Предварительно-напряженный железобетон: состояние и перспективы применения

Предварительно-напряженный железобетон: состояние и перспективы внедренияУ истоков этой концепции стояли Эжен Фрейссине (Франция) и Виктор Васильевич Михайлов (Наша родина). В 1936 году при защите В.В. Михайловым диссертации, посвященной этому способу, два оппонента из 3-х выступили против. Даже видным ученым в то время тяжело было осознать, как можно за ранее натянуть арматуру практически до разрыва, а потом нагрузить конструкцию полной расчетной нагрузкой, и она при всем этом будет работать так, что трещинкы в растянутом бетоне конструкции не появятся прямо до исчерпания ее несущей возможности. Все же защита диссертации тог свершилась, так как Виктор Васильевич смог в открытой дискуссии уверить ведущих ученых страны в собственной правоте.

Некие виды подготовительного напряжения по различным суждениям до сего времени находятся под колебанием. К примеру, в Германии запрещена сегментная сборка железобетонных мостов при помощи натяжения арматуры, и только совершенно невно было разрешено использовать в мостовых конструкциях напрягаемую арматуру, расположенную вне сечения.

В СССР предварительное напряжение применялось очень обширно в промышленном, жилищном, транспортном и особом строительстве. Преднапряженных конструкций выпускалось более 30 млн. м3 в год, что значительно больше, чем в какой-нибудь другой стране. На их долю приходилось более 20% общего объема производства сборного железобетона. Обычно, применяли натяжение арматуры на упоры. Широкая география технологии стала вероятной благоря, сначала, внедрению электротермического метода натяжения стержневой арматуры. Создатели этого метода по заслугам удостоены высочайшего звания лауреатов Ленинской премии, для народного хозяйства были сэкономлены миллионы тонн дефицитного металла.

Шестидесятые годы были отмечены бурным развитием индустрии сборного железобетона, в том числе предварительно- напряженного. В этот период ученые и спецы отрасли разработали значимый объем нормативно-технической литературы по расчету, проектированию и технологии производства предварительно-напряженных железобетонных конструкций, что стало надежным фунментом для льнейшего действенного развития этого направления. В итоге применяемый нами в текущее время СНиП 2.03.01-84 прямо показывает: «При выборе частей должны предусматриваться в большей степени за ранее напряженные конструкции…».

Развитие подготовительного напряжения оказало суровое воздействие на прогресс в области технологии прочных бетонов. В преднапряженных конструкциях появилась возможность очень отлично использовать завышенную крепкость бетона при сжатии.

К огорчению, процесс насыщенного развития преднапряженного железобетона был остановлен в годы общего экономического спа в Рф. Период всеобщей «железобетонизации» сменился настолько же повсеместным развалом индустрии сборного железобетона. Исключение, видимо, составляет только Москва. В особенности очень снизился объем внедрения сборных предварительно-напряженных конструкций. Выпуск преднапряженных конструкций свалился более чем в 10 раз, в то время как объем выпуска железобетонных конструкций без подготовительного напряжения снизился в 6 раз. Этому есть несколько обстоятельств, в том числе и очень подорожавшая электроэнергия, что сделало электротермический метод натяжения арматуры экономически нерентабельным.

Все же такое резкое понижение в Рф объемов внедрения сборных предварительно-напряженных конструкций следует совершенно точно квалифицировать как регресс железобетона в целом. Неоправнный поворот на 180 градусов в политике строительства из сборного железобетона ведет к неэффективному ускоренному старению главных фондов этой отрасли строительной промышленности. И если их активная часть – технологическое оборудование и оснастка – морально устарела и все равно просит конструктивной модернизации, то пассивная часть – зния и сооружения – ветшает неоправнно. Будет нужно много времени и серьезных издержек, чтоб выстроить все поновой. Если же модернизацию начать уже сейчас, то можно сберечь огромные средства.

