Способи створення попередньої напруги
Способи виготовлення заздалегідь напружених залізобетонних конструкцій за своєю принциповою схемою ділять на дві групи: натяг арматури на упори, натяг арматури на бетон ^)
Виготовлення елементів з постачанням на упори. ( Арматуру укладають у форму до бетонування елемента. Один її кінець закріплюють в упорі, інший - у натяжному пристосуванні. Після натягу арматури до заданої напруги (у межах пружних деформацій) закріплюють і другий кінець в іншому упорі. Потім елемент бетонують. Коли бетон набере необхідну міцність, арматуру звільняють від упорів (відпускають), намагаючись відновити свою початкову довжину, арматура обтискає навколишній бетон завдяки зчепленню з ним.Напруги в арматурі контролюють до обтискання бетону.
Натягують арматуру за допомогою домкратів різних типів, тарованих гайкових ключів, спеціальних важелів і т. д. — механічні способи натягу.
Укладання арматури у форму та її натяг можуть бути поєднані в одній операції при так званому безперервному армуванні. Порожню форму Ставлять на піддон зі штирями, розташованими відповідно до проектного положення арматури. На штирі надягають сталеві трубки. На них навивочною машиною навивають дротяну арматуру до заданої напруги, і кінець дроту закріплюють плашковим затискачем. Штирі на піддоні утримують дріт у натягнутому стані. Потім елемент бетонують.
Натяг арматури може бути створено також електротермічним способом: певної довжини стрижні розігрівають електричним струмом до 300-400 ° С, у результаті вони подовжуються. .Нагріті стрижні укладають у форму і кінці їх закріплюють в упорах, розташованих на формі або поза нею. Елемент бетонують. Охолоджуючи, арматура прагне відновити своюпочаткову довжину, але оскільки її утримують упори, в ній виникають напруги, що розтягують. Після того, як бетон затвердіє, арматуру відпускають з упору - відбувається обтискання бетону.
При натягу арматури на бетон спочатку виготовляють бетонний елемент. Коли бетон набере достатню міцність, створюють попередню напругу елемента. Напружену арматуру розташовують у спеціально влаштовуються каналах, пазах або на поверхні елемента (спіральна арматура труб, резервуарів).
Канали мають діаметр на 5-15 мм більше за діаметр арматури. Виконують їх при бетонуванні елемента шляхом укладання гофрованих сталевих трубок (оболонок) або за допомогою пустотоутворювачів (сталевих спіралей, трубок з покрівельної сталі, гумових шлангів і т. д.), що витягуються зі свіжоукладеного бетону. При натягу арматура не має зчеплення з бетоном. Обтискання бетону відбувається в процесі натягу арматури. Напруги в арматурі контролюють після закінчення обтискання бетону. Один кінець арматурного стрижня, пучка або каната, з анкером, закріплюють на протилежному торці і натягують. При цьому відбувається обтискання бетону. Після натягу арматури до заданої напруги її анкерують і з боку розташування домкрата. Арматуру можна натягувати і з двох кінців.
При натягу арматури на бетон можна використовувати електротермічний спосіб: подовжені завдяки нагріванню стрижні закріплюються по торцях в анкерних пристроях; при охолодженні стрижні прагнуть укоротитися і через анкери стискають бетон.
Для підвищення міцності бетону на місцеве стиск у торців елемента встановлюють поперечні сітки. Зчеплення арматури з бетоном створюється в результаті наступного заповнення каналу цементним розчином або дрібнозернистим бетоном проектної марки не менше М300, що нагнітається під тиском через отвори в кінцевих анкерах або через спеціальні відводи, розташовані по довжині каналу через 10-12 м. Таке заповнення каналів розчином або бетоном називається ін'єктуванням.
Якщо арматура, що напружується, розташовується із зовнішнього боку елемента, то її натяг з одночасним обтисканням бетону виконують навивочними машинами (безперервне армування), механічним або електротермічним способами. Щоб забезпечити зчеплення арматури з бетоном і запобігти корозії, на поверхню елемента після натягу арматури під тиском наносять захисний шар (торкретний шар) цементного розчину або дрібнозернистого бетону проектної марки не менше М 150. Ця операція називається торкретуванням.
Натяг арматури на упори в заводських умовах є більш індустріальним, ніж натяг на бетон, тому перший спосіб виготовлення попередньо-напружених елементів застосовується ширше. Натяг арматури на бетон дозволяє створювати великогабаритні попередньо-напружені конструкції з окремих збірних елементів: балку довжиною 24 м можна виготовити з окремих 6-метрових блоків. У конструкціях, що виготовляються з натягом на упори, повинне бути забезпечене надійне зчеплення арматури з бетоном, тому в таких конструкціях зазвичай застосовують стрижні періодичного профілю або високоміцний дріт теж періодичного профілю.
