Сущность предварительного напряжения

Предварительно-напряженные конструкции – это конструкции или их элементы, в которых предварительно, т.е. в процессе изготовления, искусственно созданы в соответствии с расчетом начальные напряжения растяжения в арматуре и обжатия в бетоне.

Обжатие бетона на величину σ_bp осуществляется предварительно натянутой арматурой, которая после отпуска натяжных устройств стремится возвратится в первоначальное состояние. Проскальзывание арматуры в бетоне исключается их взаимным сцеплением или специальной анкеровкой торцов арматуры в бетоне.

Начальные сжимающие напряжения создают в тех зонах бетона, которые впоследствии испытывают растяжение.

Железобетонные элементы без предварительного напряжения работают при наличии трещин: ,

где - эксплуатационная нагрузка,

- нагрузка, при которой образуются трещины;

- разрушающая нагрузка.

Железобетонные предварительно-напряженные элементы работают под нагрузкой без трещин или с ограниченным по ширине их раскрытием: .

Таким образом, предварительное напряжение не повышает прочность конструкции, а увеличивает ее жесткость и трещиностойкость!

Преимущества предварительно-напряженных конструкций:

· повышенная жесткость и трещиностойкость конструкции;

· возможность использования высокопрочной арматуры (A-IV и выше);

· предварительное напряжение приводит к уменьшению сечения элемента

· возможность выполнения эффективных стыков сборных элементов;

· предварительное напряжение позволяет изготавливать комбинированные конструкции (например, обжимаемую зону выполнять из тяжелого бетона, а остальную – из легкого);

· повышенная выносливость при многократно повторяемых, динамических нагрузках;

· преднапряженные конструкции более безопасны, т.к. перед разрушением имеют большой прогиб и тем самым сигнализируют, что прочность конструкции почти исчерпана;

· повышенная сейсмостойкость;

· повышенная долговечность.

Недостатки предварительно-напряженных конструкций:

· повышенная трудоемкость и необходимость специального оборудования и классифицированных работников;

· большая масса;

· большая тепло- и звукопроводность;

· усиление преднапряженных конструкций всегда сложнее, чем без преднапряжения;

· меньшая огнестойкость;

· при коррозии высокопрочная арматура быстрее теряет пластические свойства, возникает опасность хрупкого разрушения.