Посреди регионов, располагающих производственными мощностями более 1 млн. м3 в год сборного, в том числе предварительно- напряженного железобетона, следует именовать Москву, Республики Татарстан и Башкортостан, Челябинскую, Свердловскую, Тюменскую, Пермскую, Новосибирскую, Омскую, Московскую, Самарскую, Ленинградскую, Иркутскую, Воронежскую, Вологодскую, Кемеровскую, Ростовскую области, Приморский и Красноярский края. Очень пространна и номенклатура изделий, которые целенаправлено изготавливать с подготовительным напряжением: покрытия зний, пролетные строения и опоры мостов, железобетонные сваи и трубы, шпалы, градирни, опоры ЛЭП и мачты освещения, телебашни, защитные оболочки, морские и шельфовые сооружения, плавучие доки, корпуса понтонов и почти все другое.

В высшей степени убедительной демонстрацией эксплуатационной надежности подготовительного напряжения сборного железобетона является его успешное внедрение для производства жд шпал. В мире в текущее время их установлено более миллиар штук. Жесткие динамические нагрузки, осязаемые температурные перепады, увлажнение и высушивание, замораживание и оттаивание, воздействие нефтепродуктов и других брутальных веществ предъявляют только высочайшие требования к надежности и долговечности этих изделий. Есть участки стальной дороги, где преднапряженные железобетонные шпалы прослужили более 40 лет и не имеют каких-то существенных повреждений.

В большинстве развитых забугорных государств из сборного предварительно-напряженного железобетона во все растущих объемах изготавливают конструкции перекрытий и покрытий зний различного предназначения, значительную часть изделий, применяемых в инженерных сооружениях и в транспортном строительстве; появились производства частей внешнего строительного дизайна зний.

В структуре сборных конструкций в США из общего объема производства сборных железобетонных изделий в 26 млн. м3 преднапряженные конструкции составляют 40%. Четверть из их – плиты Т и 2Т. Плиты «на просвет» обширно выполняются также в Англии, Германии, Венгрии, Польше и в других странах. Значимая часть стропильных и подстропильных балок, ферм, ригелей, стеновых панелей изготовляют также предварительно-напряженными с применением прочной проволочной и стержневой арматуры и бетонов с прочностью до 70 МПа.

Затянувшийся русский застой в области внедрения преднапряженного железобетона отчасти связан к тому же с тем, что у нас не получили подабающего исследования и внедрения предварительно-напряженные конструкции с натяжением арматуры на бетон, в том числе в построечных критериях. В связи с этим фактически отсутствует современное действенное российскее оборудование для реализации таковой технологии на практике.

Меж тем в мире из преднапряженного цельного железобетона возводятся промышленные гражнские и жилые зния, плотины и энерго комплексы, телебашни и почти все другое.

Телебашни из цельного преднапряженного железобетона смотрятся в особенности красиво, став достопримечательностями многих государств и городов. Телебашня в Торонто является самым высочайшим в мире раздельно стоящим железобетонным сооружением. Ее высота 555 м.

Поперечное сечение башни в виде клевера оказалось очень учным для размещения напрягаемой арматуры и бетонирования в скользящей опалубке. Ветровой опрокидывающий момент, на который рассчитана эта башня, составляет практически полмиллиона тоннометров при своем весе наземной части башни чуток более 60 тыс. т.

В Германии и в Стране восходящего солнца из цельного преднапряженного железобетона обширно строятся резервуары яйцевидной формы для очистных сооружений. К истинному времени такие резервуары построены суммарной емкостью более 1,2 млн. м3. Отдельные сооружения этого типа имеют емкость от 1 до 12 тыс. м3.

За рубежом все более обширное применение находят цельные перекрытия увеличенного просвета с натяжением арматуры на бетон. Исключительно в США таких конструкций раз в год возводится более 10 млн. м3. Значимый объем таких перекрытий сооружается в Канаде.

В ближайшее время напрягаемая арматура в цельных конструкциях все почаще применяется без сцепления с бетоном, т.е. не делается инъецирование каналов, а арматуру от коррозии либо защищают особыми защитными оболочками, либо обрабатывают противокоррозионными составами. Такая разработка применяется при строительстве мостов, большепролетных перекрытий, высотных сооружений и других схожих объектов.