Остання може являти собою групи окремих дротів, групу дротів по дві в кожній або-канати, Така арматура завдяки високому зчепленню з бетоном не вимагає пристрою анкерів. Гладкі стрижні мають бути забезпечені анкерами у вигляді приварених коротунів або шайб. Гладкий міцний дріт має анкери у вигляді кілець. При безперервному армуванні анкерами служатьтрубки, затискні плашки і т. д. Для захоплення, натягу і закріплення на упорах стрижневої арматури і канатів використовують цангові затискачі а для стрижневої арматури - ще й висаджені головки правильної форми або неправильної форми з втулки, приварені коротуни або шайби.
У конструкціях, що виготовляються з натягом на бетон; використовують як стрижневу, так і дротяну арматуру у вигляді ручків та канатів з анкерами по кінцях. Конструкція анкерів залежить від виду арматури та типу натяжних пристроїв. При натягу пучків гідравлічними домкратами можуть бути застосовані анкери стаканного типу (XXII. 2, /с) або гільзострижневі. У гільзострижневому анкері дроту пучка розташовують навколо кінцевого стрижня, що має на одній частині кільцеві канавки. Гільзу протягують через кільце меншого діаметра, при цьому гільза деформується і затискає дроти пучка, вдавлюючи в канавки стрижня. Інший кінець стрижня має нарізку, яку нагвинчується гайка. Натягнуті пучки з анкерами скляного типу закріплюють шайбами, які ставлять між торцями елемента та склянкою, а пучки з гільзострижневими анкерами - гайкою, що затягується до упору в торець елемента. При натягу пучків домкратами подвійної дії анкери виконують із сталевого листа з конічним отвором, заробленого в торець елемента, і конічної сталевої пробки з отвором для подальшого ін'єкції каналу. Пучок натягують домкратом, який упирається у сталевий лист на торці елемента. Після закінчення натягу з домкрата висувається поршень-заклинювач, який вдавлює конічну пробку всередину пучка, завдяки чому дроти пучка закріплюються в натягнутому стані.
Для стрижневої арматури та канатів при натягу на бетон анкерами можуть служити цангові затискачі, а для стрижнів - такожвисаджені головки. Якщо на кінці стрижня, що напружується, виконують нарізку способом накату (без ослаблення перерізу) або приварюють контактним зварюванням коротень великого діаметру, з нарізкою, то стрижень анкерують загвинчуванням гайки. Є й інші типи анкерних пристроїв.
Як напружувану арматуру попередньо напружених елементів довжиною до 12 м раціонально використовувати стрижневу арматуру класів Ат-VI та AT-V. Можливе також застосування дротяної арматури класів B-II, Вр-І, К-7 і стрижневої — класів A-V, Ат-IV, A-IV. При довжині елементів більше 12 м стрижневу арматуру доводиться при заготівлі зварювати, тому перевагу слід віддавати дротяній арматурі класів B-II, BP-II, К-7, яка постачається в бухтах і, отже, може мати потрібну довжину. Можна також використовувати стрижневу арматуру класів A-V та A-IV. Вона може бути зварена у стрижні необхідної довжини. Нижче у табл. XXI 1.1 наведено мінімальну проектну марку бетону, яку слід призначати при застосуванні арматури різних класів.
Попередня напруга в залізобетонних конструкціях може бути створена в результаті застосування при виготовленні бетонів цементу, що напружує. Бетон на напружювальному цементі при твердінні збільшується в об'ємі і внаслідок зчеплення з арматурою розтягує її. Так як арматура перешкоджає вільному розширенню бетону, у ньому виникають стискаючі напруги, тому конструкції, виготовлені на цементі, що напружує, називають самоапряженными.
Застосування напрягающего цементу дозволяє відмовитися від натяжних пристроїв для натягування арматури і створювати попередню напругу в конструкціях складної форми.
При розташуванні арматури в елементі у двох напрямках у ньому створюється двовіснепопередня напруга, а в конструкціях, що мають велику довжину і висоту, - тривісне.
Самонапружений залізобетон зараз застосовують для влаштування доріг та аеродромних покриттів. У міру збільшення випуску напружувального цементу та поліпшення його напружуючих властивостей він все ширше буде застосовуватись у залізобетонних конструкціях різних типів.