame System on Earthquake Protector
7. ↑ Sails-Rigging Blast Protective Structural Shield, SEAINT

См. также

• Сейсмостойкое строительство
• Арматура (железобетон)
• Композитная арматура