Кроме обычных строй целей цельный предварительно-напряженный железобетон отыскал обширное применение для корпусов реакторов и защитных оболочек атомных электрических станций. Суммарная мощность АЭС в мире превосходит 150 млн. кВт, из их мощность станций, корпуса реакторов и защитные оболочки которых построены из цельного преднапряженного железобетона, составляет практически 40 млн. кВт. Защитные оболочки для реакторов АЭС стали неотклонимыми. Конкретно отсутствие таковой оболочки явилось предпосылкой чернобыльской катастрофы.

Броским примером строй способностей преднапряженного железобетона являются морские платформы для добычи нефти. В мире таких превосходных сооружений построено более 2-ух 10-ов.

Построенная в 1995 г. в Норвегии платформа «Тролл» имеет полную высоту 472 м, что в полтора раза выше Эйфелевой башни. Платформа установлена на участке моря с глубиной более 300 м и рассчитана на воздействие ураганного шторма с высотой волны 31,5 м. На ее изготовка было израсходовано 250 тыс. м3 прочного бетона, 100 тыс. т обыкновенной стали и 11 тыс. т напрягаемой арматурной стали. Расчетный срок службы платформы 70 лет.

Обычно широкой областью внедрения за ранее напряженного железобетона является мостостроение. В США, к примеру, сооружено более 500 тыщ железобетонных мостов с разными просветами. За ближайшее время там выстроено более 2-ух 10-ов вантовых мостов длиной 600-700 м с центральными просветами от 192 до 400 м. Из предварительно-напряженного железобетона сооружаются внеклассные мосты, которые строятся по личным проектам. Мосты просветом до 50 м возводятся в сборном варианте из железобетонных преднапряженных балок.

Заслуги в мостостроении из преднапряженного железобетона имеются и в других странах. В Австралии, в г. Брисбен, построен балочный мост с центральным просветом 260 м, большим посреди мостов этого типа. Вантовый мост «Баррнос де Луна» в Испании имеет просвет 440, «Анасис» в Канаде – 465, мост в Гонконге – 475 м. Арочный мост в Южной Африке имеет больший просвет – 272 м. Мировой рекорд для вантовых мостов принадлежит мосту «Нормандия», где просвет 864 м. Ненамного уступает ему мост «Васко де Гама» в Лиссабоне, построенный к Глобальной выставке ЭКСПО-98. Общая протяженность этого мостового перехо превосходит 18 км. Главные его несущие конструкции – пилоны и пролетные строения – выполнены из бетона с прочностью при сжатии более 60 МПа. Гарантированный срок службы моста 120 лет по аспекту долговечности бетона (в Рф же в ближайшее время большепролетные мосты почаще строятся из стали).

Способности увеличения эффективности сборных железобетонных конструкций можно показать на примере плит перекрытий. В Рф на долю этих изделий приходится более трети общего производства сборных частей. За рубежом существенное распространение имеет безопалубочное формование плитных конструкций на длинноватых стенх. Там обыкновенной практикой является создание плит просветом до 17 м, высотой сечения 40 см под нагрузку до 500 кгс/м2. В Финляндии железобетонные многопустотные плиты под такую же нагрузку выпускаются высотой сечения же 50 см с просветом до 21 м, другими словами применение подготовительного напряжения позволяет выпускать сборные элементы отменно другого уровня. Натяжение канатной арматуры на таких стенх, обычно, групповое при мощности домкратов 300-600 т. Сейчас разработаны разные системы без-опалубочного формования на длинноватых стенх «Спайрол», «Спэнкрит», «Спандек», «Макс Рот», «Партек» и других, отличающиеся высочайшей производительностью, используемой арматурой, технологическими требованиями к бетону, формой поперечного сечения панелей и другими параметрами. На стенх длиной до 250 м изготавливают плиту со скоростью до 4 м/мин, по высоте в пакете можно бетонировать 6 плит. Ширина плит добивается 2,4 м, при наивысшем просвете 21 м. Только плит «Спэнкрит» используют в США более 15 млн. м2 раз в год.

