Особенности армирования напряжённых конструкций
Армирование предварительно напряжённых конструкций выполняется для борьбы с разнообразными негативными последствиями, которые могут возникнуть из-за разрушения бетона. Предварительное напряжение применяется при изготовлении балок, плит перекрытия, пролётных строений и др.
Основное свойство бетона заключается в высокой прочности на сжатие и сравнительно небольшим сопротивлением растяжению. Именно из-за этого в бетоне появляются трещины. Их появление характерно для растянутой зоны железобетонной конструкции и наличие арматуры здесь не играет никакой роли. Появление трещин в железобетонных конструкциях, величина которых превышает 0,2 мм, может привести к коррозии арматуры. Для предотвращения данного явления предусмотрен метод получения в бетоне сжимающих напряжений, которые противостоят растяжениям, обусловленным нагрузками.
Итак, предварительно напряжёнными железобетонными конструкциями называются такие конструкции, в которых произведено предварительное сжатие бетона в тех местах, где нагрузка работает на растяжение.
Обжатие бетона происходит при помощи предварительного напряжения арматуры, которая после устранения нагрузки возвращается в ненапряжённое состояние.
Предварительно напряжённые конструкции армируют стержнями периодического профиля, канатами спиральной свивки или пучками очень прочной арматуры. Концы арматурных стержней должны быть загнуты для надёжного и удобного их захвата специальным натяжным устройством.
Пучки из прочной арматурной проволоки не должны иметь швов и стыков по всей длине заготовки.
Существует два способа натяжения арматуры:
- на упоры;
- на бетон.
Натяжение на упоры обычно используется при производстве сборных железобетонных изделий, а натяжение на бетон – при бетонировании монолитов на строительной площадке. При первом способе арматуру перед бетонированием натягивают на специальные упоры, достигают необходимого напряжения и фиксируют зажимами. После достижения бетоном проектной прочности зажимы снимают, и сжимающее усилие с арматуры передаётся на бетон.
Второй способ заключается в том, что в конструкции для бетонирования устанавливают специальные каналообразователи, диаметр которых на 10 – 15 мм превышает диаметр арматурного стержня. Чаще всего для этого применяют металлические трубы, резиновые рукава со стальным сердечником и прочее. Каналообразователи извлекают из конструкции через 2 часа после бетонирования. Для того чтобы они не успели сцепиться с бетоном, их прокручивают вокруг своей оси каждые 10 – 15 минут. Исключением в этом случае являются резиновые рукава.
Если проводят напряжённое армирование довольно крупных конструкций, то каналы формируют при помощи металлических гофрированных трубок, которые из конструкции не вынимаются. После затвердения бетона и приобретения ним проектной прочности, в сформированные каналы устанавливают арматуру и производят её натяжение.
Для натяжения арматуры существует электромеханический способ. Его суть состоит в пропускании переменного тока промышленной частоты через арматурные стержни, уложенные в конструкцию для бетонирования. В результате такого воздействия происходит тепловое расширение металла, стержни удлиняются и фиксируются, а при остывании передают своё напряжение бетону.