В свое время длинноватые стенды для безопалубочного формования по технологии «Макс Рот» появились и в Рф. Но эта разработка не получила льнейшего распространения. В обширно применяемых у нас конструктивных системах зний соединение частей осуществляется через закладные детали. В плитах, изготавливаемых на длинноватых стенх, обычно, способом экструзии, способности размещения закладных деталей ограничены. Но для сборно-монолитных зний плиты без закладных деталей могут отыскать самое обширное распространение, что и имеет место за рубежом, в особенности в Скандинавских странах и в США.

Позже в Рф появились полосы «Партек» (на заводе ЖБК-17 в Москве, Санкт-Петербурге, Барнауле), что свидетельствует о возникновении спроса на такие плиты. Улучшение конструктивных систем зний, непременно, ст толчок к развитию технологии производства плитных изделий.

Очень действенным для заводской технологии может быть применение арматурно-намоточных агрегатов с подготовительным напряжением, разработанных в НИИЖБ.

Есть три главных типа арматурно-намоточных агрегатов:

стационарный арматурно-намоточный автомат, созданный для работы в составе агрегатно-поточной полосы;
арматурно-намоточный агрегат с вращающейся платформой для навивки арматуры на большие, криволинейные либо круглые элементы емкостей, тоннелей, водоводов и др. сооружений;
арматурно-намоточный комплекс в составе стенок длиной до 72 м, самоходной арматурно-намоточной машины, машин для обрезки арматуры, для укрывания изделий при ТВО и для очистки стенок после снятия с него изделия. Этот комплекс позволяет изготавливать фактически любые необъемные изделия с двухосным напряженным либо ненапряженным армированием, в том числе формы с напряженным армированием всех частей решетки и обоих поясов.
Имея на производстве такие агрегаты, можно изготавливать необъятную номенклатуру современных конструкций и изделий различного предназначения, в том числе элементы городского благоустройства.

Принципиальное значение имеет расширение области внедрения подготовительного напряжения. К примеру, его можно обширно и отлично использовать в гражнском и жилищном строительстве.

Несущий каркас такового зния представляет собой стержневую систему, выполняемую в монолите либо из отдельных частей, с натяжением арматуры конкретно в процессе строительства. Рассчитанный с внедрением новейших способов, учитывающих геометрическую и физическую нелинейность, таковой каркас на 20-40% легче, чем классические. Перекрытия и внутренние стенки зния сооружаются методом наполнения соответственных частей каркаса цельным поробетоном с необходимыми физико-механическими и эксплуатационными качествами. В перекрытиях употребляется поробетон с большой массой 1000-1200 кг/м3. Для внутренних стенок применяется поробетон с большой массой 450-550 кг/м3. Поробетон с большой массой до 200 кг/м3 употребляется в качестве цельного теплоизолятора внешних стенок. При всем этом внутренний и внешний слои таких стенок могут быть из всех материалов, соответственных строительным, эксплуатационным и другим требованиям.

При сооружении зний по предлагаемой технологии употребляются новые приемы возведения преднапряженного каркаса, а все работы по изготовлению и укладке цельного поробетона производятся одним агрегатом, что позволяет понизить суммарные трудовые затраты на строительство более чем вдвое. Свой вес зния понижается в 2-2,5 раза, и практически в два раза понижается его себестоимость. Таким макаром, заместо 1-го обыденного зния получаются два в безригельном выполнении, с увеличенными просветами и с широкими способностями для планировки. Не считая остального, такие зния облают высочайшей сейсмостойкостью, надежностью и долговечностью, а после исчерпания срока службы могут быть просто разобраны, чего не скажешь о зниях со сварными соединениями в каркасе.

На базе этой технологии может быть изготовлен значимый шаг вперед в области высотного строительства, где основная неувязка связана с тем, что верхние этажи очень нагружают нижние. В предлагаемом варианте этажность зния может быть увеличена в два раза без увеличения нагрузки на первый этаж и основание.

Забугорный опыт указывает высшую эффективность внедрения подготовительного напряжения в цельных плитных фунментах большой протяженности, в цельных безбалочных перекрытиях, в опорных устройствах и постаментах под тяжелое оборудование, в несущих цельных конструкциях подземных сооружений, в том числе высотных. Имеются достойные внимания примеры подготовительного напряжения при реставрации памятников старины.

Только плодотворной является мысль двух- и трехосного напряжения конструкций. Необъятные исследования в этой области были проведены доктором В.В. Михайловым и его учениками. В.В. Михайлов разработал же проект башни высотой 2 км, смонтированной из трехосно предварительно-напряженных частей промышленного производства. Расчетные сопротивления сжатию в стойках башни составляли 150 МПа. Меж тем, эти конструкции, имеющие спиральную преднапряженную арматуру, запроектированы из бетона с прочностью всего 60 МПа. При реальных их испытаниях напряжения в элементе достигали 300 МПа с сохранением линейной связи меж напряжениями и деформациями до напряжений в 150 МПа.

На практике эта мысль была реализована в объемно-напряженных архитравах гидравлических прессов. В их бетон работал упруго при напряжениях, в три раза превосходящих его кубиковую крепкость.

Другими словами, предварительное напряжение в 3-х направлениях позволяет созвать отменно другой железобетон. При этом увеличение несущей возможности материала достигается конструктивными, а не технологическими приемами.

Предварительное напряжение бетона в конструкции показывает новые способности и определяет перспективу развития железобетона в качестве материала для возведения современных зний и сооружений.

Мысль внедрения подготовительного напряжения в железобетоне в свое время оказалась так плодотворной, что в 1953 году была базирована Интернациональная федерация по за ранее напряженному железобетону – ФИП. Первым ее президентом стал Эжен Фрейссине. Практически за полста лет собственного существования федерация получила существенное развитие. В последнем, XIII, конгрессе ФИП в Амстерме, приняли роль более полутора тыщ человек. На этом конгрессе ФИП слилась с Европейским комитетом по бетону – ЕКБ, и сейчас именуется ЕКБ-ФИП либо ФИБ. Членами ФИБ являются национальные ассоциации по железобетону многих государств, в том числе и Рф.

Поступательному развитию производства преднапряженного железобетона содействует льнейшее улучшение прочностных и технологических параметров используемых материалов. Конец XX века ознаменовался разработкой особо крепких бетонов и неметаллической арматуры на базе углепластиков, открывающих новые способности совершенствования конструктивно-технологических решений зний и сооружений и способов подготовительного напряжения. Этому также должно содействовать расширение исследовательских работ новых материалов больших технологий, разработка конструктивных и проектных решений принципно нового уровня.

В XXI столетии по всей стране должно развернуться общее строительство авто дорог, что востребует возведения огромного количества мостов малых, средних и огромных пролетов. Интернациональный опыт гласит, что автодорожные мосты целенаправлено строить из преднапряженного железобетона.

В производстве конструкций для зний различного предназначения целенаправлено значительно прирастить долю механического натяжения арматуры, расширить выпуск безпрерывно армированных и самонапряженных конструкций, прирастить применение зний с натяжением арматуры в построечных критериях.

Имеет смысл большее внимание уделить разработке разных предсамонапряженных железобетонных конструкций, в каких комплексно употребляются механическое натяжение прочной арматуры и достоинства напрягающего бетона.

Для больших инженерных сооружений следует использовать предварительно-напряженные железобетонные конструкции с натяжением арматуры на бетон, а для напрягаемой арматуры использовать канаты и прочную стержневую арматуру огромных поперечников, создание которых должно быть освоено металлургической индустрией.

Обширное внедрение преднапряженного железобетона открывает значимые способности для понижения расхо стали в строительстве. Это может быть достигнуто приемущественно за счет уменьшения металлоемкости ря железобетонных несущих и огражющих конструкций, также методом подмены железных конструкций железобетонными.

Нет сомнения, что развитие производства предварительно-напряженного железобетона нужно для льнейшего совершенствования российского серьезного строительства. В прошедшем году в экономике Рф произошел некий положительный сдвиг. Нужно считать, что и предварительно-напряженный железобетон в Рф также откроет новейшую страничку в собственной истории.

Аналогичные записи: Вы можете оставить комментарий, или ссылку на Ваш сайт.

Оставить комментарий

Вы должны быть авторизованы, чтобы разместить комментарий.